本實(shí)用新型涉及一種中壓電力電纜的改進(jìn)，具體地說(shuō)是一種納米石墨烯中壓電力電纜。

背景技術(shù)：

導(dǎo)電性能是權(quán)衡電線電纜質(zhì)量的一大關(guān)鍵，目前現(xiàn)有的中壓電力電纜，如圖2所示，它由導(dǎo)體1、內(nèi)屏蔽層2、絕緣層3、外屏蔽層4、銅帶屏蔽層5、繞包層6和外護(hù)套層7構(gòu)成；導(dǎo)體1和由內(nèi)向外依次包覆在導(dǎo)體1外的內(nèi)屏蔽層2、絕緣層3、外屏蔽層4組成一組絕緣線芯，絕緣線芯外纏繞銅帶屏蔽層5形成屏蔽線芯，由繞包層6將三組屏蔽線芯包住，在繞包層6外再擠出外護(hù)套層7。由于上述的電纜結(jié)構(gòu)不利于導(dǎo)體材料充分發(fā)揮作用，靠成材料的浪費(fèi)。石墨烯具有導(dǎo)電性極強(qiáng)的優(yōu)秀特性，是能隙為零的半導(dǎo)體，電子的運(yùn)動(dòng)速度能到達(dá)光速的1/300，遠(yuǎn)超其他金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度。常溫下其載流子遷移率最高，它的電阻率約10^-6Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世界上電阻率最小的材料。正是由于石墨烯具有導(dǎo)電性優(yōu)良等特性，故若被應(yīng)用于電纜導(dǎo)體中可以增加相同導(dǎo)體的導(dǎo)電量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用電纜的集膚效應(yīng)，在電纜導(dǎo)體外采用靜電涂覆納米石墨烯層，從而降低電纜的制造成本，提高電纜的載流量，同時(shí)采用三層共擠全干法交聯(lián)生產(chǎn)技術(shù)，以降低水樹的產(chǎn)生率，提高產(chǎn)品質(zhì)量的納米石墨烯中壓電力電纜。

為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：該納米石墨烯中壓電力電纜，包括導(dǎo)體、內(nèi)屏蔽層、絕緣層、外屏蔽層、銅帶屏蔽層、繞包層和外護(hù)套層；其特征在于：所述導(dǎo)體的外壁上設(shè)有納米石墨烯層，在納米石墨烯層的外側(cè)由內(nèi)向外依次包覆有內(nèi)屏蔽層、絕緣層和外屏蔽層，成為一組絕緣線芯；絕緣線芯外纏繞銅帶屏蔽層形成屏蔽線芯；三組屏蔽線芯的外側(cè)包覆有繞包層，繞包層外側(cè)包覆有外護(hù)套層。

所述的納米石墨烯層采用靜電粉末噴涂在導(dǎo)體外壁上，納米石墨烯層的厚度為5～30μm。

該上述納米石墨烯中壓電力電纜的制造方法，包括拉絲、絞制導(dǎo)體、三層共擠、銅帶屏蔽、成纜和擠出外護(hù)套層的步驟，其特征在于：它包括以下步驟制成：

一、拉絲：采用符合GB/T3952或GB/T3954標(biāo)準(zhǔn)的銅/鋁桿按現(xiàn)有技術(shù)拉制成直徑Φ1.5～Φ4mm的單絲；

二、絞制導(dǎo)體，將多根單絲在框絞機(jī)上緊壓絞制，得到絞合的導(dǎo)體，導(dǎo)體最外層節(jié)距為導(dǎo)體直徑的13～15倍, 次外層節(jié)距為導(dǎo)體直徑的17～19倍，內(nèi)層節(jié)距為導(dǎo)體直徑的19～22倍；

