一种电缆及其制备方法

文档序号:88233 发布日期:2021-10-08 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 一种电缆及其制备方法 (Cable and preparation method thereof ) 是由 姜庆水 朱崤 熊宇 韩惠福 陈怀宇 彭建锋 周晓斌 李艳侠 于 2021-06-29 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种电缆,包括中心导体、绞合导体,所述绞合导体包括多个异形导体,多个所述异形导体以所述中心导体为基体绞合在中心导体的外表面,且各异形导体之间、异形导体与中心导体之间均为面接触。本发明还公开一种电缆制作方法。本发明电缆可有效减小电缆内部的间隙,提高结构稳定性,且制作方法工艺简单,有利于节约成本。(The invention discloses a cable which comprises a central conductor and a stranded conductor, wherein the stranded conductor comprises a plurality of special-shaped conductors, the special-shaped conductors are stranded on the outer surface of the central conductor by taking the central conductor as a matrix, and the special-shaped conductors and the central conductor are in surface contact. The invention also discloses a cable manufacturing method. The cable provided by the invention can effectively reduce the gap inside the cable, improves the structural stability, has a simple manufacturing method and process, and is beneficial to saving the cost.)

一种电缆及其制备方法

技术领域

本发明属于核工程

技术领域

,具体涉及一种电缆及其制备方法。

背景技术

核电站不同于常规电站,由于其特殊性,其对电缆的质量有着较高的要求。

常规电站以及输电环节中的电缆是将若干根圆柱状的导线单体直接绞合捆扎在一起形成一个整体,这种直接绞合捆扎的方式是目前电缆的主要形式,但是,这种电缆在绞合过程中存在间隙,紧压系数较大,导致电缆横截面积大、耗费的材料多,而且还会提高电缆的自重和电阻,降低电缆的导电性能,此外,结构不稳定,导线单体之间的接触不紧密,接触关系不好,不仅容易发生“短路”等现象,还容易因为接触不良导致发热。

为了克服上述缺陷,目前还有一些电缆是采用异形截面的导线单体依次绞合而成,该类型的电缆虽然能够克服常规圆柱导线单体的一些缺陷,但是由于其形状不规则,在绞合的过程中容易发生偏转、错位,使得异形导线单体不能够完整的顺次绞合在一起。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足,提供一种电缆及其制备方法,可有效减小电缆内部的间隙,提高结构稳定性,其制作方法工艺简单,有利于节约成本。

根据本发明的一个方面电缆,提供一种电缆,其技术方案为:

一种电缆,包括中心导体、绞合导体,所述绞合导体包括多个异形导体,多个所述异形导体以所述中心导体为基体绞合在中心导体的外表面,且各异形导体的结构形状能使各异形导体之间、异形导体与中心导体之间均为面接触。

优选的是,所述中心导体的外表面上设有第一绞合纹,所述绞合导体上设有第一配合纹,所述第一配合纹与所述第一绞合纹相匹配,绞合导体与所述中心导体之间通过第一配合纹和第一绞合纹的配合进行绞合。

优选的是,所述第一绞合纹为第一凹槽,所述第一配合纹为第一凸起,所述第一凹槽的横截面呈弧形,第一凹槽的深度由中间向两侧逐渐降低,且第一凹槽的两侧均设有第一波纹台阶。

优选的是,所述异形导体分为多组,每组异形导体绞合构成一层绞合层,各所述绞合层由内向外依次设置,所述第一配合纹设于最内层的绞合层中的异形导体上。

优选的是,本电缆还包括第二绞合纹和第二配合纹,所述第二绞合纹设于相邻两层绞合层中的靠内侧的绞合层中的异形导体的顶部,所述配合纹设于相邻两层绞合层中的靠外侧的绞合层中的异形导体的底部,且所述第二配合纹与所述第二绞合纹相匹配。

优选的是,所述第二绞合纹为第二凹槽,所述第二配合纹为第二凸起,所述第二凹槽的横截面呈弧形,第二凹槽的深度由中间向两侧逐渐降低,且第二凹槽的两侧均设有第二波纹台阶。

优选的是,所述中心导体为圆柱形,所述异形导体的横截面呈梯形,梯形横截面的顶部和底部均为弧形边,且所述梯形横截面的底部朝向所述中心导体,所述第一配合纹/所述第二绞合纹/所述第二配合纹均设于所述异形导体的弧面边上,所述中心导体的圆柱面与所述异形导体的弧形面弧度相同,紧密面接触。

