专利名称：内外通水式新型水冷电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁合金电炉、电弧炼钢炉、汽车焊接使用的水冷电缆，属于电缆技术领域。
背景技术：
改革开放以来，我国的冶金工业经过多年来的建设，它作为国民经济的基础产业已形成了包括由矿山、烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢以及相应的铁合金、耐火材料、碳素制品和地质勘探、工程设计、建筑施工、科学研究等部门构成的完整工业体系。到2000年底，全国年销售额在500万元以上的冶金企业4376家。据预测二十一世纪，钢铁产品仍将是人类社会最主要的不可替代的结构材料和产量最大、覆盖面最广的功能材料。因此世界冶金工业结构调整步伐加快，生产的重心将由发达国家向发展中国家转移。而我国作为发展中国家的重要大国，在满足钢需求的同时，大力发展我国富有资源的铁合金品种及各种合金粉剂、复合铁合金等，并增加铬系、锰系铁合金的低碳、低硫、低磷等精炼产品。由此，在冶炼各种合金和钢产品时，不仅需要大量的水冷电缆，而且对水冷电缆的性能提出了更高的要求。
另一方面，随着我国汽车工业几个阶段的不断建设和发展，汽车工业已成为国民经济的支柱产业。据统计，2003年我国汽车产量已超过400万辆，位居世界第四。我国作为发展中国家，从经济发展和市场发育的自然扩张趋势看，中国的汽车市场还存在着巨大的潜力，并正孕育着前所未有的高速发展时期。而在汽车制造业中，焊接与切割技术作为其重要的加工手段，占有非常重要的地位。提高焊接技术及设备性能，是汽车工业发展必不可少的手段。高速、高效的焊接才能保证汽车的质量和产量。而决定焊接效果的，焊接装置中的水冷电缆是不可或缺的要素。因此，焊接技术的不断更新，也对水冷电缆的性能提出了更高的要求。
现有的水冷电缆，例如专利申请号为93217065.X的水冷电缆，是在电缆的中心位置设置冷却水管，其周围为导线，导线外的橡胶管等组成，橡胶管外面，由内及外依次有整体都呈园筒形，层层相套的屏蔽层、隔热层和金属外套层。这种电缆由于仅在缆芯中部设置了内通水管，电缆冷却不均匀，散热效果不够理想。
所以现有的水冷电缆使用寿命短，电缆散热效果不够理想，在冶金的电弧炉、电熔炉中及汽车制造的电弧焊、点焊中，由于电缆热量过高，而引起的热停工频有发生，这样不但不能保证冶炼和焊接效果，还给冶金行业和汽车工业带来了巨大的损失。同时，现有的水冷电缆采用传统的生产工艺，即将设计好的导线采用套装工艺方式套进橡胶管中，由于该种工艺存在的缺陷，使得电缆的制造长度受到很大的限制(据报道，国外目前水冷电缆最大生产长度仅为15m左右)，另外，由于该结构的电缆的导体与橡套之间存在着空隙，从而导致外套管对电缆导体芯线扶着力差，使芯线易折断，影响电缆的使用寿命，因此在实际的应用当中已不能适应应用场合的发展需要。
发明内容
本发明的目的是根据水冷电缆在冶金和汽车制造中的特殊使用要求，提供一种冷却效果好，载流能力强，使用寿命长，制造长度长，具有更好的耐磨、耐油、耐高温特性的内外通水式新型水冷电缆。
本发明的目的是通过对现有的水冷电缆的结构改进和工艺创新实现的，方案一内外通水式新型水冷电缆，包括处于电缆中心位置的内通水管，内通水管周围的导体，导体外的屏蔽层及外护层，其特征是设有外通水管，所述的导体为绞合成扇面形结构单元的导体以成缆的工艺方式设置在内通水管周围，外通水管包围在导体的外表面，内通水管上和外通水管的靠近导体的一侧设有若干通水的微缝和微孔，在外护层上纵包氩弧焊皱纹金属护层。