三、靜電涂覆納米石墨烯層：采用高壓靜電發(fā)生器將石墨烯粉末在壓縮空氣作用下霧化得細(xì)而均勻，憑借高壓電場(chǎng)的作用均勻地吸附于導(dǎo)體表面；高壓發(fā)生器工作時(shí)，將噴槍高壓調(diào)整到4～50KV即可使石墨烯良好吸附；生產(chǎn)前，供粉桶內(nèi)裝入石墨烯粉末，達(dá)供粉桶容積的三分之二，調(diào)整沸騰氣壓在0.05～0.08Mpa，調(diào)整供粉氣壓0.08～0.12Mpa，使供粉量在80～150g/min之間；生產(chǎn)時(shí)，導(dǎo)體穿過(guò)噴室，噴粉槍噴頭與導(dǎo)體的距離應(yīng)保持在100～180mm之間；

四、采用全干法交聯(lián)設(shè)備進(jìn)行三層共擠：

（A）、起車及生產(chǎn)步驟：

（a）、擠出機(jī)和機(jī)頭加熱，溫度控制如下：內(nèi)屏蔽層擠出機(jī)的一區(qū)溫度為85℃±10℃，二區(qū)溫度為110℃±10℃，三區(qū)溫度為116℃±10℃，四區(qū)溫度為118℃±10℃，法蘭溫度為118℃±10℃，導(dǎo)膠管溫度為112℃±10℃，模具溫度為118℃±10℃；絕緣層擠出機(jī)的一區(qū)溫度為105℃±10℃，二區(qū)溫度為112℃±10℃，三區(qū)溫度為116℃±10℃，四區(qū)溫度為116℃±10℃，五區(qū)溫度為118℃±10℃，六區(qū)溫度為118℃±10℃，法蘭溫度為118℃±10℃，導(dǎo)膠管溫度為118℃±10℃，模具溫度為118℃±10℃；外屏蔽層擠出機(jī)的一區(qū)溫度為78℃±10℃，二區(qū)溫度為88℃±10℃，三區(qū)溫度為96℃±10℃，四區(qū)溫度為96℃±10℃，五區(qū)溫度為95℃±10℃，法蘭溫度為96℃±10℃，導(dǎo)膠管溫度為95℃±10℃，模具溫度為118℃±10℃；

啟動(dòng)擠出機(jī)開始工作，先調(diào)節(jié)內(nèi)屏蔽層擠出機(jī)速度，使內(nèi)屏蔽層先擠出在導(dǎo)體外側(cè)的納米石墨烯層上，待內(nèi)屏蔽層、絕緣層和外屏蔽層均勻擠出后，校正機(jī)頭中心；

（b）、張力調(diào)節(jié)：通過(guò)下牽引調(diào)節(jié)；

（c）、關(guān)閉下密封及上密封、收縮管，啟動(dòng)硫化管加熱至280～450℃；

（d）、待到硫化管溫度達(dá)到硫化初始溫度后，開始供氣，供氣壓力在0.7～1.0Mpa；

（e）、長(zhǎng)度計(jì)數(shù)復(fù)位，進(jìn)入正常生產(chǎn)狀態(tài)，燈亮?xí)r開始計(jì)米；當(dāng)合格電纜從下密封出來(lái)后，立即取樣，檢測(cè)電纜結(jié)構(gòu)尺寸和熱延伸，待檢驗(yàn)合格后，進(jìn)入正常生產(chǎn)狀態(tài)；

（B）、停車步驟：

（a）、當(dāng)生產(chǎn)快到結(jié)束時(shí)，將線速度從生產(chǎn)狀態(tài)變化到停車速度，硫化管溫度進(jìn)入硫化管結(jié)束加熱溫度，同時(shí)硫化管開始冷卻，當(dāng)溫度到達(dá)240～270℃，硫化管冷卻進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)；在這期間，電纜在硫化管中繼續(xù)硫化，根據(jù)情況確定合格電纜位置并做好標(biāo)記；

