垂吊敷设电缆用扇形承载单元模具和设计方法与流程

1.本发明涉及超高层建筑用垂吊敷设电缆成缆装置技术领域，尤其是指一种垂吊敷设电缆用扇形承载单元模具及设计方法。


背景技术：

2.当前超高层建筑区别于高层建筑的界定高度一般取定100米，即100米以上的高层建筑称为超高层建筑。与此同时，人们发现随着楼层高度的不断提高，建筑内部供电系统安全敷设和运行成了最大难题。
3.超高层建筑中主干电缆都采用垂直敷设，通常电缆重达5吨-8吨，这就要求电缆有很高的抗拉强度。
4.然而现有的吊装电缆都采用钢丝铠装电缆，是在三根缆芯绞合成缆后的内垫层外周排列钢丝铠装，以使电缆能够承受纵向拉力。该结构的电缆有如下几个问题：一是电缆重量大；二是外周钢丝固定困难，施工难度大；三是电缆散热困难，载流量小，相同截面铠装电缆的载流量比非铠装电缆的载流量要减少了30％，使得电缆成本提高；四是铠装电缆外径较大，增加了电缆材料用量，也导致电缆成本增加；五是主干电缆采用额定电压6/10～8.7/10kv交联聚乙烯绝缘垂吊敷设电缆受建筑结构约束，有水平敷设和垂直敷设反复交替，如果采用钢丝铠装吊装电缆，必然在水平面和垂直井道交界处设置转接柜或接头，这样一来，增加投入，又增加故障率，同时增加电缆敷设工作量。
5.根据现有技术存在的问题研制了垂吊电缆，垂吊敷设电缆包括三根钢丝绳，每根钢丝绳用扇形承载单元包覆，并与三根电缆芯绞合；每根电缆芯由内向外包括导体、内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层、金属屏蔽层、隔氧层、耐火层、包带和外护层，同时，高强度绑扎带包裹扇形承载单元和电缆芯。
6.由上述可知，为满足其抗拉性，在三根电缆芯的间隙设计扇形承载单元，此扇形承载单元采用钢丝绳作为加强芯，并在钢丝绳外挤包呈弧面扇形的高强度无卤低烟聚烯烃护套即高强度绑扎带，该高强度无卤低烟聚烯烃护套的两等腰的弧边分别与其对应的两根电缆芯的最外层的外护层相贴合，此种特殊结构的作用是承载整根电缆的纵向拉力，不仅改善了电缆截面外观，而且填充更加紧实，增强了电缆的抗冲击和挤压性能。
7.但是，常规电缆用填充条圆形居多，主要用来填充中间位置，对电缆芯起到支撑作用，在成缆和保护层工序，电缆芯会受到挤压力的作用，会导致电缆芯变形，一方面，电缆截面外观差，另一方面，被挤压的非金属层厚度会变薄，致电缆结构尺寸不达标。
8.因此，现有的电缆用填充条用挤塑机模具的料流孔均为圆形，不能满足扇形承载单元的制作要求，需要对挤塑机模具重新设计。


