技术领域
[0001] 本
发明涉及一种电缆，尤其是涉及一种自支撑金属防护型耐火电缆及其生产设备和生产工艺。
背景技术
[0002] 现有的电缆在
铜芯导体外侧套设绝缘层和耐火层和阻燃护套，通常采用陶瓷、防火泥或者无卤低烟阻燃聚烯
烃材料，导致电缆内部支撑强度低。这类结构的电缆韧性差，而且防
水效果有限。
发明内容
[0003] 本发明主要是针对上述问题，提供一种能够有效地增强电缆韧性、提高防水防火效果的自支撑金属防护型耐火电缆及其生产设备和生产工艺。
[0004] 本发明的目的主要是通过下述方案得以实现的：一种自支撑金属防护型耐火电缆，包括铜芯导体，所述的铜芯导体外侧套设有陶瓷化绝缘层，陶瓷化绝缘层外侧套设有耐火
云母带绝缘层，耐火云母带绝缘层外侧套设有金属护套，金属护套包括
套管和若干个
定位凸起，定位凸起均匀围绕套管的轴心分布，相邻两个定位凸起之间设置有容置槽，金属护套外侧套设有防火泥隔离套，防火泥隔离套外侧套设有阻燃护套。在铜芯导体外侧套设陶瓷化绝缘层，陶瓷化绝缘层采用陶瓷材料，具有较好的绝缘效果。在陶瓷化绝缘层外侧套设耐火云母带绝缘层，不仅增强了电缆的绝缘效果，而且能够起到耐火效果。在耐火云母带绝缘层外侧套设金属护套，金属护套不仅能够将包裹陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体包覆在内部，而且能够在防火泥隔离套和阻燃护套内部起到支撑作用。金属护套包括套管和定位凸起，套管为无缝金属管件，能够将包裹了陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体紧密的包覆在内，起到防水和防火作用。定位凸起均匀围绕套管的轴心分布，能够增强金属护套的韧性，相邻两个定位凸起之间形成容置槽，防火泥隔离套包裹在金属护套外侧时，一部分嵌设在容置槽内，一部分包裹在定位凸起外侧，利用容置槽增强对防火泥隔离套的限位效果，防止防火泥隔离套与金属护套之间相对转动。使防火泥隔离套与金属护套之间紧密贴合，增大了金属护套与防火泥隔离套之间的
接触面积。
[0005] 作为优选，所述的定位凸起呈等腰梯形并与套管一体相连。定位凸起呈等腰梯形，等腰梯形结构的定位凸起与套管一体成型，增大了整个金属护套的韧性，相邻两个定位凸起之间的部分作为容置槽，容置槽的两个
侧壁为等腰梯形的定位凸起的侧面即为斜面，通过容置槽能够增大金属护套与防火泥隔离套之间的接触面积，进而增大金属护套与防火泥隔离套之间的
摩擦力，同时，利用容置槽的斜面侧壁对防火泥隔离套限位，防止金属护套与防火泥隔离套相对转动。
[0006] 一种上述自支撑金属防护型耐火电缆的生产设备，包括用于制作金属护套的制备机，所述的制备机包括模型套、与模型套同轴设置的顶杆和用于穿设铜芯导体的导杆，导杆同轴贯穿与顶杆内，模型套的内表面与金属护套的外表面形状相同，模型套的内表面尺寸大于金属护套的外表面尺寸，顶杆的一端设置有
液压缸，顶杆与液压缸的伸缩杆固定相连。金属护套是由套管和定位凸起构成，金属护套外表面的定位凸起成为生产难点。制备机上具有模型套，模型套的内表面与金属护套的外表面形状相同，即模型套内表面具有对应容置槽的凸起结构，相邻两个凸起结构之间对应金属护套的定位凸起。在模型套的轴线处同轴设置顶杆，顶杆由液压缸推动。用于生产金属护套的预制管的管孔径小于金属护套的套管孔径，预制管的壁厚大于金属护套最大厚度，将预制管预热后同轴固定在模型套内侧，启动液压缸推动顶杆，顶杆进入预制管内，并将预制管向外扩张，向外扩张的预制管外表面受到模型套内表面的限制，使预制管的外表面跟随模型套内表面的形状和尺寸
挤压成型，由于模型套的内表面尺寸大于金属护套的外表面尺寸，预制管外表面基本成型的尺寸略大于金属护套的定位凸起，实现了金属护套的扩张成型。在定杆的轴线处贯穿设置导杆，将包裹了陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体利用导杆导入预制管内，实现了金属护套对包裹了陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体的包覆。
