一种紧压软结构导体的制备方法及其紧压绞合装置.pdf

本发明公开了一种紧压软结构导体的制备方法及其紧压绞合装置，用于制备一种由至少一根电缆导体与股线同向绞合而成的紧压软结构导体，且所述紧压软结构导体外可根据需要缠裹有无纺布、金属带或半导电带、耐火带和阻水带等包带。本发明解决了现有异向绞合导体结构不紧密、外径大的问题；通过特殊扇形和瓦形结构省去了成缆的填充，电缆的外径得以减少、电缆的重量得以减轻。同时本发明采用的同向绞合结构，导体的弯曲性能特别是耐扭转性能得到了极大的提高，在室温下扭转10000次（±1440°），导体单丝不发生断裂；并且导体电阻的变化值≤4%。

权利要求书1.   一种紧压软结构导体的紧压成型装置，用于紧压成型一种由一根或多根股线或并线同向绞合而成的紧压软结构导体，其特征在于包括： 机座，所述机座螺栓固定在绞合头与包带绕包带之间的工作台上，且该机座正面呈门字形； 紧压绞合装置，所述紧压绞合装置包括上压轮组件和位于所述上压轮组件正下方的下压轮组件，所述上压轮组件包括上压轮轴承杆、固定连接在该上压轮轴承杆两端的压轮滑块、通过轴承连接在所述上压轮轴承杆上的上压轮，且所述压轮滑块空套在所述呈门字形的机座所述上；所述下压轮组件包括下压轮轴承杆、通过轴承连接在所述下压轮轴承杆上的下压轮，且该下压轮轴承杆的两端固连在所述呈门字形的机座所述上；待紧压绞合的紧压软结构导体位于所述上压轮和所述下压轮间； 压轮滑块上下调节装置，所述压轮滑块上下调节装置包括中心轴线竖直设置且位于所述机座上方的压轮齿轮、对称分布在所述压轮齿轮两侧且与所述压轮齿轮啮合的两压轮传动齿轮、一端固定在所述压轮齿轮上且另一端螺纹连接在所述机座上的压轮调节螺栓、一端固定在所述压轮传动齿轮上另一端连接在所述压轮滑块上的压轮螺栓。 2.   根据权利要求1所述的一种紧压软结构导体的紧压成型装置，其特征在于：所述紧压软结构导体的横截面为圆形、180°扇形、120°扇形、90°扇形、90°瓦形、100°瓦形中的一种或多种的组合，且截面面积为10-630 mm2。 3.   根据权利要求1或2所述的一种紧压软结构导体的紧压成型装置，其特征在于：所述紧压软结构导体的组合为2芯、3芯、4芯、3+1芯、5芯、4+1芯或3+2芯。 4.   一种紧压软结构导体的制备方法，用于制备权利要由一根或多根股线或并线同向绞合而成的紧压软结构导体，其特征在于包括以下步骤： 单头拉丝制备工艺：首先将购置的铜、铜合金、铝及铝合金杆经过单头中拉拉制成中间单丝，然后将中间单丝经过小拉拉制成符合外径要的硬单丝，硬单丝经过管式退火炉退火处理获得符合断裂伸长率、强度以及电阻率要求的软单丝，软单丝按照要求的根数以及排列方式绞制成股线；或者利用单头中拉连拉连退一步拉制成符合断裂伸长率、强度以及电阻率要求的软单丝，软单丝按照要求的根数以及排列方式绞制成股线； 多头拉丝制备工艺：利用多头拉丝机连拉连退一步生产出多根符合断裂伸长率、强度以及电阻率要求的软单丝并线，根据电缆规格的不同，几股并线也可以绞合成并线股线； 导体的制备： 对于多头拉丝直接制备导体：将股线或并线股线根据一定的数量和排列方式，利用绞线机和成型装置绞制成符合要求的导体； 对于单头拉丝或多头拉丝分层紧压绞合制备导体：绞线机的绞合方向与股线的绞合方向一致，且在每一层绞合时均采用钨钢或钻石紧压模将导体紧压减少软单丝间的空隙，缩小外径提高表面圆整度及光滑度，对于圆形结构导体无须使用紧压成型装置，对于需要绕包包带的导体可以采用绞线机附带的绕包机进行包带的绕包； 对于横截面为扇形和瓦形的导体的制备：首先将紧压成型装置放置于导体绞合头后面，将已绞合成圆形导体放置于紧压成型装置中的上压轮与下压轮之间，通过拧动压轮调节螺丝最终带动上压轮上下运动，实现扇形和瓦形导体符合要求的紧压成型； 对于需要绕包包带的导体的制备，可以采用线机附带的绕包机进行包带的绕包。 5.   根据权利要求4所述的一种紧压软结构导体的紧压成型装置，其特征在于：所述紧压软结构导体的横截面为圆形、180°扇形、120°扇形、90°扇形、90°瓦形、100°瓦形中的一种或多种的组合，且截面面积为10-630 mm2。 6.   根据权利要求4或5所述的一种紧压软结构导体的紧压成型装置，其特征在于：所述紧压软结构导体的组合为2芯、3芯、4芯、3+1芯、5芯、4+1芯或3+2芯。

说明书一种紧压软结构导体的制备方法及其紧压绞合装置
技术领域
