納米石墨烯低壓電力電纜的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種納米石墨烯低壓電力電纜，包括導(dǎo)體、絕緣層和外護(hù)套層，導(dǎo)體由多根銅絲或鋁絲沿長(zhǎng)度方向絞合形成，其特征在于：所述導(dǎo)體外包覆設(shè)有納米石墨烯層，在納米石墨烯層外包覆有絕緣層，構(gòu)成一根絕緣線芯；所述的絕緣線芯設(shè)有2—6根，在所有的絕緣線芯的外側(cè)設(shè)有包帶層，構(gòu)成纜芯；在纜芯外側(cè)包覆設(shè)有外護(hù)套層。本實(shí)用新型通過利用集膚效應(yīng)及納米石墨烯的高導(dǎo)電率，使電纜導(dǎo)體截面減少了15～30%，載流量可提高5%，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了傳導(dǎo)性能。
【專利說明】
納米石墨烯低壓電力電纜
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種低壓電力電纜及其制造方法的改進(jìn)，具體地說是一種納米石墨烯低壓電力電纜及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)電性能是權(quán)衡電線電纜質(zhì)量的一大關(guān)鍵，目前現(xiàn)有技術(shù)典型的電纜，由導(dǎo)體1、絕緣層2、包帶層3和外護(hù)套層4構(gòu)成，如圖1所示，導(dǎo)體I和包覆在導(dǎo)體I外的絕緣層2組成一組絕緣線芯，由包帶層3將兩組以上的絕緣線芯包住，在包帶層3外再擠出外護(hù)套層4。由于這種電纜結(jié)構(gòu)不利于導(dǎo)體材料充分發(fā)揮作用，靠成材料的浪費(fèi)。石墨烯具有導(dǎo)電性極強(qiáng)的優(yōu)秀特性，是能隙為零的半導(dǎo)體，電子的運(yùn)動(dòng)速度能到達(dá)光速的1/300，遠(yuǎn)超其他金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度。常溫下其載流子迀移率最高，它的電阻率約10—6Ω.cm，比銅或銀更低，為目前世界上電阻率最小的材料。正是由于石墨烯具有導(dǎo)電性優(yōu)良等特性，故若被應(yīng)用于電纜導(dǎo)體中可以增加相同導(dǎo)體的導(dǎo)電量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提供一種具有納米石墨烯層，降低電纜的制造成本，提高電纜的載流量，降低電纜自身截面面積，自身重量較輕的納米石墨烯低壓電力電纜。
[0004]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案:該納米石墨烯低壓電力電纜，包括導(dǎo)體、絕緣層和外護(hù)套層，導(dǎo)體由多根銅絲或鋁絲沿長(zhǎng)度方向絞合形成，其特征在于:所述導(dǎo)體外包覆設(shè)有納米石墨烯層，在納米石墨烯層外包覆有絕緣層，構(gòu)成一根絕緣線芯；在絕緣線芯的外側(cè)包覆設(shè)有外護(hù)套層。
[0005]所述的絕緣線芯設(shè)有2—6根，在所有的絕緣線芯的外側(cè)設(shè)有包帶層，構(gòu)成纜芯;纜芯外包覆有外護(hù)套層。
[0006]所述導(dǎo)體與長(zhǎng)度方向垂直的截面的外緣為圓形、扇形或瓦形。
[0007]所述的納米石墨稀層采用靜電粉末噴涂制成，厚度為5?30μηι。
[0008]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種上述的納米石墨烯低壓電力電纜的制造方法，其采用靜電涂覆納米石墨烯層，從而降低電纜的制造成本，提高電纜的載流量。
[0009]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案:該納米石墨烯低壓電力電纜的制作方法，包括拉絲、絞制導(dǎo)體、擠塑絕緣層成絕緣線芯、纏繞包帶層成纜芯和擠出外護(hù)套層，其特征在于:
[0010]步驟(1)、拉絲并絞制導(dǎo)體:采用符合GB/T3952或GB/T3954標(biāo)準(zhǔn)的銅桿或鋁桿，按現(xiàn)有技術(shù)拉制成直徑Φ 1.5?Φ 4mm的單絲;將多根單絲在框絞機(jī)上絞制，得到絞合的導(dǎo)體，絞制時(shí)導(dǎo)體出線速度為4.5?60m/min，氣動(dòng)碟式控制放線張力，大小可調(diào)，張力范圍250?3000N，導(dǎo)體的最外層節(jié)距為導(dǎo)體直徑的13?15倍，次外層節(jié)距為導(dǎo)體直徑的17?19倍，內(nèi)層節(jié)距為導(dǎo)體直徑的19?22倍，導(dǎo)體外徑偏差為+0.2mm—0mm；