优选的是,本电缆还包括校准孔、校准杆,所述校准孔设于所述中心导体上,其数量为多个,多个校准孔沿中心导体的长度方向分布;所述校准杆的底端设于所述绞合校准孔内,其顶端由相邻的两个异形导体的绞合间隙向外伸出,并与所述绞合导体的外表面齐平。

优选的是,本电缆还包括补平涂层和/或绝缘层,所述补平涂层设于所述中心导体和所述绞合导体之间、以及设于各所述绞合层之间;所述绝缘层设于最外层的所述绞合层的外表面上。

优选的是,所述中心导体内设有散热通道。

根据本发明的另一个方面电缆制作方法,提供一种电缆制作方法,其技术方案为:

一种电缆制作方法,包括:

对中心导体外表面进行预处理;

对异形导体表面进行预处理;

按照次序将异形导体采用面接触的方式依次绞合在中心导体的外表面上。

优选的是,在按照次序将异形导体依次绞合在中心导体的外表面上之前,还包括:根据异形导体的规格,在中心导体上设置校准杆。

优选的是,设置所述校准杆的步骤包括:

测量异形导体的横截面的宽度d,并确定绞合后沿中心导体轴向上的长度为l;

根据d/l的比例确定异形导体的最大绞合长度L;

在每个最大绞合长度L的范围内,设置一个校准杆。

优选的是,所述绞合包括:

先在预处理后的中心导体的外表面上涂抹补平涂层,再在补平涂层固化成型之前将异形导体绞合在中心导体的外表面,得到第一绞合层;

对第一绞合层的表面打磨和抛光,并涂抹补平涂层;

然后,按照上述步骤进行下一层绞合层的绞合,直到得到电缆的整体导体结构。

本发明的电缆,采用异形导体绞合而成,并且,通过在中心位置设置中心导体作为绞合的基体,区别于现有技术中的直接绞合方式,且各异形导体之间、异形导体与中心导体之间均为面接触,区别于现有技术中的圆柱形导体之间的点接触方式,从而可以有效降低电缆内部的间隙,提高绞合后的异形导体之间的紧密程度,不仅提高了结构稳定性,还降低了电缆的截面积,有效降低了电阻,改善了电缆的导电能力,该电缆的结构尤其适合用于核电站电缆中。

本发明的电缆制作方法,通过在中心位置设置中心导体作为绞合的基体,并使各异形导体之间、异形导体与中心导体之间采用面接触,与现有技术中相比,克服了异形导体绞合时容易产生间隙的问题,使得电缆内部各异形导体之间贴合更紧密,从而提高了结构稳定性,降低了电缆的截面积,有效降低了电阻,改善了电缆的导电能力,该方法尤其适合用于核电站电缆的制作。

附图说明

图1为本发明实施例中电缆的结构示意图;

图2为本发明实施例中A处的放大图;

图3为本发明实施例中电缆的侧视图;

图4为本发明实施例中校准杆的结构示意图;

图5为本发明实施例中电缆制作方法流程示意图。

图中:1-中心导体;2-绞合导体;3-绝缘层;4-第一绞合纹;5-绞合层;6-补平涂层;7-异形导体;8-第一配合纹;9-散热通道;10-第一波纹台阶;11-校准杆;12-限位凹槽。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系,仅是为了便于和简化描述,而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解,例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接,或者一体地连接;可以是直接相连,也可以是通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示,本实施例公开一种电缆,包括中心导体1、绞合导体2,其中,绞合导体2包括多个异形导体7,多个异形导体7以中心导体1为基体按次序绞合在中心导体1的外表面构成绞合导体2,且各异形导体的结构形状能使各异形导体之间、异形导体与中心导体之间均为面接触。

本实施例电缆,通过在电缆中心位置设置中心导体1作为绞合的基体,并且在该基体的基础上顺次进行绞合形成整体结构。相比于现有技术采用直接绞合形成的结构,可以有效的降低电缆内部的间隙,提高绞合后的异形导体7之间的紧密程度,降低电缆的截面积,可以有效降低电阻。

本实施例中,中心导体1的材质与绞合导体2的材质相同,以形成一个整体的传导结构。中心导体1优选为圆柱形的实心导体,其横截面为圆形。

在一些实施方式中,中心导体1内设有散热通道9,即中心导体1除了可以是实心的导体,也可以为空心的导体。散热通道9内设有冷却介质,以促进散热降温。

本实施例中,冷却介质可以为气相,如空气,也可以为液相,如循环冷却水。

在一些实施方式中,如图2所示,中心导体1的外表面上设有第一绞合纹4,绞合导体2上设有第一配合纹8,第一配合纹8与第一绞合纹4相匹配,绞合导体2与中心导体1之间通过第一配合纹8和第一绞合纹4的配合进行绞合固定,从而克服现有技术中的异形导体7在绞合时容易松动、难以按照预设轨迹绞合等问题,提高结构稳定性。