（b）、當(dāng)硫化管溫度小于70℃后，硫化管自動(dòng)排氣；

（c）、 打開伸縮管和連鎖裝置；

（d）、將帶有引導(dǎo)線的電纜走出管路，并在做有標(biāo)記的合格電纜末端取樣檢驗(yàn)；

（e）、停止供料，關(guān)閉擠出機(jī)，將機(jī)頭和擠出機(jī)分離，并及時(shí)將機(jī)頭和螺桿螺膛清理干凈；

（f）、全線停車后，停氣；

五、制作銅帶屏蔽層，銅帶纏繞方向?yàn)樽笙?，銅帶寬度為20mm～50mm，銅帶平均搭蓋率不小于15%，最小搭蓋率不小于5%；

六、制作繞包層成纜：成纜模具大于成纜外徑0.5mm～2mm，成纜節(jié)距為成纜外徑的30～50倍；絕緣線芯應(yīng)按順時(shí)針?lè)较蚺帕?；包帶重疊寬度應(yīng)控制在包帶寬度的15～30%之間；

七、擠出外護(hù)套層，外護(hù)套層在擠塑機(jī)上進(jìn)行，擠塑機(jī)機(jī)身加熱段分為六段，第一段至第六段的工作溫度分別為145℃±10℃、155℃±10℃、155℃±10℃、165℃±10℃、165℃±10℃、175℃±10℃，機(jī)頭法蘭溫度為175℃±10℃，機(jī)頭溫度為165℃±10℃；擠出前將外護(hù)套層料直接在70～80℃溫度下干燥不小于4小時(shí)，熔融態(tài)經(jīng)1～2層40目過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾，擠出量260kg/h，得到外護(hù)套層，最終得到納米石墨烯中壓電力電纜。

本實(shí)用新型的有益效果在于：利用電纜的集膚效應(yīng)，在電纜導(dǎo)體外采用靜電涂覆納米石墨烯層，從而降低電纜的制造成本，提高電纜的載流量，同時(shí)采用全干法交聯(lián)技術(shù)生產(chǎn)，降低了水樹的產(chǎn)生率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電纜截面示意圖。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的電纜截面示意圖。

圖中：1、導(dǎo)體；2、內(nèi)屏蔽層；3、絕緣層；4、外屏蔽層；5、銅帶屏蔽層；6、繞包層；7、外護(hù)套層；8、納米石墨烯層。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1制作本實(shí)用新型。該納米石墨烯中壓電力電纜，包括導(dǎo)體1、內(nèi)屏蔽層2、絕緣層3、外屏蔽層4、銅帶屏蔽層5、繞包層6和外護(hù)套層7；其特征在于：所述導(dǎo)體1的外壁上設(shè)有納米石墨烯層8，在納米石墨烯層8的外側(cè)由內(nèi)向外依次包覆有內(nèi)屏蔽層2、絕緣層3和外屏蔽層4，成為一組絕緣線芯；絕緣線芯外纏繞銅帶屏蔽層5形成屏蔽線芯；三組屏蔽線芯的外側(cè)包覆有繞包層6，繞包層6外側(cè)包覆有外護(hù)套層7。

所述的納米石墨烯層8采用靜電粉末噴涂在導(dǎo)體1外壁上，納米石墨烯層2的厚度為5～30μm；導(dǎo)體1的截面面積是電阻值相同的傳統(tǒng)電纜中的導(dǎo)體截面面積的70%—85%。

上述納米石墨烯中壓電力電纜的制造方法，包括拉絲、絞制導(dǎo)體、三層共擠、銅帶屏蔽、成纜和擠出外護(hù)套層的步驟，其特征在于：它包括以下步驟制成：

一、拉絲：采用符合GB/T3952或GB/T3954標(biāo)準(zhǔn)的銅/鋁桿按現(xiàn)有技術(shù)拉制成直徑Φ1.5～Φ4mm的單絲，模具的內(nèi)徑按現(xiàn)有技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社1987年出版，1994年再版的《拉絲工藝學(xué)》中，第七章拉絲工藝，第六節(jié)拉絲配模，第81頁(yè)中給出的公式進(jìn)行確定，單絲出線速度為3～18m/s，雙盤自動(dòng)收線，從滿盤至空盤測(cè)定長(zhǎng)，自動(dòng)切換，外圍控制裝置包括西門子直流調(diào)整速裝置、排線控制及潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)。