方案二内外通水式新型水冷电缆，包括处于电缆中心位置的内通水管，内通水管周围的导体，导体外的屏蔽层及外护层，其特征是设有外通水管，所述的导体为绞合成扇面形结构单元的导体以成缆的工艺方式设置在内通水管周围，外通水管包围在导体的外表面，内通水管上和外通水管的靠近导体的一侧设有若干通水的微缝和微孔。
方案一、二中所述的包围在导体外表面的外通水管至少有两根断面呈圆弧形的扁管；屏蔽层为半导电屏蔽带，绕包在外通水管外表面；外护层为弹性体TPU材料，挤包在屏蔽层外；内通水管和外通水管为弹性体TPU材料管。
对于用于高温环境下的水冷电缆，在其外护层外面设置金属护层。利用金属纵包氩弧焊皱纹金属护套的先进生产工艺制造金属护层，以防止高温，飞溅的火花等对电缆的损伤，同时确保电缆具有良好的弯曲性能。导体采用5类或6类导体。
本发明结构合理简单，生产制造容易，制造长度长，可达数千米。使用方便，冷却效果好，载流能力强，电缆柔软，可弯曲性能好，使用寿命长，绿色环保、无污染。
导体采用5类或6类导体，并经过特殊的绞合方式加工成扇面形结构单元，各结构单元可排列成中空的环行结构。该种结构可有效地增大导体的表面积，一方面可充分利用金属材料的集肤效应，来有效地增强电缆导体的载流能力，另一方面有效地增大了导体与冷却水的接触面积，提高了对电缆的冷却效果。同时，该种结构的设计，成功地解决了大截面电缆导体中心散热的问题，同时也解决了传统结构的水冷电缆为了提高散热效果，进而加大外套管内径，从而导致外套管对导体芯线扶着力差，使芯线易折断，造成电缆使用寿命降低的问题。
采用内通水管和外通水管相结合的冷却水道的结构方式，将设计好的扇面形结构单元的铜导体按一定节距和绕向排列于圆形内通水管周围。然后将设计的外通水管(多根)按一定节距反向排列于导体之外。最后通过特定的模具，将外通水管定形为异形管且紧密包覆于导体上。
内通水管与外通水管由TPU材料制成。该种材料具有高弹性，耐水解，耐腐蚀，耐磨等特性，是一种理想的水冷电缆通水管材料，为保证对电缆导体的水冷效果，在内通水管和靠近导体的外通水管内侧设计诸多微缝和微孔，保证电缆完全浸浴在水液中，有效地提高冷却效果的同时，可防止由于电缆频繁扭曲和大电流冲击而造成的断丝和碎屑流入水道，进而影响与水冷电缆相连的附件工具。
半导电屏蔽层，由于水冷电缆在大电流的情况下，在电缆中产生的电感会引起电缆的抖动，从而影响到电缆的使用性能、使用寿命，甚至影响到与之相连的仪器设备。因此，在电缆设计中，在外通水管外绕包一层半导电屏蔽带，可有效地抑制电感对电缆的影响，保护电缆的正常运行。
采用TPU外护层，一改传统的水冷电缆所采用套制橡胶管的方法，而采用挤制工艺，在半导电屏蔽层外，挤制TPU材料作为其护层。TPU材料具有优异的超高弹性，超强的耐磨性能，耐油，耐化学溶剂，耐水解，耐腐蚀性，超高的机械强度和耐温性能。保证了水冷电缆各种高性能使用特性的实现。
金属护层，对于使用于高温环境下的水冷电缆，在其外护层外面利用金属纵包氩弧焊皱纹金属护套的先进生产工艺制造金属护层，以防止高温，飞溅的火花等对电缆的损伤，同时确保电缆具有良好的弯曲性能。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明设有金属护层的结构示意图；图中1导体、2外通水管、3外通水道、4屏蔽层、5内通水道、6内通水管、7外护层、8金属护层。
具体实施例方式