具体来说,第一绞合纹4可以为设置在中心导体1外表面的第一凹槽,相应的,第一配合纹8为设置在绞合导体2上的第一凸起。第一凹槽的横截面优选为呈弧形,第一凹槽的深度由中间向两侧逐渐降低。

当然,第一绞合纹4也可以为设置在中心导体1外表面的第一凸起,相应的,第一配合纹8为设置在绞合导体2上的第一凹槽。也就是说,第一绞合纹4和第一配合纹8也可以按与上面所述的设置状态相反的方式进行设置。

需要说明的是,第一凹槽的深度和第一凸起的高度应不破坏中心导体1或绞合导体2表面的连续性、统一性、以及电场分布。在实际操作中,由于在绞合过程是通过大力绞合的,因此只需要存在第一凹槽即可实现绞合固定,第一绞合纹4和第一配合纹8的存在意义在于提供一个绞合的优势通道,便于实现绞合。

在一些实施方式中,如图2所示,第一凹槽的两侧均可设有第一波纹台阶10,第一波纹台阶10可以对第一凹槽和第一凸起(包括绞合导体表面)实现过渡作用,避免在同一个面上非连续面的坡度较大而影响绞合效果。

在一些实施方式中,所有异形导体7分为多组,绞合导体2包括多层绞合层5,各绞合层5之间相互独立,每组的异形导体7按次序绞合构成一层绞合层5,各绞合层5由内向外依次设置再组合成绞合导体2。

当然,绞合导体2也可以是只有一层绞合层5,即所有异形导体7为一组,所有异形导体7按次序绞合在一起。

在一些实施方式中,本电缆还包括第二绞合纹(图中未示出)和第二配合纹(图中未示出),第二绞合纹设于相邻两层绞合层5中的靠内侧的绞合层5中的异形导体7的顶部,第二配合纹设于相邻两层绞合层5中的靠外侧的绞合层5中的异形导体7的底部,且第二配合纹与第二绞合纹相匹配,即各层绞合层5之间通过第二配合纹和第二绞合纹的配合进行绞合固定,这不仅可使各绞合层5中的异形导体7在绞合时不容易松动,还可以使各异形导体7按设定轨迹进行绞合,提高绞合导体2的结构稳定性。

具体来说,第二绞合纹可以为设置在相邻两层绞合层5中的靠内侧的绞合层5中的异形导体7的顶部的第二凹槽,相应的,第二配合纹为设置在相邻两层绞合层5中的靠外侧的绞合层5中的异形导体7的底部的第二凸起。第二凹槽的横截面优选为呈弧形,第二凹槽的深度由中间向两侧逐渐降低。

当然,第二绞合纹也可以为设置在相邻两层绞合层5中的靠内侧的绞合层5中的异形导体7的顶部的第二凸起,相应的,第二配合纹为设置在相邻两层绞合层5中的靠外侧的绞合层5中的异形导体7的底部的第二凹槽。也就是说,第二绞合纹和第二配合纹也可以按与上面所述的设置状态相反的方式进行设置。

需要说明的是,第二凹槽的深度和第二凸起的高度应不破坏各层绞合层5中的异形导体7表面的连续性、统一性、以及电场分布。在实际操作中,由于在绞合过程是通过大力绞合的,因此只需要存在第二凹槽和第二凸起即可实现绞合固定,第二绞合纹和第二配合纹的存在意义在于提供一个绞合的优势通道,便于实现绞合。

在一些实施方式中,第二凹槽的两侧均可设有第二波纹台阶(图中未示出),第二波纹台阶对第二凹槽和第二凸起(包括绞合导体表面)实现过渡作用,避免在同一个面上非连续面的坡度较大而影响绞合效果。

在一些实施方式中,每个异形导体7的横截面呈梯形,更准确来说,每个异形导体7的横截面为近似梯形,梯形横截面的上底和下底均为弧形边,其中,梯形横截面的下底朝向中心导体1,第一配合纹8/第二绞合纹/第二配合纹均设于异形导体7的弧形面上,中心导体1的圆柱面与异形导体7的弧形面弧度相同,实现紧密面接触。

具体来说,第一配合纹8设于最内层的绞合层5中的异形导体7的底部弧形边上。第二绞合纹设于相邻两层绞合层5中的靠内侧的绞合层5中的异形导体7的顶部弧形边上,第二配合纹设于相邻两层绞合层5中的靠外侧的绞合层5中的异形导体7的底部弧形边上。各组异形导体7构成的绞合层5呈圆环状,各层圆环状绞合层5同圆心,从而实现电缆内部无间隙绞合固定。