[0007] 作为优选，所述的模型套远离液压缸的一端设置有拔模座，拔模座上设置有拔模孔，拔模孔的内表面形状与金属护套的外表面形状相同，拔模孔的尺寸介于模型套的内表面尺寸与金属护套外表面尺寸之间，拔模座远离模型套的一端设置有
拉拔车，制备机上设置有轨道，拉拔车与轨道滑动连接。模型套远离液压缸的一端设置有拔模座，拔模座上设置拔模孔，将基本成型的预制管穿入拔模孔，由于拉拔车能够在制备机的轨道上滑动，再利用拉拔车对预制管施加拉力，使预制管从拔模孔内拔出。由于拔模孔的内表面形状与金属护套的外表面形状相同，拔模孔的尺寸介于模型套的内表面尺寸与金属护套外表面尺寸之间，能够将原本尺寸较大的预制管冷拔成型，增强了金属护套的机械性能。
[0008] 作为优选，所述的拔模座包括上模和下模。拔模座包括上模和下模，上模和下模拼接后形成中部的拔模孔。当预制管远离拉拔车的一端到达拔模座时，夹紧上模和下模，使拔模座固定预制管远离拉拔车的一端的端部，此时，持续对拉拔车施加拉力，两端受力的预制管轴向拉伸，实现金属护套的冷拉成型，原本尺寸略大的预制管受到冷拉后，尺寸达到金属护套的尺寸，而且受到冷拉后的金属护套内孔径缩小并紧密贴合在包裹了陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体外侧。
[0009] 作为优选，所述的顶杆远离液压缸的一端设置有导向锥面。顶杆远离液压缸的一端设置有导向锥面，导向锥面与预制管的内孔径接触时能够起到导向作用，使顶杆同轴进入预制管内部，避免预制管扩张时发生轴线倾斜，保证预制管外表面均匀成型。
[0010] 作为优选，所述的顶杆靠近液压缸的一端设置有限位顶盘，限位顶盘的外形和尺寸与模型套的内表面相同。顶杆靠近液压缸的一端设置有限位顶盘，当顶杆完全进入预制管后，实现预制管外表面成型，随着顶杆的继续伸入，顶杆一端的限位顶盘靠近预制管，由于限位顶盘的外形和尺寸与模型套的内表面相同，当限位顶盘与预制管接触时，能够将预制管从模型套内朝向拔模座方向推出。
[0011] 作为优选，模型套的外壁上围绕模型套的轴线设置有若干组蛇形管孔，蛇形管孔的进口端和出口端与
冷却水槽相连，冷却水槽与蛇形管孔进口端之间设置有水
泵。预制管需要经过预
热能够便于顶杆进入预制管实现预制管外表面
挤压成型，在成型接近完成时，需要对预制管冷却，在模型套的外壁上围绕模型套设置蛇形管孔，利用水泵将冷却水槽中的冷却水泵入蛇形管孔的进口端，冷却水沿着蛇形管孔流动，最终由出口端回流到冷却水槽中，利用冷却水对模型套水冷，进而利用
温度传递，实现对预制管的冷却，当预制管完全冷却后便可进入拔模座实现冷拔和冷拉工艺，加快预制管的冷却，缩短生产时间。
[0012] 一种上述自支撑金属防护型耐火电缆以及生产设备配套的生产工艺，工艺步骤如下：1）在铜芯导体外侧包裹陶瓷化绝缘层，在陶瓷化绝缘层外侧套设有耐火云母带绝缘层；2）用于生产金属护套的预制管预热后同轴固定于模型套内部，此时，顶杆与预制管和模型套同轴；3）启动液压缸，液压缸的伸缩杆推动顶杆朝向预制管内部伸入，随着顶杆的伸入，预制管向外扩张，预制管的外表面受到模型套的内表面限制挤压形成定位凸起和容置槽；
4）在顶杆伸入过程中，启动水泵，水泵将冷却水槽中的冷却水泵入模型套上的蛇形管孔内，冷却水在蛇形管孔内循环流动并对模型套和预制管冷却；5）利用导杆将包裹陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体穿入预制管内，此时，包裹陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体与预制管内径间隙配合；6）随着顶杆的深入，顶杆靠近液压缸一端的限位顶盘将预制管和包裹陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体推出到模型套外侧并进入拔模座的拔模孔内，将拉拔车固定在预制管远离液压缸的一端，利用拉拔车的拉力将预制管从拔模座的拔模孔内拔出，实现预制管的冷