导体1采用“5”类或“6”类铜导体，按使用要求也可采用镀锡铜导体。绞合加工成扇面形结构单元，各结构单元可排列成中空的环行结构。采用新型材料弹性体TPU加工制成内通水管6，其上设置若干通水微孔。采用新型材料弹性体TPU加工制成圆弧外通水管2，在圆弧外通水管2上靠近导体的一侧设置若干通水微孔。将扇面形结构单元的铜导体按一定节距和绕向排列于圆形内通水管6的周围。然后将外通水管(多根)按一定节距反向排列于导体之外。最后通过特定的模具，将外通水管定形为异形管且紧密包覆于导体上。在外通水管外绕包半导电屏蔽带屏蔽层4。在半导电屏蔽层外，挤制TPU材料作为外护层7。内通水管6和外通水管2通水后，分别形成5内通水道和外通水道3对于用于高温环境下的水冷电缆，在其外护层外面利用金属纵包氩弧焊皱纹金属护套的先进生产工艺制造金属护层8。
权利要求
1.一种内外通水式新型水冷电缆，包括处于电缆中心位置的内通水管，内通水管周围的导体，导体外的屏蔽层及外护层，其特征是设有外通水管，所述的导体为绞合成扇面形结构单元的导体以成缆的工艺方式设置在内通水管周围，外通水管包围在导体的外表面，内通水管上和外通水管的靠近导体的一侧设有若干通水的微缝和微孔，在外护层上纵包氩弧焊皱纹金属护层。
2.根据权利要求1所述的内外通水式新型水冷电缆，其特征是所述的包围在导体外表面的外通水管至少有两根断面呈圆弧形的扁管。
3.根据权利要求1所述的内外通水式新型水冷电缆，其特征是所述的屏蔽层为半导电屏蔽带，绕包在外通水管外表面。
4.根据权利要求1所述的内外通水式新型水冷电缆，其特征是所述的外护层为弹性体TPU材料，挤包在屏蔽层外。
5.根据权利要求1所述的内外通水式新型水冷电缆，其特征是所述的内通水管和外通水管为弹性体TPU材料管。
6.一种内外通水式新型水冷电缆，包括处于电缆中心位置的内通水管，内通水管周围的导体，导体外的屏蔽层及外护层，其特征是设有外通水管，所述的导体为绞合成扇面形结构单元的导体以成缆的工艺方式设置在内通水管周围，外通水管包围在导体的外表面，内通水管上和外通水管的靠近导体的一侧设有若干通水的微缝和微孔。
7.根据权利要求6所述的内外通水式新型水冷电缆，其特征是所述的包围在导体外表面的外通水管至少有两根断面呈圆弧形的扁管。
8.根据权利要求6所述的内外通水式新型水冷电缆，其特征是所述的屏蔽层为半导电屏蔽带，绕包在外通水管外表面。
9.根据权利要求6所述的内外通水式新型水冷电缆，其特征是所述的外护层为弹性体TPU材料，挤包在屏蔽层外。
10.根据权利要求6所述的内外通水式新型水冷电缆，其特征是所述的内通水管和外通水管为弹性体TPU材料管。
全文摘要
内外通水式新型水冷电缆，包括处于电缆中心位置的内通水管，内通水管周围的导体，导体外的屏蔽层及外护层，其特征是设有外通水管，所述的导体为绞合成扇面形结构单元的导体设置在内通水管周围，外通水管包围在导体的外表面，内通水管上和外通水管的靠近导体的一侧设有若干通水的微缝和微孔。采用内通水管和外通水管相结合的冷却水道的结构方式，将的扇面形结构单元的铜导体按一定节距和绕向排列于圆形内通水管周围。本发明结构合理简单，生产制造容易，制造长度长，使用方便，冷却效果好，载流能力强，电缆柔软，可弯曲性能好，使用寿命长，绿色环保、无污染。
文档编号H01B7/00GK1710671SQ20051004093
公开日2005年12月21日 申请日期2005年7月5日 优先权日2005年7月5日
发明者吕发忠, 房权生, 陈艳 申请人:宝胜科技创新股份有限公司