[0011]步驟(2)、靜電涂覆納米石墨烯層:將納米石墨烯粉末裝入粉桶內(nèi)，占粉桶容積的三分之二，調(diào)整粉桶內(nèi)的沸騰氣壓在0.05?0.08Mpa，調(diào)整供粉氣壓0.08?0.12Mpa，使供粉量在80?150g/min之間，納米石墨烯粉末在壓縮空氣作用下均勻霧化，噴室內(nèi)設(shè)有4?50KV高壓靜電，當(dāng)導(dǎo)體穿過噴室時(shí)，用噴槍對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行噴涂，納米石墨烯粉末在高壓電場(chǎng)的作用下均勻地吸附于導(dǎo)體表面，噴槍噴頭與導(dǎo)體的的距離應(yīng)保持在100?180mm之間，生產(chǎn)速度為I?15米/秒，涂覆納米石墨稀層5的厚度為5?30μηι;
[0012]步驟(3)、擠制絕緣層:用擠塑機(jī)在導(dǎo)體外擠制絕緣層，擠塑機(jī)機(jī)身加熱段分為六段，第一段至第六段的工作溫度分別為165 °C、170°C、180°C、195°C、200°C、200°C，機(jī)頭溫度為190°C;擠出前將絕緣料直接在70?80°C溫度下干燥不小于6小時(shí)，熔融態(tài)經(jīng)過40目和80目濾網(wǎng)過濾，擠出量150kg/h，制成絕緣線芯；
[0013]步驟(4)、纏繞包帶層制成纜芯:將2—6根絕緣線芯按順時(shí)針方向排列，纏繞包帶層，包帶的重疊寬度應(yīng)控制在包帶寬度的15?30%之間，制成纜芯；
[0014]步驟(5)、擠出外護(hù)套層:用擠塑機(jī)在纜芯外側(cè)擠出外護(hù)套層，擠塑機(jī)機(jī)身加熱段分為六段，第一段至第六段的工作溫度分別為145 °C、155 °C、155°C、165°C、165°C、175°C，機(jī)頭溫度為165°C;擠出前將護(hù)套料在70?80 °C溫度下干燥不小于4小時(shí)，熔融態(tài)經(jīng)I?2層40目過濾網(wǎng)過濾，擠出量260kg/h，制成外護(hù)套層，從而最終得到納米石墨烯低壓電力電纜。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過利用集膚效應(yīng)及納米石墨烯的高導(dǎo)電率，使電纜導(dǎo)體截面減少了 15?30%，載流量可提高5%，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了傳導(dǎo)性能，并且減輕了電纜自身重量，易于安裝。
【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的電纜截面結(jié)構(gòu)放大示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型的電纜截面結(jié)構(gòu)放大示意圖。
[0018]1、導(dǎo)體;2、絕緣層;3、包帶層;4、外護(hù)套層;5、納米石墨烯層。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]參照?qǐng)D2制作本實(shí)用新型。該納米石墨烯低壓電力電纜，包括導(dǎo)體1、絕緣層2、包帶層3和外護(hù)套層4，導(dǎo)體I由多根銅絲或鋁絲沿長(zhǎng)度方向絞合形成，其特征在于:所述導(dǎo)體I夕卜包覆設(shè)有納米石墨烯層5，在納米石墨烯層5外包覆有絕緣層2，構(gòu)成一根絕緣線芯;在2—6根絕緣線芯的外側(cè)設(shè)有包帶層3，構(gòu)成纜芯;纜芯外包覆有外護(hù)套層4。
[0021]所述導(dǎo)體I與長(zhǎng)度方向垂直的截面的外緣為圓形、扇形或瓦形。?0022] 所述的納米石墨稀層5采用靜電粉末噴涂制成，厚度為5?30μηι。
[0023]根據(jù)電纜的設(shè)計(jì)參數(shù)要求，本實(shí)用新型中所述導(dǎo)體I的截面可在現(xiàn)有導(dǎo)體截面基礎(chǔ)上減少15?30%。
[0024]所述絕緣層2采用電纜用絕緣料制成，外護(hù)套層4采用電纜用護(hù)套料制成，此為現(xiàn)有技術(shù)，故不多述。
[0025]上述的納米石墨烯低壓電力電纜的制作方法，包括拉絲、絞制導(dǎo)體1、擠塑絕緣層2成絕緣線芯、纏繞包帶層3成纜芯和擠出外護(hù)套層4，其特征在于:
[0026]步驟(1)、拉絲并絞制導(dǎo)體1:采用符合GB/T3952或GB/T3954標(biāo)準(zhǔn)的銅桿或鋁桿，按現(xiàn)有技術(shù)拉制成直徑Φ 1.5?Φ4πιπι的單絲;將多根單絲在框絞機(jī)上絞制，得到絞合的導(dǎo)體I，絞制時(shí)導(dǎo)體I出線速度為4.5?60m/min，氣動(dòng)碟式控制放線張力，大小可調(diào)，張力范圍250?3000N，導(dǎo)體I的最外層節(jié)距為導(dǎo)體直徑的13?15倍，次外層節(jié)距為導(dǎo)體直徑的17?19倍，內(nèi)層節(jié)距為導(dǎo)體直徑的19?22倍，導(dǎo)體外徑偏差為+0.2mm—0mm；
