CN101202132A - 井下采掘机用拖曳电缆及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是对井下采掘机用拖曳电缆的改进，其特征是绞合软缆芯外直接挤包氯磺化聚乙烯橡胶内护层，不硫化直接包覆由耐硫化温度、编织密度为20－40％纤维编织层，编织层外挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，一次硫化定型。此电缆缆芯与内护层、内外护层结合好，不仅使得内外护层整体受力，而且缆芯也同时受力，电缆频繁卷绕抗拉受力，为整体电缆，而不主要是外护层，电缆整体抗拉能力大大增强，使用寿命可提高10－15倍。缆芯“3+3”结构，不仅可使弯曲半径降至电缆直径的6倍，而且还增强了电缆结构的稳定性，也有利于耐弯曲疲劳。本发明电缆，弯曲性能好，耐频繁移动和频繁收线放线，并护层具有很高抗拉强度。

Description

井下采掘机用拖曳电缆及制备方法

技术领域

本发明是对井下采掘机用拖曳电缆的改进，尤其涉及一种抗拉强度高，耐频繁弯曲及移动，使用寿命长的井下采掘机用拖曳电缆。

背景技术

井下例如铁矿、磷矿、煤矿等采掘机用拖曳电缆，用于连接矿井巷道中频繁移动采掘机，与固定电源控制柜之间，电缆一端固定在电源控制柜，另一端与采掘机上的收线滚筒连接，当采掘机在矿井巷道内频繁往返移动时，收线滚筒对电缆收放线。拖曳电缆收放卷绕频度较高，每天收放卷绕要达100多次，要求电缆具有很好抗拉和弯曲性能。现有技术拖曳电缆，为普通橡套软电缆，在绞合缆芯填充成圆绕包扎紧后，挤包橡胶护层，护套与缆芯分离，电缆频繁卷绕收放拉力主要集中在护层，容易造成橡胶护层鼓包、开裂，损坏，失去外护套保护作用，从而使得电缆绝缘性能下降，通常电缆只能使用1个月左右。现有拖曳电缆橡胶护套易损坏，是拖曳电缆有效使用寿命短的主要原因。为提高井下采掘机用橡胶护套拖曳电缆的抗拉强度及耐卷绕性能，也有采用挤制内外双橡胶护层结构。制备内外双护层，是在绞合缆芯外先挤制一层氯化聚乙烯橡胶，边挤包边连续硫化，然后再挤包同样材料的外护层并硫化。虽然内护层与缆芯有较好的结合力，内护套可以与缆芯同时受力，但内外护层呈分离的二层结构，这样内护层只是作为填充使用，对外护层抗拉强度提高基本没有作用。

为此，现有技术还采用在护套内侧增加编织加强层方式，以提高拖曳电缆护套抗拉和卷绕能力：

中国专利CN2768160公开的隧道施工用高耐磨复合护套防水拖曳电缆，在缆芯外包覆聚乙烯隔离套，外加镀锌细钢丝编织铠装层，再在铠装层外挤包聚氯乙烯外护套，钢丝编织层嵌入外护套中成为加强型复合护套。钢丝嵌入聚氯乙烯外护套中，虽然提高了外护套的抗拉能力，但由于聚氯乙烯护套与钢丝均相对较硬，使得电缆弯曲性能较差，最小也要30倍于电缆外径，因此只适合于不频繁卷绕的拖动场合，不适用于井下频繁卷绕收放线场合；其次，此结构电缆，复合护套与缆芯分离，电缆拉力仍然主要集中于外护套，容易导致在较短使用时间即出现外护套与钢丝编织层脱离，而失去加强作用，使得外护套仍然容易受力损坏。

中国专利CN2563709公开的海洋声阵拖曳电缆，在缆芯外挤包聚氨酯内护套，内护外缠绕有Kevlar加强层，再在Kevlar加强层外挤包聚氨酯外护套。其解决的是平移拖动问题，同样此电缆因缠绕Kevlar层，使内外护分离，导致受力仍然集中在外护层，缠绕Kevlar层对提高外护抗拉能力作用不大；此外，聚氨酯外护，提高的是耐磨性，因材料相对较硬，也会导致弯曲性能下降，不能满足频繁弯曲收放要求，同样只能适用于平移拖动。

中国专利CN200972798公开的拖曳电缆，在绞合缆芯填充填充绳，外包隔离带，包覆芳纶抗拉加强层，包覆隔离带，再挤包聚氨酯外护套。同样，因内外护间包覆芳纶抗拉加强层，内外护层仍然呈分离状态，外护受拉力仍然较大，外护易损坏。

