交联聚乙烯和聚丙烯绝缘电缆共用生产设备及生产工艺

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，特别涉及一种交联聚乙烯和聚丙烯绝缘电缆共用生产设备及生产工艺。

背景技术

当前电缆普遍采用热固性交联聚乙烯材料经过三层共挤交联制备而成，加工设备以交联机组为主，三台挤塑机分别挤出导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽，加工温度在120℃左右，通过不同流道注入机头形成紧密结合的三层包覆在导体上，随后在硫化管内通过高温和催化剂发生交联反应，并在冷却管中冷却固化。而热塑性非交联聚丙烯绝缘电缆尚处于研发阶段，尚无成熟的生产工艺和制造设备，其200℃左右的加工温度使得现有设备无法满足其制备要求。

发明内容

针对现有技术的不足和缺陷，提供一种交联聚乙烯和聚丙烯绝缘电缆共用生产设备及生产工艺，同时满足聚丙烯绝缘和交联聚乙烯绝缘电缆的生产要求，充分利用现有装备，有效降低设备投资。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。

一种电缆生产设备，包括挤出机构、机头、交联管、冷却管，所述挤出机构包括用于挤出内屏蔽料的内屏蔽挤出机、用于挤出绝缘料的绝缘挤出机以及用于挤出外屏蔽料的外屏蔽挤出机，所述机头内预置有导体，所述机头上具有与内屏蔽挤出机的出口相配合的内屏蔽流道、与绝缘挤出机的出口相配合的绝缘流道以及与外屏蔽挤出机相配合的外屏蔽流道，通过机头内的汇流模具将内屏蔽料、绝缘料和外屏蔽料依次挤出至导体的外周，以形成导体、内屏蔽、绝缘和外屏蔽的组合结构，所述机头的出口与交联管连通，组合结构先进入交联管后再进入冷却管；其中所述绝缘挤出机上连接有机身冷却循环系统，所述机头上连接有油加热式模温机，所述机身冷却循环系统包括依次连通的油泵、油箱、换热器，其中，油泵的入口与绝缘挤出机的冷却出口连通，油阀的出口与绝缘挤出机的冷却入口连通；其中所述交联管包括依次连通的若干连接段，所述交联管上连接有交联冷却循环系统，所述交联冷却循环系统包括管壳式换热器、离心风机，管壳式换热器的入口通过管路与第三段交联管的出口连通，所述管壳式换热器的出口与离心风机进口连通，离心风机的出口通过管路与最后一段交联管的入口连通。

本发明的有益效果为：本发明的生产设备，通过在绝缘挤出机上设置机身冷却循环系统，使得绝缘挤出机在对聚丙烯绝缘料进行加热后，能够对绝缘挤出机进行冷却，使得挤塑机机头每区温度恒定在设定值，能够满足聚丙烯绝缘料的挤出温度要求，接着在机头上连接油加热式模温机，以保证机头加热温度能达到200℃以上；从而确保材料流动性；同时在交联管上设置交联冷却循环系统，使得交联管既能够进行加热，又能够进行冷却，从而实现既能够对热塑性非交联聚丙烯材料的绝缘进行制备，又能够实现对热固性交联聚乙烯材料的绝缘进行制备，通用性强，并且有效降低了设备投资。

一种基于所述的生产设备的热塑性非交联聚丙烯绝缘电缆的生产工艺，包括以下步骤：

S1.挤出；通过内屏蔽挤出机、绝缘挤出机和外屏蔽挤出机分别挤出内屏蔽料、绝缘料和外屏蔽料，其中绝缘料为聚丙烯；其中绝缘料挤出的熔融温度为190-200℃，屏蔽料的挤出熔融温度为180-190℃，并且同时机身冷却循环系统开启，油箱里的冷却油经过油泵送至绝缘挤出机内，经过与绝缘挤出机进行热交换后，流出至换热器内进行冷却，最后流回油箱，满足高温状态下挤出机冷却需求；

S2.汇流；通过机头内的汇流模具将内屏蔽料、绝缘料和外屏蔽料挤出包覆至导体外，形成导体、内屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层的组合结构，并且油加热式模温机开启，加热温度提升至200℃，对机头流道内材料进行加热，确保材料流动性；

S3.冷却；将电缆进入交联管内，使得绝缘层发生进行冷却，其中交联管具有依次连通的七段，其中交联管的前三段开启加热，并且加热温度依次降低，交联管的后四段关闭加热，同时交联冷却循环系统开启，交联管内的介质经由第三段交联管的出口连至管壳式换热器的热媒进口，经冷媒换热后由热媒出口连至离心风机进口，再由离心风机出口连至最后一段交联管的末端入口重新进入交联管；