拔；7）当预制管远离拉拔车的一端进入拔模座后，压紧拔模座，使预制管远离拉拔车的一端固定在拔模座内，继续对拉拔车施加拉力，预制管远离拉拔车的一端固定，另一端受到拉拔车的拉力，实现预制管的冷拉；8）预制管经过模型套和顶杆的挤压成型后，再经过拔模座实现冷拔，再经过拉拔车的冷拉，使预制管形成金属护套，并且金属护套内表面与包裹陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体紧密贴合；9）在成型后的金属护套外侧包裹防火泥，防火泥嵌入容纳槽内并完全包覆金属护套，在500℃～3000℃温度下，迅速被烧成防火泥隔离套；10）在防火泥外侧套设阻燃护套，实现电缆的生产。
[0013] 整个工艺中，实现了金属护套的定位凸起的成型，成型过程中采用同一个制备机实现了扩充挤压的预成型，成型速度快，
精度高。将预成型的预制管进一步冷拔，增大金属套管的机械性能，提高金属护套的韧性。再将冷拔后的预制管冷拉，使预制管形成金属护套，并且使金属护套的内表面与包裹了陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体完全贴合。整个过程采用一个制备机实现，金属护套经过了扩张挤压成型、冷拔成型和冷拉成型三个过程，成型后的金属护套韧性强，防火防水效果强，能够在铜芯导体与防火泥隔离套之间起到支撑作用。
[0014] 因此，本发明的自支撑金属防护型耐火电缆及其生产设备和生产工艺具备下述优点：1、在耐火云母带绝缘层外侧套设金属护套，金属护套不仅能够将包裹陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体包覆在内部，而且能够在防火泥隔离套和阻燃护套内部起到支撑作用，金属护套包括套管和定位凸起，套管为无缝金属管件，能够将包裹了陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体紧密的包覆在内，起到防水和防火作用，定位凸起均匀围绕套管的轴心分布，能够增强金属护套的韧性，相邻两个定位凸起之间形成容置槽，防火泥隔离套包裹在金属护套外侧时，一部分嵌设在容置槽内，一部分包裹在定位凸起外侧，利用容置槽增强对防火泥隔离套的限位效果，防止防火泥隔离套与金属护套之间相对转动；2、实现了金属护套的定位凸起的成型，成型过程中采用同一个制备机实现了扩充挤压的预成型，成型速度快，精度高，将预成型的预制管进一步冷拔，增大金属套管的机械性能，提高金属护套的韧性，再将冷拔后的预制管冷拉，使预制管形成金属护套，并且使金属护套的内表面与包裹了陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体完全贴合，整个过程采用一个制备机实现，金属护套经过了扩张挤压成型、冷拔成型和冷拉成型三个过程，成型后的金属护套韧性强，防火防水效果强，能够在铜芯导体与防火泥隔离套之间起到支撑作用。
附图说明
[0015] 附图1是本发明的一种断面剖视图；附图2是本发明中金属护套的断面剖视图；
附图3是本发明中制备机的结构示意图；
附图4是本发明中预制管在模型套内初始状态的断面剖视图；
附图5是本发明中预制管在模型套内成型状态的断面剖视图。
[0016] 图示说明：1-铜芯导体，2-陶瓷化绝缘层，3-耐火云母带绝缘层，4-金属护套，41-套管，42-定位凸起，43-容置槽，5-液压缸，6-顶杆，61-导向斜面，62-限位顶盘，7-导杆，8-
气缸，9-模型套，91-蛇形管孔，10-冷却水槽，11-水泵，12-拔模座，121-上模，122-下模，123-拔模孔，13-拉拔车，14-轨道，15-预制管，16-防火泥隔离套，17-阻燃护套。
具体实施方式
[0017] 下面通过
实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0018] 实施例1：如图1所示，一种自支撑金属防护型耐火电缆，包括铜芯导体1，铜芯导体外侧套设有陶瓷化绝缘层2，陶瓷化绝缘层外侧套设有耐火云母带绝缘层3，耐火云母带绝缘层外侧套设有金属护套4，如图2所示，金属护套包括套管41和若干个定位凸起42，定位凸起均匀围绕套管的轴心分布，定位凸起呈等腰梯形并与套管一体相连。相邻两个定位凸起之间设置有容置槽43，金属护套外侧套设有防火泥隔离套16，防火泥隔离套外侧套设有阻燃护套17。
