耐交变工况动力电缆生产装置的制作方法

本发明涉及电缆生产装备领域，特别是一种耐交变工况动力电缆生产装置。

背景技术：

在交变工况下，线缆的使用寿命除了和材质本身的变形能力相关，还与材料之间的微摩擦相关，在需要较高交变速度的应用场合，线芯之间的微摩擦导致较大的磨损。从而影响线芯的电阻率和电磁屏蔽效果。中国专利文献cn105825915a记载了一种自动埋弧焊机用耐高温柔性电缆，在电缆内设置了滑石粉薄层，能够减少线芯间的微摩擦，提高电缆在交变工况下的使用寿命。但是该方案加工较为困难，主要是难以确保润滑层的厚度均匀。且残存的滑石粉容易影响下道工序的质量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐交变工况动力电缆生产装置，能够减少电缆的铜线之间的微摩擦，能够延长交变工况下的动力电缆使用寿命，在多芯结构的电缆中能够提高电缆的导电性能，降低电阻率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种耐交变工况动力电缆生产装置，包括多个可转动的原料架和可多个方向转动的收卷装置，在原料架下方设有用于容纳润滑材料的容器，容器的顶部设有多个与原料架的空心转轴相通的进丝口，在容器的底部设有供绞合线芯通过的第二瓷管。

优选的方案中，所述的原料架的底部通过竖直的空心转轴与容器的顶部可转动的连接，空心转轴与驱动旋转的驱动装置连接。

优选的方案中，原料丝卷装可转动的支承在原料架上，原料丝卷装的转动轴与空心转轴的轴线垂直。

优选的方案中，在空心转轴朝向原料架的一端设有进丝口，进丝口为喇叭口形状的瓷嘴；

在容器的顶部设有第一瓷管，进丝口与第一瓷管连通。

优选的方案中，原料丝卷装的转动轴与原料架之间设有阻尼装置。

优选的方案中，所述的容器与石墨蠕虫进口连接，容器上还设有滤网，滤网远离容器内腔的一侧设有负压抽吸口。

优选的方案中，所述的原料架在容器的顶部成同心阵列布置，各个原料架的空心转轴之间通过传动机构互相连接，原料架转动驱动装置通过传动机构与其中一个原料架的空心转轴连接；

或者各个空心转轴与独立的原料架转动驱动装置连接。

优选的方案中，所述的收卷装置中，成品卷装架通过转轴与机架可转动的连接，成品卷装架与卷装架转动驱动装置连接；

成品卷装架上设有成品卷装，成品卷装与驱动转动的卷装转动驱动装置连接；

成品卷装的转动轴线与转轴的轴线垂直。

优选的方案中，在收卷装置的上游侧还设有引线装置，所述的引线装置中，摆动引线架与引线凸轮轴连接。

优选的方案中，在容器与收卷装置之间还设有包带装置；

所述的包带装置中，包带卷以可沿轴向往复移动和转动的方式安装在绞合线芯的一侧。

本发明提供的一种耐交变工况动力电缆生产装置，通过采用以上的方案，能够在电缆的原料丝，即无氧铜丝的表面附着一层润滑层，本例中采用的润滑层为高膨胀石墨蠕虫，高膨胀石墨蠕虫为目数大于80目的高纯石墨鳞片插层、膨化后，经过脱硫、水洗和干燥后的成品，高膨胀石墨蠕虫的膨胀体积倍数大于800倍。高膨胀石墨蠕虫具有较好的层间润滑效果，且高膨胀石墨蠕虫有助于提高无氧铜丝之间的电子迁移速率，当在交变工况下，存在断丝的情形下，有助于容纳较大电流密度从而降低电缆整体的电阻率，降低超载的发热量。且高膨胀石墨蠕虫也具有较高的热导率，综合性能远优于采用滑石粉的方案。通过将容器设置在绞合工序，原料丝之间的绞合能够将微小的片状石墨吸附在原料丝之间。降低交变工况下动力电缆内无氧铜丝之间的微摩擦，大幅提高动力电缆的使用寿命，提高设备的无故障工作时间。优选的方案中，设置的滤网和负压抽吸口能够对高膨胀石墨蠕虫原料产生负压，便于进料，同时避免高膨胀石墨蠕虫逸出。设置的引线装置，能够使绞合后的线芯在成品卷装上依序排列。设置的包带装置，能够在绞合后的线芯之外覆盖一层聚四氟乙烯包带，进一步提高线芯的耐磨性，也提供一定的绝缘效果。设置的原料架驱动结构，能够以一个电机驱动多个原料架旋转，以降低能耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中容器顶部驱动原料架的空心转轴旋转的结构示意图。