二、絞制導(dǎo)體1，將多根單絲在框絞機(jī)上緊壓絞制，得到絞合的導(dǎo)體1，絞制時(shí)導(dǎo)體1出線速度為4.5～60m/min，氣動(dòng)碟式控制放線張力，大小可調(diào)，張力范圍250～3000N，導(dǎo)體1最外層節(jié)距為導(dǎo)體1直徑的13～15倍, 次外層節(jié)距為導(dǎo)體1直徑的17～19倍，內(nèi)層節(jié)距為導(dǎo)體1直徑的19～22倍，導(dǎo)體1外徑偏差為+0.2mm～0mm。

三、靜電涂覆納米石墨烯層8，將石墨烯粉末在壓縮空氣作用下霧化得細(xì)而均勻，憑借高壓電場(chǎng)的作用均勻地吸附于導(dǎo)體1表面。采用高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生高壓電荷，與零電位的工件產(chǎn)生電位差，形成粉末涂料微粒吸附的主要?jiǎng)恿?。高壓發(fā)生器輸入電壓為220V，經(jīng)過(guò)多次高頻振蕩，倍壓放大，輸出電壓可高達(dá)50～100KV，工作時(shí)，將噴槍高壓調(diào)整到4～50KV即可使石墨烯良好吸附（工件懸掛裝置應(yīng)接地良好，R≤4歐姆）。生產(chǎn)前，供粉桶內(nèi)裝入石墨烯粉末，達(dá)供粉桶容積的三分之二，調(diào)整沸騰氣壓在0.05～0.08Mpa，調(diào)整供粉氣壓0.08～0.12Mpa，使供粉量一般在80～150g/min之間，生產(chǎn)時(shí)，導(dǎo)體1穿過(guò)噴室，噴粉槍噴頭與導(dǎo)體1的距離應(yīng)保持在100～180mm之間為易，根據(jù)不同導(dǎo)體1要選擇不同的噴粉擴(kuò)散體固定于槍頭上，以達(dá)到霧化均勻，生產(chǎn)速度為1～15米/秒，涂覆納米石墨烯層8的厚度一般為5～30μm。納米石墨烯回收時(shí)，噴室內(nèi)應(yīng)形成0.05～0.09Mpa左右的負(fù)壓，噴室開口處空氣流速應(yīng)控制在0.5～0.6m/秒。停產(chǎn)時(shí)要將供粉桶中石墨烯清理干凈，防止微孔板堵塞。

四、采用全干法交聯(lián)設(shè)備進(jìn)行三層共擠：

（A）、起車及生產(chǎn)步驟：

（a）、擠出機(jī)和機(jī)頭加熱，溫度控制如下：內(nèi)屏蔽層擠出機(jī)的一區(qū)溫度為85℃±10℃，二區(qū)溫度為110℃±10℃，三區(qū)溫度為116℃±10℃，四區(qū)溫度為118℃±10℃，法蘭溫度為118℃±10℃，導(dǎo)膠管溫度為112℃±10℃，模具溫度為118℃±10℃；絕緣層擠出機(jī)的一區(qū)溫度為105℃±10℃，二區(qū)溫度為112℃±10℃，三區(qū)溫度為116℃±10℃，四區(qū)溫度為116℃±10℃，五區(qū)溫度為118℃±10℃，六區(qū)溫度為118℃±10℃，法蘭溫度為118℃±10℃，導(dǎo)膠管溫度為118℃±10℃，模具溫度為118℃±10℃；外屏蔽層擠出機(jī)的一區(qū)溫度為78℃±10℃，二區(qū)溫度為88℃±10℃，三區(qū)溫度為96℃±10℃，四區(qū)溫度為96℃±10℃，五區(qū)溫度為95℃±10℃，法蘭溫度為96℃±10℃，導(dǎo)膠管溫度為95℃±10℃，模具溫度為118℃±10℃；

啟動(dòng)按鈕，擠出機(jī)開始工作，先調(diào)節(jié)內(nèi)屏蔽層擠出機(jī)速度，使內(nèi)屏蔽層2先擠出在導(dǎo)體1外側(cè)的納米石墨烯層8上，待內(nèi)屏蔽層2、絕緣層3和外屏蔽層4均勻擠出后，然后調(diào)節(jié)擠出機(jī)轉(zhuǎn)速，并校正機(jī)頭中心。

