一种超柔软脉冲大电流电缆制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超柔软脉冲大电流电缆，从内到外依次包括泡沫芯、内层导体、第一半导体层、绝缘层、第二半导体层、外层导体、第三半导体层及橡胶护套层，泡沫芯外圈设置螺旋形凹槽，内层导体和外层导体分别由多股无氧铜线和多根透气铜管同心同向绞合而成，第一半导体层、第二半导体层及第三半导体层分别由半导电带绕包而成，绝缘层由三元乙丙橡胶外挤出而成，橡胶护套层由热塑性硫化橡胶外挤出而成。本实用新型专利技术采用绝缘‑介电层‑导体‑半导体‑绝缘‑半导体‑导体‑半导体‑绝缘的电缆结构，通过合理布局使其既满足了耐高电压的要求又满足了电缆超柔的要求，有效地均衡高电压场强，同时符合其超柔性和耐高压的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种超柔软脉冲大电流电缆
本技术涉及脉冲电缆
，尤其涉及一种超柔软脉冲大电流电缆。
技术介绍
以防空电磁轨道炮为应用背景，针对捷行式大功率炮塔输电系统输电能力和导体回路电阻，以及电缆与发射器可靠连接的要求，具有高超柔、大电流、高电压、低回路电阻超柔脉冲大电流电缆，实现炮塔在大角度回转俯仰动作条件下，万伏级电压和兆安级脉冲电流的可靠传输，对于促进电磁轨道炮的工程化应用具有十分重要的意义。为填补以上领域需要的空白，本技术专利提供了一种超柔脉冲大电流电缆及其制备方法，内外导体采用无氧铜绞线，提高了电缆的载流能力，绝缘采用三元乙丙橡胶，既满足了耐高电压的要求又满足了电缆超柔的要求，半导电层采用半导电带绕包结构，有效的均衡高电压场强，护套采用TPV橡胶体满足其超柔性和耐高压的要求。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种超柔软脉冲大电流电缆。为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种超柔软脉冲大电流电缆，从内到外依次包括泡沫芯、内层导体、第一半导体层、绝缘层、第二半导体层、外层导体、第三半导体层及橡胶护套层，泡沫芯具体是圆柱体线条状，且泡沫芯的外圈设置有螺旋形凹槽，螺旋形凹槽的截面为半圆形，且多道螺旋形凹槽等距平行设置在泡沫芯的外圈；内层导体由多股无氧铜线和多根透气铜管同心同向绞合而成，且内层导体最内侧的无氧铜线卡在螺旋形凹槽内，内层导体的最外侧由1-3圈无氧铜线组成，透气铜管环形分布在内层导体的中间层位置，透气铜管内冲有液氮；外层导体也由同样尺寸的无氧铜线和透气铜管同心同向绞合而成，外层导体的透气铜管也呈环形分布在外层导体的中间层位置；第一半导体层、第二半导体层及第三半导体层分别由半导电带绕包而成；绝缘层由三元乙丙橡胶外挤出一定厚度而成；橡胶护套层由热塑性硫化橡胶外挤出一定厚度而成。优选地，泡沫芯具体是聚乙烯多孔泡沫，泡沫芯外层涂布有稀释的导电液，并依次经过渗透、干燥后，形成绝缘泡沫体和分布在绝缘泡沫体外圈的介电层。优选地，内层导体和外层导体中各导线的内外层节距一致、表面光滑圆整且20℃时的电阻≤0.15mΩ/m，所谓同心同向绞合就是将多束圆柱形的导线先并列放置，再采用同一方向扭绞，如内芯采用一根导线，在该导线外布置6根导线，在其外圈再置放12根导线，从而形成1+6+12+18+……的六边形布置，最后采用聚晶拉丝模具扭绞即可得到所谓同心同向绞合的电缆导体，目前大部分绞合电缆都是采用这一方式，本技术也采用这种方式，不过在扭绞时需要考虑到泡沫芯的硬度，故径向压力需要控制；而在透气铜管内冲入液氮，降低导体温度，增加载流量。