图3为采用本发明中装置制成的动力电缆结构横截面示意图。

图中：控制线芯1，润滑层2，绝缘层3，屏蔽带4，金属网编织屏蔽层5，橡胶填充层6，防火带7，纤维编织层8，外护套9，动力线芯10，原料丝卷装100，原料架101，进丝口102，第一瓷管103，容器104，石墨蠕虫进口105，第二瓷管106，滤网107，负压抽吸口108，绞合线芯109，包带卷110，阻尼转轴111，阻尼套筒112，拨杆113，驱动齿轮114，成品卷装架115，成品卷装116，卷装转动驱动装置117，卷装架转动驱动装置118，机架119，传动带120，原料架转动驱动装置121，引线凸轮轴122，摆动引线架123，空心转轴124，转轴125。

具体实施方式

如图3中，采用本发明装置制备的电缆结构如下：包括多个控制线芯1和动力线芯10，控制线芯1之外依次设有绝缘层3和屏蔽层；动力线芯10之外依次设有绝缘层3和屏蔽层；在各个控制线芯1之间、动力线芯10之间和控制线芯1与动力线芯10之间填充有橡胶填充层6；

控制线芯1与动力线芯10组成的线缆总成之外依次设有防火带7、纤维编织层8和外护套9。所述的控制线芯1数量为2~8根，动力线芯10为2、3或4根；控制线芯1位于中间，动力线芯10位于周围。控制线芯1采用成对绞合的方式布置，在每根的控制线芯1之外依次设有润滑层2、绝缘层3、屏蔽带4和金属网编织屏蔽层5。在控制线芯1与绝缘层3之间设有润滑层2；所述的润滑层2为高膨胀石墨蠕虫。在动力线芯10与绝缘层3之间设有润滑层2；所述的润滑层2为高膨胀石墨蠕虫。

本例中所述的高膨胀石墨蠕虫为目数大于80目的石墨鳞片插层、膨化后，经过脱硫、水洗和干燥后的成品，高膨胀石墨蠕虫的膨胀体积倍数大于800倍，优选的采用1000~1500倍。高膨胀石墨蠕虫为市售的产品，在湖北省当阳市新成石墨有限公司购入。高膨胀石墨蠕虫经过搅拌后在动力线芯10和控制线芯1的无氧铜丝绞合工序粘附在无氧铜丝的外表面和无氧铜丝之间，利用石墨蠕虫的层间润滑效果，发明人发现，当石墨蠕虫的膨胀体积倍数大于800倍，在无氧铜丝的表面通过静电吸附或导电硅脂粘附的方式能够得到很薄的润滑层，在绞合过程中也有部分的石墨蠕虫被绞合固定在无氧铜丝之间，以进一步提高无氧铜丝之间的润滑效果，且石墨蠕虫还具有较佳的导电和导热效果，能够降低无氧铜丝之间的电阻率。在设置润滑层2表面以厚度低于0.05mm的聚四氟乙烯包带绕包。

如图1~2中，一种耐交变工况动力电缆生产装置，包括多个可转动的原料架101和可多个方向转动的收卷装置，在原料架101下方设有用于容纳润滑材料的容器104，优选的，在容器104内填充有高膨胀石墨蠕虫。容器104的顶部设有多个与原料架101的空心转轴124相通的进丝口102，在容器104的底部设有供绞合线芯109通过的第二瓷管106。多根原料丝从进丝口102穿入，在容器104内进行绞合，并将高膨胀石墨蠕虫吸附或夹持在原料丝的表面。

优选的方案如图1中，所述的原料架101的底部通过竖直的空心转轴124与容器104的顶部设置的空心套筒可转动的连接，空心转轴124与驱动旋转的驱动装置连接。优选的如图2中，所述的原料架101在容器104的顶部成同心阵列布置，本例中所述的同心阵列是指从圆心到边缘多个环状的阵列，各个环的原料架101之间均布。类似多个同心圆。各个原料架101的空心转轴124之间通过传动机构互相连接，本例中的传动机构采用同步带，原料架转动驱动装置121通过传动机构与其中一个原料架101的空心转轴124连接；如图2中所示，外环的空心转轴124之间通过同步带互相连接，在端头的一个空心转轴124与内环的空心转轴124通过同步带连接，内环的各个空心转轴124之间通过同步带连接，内环的各个空心转轴124端头与位于圆心的空心转轴124通过同步带连接，圆心的空心转轴124与原料架转动驱动装置121连接，原料架转动驱动装置121采用减速器和调速电机的组合。以使原料架101的转速和转动方向与成品卷装架115的转动方向相匹配。

另一可选的方案中，各个空心转轴124与独立的原料架转动驱动装置连接。该方案用于直径较粗的电缆设备制造中。

优选的方案如图1中，原料丝卷装100可转动的支承在原料架101上，原料丝卷装100的转动轴与空心转轴124的轴线垂直。即空心转轴124在转动的同时，原料丝卷装100也在原料丝的牵引下旋转，优选的，原料丝卷装100的转动轴与原料架101之间，或者原料丝卷装100的转动轴与原料丝卷筒之间设有阻尼结构，阻力的大小与原料丝的抗拉强度相比匹配，优选的应低于原料丝的拉伸屈服极限。