S4.成型；将组合结构从交联管进入冷却管内进行冷却固化成型。

作为本发明的一种改进，在步骤S3中，交联管的前三段的温度分别设置为150℃、100℃、50℃。

作为本发明的一种改进，在步骤S1中，换热器中的冷媒介质为水。

作为本发明的一种改进，在步骤S2中,油加热式模温机的介质为油。

作为本发明的一种改进，在步骤S3中，交联管中的介质为氮气。

一种基于所述的生产设备的热固性交联聚乙烯绝缘电缆的生产工艺，包括以下步骤：

S1.挤出；通过三台挤出机分别挤出内屏蔽料、绝缘料和外屏蔽料，其中绝缘料为聚乙烯；其中绝缘料挤出的熔融温度为110-120℃，内屏蔽料和外屏蔽料的挤出熔融温度为110-120℃，同时机身冷却循环系统关闭；

S2.汇流；通过机头内的汇流模具将内屏蔽料、绝缘料和外屏蔽料挤出包覆至导体外，形成导体、内屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层的组合结构，并且机头内的加热温度设定为120℃；

S3.交联；将电缆进入交联管内，使得绝缘层发生交联反应，其中交联管具有依次连通的七段，其中交联管的七段均开启加热，加热温度在200℃-350℃区间之间，同时交联冷却循环系统关闭；

S4.成型；将组合结构从交联管进入冷却管内进行冷却固化。

附图说明

图1是本发明的挤出机构与机头配合结构示意图。

图2是本发明的机头与交联管、冷却管配合示意图。

图中，1、内屏蔽挤出机；2、绝缘挤出机；3、外屏蔽挤出机；4、机头；5、交联管；6、冷却管；7、机身冷却循环系统；7.1、油泵；7.2、油箱；7.3、换热器；7.4、油阀；8、交联冷却循环系统；8.1、管壳式换热器；8.2、离心风机；9、油加热式模温机。

具体实施方式

结合附图对本发明进一步阐释。

参见图1至图2所示的交联聚乙烯和聚丙烯绝缘电缆共用生产设备，包括挤出机构、机头4、交联管5、冷却管6，所述挤出机构包括用于挤出内屏蔽料的内屏蔽挤出机1、用于挤出绝缘料的绝缘挤出机2以及用于挤出外屏蔽料的外屏蔽挤出机3。

所述机头4内预置有导体，所述机头4上具有汇流模具以及与内屏蔽挤出机1的出口相配合的内屏蔽流道、与绝缘挤出机2的出口相配合的绝缘流道以及与外屏蔽挤出机3相配合的外屏蔽流道，内屏蔽流道、绝缘流道以及外屏蔽流道分别用于承接内屏蔽挤出机1绝缘挤出机2以及外屏蔽挤出机3挤出的料材，再通过汇流模具进行汇流。

通过机头4内的汇流模具与内屏蔽流道、绝缘流道以及外屏蔽流道配合将内屏蔽料、绝缘料和外屏蔽料依次挤出并包覆至导体的外周，以形成导体、内屏蔽、绝缘和外屏蔽的组合结构，熔融态的材料沿着流道向机头4出口流动，通过内屏蔽流道、绝缘流道以及外屏蔽流道进行汇流后形成管状包覆至导体上，再导体的外周形成内屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽的三层共挤，所述机头4的出口与交联管5连通，组合结构随后经过测偏仪进入到密封状态下的交联管5和冷却管6，最终成型。所述交联管5包括依次连通的若干连接段，就本实施例而言，交联管5包括七个依次连通的连接段。

其中所述绝缘挤出机2上连接有机身冷却循环系统7，所述机身冷却循环系统7包括依次连通的油泵7.1、油箱7.2、换热器7.3、油阀7.4，其中，油泵7.1的入口与绝缘挤出机2的冷却出口连通，油阀7.4的出口与绝缘挤出机2的冷却入口连通；其中换热器7.3为板式换热器7.3，机身冷却循环系统7开启时，油箱7.2里的油经过油泵7.1送至机头4每个区的进油管，经过与机头4的热交换后流至出油管，出油管处安装有油阀7.4，以便于控制出油管开启，出油管流经油阀7.4进入换热器7.3入口，后于换热器7.3出口流回至油箱7.2，整体形成一个封闭式内循环，使绝缘挤出机2内每区温度恒定在设定值。换热器7.3中的冷媒介质为水，其温度范围为10℃-25℃可调。

所述机头4上连接有油加热式模温机9，油加热式模温机9与机头4连通，油加热式模温机9将加热后的介质输送至机头4内，油加热式模温机9的介质为油，从而使得绝缘挤出机2内的加热温度能达到200℃以上，对机头4流道内材料进行加热，确保材料流动性。

交联管5上连接有交联冷却循环系统8，所述交联冷却循环系统8包括管壳式换热器8.1、离心风机8.2，管壳式换热器8.1的入口通过管路与第三段交联管5的出口连通，所述管壳式换热器8.1的出口与离心风机8.2进口连通，离心风机8.2出口通过管路与最后一段交联管5的入口连通，第三段交联管5内的介质经由上封闭出口连至管壳式换热器8.1的热媒进口，经冷媒换热后由管壳式换热器8.1的热媒出口连至离心风机8.2的进口，再由离心风机8.2的出口连至第七段交联管5的入口进入交联管5，整体形成一套封闭系统，管路内冷却介质在离心风机8.2作用下，不停地做往复循环运动，且交联管5内的介质温度在管壳式换热器8.1作用下能保证温度可调可控。