本发明涉及一种紧压软结构导体的制备方法及其紧压绞合装置，尤其涉及一种导体结构紧密的紧压软结构导体的制备方法和紧压绞合装置。
背景技术
现有输配电用软结构导体依据IEC 60228-2004和GB/T 3956-2008标准，其中第5种导体标称截面0.5mm2-630mm2,第6种导体标称截面为0.5mm2-300mm2。在实际生产过程中6mm2及以下导体采用一次束绞方式；10mm2及以上导体由于单丝外径的增加以及单丝根数的增多，无法一次性绞合，需先将束绞股线而后将股线绞合成导体；同时采用异向绞合方式：即导体的相邻层绞合方向异向，股线的绞合方向与导体绞合方向异向， 异向导体由于相邻层的绞合方向相反，内部存在较大空隙导致电缆整体外径较大；表面显露股线印记，导体无法做到光滑平整；同时由于空隙存在导致电流通过的路径变长电阻相对较大，不利于材料的节约利用，如图1所示。同时导体多采用圆形结构，生产多芯电缆时需要用填充绳或填充条填充绝缘之间的空隙，这样导致电缆外径的增大和电缆重量比较大，如图2所示。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种紧压软结构导体的其制备方法和紧压绞合装置，具有获得的导体结构紧密的特点。
一种紧压软结构导体由至少一根电缆导体与股线同向绞合而成，且所述紧压软结构导体外依次缠裹有无纺布、金属带或半导电带、耐火带、阻水带和包带，且所述紧压软结构导体的横截面为圆形、180°扇形、120°扇形、90°扇形、90°瓦形、100°瓦形中的一种或多种的组合，所述紧压软结构导体的组合为2芯、3芯、4芯、3+1芯、5芯、4+1芯或3+2芯，所述紧压软结构导体的截面为10-630 mm2。
为解决制备上述紧压软结构导体，本发明的技术方案为：
一种紧压软结构导体的紧压绞合装置，用于紧压绞合由至少一根电缆导体与股线同向绞合而成的紧压软结构导体，具体结构包括：
机座，所述机座螺栓固定在绞合头与包带绕包带之间的工作台上，且该机座正面呈门字形；
紧压绞合装置，所述紧压绞合装置包括上压轮组件和位于所述上压轮组件正下方的下压轮组件，所述上压轮组件包括上压轮轴承杆、固定连接在该上压轮轴承杆两端的压轮滑块、通过轴承连接在所述上压轮轴承杆上的上压轮，且所述压轮滑块空套在所述呈门字形的机座所述上；所述下压轮组件包括下压轮轴承杆、通过轴承连接在所述下压轮轴承杆上的下压轮，且该下压轮轴承杆的两端固连在所述呈门字形的机座所述上；待紧压绞合的紧压软结构导体位于所述上压轮和所述下压轮间；
压轮滑块上下调节装置，所述压轮滑块上下调节装置包括中心轴线竖直设置且位于所述机座上方的压轮齿轮、对称分布在所述压轮齿轮两侧且与所述压轮齿轮啮合的两压轮传动齿轮、一端固定在所述压轮齿轮上且另一端螺纹连接在所述机座上的压轮调节螺栓、一端固定在所述压轮传动齿轮上另一端连接在所述压轮滑块上的压轮螺栓。
同时还提供了一种紧压软结构导体的制备方法，用于制备由至少一根电缆导体与股线同向绞合而成的紧压软结构导体，具体包括以下步骤：
单头拉丝制备工艺：首先将购置的铜、铜合金、铝及铝合金杆经过单头中拉拉制成中间单丝，然后将中间单丝经过小拉拉制成符合外径要的硬单丝，硬单丝经过管式退火炉退火处理获得符合断裂伸长率、强度以及电阻率要求的软单丝，软单丝按照要求的根数以及排列方式绞制成股线；或者利用单头中拉连拉连退一步拉制成符合断裂伸长率、强度以及电阻率要求的软单丝，软单丝按照要求的根数以及排列方式绞制成股线；
多头拉丝制备工艺：利用多头拉丝机连拉连退一步生产出多根符合断裂伸长率、强度以及电阻率要求的软单丝并线，根据电缆规格的不同，几股并线也可以绞合成并线股线；
导体的制备：
对于多头拉丝直接制备导体：将股线或并线股线根据一定的数量和排列方式，利用绞线机和成型装置绞制成符合要求的导体；
对于单头拉丝或多头拉丝分层紧压绞合制备导体：绞线机的绞合方向与股线的绞合方向一致，且在每一层绞合时均采用钨钢或钻石紧压模将导体紧压减少软单丝间的空隙，缩小外径提高表面圆整度及光滑度，对于圆形结构导体无须使用紧压成型装置，对于需要绕包包带的导体可以采用绞线机附带的绕包机进行包带的绕包；
对于横截面为扇形和瓦形的导体的制备：首先将紧压成型装置放置于导体绞合头后面，将已绞合成圆形导体放置于紧压成型装置中的上压轮与下压轮之间，通过拧动压轮调节螺丝最终带动上压轮上下运动，实现扇形和瓦形导体符合要求的紧压成型；
对于需要绕包包带的导体的制备，可以采用线机附带的绕包机进行包带的绕包。