（b）、張力調(diào)節(jié)：通過(guò)下牽引調(diào)節(jié)，當(dāng)懸控器指針位于零位或擺動(dòng)不大時(shí)，說(shuō)明張力調(diào)好。

（c）、關(guān)閉下密封及上密封、收縮管，（如果不用起車電纜，待生產(chǎn)的電纜走出下密封后，再關(guān)閉下密封），啟動(dòng)硫化管加熱至280～450℃。

（d）、待到硫化管溫度達(dá)到硫化初始溫度后，開始供氣，供氣壓力在0.7～1.0Mpa。

（e）、啟動(dòng)按鈕，長(zhǎng)度計(jì)數(shù)復(fù)位，進(jìn)入正常生產(chǎn)狀態(tài)，燈亮?xí)r開始計(jì)米。當(dāng)合格電纜從下密封出來(lái)后，立即取樣，檢測(cè)電纜結(jié)構(gòu)尺寸和熱延伸，待檢驗(yàn)合格后，進(jìn)入正常生產(chǎn)狀態(tài)。

（B）、停車步驟：

（a）、當(dāng)生產(chǎn)快到結(jié)束時(shí)，將線速度從生產(chǎn)狀態(tài)變化到停車速度，硫化管溫度進(jìn)入硫化管結(jié)束加熱溫度，同時(shí)硫化管開始冷卻，當(dāng)溫度到達(dá)240～270℃，硫化管冷卻進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。在這期間，電纜在硫化管中繼續(xù)硫化，根據(jù)情況確定合格電纜位置并做好標(biāo)記。

（b）、當(dāng)硫化管溫度小于70℃后，硫化管自動(dòng)排氣，管內(nèi)壓力降為“0”。

（c）、 打開伸縮管和連鎖裝置。

（d）、將帶有引導(dǎo)線的電纜走出管路，并在做有標(biāo)記的合格電纜末端取樣檢驗(yàn)。

（e）、停止供料，關(guān)閉擠出機(jī)，將機(jī)頭和擠出機(jī)分離，并及時(shí)將機(jī)頭和螺桿螺膛清理干凈。

（f）、全線停車后，停氣。

五、制作銅帶屏蔽層5，銅帶纏繞方向?yàn)樽笙?，銅帶寬度為20mm～50mm，銅帶平均搭蓋率不小于15%，最小搭蓋率不小于5%。

六、制作繞包層6成纜：成纜模具大于成纜外徑0.5mm～2mm，成纜節(jié)距為30～50倍的成纜外徑；絕緣線芯應(yīng)按順時(shí)針?lè)较蚺帕?；包帶重疊（間隙）寬度應(yīng)控制在包帶寬度的15～30%之間。

七、擠出外護(hù)套層7，外護(hù)套層7在擠塑機(jī)上進(jìn)行，擠塑機(jī)機(jī)身加熱段分為六段，第一段至第六段的工作溫度分別為145℃、155℃、155℃、165℃、165℃、175℃，機(jī)頭法蘭溫度為175℃，機(jī)頭溫度為165℃，上述各溫度偏差10℃。擠出前將外護(hù)套層料直接在70～80℃溫度下干燥不小于4小時(shí)，熔融態(tài)經(jīng)1～2層40目過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速1000rpm，擠出量260kg/h，得到外護(hù)套層7，外護(hù)套層7的平均厚度不小于GB/T12706標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)稱值，最薄點(diǎn)厚度不小于標(biāo)稱值的80%。

本實(shí)用新型通過(guò)利用集膚效應(yīng)及納米石墨烯的高導(dǎo)電率，在導(dǎo)體外靜電涂覆納米石墨烯層，電纜導(dǎo)體截面可減少15～30%，載流量可提高5%，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了傳導(dǎo)性能，并且電纜重量減輕，易于安裝，同時(shí)采用全干法交聯(lián)技術(shù)生產(chǎn)，降低了水樹的產(chǎn)生率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。