优选的方案中，在空心转轴124朝向原料架101的一端设有进丝口102，进丝口102为喇叭口形状的瓷嘴；由此结构，减少原料丝的摩擦。由于原料丝卷装100通常具有较大的长度，因此原料丝与进丝口102的轴线之间具有一个夹角，进丝口102的喇叭口形状需要与最大的夹角相匹配。

在容器104的顶部设有第一瓷管103，进丝口102与第一瓷管103连通。第一瓷管103的底部设有喇叭口形状。

优选的方案如图1中，所述的容器104与石墨蠕虫进口105连接，本例中的石墨蠕虫经过膨化并充分搅拌粉碎，容器104上还设有滤网107，本例中采用陶瓷滤网，滤网107远离容器104内腔的一侧设有负压抽吸口108，通过负压抽吸口108给容器104内抽负压，从而便于进料，也避免石墨蠕虫逸出。优选的，滤网107成环状结构，位于容器104的内芯，滤网107上下端与容器104的内壁构成密封，石墨蠕虫进口105穿过滤网107的内壁到达容器104的内腔，负压抽吸口108穿过容器104的壁，位于滤网107的外壁所在腔体。由此结构，提高滤网的过滤面积，确保足够的负压。

优选的方案如图1中，所述的收卷装置中，成品卷装架115通过转轴125与机架119可转动的连接，成品卷装架115与卷装架转动驱动装置118连接；

成品卷装架115上设有成品卷装116，成品卷装116与驱动转动的卷装转动驱动装置117连接；

成品卷装116的转动轴线与转轴125的轴线垂直。由此结构，使成品卷装116在以转轴125的轴线为圆心旋转的同时，还在自转，实现绞合并收卷的动作。本例中转动驱动装置117和卷装架转动驱动装置118均为减速器和调速电机的组合。优选的减速器采用rv大减速比减速器。

优选的方案如图1中，在收卷装置的上游侧还设有引线装置，所述的引线装置中，摆动引线架123与引线凸轮轴122连接。由此结构，通过引线凸轮轴122的旋转带动摆动引线架123往复运动，从而实现绞合线芯109在成品卷装116上依序排布。

优选的方案如图1中，在容器104与收卷装置之间还设有包带装置；本例中采用聚四氟乙烯薄膜带。

所述的包带装置中，包带卷110以可沿轴向往复移动和转动的方式安装在绞合线芯109的一侧。具体结构如图1中，包带卷110与阻尼转轴111连接，阻尼转轴111与固定安装的阻尼套筒112可转动的连接，阻尼套筒112与阻尼转轴111之间的阻力应小于聚四氟乙烯薄膜带的拉伸屈服极限，在阻尼转轴111上设有拨杆113，拨杆113能驱动转轴沿轴向旋转而不影响阻尼转轴111的旋转，在拨杆113上设有齿条，在拨杆113的一侧设有驱动齿轮114，驱动齿轮114与驱动装置连接，通过驱动齿轮114的旋转带动拨杆113往复运动，从而带动包带卷110往复运动，以使包带的输出角度保持不变。由此结构，包带卷110可以选用较为廉价的材质制作，且对于精度的要求不高，有利于降低包带卷110的成本。

另一可选的结构为，包带卷110安装在可沿包带卷110轴向移动的支架上，包带卷110与支架之间具有阻尼，支架上设有齿条，驱动齿轮114与驱动装置连接，通过驱动齿轮114的旋转带动支架往复运动。

使用时，将提纯膨化后的高膨胀石墨蠕虫经石墨蠕虫进口105送入到容器104，原料丝卷装100安装在原料架101上，优选的在原料丝的表面涂覆有导电硅脂，用于沾附高膨胀石墨蠕虫，原料丝穿入进丝口102和第一瓷管103后，进入到容器104内，合股后从第二瓷管106穿出，第二瓷管106的顶部为喇叭口的结构。合股后的线芯穿过固定导线环126和摆动引线架123与成品卷装116连接，优选的，合股原料丝经过成品卷装116接地，在容器104内施加正电荷，以增加原料丝的静电吸附效果。启动卷装架转动驱动装置118、卷装转动驱动装置117和原料架转动驱动装置121，其中原料架转动驱动装置121带动原料架101与成品卷装架115的旋转方向相反，以提供原料丝之间的绞合力。将包带卷110的聚四氟乙烯薄膜带端头以一定倾角搭在绞合线芯109表面，随着绞合线芯109的转动包覆在绞合线芯109的表面。通过以上步骤实现无氧铜丝原料丝的绞合工序，并在绞合线芯109的表面和无氧铜丝之间设有用于润滑和导电、导热的高膨胀石墨蠕虫。大幅提高动力电缆成品的质量，提高耐交变工况性能。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。