本发明的优点在于：本发明主要采用同向绞合减少导体单线之间的空隙、对每层绞合后的导体采用紧压模进行紧压进一步缩小导体外径；对于多芯电缆在绞合后采用特制的成型轮压制成规定的形状。本发明克服了原有异向绞合导体内部空隙大、外径大、表面绞合印记明显的问题，本发明导体结构紧密，外径小，弯曲性能和耐扭转性能得到了很大的提高，特别是针对多芯电缆用导体采用扇形和瓦形结构，合理利用了电缆的空间，降低了电缆的外径和重量，节约了电缆的生产制造、运输以及敷设费用，为建设节约型社会做出了重量的贡献。本发明的股线绞合方向与导体绞合一致、相邻层导体绞合方向一致；同时在每一层绞合时采用紧压模对绞制导体进行紧压：可以提高导体的紧密度，缩小外径；可以提高导体表面的平滑度，防止导体对绝缘的损伤；可以提高导体的稳定性。
本发明解决了现有异向绞合导体结构不紧密、外径大的问题；通过特殊扇形和瓦形结构省去了成缆的填充，电缆的外径得以减少、电缆的重量得以减轻。同时本发明采用的同向绞合结构，导体的弯曲性能特别是耐扭转性能得到了极大的提高，在室温下扭转10000次（±1440°），导体单丝不发生断裂；并且导体电阻的变化值≤4%。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的描述。
图1是传统的异向导体第一种方案的结构示意图。
图2是传统的异向导体第二种方案的结构示意图。
图3是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第一种结构形式的示意图。
图4是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第二种结构形式的示意图。
图5是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第三种结构形式的示意图。
图6是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第四种结构形式的示意图。
图7是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第五种结构形式的示意图。
图8是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第六种结构形式的示意图。
图9是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第七种结构形式的示意图。
图10是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第八种结构形式的示意图。
图11是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第九种结构形式的示意图。
图12是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第十种结构形式的示意图。
图13是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第十一种结构形式的示意图。
图14是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压软结构导体第十二种结构形式的示意图。
图15是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中紧压绞合装置结构的示意图。
图16是本发明一种紧压软结构导体及其制备方法和紧压绞合装置中制备方法的流程图。
图中：1-机座、2-上压轮轴承杆、3-压轮滑块、4-上压轮、5-下压轮轴承杆、6-下压轮、7-压轮齿轮、8-压轮传动齿轮、9-压轮调节螺栓、10-压轮螺栓。
具体实施方式
本发明中涉及的的紧压软结构导体由至少一根电缆导体与股线同向绞合而成，且紧压软结构导体外依次缠裹有无纺布、金属带或半导电带、耐火带、阻水带和包带，无纺布、金属带或半导电带、耐火带、阻水带可以起到扎紧导体和满足产品性能要求的作用。另外，其中紧压软结构导体的横截面为圆形、180°扇形、120°扇形、90°扇形、90°瓦形、100°瓦形中的一种或多种的组合，且其组合方式为2芯、3芯、4芯、3+1芯、5芯、4+1芯或3+2芯，所述紧压软结构导体的截面为10-630 mm2，具体如图3至图14所示。