[0019] 在铜芯导体外侧套设陶瓷化绝缘层，陶瓷化绝缘层采用陶瓷材料，具有较好的绝缘效果。在陶瓷化绝缘层外侧套设耐火云母带绝缘层，不仅增强了电缆的绝缘效果，而且能够起到耐火效果。在耐火云母带绝缘层外侧套设金属护套，金属护套不仅能够将包裹陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体包覆在内部，而且能够在防火泥隔离套和阻燃护套内部起到支撑作用。金属护套包括套管和定位凸起，套管为无缝金属管件，能够将包裹了陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体紧密的包覆在内，起到防水和防火作用。定位凸起均匀围绕套管的轴心分布，能够增强金属护套的韧性，相邻两个定位凸起之间形成容置槽，防火泥隔离套包裹在金属护套外侧时，一部分嵌设在容置槽内，一部分包裹在定位凸起外侧，利用容置槽增强对防火泥隔离套的限位效果，防止防火泥隔离套与金属护套之间相对转动。使防火泥隔离套与金属护套之间紧密贴合，增大了金属护套与防火泥隔离套之间的接触面积。定位凸起呈等腰梯形，等腰梯形结构的定位凸起与套管一体成型，增大了整个金属护套的韧性，相邻两个定位凸起之间的部分作为容置槽，容置槽的两个侧壁为等腰梯形的定位凸起的侧面即为斜面，通过容置槽能够增大金属护套与防火泥隔离套之间的接触面积，进而增大金属护套与防火泥隔离套之间的
摩擦力，同时，利用容置槽的斜面侧壁对防火泥隔离套限位，防止金属护套与防火泥隔离套相对转动。
[0020] 如图3所示，一种用于生产上述自支撑金属防护型耐火电缆的生产设备，包括用于制作金属护套的制备机，制备机包括模型套9、与模型套同轴设置的顶杆6和用于穿设铜芯导体的导杆7，导杆同轴贯穿与顶杆内并通过气缸8控制，顶杆远离液压缸的一端设置有导向锥面61，模型套的内表面与金属护套的外表面形状相同，模型套的内表面尺寸大于金属护套的外表面尺寸，顶杆的一端设置有液压缸5，顶杆与液压缸的伸缩杆固定相连。模型套远离液压缸的一端设置有拔模座12，拔模座包括上模121和下模122，拔模座上设置有拔模孔123，拔模孔的内表面形状与金属护套的外表面形状相同，拔模孔的尺寸介于模型套的内表面尺寸与金属护套外表面尺寸之间，拔模座远离模型套的一端设置有拉拔车13，制备机上设置有轨道14，拉拔车与轨道滑动连接。顶杆靠近液压缸的一端设置有限位顶盘，限位顶盘的外形和尺寸与模型套的内表面相同。模型套的外壁上围绕模型套的轴线设置有若干组蛇形管孔91，蛇形管孔的进口端和出口端与冷却水槽10相连，冷却水槽与蛇形管孔进口端之间设置有水泵11。
[0021] 金属护套是由套管和定位凸起构成，金属护套外表面的定位凸起成为生产难点。制备机上具有模型套，模型套的内表面与金属护套的外表面形状相同，即模型套内表面具有对应容置槽的凸起结构，相邻两个凸起结构之间对应金属护套的定位凸起。在模型套的轴线处同轴设置顶杆，顶杆由液压缸推动。用于生产金属护套的预制管的管孔径小于金属护套的套管孔径，预制管的壁厚大于金属护套最大厚度，将预制管预热后同轴固定在模型套内侧，启动液压缸推动顶杆，顶杆进入预制管内，并将预制管向外扩张，向外扩张的预制管外表面受到模型套内表面的限制，使预制管的外表面跟随模型套内表面的形状和尺寸挤压成型，由于模型套的内表面尺寸大于金属护套的外表面尺寸，预制管外表面基本成型的尺寸略大于金属护套的定位凸起，实现了金属护套的扩张成型。在定杆的轴线处贯穿设置导杆，将包裹了陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体利用导杆导入预制管内，实现了金属护套对包裹了陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体的包覆。