在一些实施方式中,如图3所示,本电缆还包括校准孔、校准杆11,其中:校准孔设于中心导体1上,其数量为多个,多个校准孔沿中心导体的长度方向按一定的间距均匀分布,具体的间距可根据异形导体宽度进行选择,比如,相邻两个校准孔的间距可以为异形导体宽度的整数倍;校准杆11的底端设于校准孔内,其顶端由相邻的两个异形导体7的绞合间隙向外伸出,并与绞合导体2的最外层绞合层5中的异形导体7的外表面齐平。通过设置校准杆11,不仅可以在电缆轴向方向对异形导体7进行限位,还可以在电缆的径向方向对异形导体7进行限位,从而能够防止异形导体7在绞合过程中发生松动、弹出、翻身等问题,确保电缆结构的稳定性和确保各异形导体7按预设轨迹绞合固定在中心导体1上。

具体来说,校准杆11采用绝缘材料制成,校准杆11的顶端优选呈T字型,可对绞合导体2施加向中心导体1的作用力,从而实现防止异形导体7弹出、翻身。如图4所示,校准杆11上可设有限位凹槽12,限位凹槽12的尺寸与一层或多层绞合层5的厚度相适应,以便使绞合层5中的异形导体7卡设在限位凹槽12内。

本实施例中,校准杆11的间隔不超过异形导体7的最大绞合长度L,最大绞合长度L可基于d/l的比例来确定,其中,异形导体7的横截面的宽度、绞合后沿中心导体1轴向上的长度l。

本实施例通过基于d/l的比例来确定最大绞合长度L,可以减少电缆内的导体自身因为绞合而产生的张力,减少电缆内的导体内部绞合的内应力对导体整体结构产生的不良影响。

在一些实施方式中,本电缆还包括补平涂层6和/或绝缘层3,其中:补平涂层6设于中心导体1和绞合导体2之间、以及设于各绞合层5之间,用于填充该位置上可能存在的空隙,确保实现无间隙绞合固定;绝缘层3设于最外层的绞合层5的外表面上。

需要注意的是,本实施例中电缆的结构,可用于核电站电缆使用,当然,也可以应用于其他领域的电缆中,而不限于用于核电站电缆。

本实施例的电缆,采用异形导体绞合而成,并且,通过在中心位置设置中心导体作为绞合的基体,区别于现有技术中的直接绞合方式,且各异形导体之间、异形导体与中心导体之间均为面接触,区别于现有技术中的圆柱形导体间的点接触方式,从而可以有效降低电缆内部的间隙,提高绞合后的异形导体之间的紧密程度,不仅提高了结构稳定性,还降低了电缆的截面积,有效降低了电阻,改善了电缆的导电能力。

此外,通过设置第一绞合纹和第一配合纹、第二绞合纹和第二配合纹,可以进一步克服现有技术中的异形导体在绞合时容易松动、难以按照预设轨迹绞合等问题,进一步提高结构稳定性;通过设置校准杆,可对异形导体进行限位,防止异形导体在绞合过程中发生松动和弹出,确保电缆结构的稳定性和确保各异形导体按预设轨迹绞合固定在中心导体上;通过将异形导体设置呈圆弧形的梯形截面,可以使电缆内部的各导体之间贴合更紧密,实现真正的无间隙绞合;通过设置散热通道,可以提高电缆的散热性能。

实施例2

如图5所示,本实施例公开一种电缆制作方法,包括:

对中心导体外表面进行预处理;

对异形导体表面进行预处理;

按照次序将异形导体采用面接触方式依次绞合在中心导体的外表面上。

本实施例中,如图1所示,对中心导体1表面进行预处理具体包括:将中心导体1通过拉直机拉直,去除中心导体1和异形导体7两者表面的杂质,使其表面光滑,同时,还可以对中心导体1和异形导体7的表面进行打磨、抛光,使其达到预设的粗糙度(具体根据实际需求进行选择),以便绞合时可更好的贴合形成整体性的结构,减少绞合产生的间隙。