本发明的生产设备，通过在绝缘挤出机2上设置机身冷却循环系统7，使得绝缘挤出机2在进行高温加热后，能够对绝缘挤出机2进行冷却，使得绝缘挤出机2每区温度恒定在设定值，能够满足聚丙烯绝缘料和聚乙烯的挤出温度要求，接着在机头4上连接油加热式模温机9，以保证机头4加热温度能达到200℃以上；从而确保材料流动性；同时在交联管5上设置交联冷却循环系统8，使得交联管5既能够进行加热，又能够进行冷却，从而实现既能够对热塑性非交联聚丙烯材料的绝缘进行制备，又能够实现对热固性交联聚乙烯材料的绝缘进行制备，通用性强，并且有效降低了设备投资。

一种基于所述的电缆生产设备的热塑性非交联聚丙烯绝缘电缆的生产工艺，包括以下步骤：

S1.挤出；通过内屏蔽挤出机1、绝缘挤出机2和外屏蔽挤出机3分别挤出内屏蔽料、绝缘料和外屏蔽料，其中绝缘料为热塑性非交联聚丙烯；其中绝缘料挤出的熔融温度为190-200℃，屏蔽料的挤出熔融温度为180-190℃，同时机身冷却循环系统7开启，油箱7.2里的冷却油经过油泵7.1送至绝缘挤出机2内，经过与绝缘挤出机2的进行热交换后，流出至换热器7.3内进行冷却，最后流会油箱7.2,换热器7.3中的冷媒介质为水；通过设置机身冷却循环系统7对绝缘挤出机2进行冷却，使绝缘挤出机2内的每区温度恒定在设定值，从而避免绝缘挤出机2在挤塑温度失控。

S2.汇流；通过机头4内的汇流模具与内屏蔽流道、绝缘流道以及外屏蔽流道将内屏蔽料、绝缘料和外屏蔽料挤出并包覆至导体外，形成导体、内屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层的组合结构，同时油加热式模温机9开启，对机头4内的绝缘料加热至设定温度，确保材料流动性，以保证绝缘料能够成型，油加热式模温机9的介质为油；

S3.冷却；将电缆进入交联管5内，使得绝缘层发生进行冷却，其中交联管5具有依次连通的七段，其中交联管5的前三段开启加热，并且加热温度依次降低，交联管5的前三段的温度分别设置为150℃、100℃、50℃，阶梯式冷却电缆绝缘，使绝缘结晶充分，降低绝缘内应力。交联管5的后四段关闭加热，同时交联冷却循环系统8开启，加长冷却管6路长度，提升冷却效率，提高生产速度，第三段交联管5内的介质经由上封闭出口连至管壳式换热器8.1热媒进口，经冷媒换热后由热媒出口连至离心风机8.2进口，再由离心风机8.2出口连至最后一段交联管5的入口重新进入交联管5；本实施例中，交联管5中的介质为氮气。

S4.成型；将组合结构从交联管5进入冷却管6内进行冷却固化成型，收卷至电缆盘上。

在聚丙烯电缆生产时，三层共挤后不需要高温交联，因此将交联管5改造添加冷却功能，加长冷却管6路长度，提升绝缘挤出后的冷却效率，加强绝缘预定型，提高生产效率。

一种基于所述的电缆生产设备的热固性交联聚乙烯绝缘电缆的生产工艺，包括以下步骤：

S1.挤出；通过三台挤出机分别挤出内屏蔽料、绝缘料和外屏蔽料，其中绝缘料为热固性交联聚乙烯；其中绝缘料挤出的熔融温度为110-120℃，内屏蔽料和外屏蔽料的挤出熔融温度为110-120℃，同时机身冷却循环系统7关闭；

S2.汇流；通过机头4内的汇流模具与内屏蔽流道、绝缘流道以及外屏蔽流道配合，将内屏蔽料、绝缘料和外屏蔽料挤出并包覆至导体外，形成导体、内屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层的组合结构，并且机头4内的加热温度设定为120℃；

S3.交联；将电缆进入交联管5内，使得绝缘层发生交联反应，其中交联管5具有依次连通的七段，其中交联管5的七段均开启加热，加热温度在200℃-350℃区间之间，同时交联冷却循环系统8关闭；

S4.成型；将组合结构从交联管5进入冷却管6内进行冷却固化。

本发明通过对现有三层共挤交联设备加温和冷却系统的改造，使其具备聚丙烯绝缘电缆的生产能力，解决了聚丙烯电缆加工设备缺乏的问题。改造后设备兼具交联聚乙烯电缆和聚丙烯电缆生产能力，提高了设备使用率。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。