对于单芯电缆用导体采用圆形结构，如图3所示；图4中导体的横截面为180°扇形；图5中导体的横截面为120°扇形；图6中导体的横截面为90°扇形；图7中导体的横截面为90°瓦形；图8中导体的横截面为100°瓦形；图9中紧压软结构导体采用2芯组合，采用2个横截面为180°扇形组合而成；图10中紧压软结构导体采用3芯组合，采用3个横截面为120°扇形组合而成；图11中紧压软结构导体采用4芯组合，采用4个横截面为90°扇形组合而成；图12中紧压软结构导体采用4+1芯组合，采用4个横截面为90 °瓦形和1个横截面为圆形组合而成；图13中紧压软结构导体采用3+1芯组合，采用3个横截面为90°扇形和1个横截面为圆组合而成；图14中紧压软结构导体采用3+2芯组合，采用3个横截面为90°瓦形和2个横截面为圆组合而成。
本发明所述的的紧压绞合装置，如图15所示，包括：
机座1，机座1螺栓固定在绞合头与包带绕包带之间的工作台上，且该机座1正面呈门字形；
紧压绞合装置，紧压绞合装置包括上压轮4组件和位于上压轮4组件正下方的下压轮6组件，上压轮4组件包括上压轮4轴承杆2、固定连接在该上压轮4轴承杆2两端的压轮滑块3、通过轴承连接在上压轮4轴承杆2上的上压轮4，且压轮滑块3空套在呈门字形的机座1上；下压轮6组件包括下压轮6轴承杆5、通过轴承连接在下压轮6轴承杆5上的下压轮6，且该下压轮6轴承杆5的两端固连在呈门字形的机座1上；待紧压绞合的紧压软结构导体位于上压轮4和下压轮6间；
压轮滑块3上下调节装置，压轮滑块3上下调节装置包括中心轴线竖直设置且位于机座1上方的压轮齿轮7、对称分布在压轮齿轮7两侧且与压轮齿轮7啮合的两压轮传动齿轮8、一端固定在压轮齿轮7上且另一端螺纹连接在机座1上的压轮调节螺栓9、一端固定在压轮传动齿轮8上另一端连接在压轮滑块3上的压轮螺栓10。
其中180°扇形结构导体所使用的上压轮4承压面上开有180°弧形槽，下压轮6承压面为平面轮；120°扇形结构导体所使用的上压轮4承压面上开有弧形槽，下压轮6承压面上开有120°V型槽；90°扇形结构导体所使用的上压轮4承压面上开有弧形槽，下压轮6承压面上开有90°V型槽；90°瓦形结构导体所使用的上压轮4承压面上开有90°弧形槽、下压轮6承压面上开有90°瓦形槽，100°瓦形结构导体所使用的上压轮4承压面上开有100°弧形槽、下压轮6承压面上开有100°瓦形槽。
上述压轮的尺寸必须依据导体截面、导体的芯数、导体包带厚度、绝缘的厚度以及导体的结构精确设计，同时压轮加工必须采用数控机床对模具进行精加工，确保模具尺寸与设计一致。
为避免由于承压面表面粗糙或表面过软引起的表面粗糙压伤压断单丝，影响导体的表面质量，对上压轮、下压轮承压面进行抛光和硬化热处理。
一种紧压软结构导体的制备方法，如图16所示，用于制备上述的紧压软结构导体包括以下步骤：
单头拉丝制备工艺：首先将购置的铜、铜合金、铝及铝合金杆经过单头中拉拉制成中间单丝，然后将中间单丝经过小拉拉制成符合外径要的硬单丝，硬单丝经过管式退火炉退火处理获得符合断裂伸长率、强度以及电阻率要求的软单丝，软单丝按照要求的根数以及排列方式绞制成股线；或者利用单头中拉连拉连退一步拉制成符合断裂伸长率、强度以及电阻率要求的软单丝，软单丝按照要求的根数以及排列方式绞制成股线；
多头拉丝制备工艺：利用多头拉丝机连拉连退一步生产出多根符合断裂伸长率、强度以及电阻率要求的软单丝并线，根据电缆规格的不同，几股并线也可以绞合成并线股线；
导体的制备：
对于多头拉丝直接制备导体：将股线或并线股线根据一定的数量和排列方式，利用绞线机和成型装置绞制成符合要求的导体；
对于单头拉丝或多头拉丝分层紧压绞合制备导体：绞线机的绞合方向与股线的绞合方向一致，且在每一层绞合时均采用钨钢或钻石紧压模将导体紧压减少软单丝间的空隙，缩小外径提高表面圆整度及光滑度，对于圆形结构导体无须使用紧压成型装置，对于需要绕包包带的导体可以采用绞线机附带的绕包机进行包带的绕包；
对于横截面为扇形和瓦形的导体的制备：首先将紧压成型装置放置于导体绞合头后面，将已绞合成圆形导体放置于紧压成型装置中的上压轮与下压轮之间，通过拧动压轮调节螺丝最终带动上压轮上下运动，实现扇形和瓦形导体符合要求的紧压成型；
对于需要绕包包带的导体的制备，可以采用线机附带的绕包机进行包带的绕包。
以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。