技术实现要素：

9.针对现有技术的不足，本发明公开了一种垂吊敷设电缆用扇形承载单元模具及设计方法。
10.本发明所采用的技术方案如下：
11.一种垂吊敷设电缆用扇形承载单元模具，包括模芯和模套，所述模芯的中轴线和所述模套的中轴线在同一直线上，且所述模芯和所述模套形成贯穿流道，所述模套包括模套主体，所述模套主体的一侧为模套口，所述模套口开设套孔，所述套孔的中心和所述模套口的中心重合；所述套孔包括第一弧面和第二弧面，所述第一弧面和所述第二弧面之间设置第一弧形腰部和第二弧形腰部，且所述第一弧形腰部和所述第二弧形腰部分别连接所述第一弧面和所述第二弧面；所述第一弧形腰部和所述第二弧形腰部与所述第一弧面均为圆弧过渡连接。
12.其进一步的技术特征在于：所述第一弧形腰部和所述第二弧形腰部与所述第一弧面均为圆弧过渡连接处，且形成的圆弧所对应的圆的半径为1.5-2.5mm。
13.其进一步的技术特征在于：所述模套主体包括一体成型的模套压座和模套上座，所述模套压座内设有模套内锥流道，所述模套上座的一侧开设所述模套口，所述模套内锥流道和所述模套口相互连通。
14.其进一步的技术特征在于：所述模套口的形状为圆形。
15.其进一步的技术特征在于：所述模套压座的外径大于所述模套上座的外径。
16.其进一步的技术特征在于：所述模芯包括呈锥形的模芯主体，所述模芯主体内设有模芯内锥流道，所述模芯主体的一侧开设模芯口，所述模芯内锥流道和所述模芯口相互连通。
17.其进一步的技术特征在于：所述模芯主体的另一侧设置模芯连接部。
18.其进一步的技术特征在于：所述模芯连接部的外壁设置多圈螺纹，且所述模芯连接部开设定位槽口。
19.一种垂吊敷设电缆用扇形承载单元，利用上述所述的垂吊敷设电缆用扇形承载单元模具挤塑成型。
20.一种垂吊敷设电缆用扇形承载单元模具的设计方法，用于制造上述所述的垂吊敷设电缆用扇形承载单元模具，其特征在于：
21.将垂吊敷设电缆的结构等效为一个公切圆和三个直径相同的内圆，每个所述内圆和所述公切圆内切，并且，任意两个所述内圆外切；任意两个所述内圆之间的空隙之间填充扇形承载单元；
22.将三个内圆的圆心相连，组成等边三角形，每个所述内圆的圆心和所述公切圆的切点所在的直线将每个内圆被划分为第一扇形、第二扇形和第三扇形，计算所述第一扇形或所述第二扇形的弧长得到所述扇形承载单元的两腰的弧长，由此得到所述第一弧形腰部的弧长和所述第二弧形腰部的弧长；
23.根据所述第一弧形腰部的弧长和所述第二弧形腰部的弧长计算所述扇形承载单元的圆弧的弧长得到套孔的第一弧面的弧长。
24.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
25.本发明根据不同规格的垂吊敷设电缆设计模套的不同扇形孔的扇形上弧面、扇形下弧面、第一弧形腰部和第二弧形腰部的圆弧的弧长以及扇形上弧面、扇形下弧面、第一弧形腰部和第二弧形腰部圆弧对应圆的半径，确保扇形承载单元与相邻两个内圆之间的空隙紧密贴合。
26.本发明不仅改善了电缆截面外观，而且扇形承载单元填充更加紧实，增大了内圆和扇形承载单元填充之间的摩擦系数，增强了垂吊敷设的纵向抗拉性和抗压性，完全满足产品的质量和使用要求。
附图说明
27.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
28.图1是本发明的主视图。
29.图2是图1中a-a处的模套剖面图。
30.图3是套孔的示意图。
31.图4是是图1中a-a处的模芯的示意图。
32.图5是本发明的计算简图。
33.说明书附图标记说明：1、模套压座；2、模套上座；3、模套内锥流道；4、模套口；5、套孔；501、第一弧面；502、第二弧面；503、第一弧形腰部；504、第二弧形腰部；6、模芯主体；7、模芯连接部；8、模芯内锥流道；9、模芯口；10、第一扇形；11、第二扇形；12、第三扇形；13、扇形承载单元。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
35.关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。
36.结合图1-图4，一种垂吊敷设电缆用扇形承载单元模具，包括模芯和模套，模芯伸入模套，模芯的中轴线和模套的中轴线在同一直线上，且模芯和模套形成贯穿流道。
37.模套包括模套主体，模套主体包括一体成型的模套压座1和模套上座2，模套压座1的外径大于模套上座2的外径。模套压座1内设有模套内锥流道3，模套上座2的一侧开设模套口4，模套内锥流道3和模套口4相互连通。模套口4的形状为圆形。本实施例中，模套的长度为76mm，模套压座1的厚度为67mm，模套压座1的外径为202mm，模套内锥流道3的一侧内径为184mm，模套口4外圆的直径为186mm。
38.模套口4开设套孔5，同时模套上座2的一侧设置模套承径区，模套承径区的厚度为2mm，和套孔5的厚度相同。套孔5包括第一弧面501和第二弧面502，第一弧面501和第二弧面502之间设置第一弧形腰部503和第二弧形腰部504，且第一弧形腰部503和第二弧形腰部504连接第一弧面501和第二弧面502。第一弧形腰部503和第二弧形腰部504关于模套口4的中轴线对称。