[0027]步驟(2)、靜電涂覆納米石墨烯層5:將納米石墨烯粉末裝入粉桶內(nèi)，占粉桶容積的三分之二，調(diào)整粉桶內(nèi)的沸騰氣壓在0.05?0.08Mpa，調(diào)整供粉氣壓0.08?0.12Mpa，使供粉量在80?150g/min之間，納米石墨烯粉末在壓縮空氣作用下均勻霧化，噴室內(nèi)設(shè)有4?50KV高壓靜電，當(dāng)導(dǎo)體I穿過噴室時(shí)，用噴槍對(duì)導(dǎo)體I進(jìn)行噴涂，納米石墨稀粉末在高壓電場(chǎng)的作用下均勻地吸附于導(dǎo)體I表面，噴槍噴頭與導(dǎo)體I的的距離應(yīng)保持在100?180mm之間，生產(chǎn)速度為I?15米/秒，涂覆納米石墨烯層5的厚度為5?30μπι;采用高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生高壓電荷，高壓靜電發(fā)生器的輸出電壓可達(dá)到50?100KV，與零電位的工件產(chǎn)生電位差，形成納米石墨稀粉末涂料微粒吸附的主要?jiǎng)恿Γ?br>[0028]步驟(3)、擠制絕緣層2:用擠塑機(jī)在導(dǎo)體I外擠制絕緣層2，擠塑機(jī)機(jī)身加熱段分為六段，第一段至第六段的工作溫度分別為165°C、170°C、180°C、195°C、200°C、200°C，機(jī)頭溫度為190°C;擠出前將絕緣料直接在70?80°C溫度下干燥不小于6小時(shí)，熔融態(tài)經(jīng)過40目和80目濾網(wǎng)過濾，擠出量150kg/h，制成絕緣線芯；
[0029]步驟(4)、纏繞包帶層3制成纜芯:成纜(包帶)成纜模具大于成纜外徑0.5mm?2mm，成纜節(jié)距為30?50倍的成纜外徑。將2—6根絕緣線芯按順時(shí)針方向排列，纏繞包帶層3，包帶的重疊寬度應(yīng)控制在包帶寬度的15?30%之間，制成纜芯；
[0030]步驟(5)、擠出外護(hù)套層4:用擠塑機(jī)在纜芯外側(cè)擠出外護(hù)套層4，擠塑機(jī)機(jī)身加熱段分為六段，第一段至第六段的工作溫度分別為145 °C、155°C、155°C、165°C、165°C、175°C，機(jī)頭溫度為165°C;擠出前將護(hù)套料在70?80°C溫度下干燥不小于4小時(shí)，熔融態(tài)經(jīng)I?2層40目過濾網(wǎng)過濾，擠出量260kg/h，制成外護(hù)套層4，從而最終得到納米石墨烯低壓電力電纜。
[0031]作為一種改進(jìn)，該納米石墨烯低壓電力電纜，包括導(dǎo)體1、絕緣層2和外護(hù)套層4，導(dǎo)體I由多根銅絲或鋁絲沿長(zhǎng)度方向絞合形成，其特征在于:所述導(dǎo)體I外包覆設(shè)有納米石墨烯層5，在納米石墨烯層5外包覆有絕緣層2，構(gòu)成一根絕緣線芯，在這根絕緣線芯的外側(cè)包覆有外護(hù)套層4。
[0032]本實(shí)用新型通過利用集膚效應(yīng)及納米石墨烯的高導(dǎo)電率(電阻率約10—6Ω._)，在導(dǎo)體外靜電涂覆納米石墨烯層，電纜導(dǎo)體截面可減少15?30%，載流量可提高5%，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了傳導(dǎo)性能，并且電纜重量減輕，易于安裝。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.納米石墨烯低壓電力電纜，包括導(dǎo)體(1)、絕緣層(2)和外護(hù)套層(4)，導(dǎo)體(I)由多根銅絲或鋁絲沿長(zhǎng)度方向絞合形成，其特征在于:所述導(dǎo)體(I)外包覆設(shè)有納米石墨烯層(5)，在納米石墨烯層(5)外包覆有絕緣層(2)，構(gòu)成一根絕緣線芯;在絕緣線芯的外側(cè)包覆設(shè)有外護(hù)套層(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米石墨烯低壓電力電纜，其特征在于:所述的絕緣線芯設(shè)有2—6根，在所有的絕緣線芯的外側(cè)設(shè)有包帶層(3)，構(gòu)成纜芯;纜芯外包覆有外護(hù)套層(4)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米石墨烯低壓電力電纜，其特征在于:所述導(dǎo)體(I)與長(zhǎng)度方向垂直的截面的外緣為圓形、扇形或瓦形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米石墨烯低壓電力電纜，其特征在于:所述的納米石墨烯層(5)采用靜電粉末噴涂制成，厚度為5?30μπι。
【文檔編號(hào)】H01B9/00GK205582608SQ201620369540
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】商傳紅, 王柏松, 臧化文, 王偉
【申請(qǐng)人】山東科虹線纜科技股份有限公司