本实施例中,如图1所示,中心导体1的横截面为圆形或圆环形。异形导体7优选采用横截面面为梯形的异形导体7,该异形导体7的横截面的上底和下底为圆弧边,以确保在绞合时可与中心导体1外表面更好的贴合。并且,由于采用的是梯形横截面的异形导体7,相对于常规导体,该异形导体7绞合形成的电缆从设计到生产均较为麻烦,为确保在绞合时各层之间贴合紧密,不仅需要细化到每一层绞合层5中的异形导体7的排布结构和单个异形导体7的结构,并且,由于梯形的异形导体7相比较于常规导体在绞合后更加容易松动,为防止异形导体7松动和翻身,需要使各异形导体7按预设轨迹绞合,如果没有满足上述要求,在后续绞合时将很容易会出现间隙,一旦出现间隙,将不能像常规导体绞合一样通过加大绞合力度就可以解决。因此,为了确保可满足上述要求,如图2所示,在中心导体1的外表面设置第一绞合纹4,在于中心导体1相邻的异形导体7上设置与第一绞合纹4相匹配的第一配合纹8,并且,当异形导体7绞合形成的绞合导体2包括多层绞合层5时,在相邻两层绞合层5中的异形导体7上分别设置第二绞合纹和第二配合纹,通过第一绞合纹4与第一配合纹8配合、第二绞合纹与第二配合纹配合,使各异形导体7按照预设轨迹进行绞合固定。

在一些实施方式中,在按照次序将异形导体7依次绞合在中心导体1的外表面上之前,本方法还包括:如图3所示,根据异形导体7的规格,在中心导体1上设置校准杆11,可进一步防止异形导体7在绞合过程中发生松动、弹出、翻身等问题,确保电缆结构的稳定性和确保各异形导体7按预设轨迹绞合固定在中心导体1上。校准杆的数量为多个,多个校准杆11沿中心导体的长度方向按一定的间隔距离设置,比如,相邻两个校准杆11的间隔距离为异形导体宽度的整数倍。

在一些实施方式中,校准杆11的间隔距离还可以为不超过最大绞合长度L,此时,设置校准杆11的步骤包括:

测量异形导体7的横截面的宽度d,并确定绞合后沿中心导体1轴向上的长度为l;

根据d/l的比例确定异形导体7的最大绞合长度L;

在每个最大绞合长度L的范围内,设置一个校准杆11。

具体来说,根据d/l的比例确定异形导体7的最大绞合长度L后,沿中心导体1轴向方向,每隔一个最大绞合长度L范围内设置一个校准孔,并确保校准孔的位置与相邻的两个异形导体7之间的绞合间隙相对,以确保绞合时校准杆11处于相邻的两个异形导体7之间的绞合间隙内。将校准杆11的一端(底端)通过绝缘树脂等绝缘材料固定在校准孔内。

本实施例中,校准杆11的间隔距离是基于最大绞合长度L进行设置的,这样可以减少电缆内的导体自身因为绞合而产生的张力,减少电缆内的导体内部绞合的内应力对导体整体结构产生的不良影响

在一些实施方式中,校准杆11的顶端呈T字型,根据异形导体7的高度(即异形导体7横截面中的上底与下底的距离)在校准杆11上的相对位置划分附着深度和附着点,并打磨形成限位凹槽,绞合时,将异形导体7卡设在限位凹槽内,实现限位。限位凹槽的数量可以为一个,也可以为多个,多个限位凹槽沿校准杆11的长度方向依次设置。每个限位凹槽的尺寸与一层或多层绞合层5的厚度相适应。

在一些实施方式中,绞合过程包括:

先在预处理后的中心导体1的外表面上涂抹补平涂层6,再在补平涂层6固化成型之前将异形导体7绞合在中心导体1的外表面,得到绞合导体2的第一绞合层5,其中,补平涂层6可以填补后续绞合时可能存在的空隙;

对第一绞合层5的表面打磨和抛光,以消除绞合过程中因应力不均匀等原因造成异形导体7发生的变形等问题,并再次涂抹补平涂层6,以填补绞合产生的空隙;

然后,当绞合导体2包括多层绞合层5时,按照上述步骤进行下一层绞合层5的绞合,直到得到电缆内部的整体导体结构,之后,再通过挤出机在整体导体结构外包覆绝缘层3,得到完整的电缆,当绞合导体2只包括一层绞合层5时,直接通过挤出机在第一绞合层5外包覆绝缘层3。

本实施例的电缆的制作方法,通过在中心位置设置中心导体作为绞合的基体,使各异形导体之间、异形导体与中心导体之间均为面接触,与现有技术中相比,不仅克服了异形导体绞合时容易产生间隙的问题,使得电缆内部各异形导体之间贴合更紧密,从而提高了结构稳定性,降低了电缆的截面积,有效降低了电阻,改善了电缆的导电能力,还克服了异形导体绞合时,容易松动、弹出、翻身等问题,该方法尤其适合用于核电站电缆的制作。

可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

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