39.第一弧形腰部503和第二弧形腰部504与第一弧面501均为圆弧过渡连接，保证扇形承载单元成型后，各连接处不出现尖角，绞合后呈现一定的圆整性。并且，形成的圆弧所对应的圆半径和第二弧面502的圆弧所对应的圆半径均为1.5-2.5mm。优选地，根据实际工
艺处理情况设计为，圆弧过渡连接处形成的圆角的圆弧所对应的圆半径和扇形下弧面1602的圆弧所对应的圆半径均为2mm。
40.并且，第一弧面501的定位高度为h1，且h1＝14.9mm。第二弧面502的底部定位高度为h2，h2＝11.2mm。具体地，第一弧面501的定位高度是指第一弧面501的最高点和模套口4的圆心之间的距离，第二弧面502的底部定位高度是指第二弧面502的最低点和模套口4的圆心之间的距离。根据第一弧面501的定位高度和第二弧面502的底部定位高度共同确定套孔5在模套口4的开设位置。
41.模芯包括呈锥形的模芯主体6，模芯主体6内设有模芯内锥流道8，模芯主体6的另一侧开设模芯口9，模芯内锥流道8和模芯口9相互连通。模芯主体6的另一侧设置模芯连接部7，且模芯口9的外径小于模芯连接部7的外径。
42.本实施例中，模芯的长度为114mm，模芯主体6的一侧外径为170mm，模芯内锥流道8的一侧外径为140mm。模套口4的内径和模芯口9的内径相同，均为22mm，保证流体顺利完成挤塑工艺。
43.模芯连接部7的外壁设置多圈螺纹，且开设定位槽口，该定位槽口便于模芯与生产设备即挤塑机螺纹连接后的定位、连接和锁紧。
44.一种垂吊敷设电缆用扇形承载单元，利用上述的垂吊敷设电缆用扇形承载单元模具挤塑成型。
45.如图5所示，一种垂吊敷设电缆用扇形承载单元模具的设计方法，用于制造上述的垂吊敷设电缆用扇形承载单元模具：
46.将垂吊敷设电缆的结构等效为一个公切圆和三个直径相同的内圆，每个内圆和公切圆内切，并且，任意两个内圆外切；任意两个内圆之间的空隙之间填充扇形承载单元13。
47.将三个内圆的圆心相连，组成等边三角形，每个内圆的圆心和公切圆的切点所在的直线将每个内圆被划分为第一扇形10、第二扇形11和第三扇形12，计算第一扇形10或第二扇形11的弧长得到扇形承载单元13的两腰的弧长，由此得到第一弧形腰部503的弧长和第二弧形腰部504的弧长；
48.根据第一弧形腰部503的弧长和第二弧形腰部504的弧长计算扇形承载单元13的圆弧的弧长得到套孔5的第一弧面501的弧长。
49.具体地，以超高层建筑用垂吊敷设电缆型号规格：dz-wdzan-yjy8.7/15kv 3*(1*400)为例，该规格的内圆的直径d为62.0mm。
50.第一扇形10或第二扇形11的两腰圆弧所对的圆的半径按以下公式计算：
51.r1＝d/2＝62/2＝31mm
52.其中：r1均为第一扇形10或第二扇形11的两腰圆弧所对的圆的半径，d为内圆的直径。
53.第一扇形10或第二扇形11的两腰圆弧的弧长按以下公式计算：
54.n＝(360
°‑
60
°
)/2＝150
°
55.l1＝n
×
π
×
r1/180
°
＝150
°×
π
×
(62/2)/180
°
＝81.2mm
56.其中：l1为扇形的两腰圆弧的弧长，n为扇形两腰圆弧长对应的圆心角度数。
57.扇形承载单元13的圆弧的弧长所对的圆的半径按以下公式计算：
58.d＝k
×
d＝2.16
×
62＝133.9mm
59.r2＝d/2＝133.92/2＝67.0mm
60.其中：d为垂吊敷设电缆的公切圆的直径；k为缆芯成缆系数，可按照电缆标准gb/t 12706.1-2020中附录a中表a.2取值；r2为扇形承载单元10的圆弧的弧长所对的圆的半径。
61.扇形承载单元13的圆弧的弧长按以下公式计算：
62.c＝πd＝π
×
133.92＝420.7mm
63.l2＝c/3＝420.72/3＝140.2mm
64.其中：c为垂吊敷设电缆的公切圆的圆周长，l2为扇形承载单元10的圆弧的弧长。
65.由此得到，第一弧形腰部503的圆弧的弧长和第二弧形腰部504的圆弧的弧长均为81.2mm，第一弧形腰部503的圆弧所对应的圆的半径和所述第二弧形腰部504的圆弧所对应的圆的半径均为31mm，第一弧面501的圆弧的弧长为140.2mm，第一弧面501的圆弧所对应的圆的半径为67.0mm。
66.通过以上计算公式，计算不同规格的垂吊敷设电缆的扇形承载单元所用模具的规格，计算结果如下表：
[0067][0068]
综上所述，根据上述计算方法制得的模套，可以使扇形承载单元13填充相邻两个内圆之间的空隙紧密贴合。
[0069]
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0070]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变
动仍处于本发明创造的保护范围之中。