模型套远离液压缸的一端设置有拔模座，拔模座上设置拔模孔，将基本成型的预制管穿入拔模孔，由于拉拔车能够在制备机的轨道上滑动，再利用拉拔车对预制管施加拉力，使预制管从拔模孔内拔出。由于拔模孔的内表面形状与金属护套的外表面形状相同，拔模孔的尺寸介于模型套的内表面尺寸与金属护套外表面尺寸之间，能够将原本尺寸较大的预制管冷拔成型，增强了金属护套的机械性能。当预制管远离拉拔车的一端到达拔模座时，夹紧上模和下模，使拔模座固定预制管远离拉拔车的一端的端部，此时，持续对拉拔车施加拉力，两端受力的预制管轴向拉伸，实现金属护套的冷拉成型，原本尺寸略大的预制管受到冷拉后，尺寸达到金属护套的尺寸，而且受到冷拉后的金属护套内孔径缩小并紧密贴合在包裹了陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体外侧。顶杆远离液压缸的一端设置有导向锥面，导向锥面与预制管的内孔径接触时能够起到导向作用，使顶杆同轴进入预制管内部，避免预制管扩张时发生轴线倾斜，保证预制管外表面均匀成型。顶杆靠近液压缸的一端设置有限位顶盘，当顶杆完全进入预制管后，实现预制管外表面成型，随着顶杆的继续伸入，顶杆一端的限位顶盘靠近预制管，由于限位顶盘的外形和尺寸与模型套的内表面相同，当限位顶盘与预制管接触时，能够将预制管从模型套内朝向拔模座方向推出。预制管需要经过预热能够便于顶杆进入预制管实现预制管外表面挤压成型，在成型接近完成时，需要对预制管冷却，在模型套的外壁上围绕模型套设置蛇形管孔，利用水泵将冷却水槽中的冷却水泵入蛇形管孔的进口端，冷却水沿着蛇形管孔流动，最终由出口端回流到冷却水槽中，利用冷却水对模型套水冷，进而利用温度传递，实现对预制管的冷却，当预制管完全冷却后便可进入拔模座实现冷拔和冷拉工艺，加快预制管的冷却，缩短生产时间。
[0022] 上述自支撑金属防护型耐火电缆使用上述生产设备后的配套生产工艺步骤如下：1）在铜芯导体外侧包裹陶瓷化绝缘层，在陶瓷化绝缘层外侧套设有耐火云母带绝缘层；2）用于生产金属护套的预制管预热后同轴固定于模型套内部，此时，顶杆与预制管和模型套同轴，如图4所示；3）启动液压缸，液压缸的伸缩杆推动顶杆朝向预制管内部伸入，随着顶杆的伸入，预制管向外扩张，预制管的外表面受到模型套的内表面限制挤压形成定位凸起和容置槽，如图5所示；4）在顶杆伸入过程中，启动水泵，水泵将冷却水槽中的冷却水泵入模型套上的蛇形管孔内，冷却水在蛇形管孔内循环流动并对模型套和预制管冷却；5）利用导杆将包裹陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体穿入预制管内，此时，包裹陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体与预制管内径间隙配合；6）随着顶杆的深入，顶杆靠近液压缸一端的限位顶盘将预制管和包裹陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体推出到模型套外侧并进入拔模座的拔模孔内，将拉拔车固定在预制管远离液压缸的一端，利用拉拔车的拉力将预制管从拔模座的拔模孔内拔出，实现预制管的冷拔；7）当预制管远离拉拔车的一端进入拔模座后，压紧拔模座，使预制管远离拉拔车的一端固定在拔模座内，继续对拉拔车施加拉力，预制管远离拉拔车的一端固定，另一端受到拉拔车的拉力，实现预制管的冷拉；8）预制管经过模型套和顶杆的挤压成型后，再经过拔模座实现冷拔，再经过拉拔车的冷拉，使预制管形成金属护套，并且金属护套内表面与包裹陶瓷化绝缘层和耐火云母带绝缘层的铜芯导体紧密贴合；9）在成型后的金属护套外侧包裹防火泥，防火泥嵌入容纳槽内并完全包覆金属护套，在500℃～3000℃温度下，迅速被烧成防火泥隔离套；10）在防火泥外侧套设阻燃护套，实现电缆的生产。
[0023] 应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或
修改，这些等价形式同样落于本
申请所附
权利要求书所限定的范围。
