[发明专利]电力电缆、缆芯及其制备方法

说明书

本发明涉及电缆技术领域，具体而言涉及电缆缆芯，包括：芯体单元，所述芯体单元为截面为圆形的丝材；包裹在所述芯体单元外部的预制芯材，包括第一预制芯材组和第二预制芯材组，第一预制芯材组和第二预制芯材组被设置成对称地包裹在所述芯体单元的外侧，形成截面为圆形的缆芯；第一预制芯材组和第二预制芯材组采用相同的结构，其包括多层嵌套式分布的截面为半圆环状的预制芯材，从内层向外层的方向上，相邻层的预制芯材的内径呈现周期性梯度递增。本发明将金棒材挤制呈半圆环状的预制件，再利用预制件之间的压合形成截面为圆形的缆芯来制备电缆，其生产工序包括挤制‑布模‑压合，实现缆芯的紧凑化设计，提高电缆生产效率、产能和导电性能。

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，具体而言涉及电力电缆、缆芯及其制备方法与制备系统。

背景技术

电线电缆主要由缆芯以及包裹在缆芯外面的功能层组成，根据不同的电缆类型选择合适的缆芯结构以及功能层。例如，在电力电缆中缆芯包括多股导体，在它们进行组合后加入填充层形成圆形缆芯结构，在缆芯结构的外部挤包绝缘层、防火层、护套层、铠装层、外套等，制备出电缆本体。

在制备过程中，常用的铜、铝杆材作为导体的原材料，通过热拉拔或者轧制，制备出金属丝，这一过程也称为拉丝处理，例如通过拉丝机来完成。然后，再将多根单丝绞合，做成导体线芯。在绞合前，通过经过矫直处理。从导体线芯的绞合形式上，可分为规则绞合和非规则绞合。非规则绞合又分为束绞、同心复绞、特殊绞合等。在导体线芯被制作完之后，挤包绝缘层等形成电缆导线。

电缆生产过程通过包含拉丝、校直、绞合、挤包、成缆、绕包、挤包等处理。而拉丝过程的热拉拔成丝往往需要经过多次热拉拔过程，工艺复杂，在导体成型时需要经过拉丝与绞合处理，都属于高耗能工艺过程。同时，导体经由单丝绞合而成，在目前的大规模生产工艺中，往往存在间隙的问题，而由于间隙的存在，对电缆的导电性能产生影响。

同时，现有的电缆制备通常采用固定尺寸的设计，即对不同电压等级的电缆设计需求来说，通过会需要按照设计要求对电缆的截面积和缆芯结构进行重新设计，需要对产线的设计和生产过程重新进行规划，因为一缆一设计，带来产线的产能紧张的问题。

发明内容

本发明的针对现有技术存在的问题，提出一种预制结构的电缆缆芯，实现不同截面积（截面尺寸）的电缆的复用以及缆芯的紧凑化设计，提高导电性能。

本发明的第一方面提出一种预制结构的电缆缆芯，包括：

芯体单元，所述芯体单元为截面为圆形的丝材，所述丝材的直径为d0；

包裹在所述芯体单元外部的预制芯材，包括第一预制芯材组和第二预制芯材组，第一预制芯材组和第二预制芯材组被设置成对称地包裹在所述芯体单元的外侧，形成截面为圆形的缆芯；

其中，第一预制芯材组和第二预制芯材组采用相同的结构，其包括多层嵌套式分布的截面为半圆环状的预制芯材，从内层向外层的方向上，相邻层的预制芯材的内径呈现周期性梯度递增，并且最内层的预制芯材的内径d1与所述丝材的直径d0相等。

如此，通过两组预制芯材对称包裹芯体单元金属丝的设计，预制芯材的结构、厚度与尺寸可控，并且厚度相同，可实现多截面尺寸要求的电缆的使用，只需要按照截面积要求确定缆芯的直径并选择不同数量的预制芯材进行组合，可实现电缆的快速设计与制备，提高产能和效率。

同时，本发明提出的缆芯设计中，预制芯材采用不同尺寸的熔压模具熔压挤出成型制备，并通过压合制备出导体单元，相对于传统的拉丝、矫直以及绞合工艺来说，本发明可缩短制备过程，减少能耗，同时在产线的布置上相对于传统的工艺来说占地少，对厂房的空间利用率提升，在同等条件下，可布置更多的产线，提高产能。

优选地，所述预制芯材具有半圆弧的内壁面以及半圆弧的外壁面，使相邻的预制芯材以及预制芯材与芯体单元间能相互贴合。