中国专利CN1664619公开的分布式海洋地震勘探拖缆，拖缆内部沿外保护套长度方向设置有抗张力纤维绳，外挤包聚氨酯外护套。

上述专利公开的技术方案，一个共同特点，均是提高平移拖动抗拉，并且内外护层仍然分离，外护受力仍然较大，对频繁卷绕收放基本没有作用和启发。

再就是，现有配电用拖曳电缆，其缆芯基本都是采用“3+1”4根绝缘线芯绞合结构，此种组合方式，电缆外径相对较大，也会影响电缆的弯曲卷绕性能，及频繁弯曲的结构稳定性。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种护层抗拉能力强，内、外护层及缆芯整体受力，使用寿命长的井下采掘机用拖曳电缆。

本发明另一目的在于提供一种电缆外径更小，弯曲性能好的井下采掘机用拖曳电缆。

本发明再一目的在于提供一种上述井下采掘机用拖曳电缆制备方法。

本发明第一目的实现，主要构思是在绞合缆芯外直接挤包氯磺化聚乙烯橡胶内护层，内护层外包覆编织密度较稀的编织加强层，再在编织加强层外挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，而后一次硫化，使内外橡胶护层穿过编织层粘连成，类似钢丝或帘线子午轮胎结构整体，从而克服现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明井下采掘机用拖曳电缆，包括绞合软缆芯，及内外护层，其特征在于绞合软缆芯外直接挤包氯磺化聚乙烯橡胶内护层，不硫化直接包覆由耐硫化温度、编织密度为20-40％纤维编织层，编织层外挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，一次硫化定型。

本发明所说

绞合软缆芯，为通常软电缆结构，即由细铜丝绞合软导体，外挤包橡胶绝缘组成线芯，再绞合成缆，此属于现有技术；此外缆芯可以是纯电力线芯，还可以是放有信号线芯及屏蔽结构的缆芯。

内外护层均采用氯磺化聚乙烯橡胶，是本发明护层一大特点，此材料为经试验选择结果，它不仅具有橡胶护套的柔软性及机械性能，而且二次挤包通过一次共同硫化，可以使分离的内外护层在硫化时，能透过稀疏的编织层融合成一整体结构(类似钢丝或帘线子午轮胎结构)，从而不仅大大提高了橡胶外护层的抗拉强度及耐卷绕性能，而且因是在缆芯外直接挤包内护层，内护层与缆芯也结合成一体，从而可以使缆芯与内外护层同时受力，克服了现有技术缆芯与护层分离，及内外护层分离的缺陷。如果采用其他橡胶护层材料，则内外两护层在硫化时不易结合成整体，只能成为分层的内外二层。

纤维编织层，在本发明中作为一种抗拉增强层，编织目的，交错纤维既有利于提高其抗拉强度，同时其较大空隙又能使内外层橡胶在硫化时穿过融为一体。纤维本身的抗拉强度将影响电缆抗拉强度，因此较好采用抗拉强度高的纤维，从而提高电缆的抗拉强度。此外，因硫化是在一定温度(例如200℃左右)下进行，因此编织纤维材料应选择能耐硫化温度材料。本发明纤维，较好采用例如聚芳酰胺(芳纶)纤维、碳纤维、聚苯硫醚纤维、Kevlar纤维、高强聚乙烯纤维、尼龙系列纤维(如尼龙-3纤维、尼龙-4纤维，尼龙-46纤维、尼龙-6纤维、尼龙-5纤维、尼龙-610纤维、尼龙-12纤维、尼龙-66纤维、尼龙-7纤维、尼龙-9纤维等)，涤纶纤维，玻璃纤维等等，它们可以是各类单一纤维编织物，也可以是混合纤维编织物。纤维编织密度20-40％，主要是平衡抗拉强度和橡胶硫化互融，既能使内外护层在硫化时能相互嵌入结合成整体(类似于钢丝或帘线橡胶轮胎)，又有较好的纤维交错，较高的抗拉能力。如果编织密度过密，则硫化时里外二层橡胶不易穿过编织层结合成一体；编织密度过稀，则又会降低编织层的抗拉作用。但是编织密度20-40％，仅是一种试验优选值，并非极值，适当偏离也同样具有基本作用。

本发明第二目的实现，改进是将地线芯分成三根，分别排列于三根主线芯间，使缆芯成为“3+3”结构，此结构绞合缆芯，既可以缩小电缆外径，同样规格电缆，采用此结构，其外径可以减少约16％，有利于提高电缆的弯曲性能，减小弯曲半径；同时又增加了电缆结构的稳定性，有利于耐弯曲疲劳。

本发明第三目的实现，井下采掘机用拖曳电缆制备方法，其特征是缆芯绞合后直接挤包氯磺化聚乙烯橡胶内护层，包覆耐硫化温度、编织密度为20-40％纤维编织层，挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，硫化定型。