优选地，第一半导体层、第二半导体层及第三半导体层采用的半导电带厚度为0.15mm，且半导电带绕包的重叠率为15%-40%，在脉冲大电流电缆的应用领域，其电流易造成强大的磁场，如不采用足够的绝缘层和半导电层，形成介电层，最大程度地削弱电流磁场，避免产生强大信号干扰导致电器失灵甚至人身安全。优选地，绝缘层具体是管道硫化三元乙丙橡胶，绝缘层的厚度为4.5-6.5mm，其绝缘耐压试验：20000V/5分钟(DC)，不击穿，绝缘层必须具有足够的绝缘性，避免被击穿。优选地，橡胶护套层的厚度为4-6mm，其抗拉强度≥12.5MPa、断裂伸长率≥300%、耐温-55℃～＋150℃，TPV橡胶材质具有较佳的超柔软性，中层的三元乙丙橡胶也具有柔软性，而最内侧的泡沫芯也具有柔软性，该三层不仅起绝缘作用，三层的柔软性也使本技术的电缆具有超柔软性，能够经受轴向的拉伸力以及径向的压力，抗变形性能高，从而适用于各种高要求的脉冲大电流电器的应用领域，如电磁、电热发射及激光武器等高精尖科技领域。作为一种可行的电缆制备方法，本技术的制备方法，可包括以下步骤：S1、采用特殊的、带螺纹形膛线槽的模具，并采用外夹具使模具带有缓慢的旋转，熔融挤出形成带螺旋形凹槽的泡沫芯；S2、在泡沫芯外涂满稀释的导电液，导电液的具体配比是铜导电液与乙醇体积比为1：3，待其均匀渗透在泡沫芯外表面并形成漆膜，采用35℃微热风吹干，截去两端面，得到成品的泡沫芯；S3、在泡沫芯外，采用400型绞线机将5891/0.20mm的无氧铜线和透气铜管绞合在一起，透气铜管的外径为无氧铜线直径的2-5倍，模具采用聚晶模，内外层同左向，节径比控制在12-14倍之间，得到内层导体；S4、采用绕包机在内层导体外绕包半导电带，并使半导电带绕包过程相互重叠，形成第一半导体层；S5、在第一半导体层外，通过管道硫化橡胶挤出机，挤出得到绝缘层；S6、采用绕包机在绝缘层外绕包半导电带，并使半导电带绕包过程相互重叠，形成第二半导体层；S7、在第二半导体层外，采用400型绞线机将5891/0.20mm的无氧铜线和透气铜管绞合在一起，透气铜管的外径为无氧铜线直径的2-5倍，模具采用聚晶模，内外层同左向，节径比控制在12-14倍之间，得到外层导体；S8、采用绕包机在外层导体外绕包半导电带，并使半导电带绕包过程相互重叠，形成第三半导体层；S9、在第三半导体层外，通过65挤塑机，挤出得到橡胶护套层。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、脉冲电流大：导体采用无氧铜线，导体往复直流电阻小，耐冲击电流：4ms钟时，耐冲击电流85kA；选用高性能聚晶模具使绞合的导体圆整光滑紧密，避免由于导体绞合缺陷引起的电场集中尖端放电，提高电缆的耐压性能。2、电缆超柔：内外导体均采用6类软结构导体，绞合节距小，容易弯曲；绝缘和护套材料均采用橡胶材料，保证电缆的超柔性。3、本技术采用三层绝缘、三层半导体和两层导体的夹层结构，使其能够经受较高电压，能够承受较大脉冲电流，尤其开创性地在最内层添加泡沫芯，并在泡沫芯外圈渗透导电漆液，形成介电层，最终形成绝缘-介电层-导体-半导体-绝缘-半导体-导体-半导体-绝缘的电缆结构，虽然有多层布置，但由于布局合理，从而既满足了耐高电压的要求又满足了电缆超柔的要求，有效地均衡高电压场强，符合其超柔性和耐高压的要求，提高适应范围。