为进一步提高硫化护层的紧密度和内外护层的结合紧密，一种较好是挤包外护层后，用能耐硫化温度不膨胀材料绕包扎紧，放入硫化缸中硫化，硫化后除去绕包带。

本发明在挤包外护层后绕包扎紧再硫化，绕包扎紧作用是限制硫化时橡胶受高温影响膨胀，使护层硫化更紧密，提高橡胶护层强度。所说耐硫化温度不膨胀材料，是指在硫化温度下不丧失扎紧作用，其中一种较好为优选采用棉布带，既能耐硫化温度，又基本无膨胀性，可以确保硫化紧密。

本发明硫化，可以是通常橡套电缆硫化方式，但其中一种更好为采用硫化缸硫化，硫化缸硫化，更适合硫化护层厚度厚，并且硫化更彻底，能够使内护层也能充分硫化。

本发明井下采掘机用拖曳电缆，采用在绞合软缆芯外直接挤包氯磺化聚乙烯橡胶内护层，不硫化直接包覆耐硫化温度、编织密度为20-40％纤维编织层，再挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，一次硫化定型。此电缆缆芯与内护层结合好，内外护层在硫化时又能融合为不分离整体结构，且其中夹有编织加强层，不仅使得内外护层整体受力，而且缆芯也同时受力，这样电缆频繁卷绕抗拉受力，为整体电缆，而不主要是外护层，从而显著提高了电缆抗拉及卷绕能力，使得电缆整体抗拉能力大大增强，克服了拖曳电缆外护层易损坏的不足，延长了有效使用寿命，使用寿命可提高10-15倍。内外护层硫化结合成一整体，内夹有增强纤维编织，此为本发明拖曳电缆与现有技术拖曳电缆的一个重要区别。此外，将地线芯三等分后分别放置于主线芯成缆间隙，形成“3+3”缆芯结构，减小了电缆外径和电缆重量(成圆填充少)，加之纤维编织增强层不影响电缆弯曲，使得电缆弯曲性能得到提高，弯曲半径可以降至电缆直径的6倍(通常橡套电缆为8倍)；并且“3+3”缆芯结构，还增强了电缆结构的稳定性，也有利于耐弯曲疲劳。此外本发明方法中，硫化前在外护层外面采用棉布包扎后硫化，及硫化缸硫化方式，可以使橡胶护层硫化更致密，内外护层融合程度高，更有利于抗拉强度的提高。

以下结合一个具体实施方式，示例性说明本发明。

附图说明

附图为本发明一种井下采掘机用拖曳电缆结构示意图。

具体实施方式

实施例：参见附图，本发明井下采掘机用拖曳电缆，采用5类、6类镀锡铜丝，按束丝和复绞全部采用同向绞合方式，节径倍比控制在12以下，绞合成主线芯软导体1，地线芯按截面等分成三份，分别束丝和复绞成地线导体3，主线芯和地线芯外，分别挤包有乙丙橡皮绝缘2和4，将三根地线芯分别放置于三根主线芯间隙中，按“3+3”结构绞合成缆，成缆节径比控制在8倍以下。绞合缆芯外不填充，采用外挤出方式直接挤包氯磺化聚乙烯橡胶内护层5，在内护层外编织编织密度为20％-30％的芳沦纤维编织层6，在纤维编织层外采用外挤出方式挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层7。重叠绕包高强度棉布，放置于硫化缸中，按现有技术加温加压硫化。最后除去电缆外绕包棉布带，即获得具有很好弯曲性能和，高抗拉强度的井下采掘机用拖曳电缆。

此外本发明电缆，还可以做成带屏蔽结构的高压拖曳电缆；缆芯间还可以放置信号线，等等。

Claims (5)

1.井下采掘机用拖曳电缆，包括绞合软缆芯，及内外护层，其特征在于绞合软缆芯外直接挤包氯磺化聚乙烯橡胶内护层，不硫化直接包覆由耐硫化温度、编织密度为20-40％纤维编织层，编织层外挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，一次硫化定型。

2.根据权利要求1所述井下采掘机用拖曳电缆，其特征在于地线芯三等分成三根，分别放置于主线芯间隙中，使缆芯呈“3+3”结构。

3.井下采掘机用拖曳电缆制备方法，其特征是缆芯绞合后直接挤包氯磺化聚乙烯橡胶内护层，包覆耐硫化温度、编织密度为20-40％纤维编织层，挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，硫化定型。

4.根据权利要求3所述井下采掘机用拖曳电缆，其特征在于挤包外护层后，用能耐硫化温度且不膨胀材料绕包扎紧，放入硫化缸中硫化，硫化后除去绕包带。

5.根据权利要求3或4所述井下采掘机用拖曳电缆，其特征在于能耐硫化温度且不膨胀材料为棉布。

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