附图说明图1为本技术提出的一种超柔软脉冲大电流电缆的结构示意图；图2为本技术提出的一种超柔软脉冲大电流电缆的内层导体的结构示意图；图3为本技术提出的一种超柔软脉冲大电流电缆的泡沫芯的立体图；图中：泡沫芯1、螺旋形凹槽101、绝缘泡沫体102、介电层103、内层导体2、无氧铜线201、透气铜管202、第一半导体层3、绝缘层4、第二半导体层5、外层导体6、第三半导体层7、橡胶护套层8。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1-3，一种超柔软脉冲大电流电缆，从内到外依次包括泡沫芯1、内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超柔软脉冲大电流电缆，其特征在于，从内到外依次包括泡沫芯（1）、内层导体（2）、第一半导体层（3）、绝缘层（4）、第二半导体层（5）、外层导体（6）、第三半导体层（7）及橡胶护套层（8），所述泡沫芯（1）具体是圆柱体线条状，且所述泡沫芯（1）的外圈设置有螺旋形凹槽（101），所述螺旋形凹槽（101）的截面为半圆形，且多道所述螺旋形凹槽（101）等距平行设置在所述泡沫芯（1）的外圈；/n所述内层导体（2）由多股无氧铜线（201）和多根透气铜管（202）同心同向绞合而成，且所述内层导体（2）最内侧的无氧铜线（201）卡在螺旋形凹槽（101）内，所述内层导体（2）的最外侧由1-3圈无氧铜线（201）组成，所述透气铜管（202）环形分布在内层导体（2）的中间层位置，所述透气铜管（202）内冲有液氮；/n所述外层导体（6）也由同样尺寸的无氧铜线（201）和透气铜管（202）同心同向绞合而成，所述外层导体（6）的透气铜管（202）也呈环形分布在所述外层导体（6）的中间层位置；/n所述第一半导体层（3）、第二半导体层（5）及第三半导体层（7）分别由半导电带绕包而成；/n所述绝缘层（4）由三元乙丙橡胶外挤出一定厚度而成；/n所述橡胶护套层（8）由热塑性硫化橡胶（TPV橡胶）外挤出一定厚度而成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种超柔软脉冲大电流电缆，其特征在于，从内到外依次包括泡沫芯（1）、内层导体（2）、第一半导体层（3）、绝缘层（4）、第二半导体层（5）、外层导体（6）、第三半导体层（7）及橡胶护套层（8），所述泡沫芯（1）具体是圆柱体线条状，且所述泡沫芯（1）的外圈设置有螺旋形凹槽（101），所述螺旋形凹槽（101）的截面为半圆形，且多道所述螺旋形凹槽（101）等距平行设置在所述泡沫芯（1）的外圈；
所述内层导体（2）由多股无氧铜线（201）和多根透气铜管（202）同心同向绞合而成，且所述内层导体（2）最内侧的无氧铜线（201）卡在螺旋形凹槽（101）内，所述内层导体（2）的最外侧由1-3圈无氧铜线（201）组成，所述透气铜管（202）环形分布在内层导体（2）的中间层位置，所述透气铜管（202）内冲有液氮；
所述外层导体（6）也由同样尺寸的无氧铜线（201）和透气铜管（202）同心同向绞合而成，所述外层导体（6）的透气铜管（202）也呈环形分布在所述外层导体（6）的中间层位置；
所述第一半导体层（3）、第二半导体层（5）及第三半导体层（7）分别由半导电带绕包而成；
所述绝缘层（4）由三元乙丙橡胶外挤出一定厚度而成；
所述橡胶护套层（8）由热塑性硫化橡胶（TPV橡胶）外挤出一定厚度而成。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜茂盛，李健，季少波，张小平，刘波，陶远，杨小峰，
申请(专利权)人：安徽宏源特种电缆股份有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34