CN102298993B - 煤矿用光纤复合低压智能电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿用光纤复合低压智能电缆，包括绝缘线芯，光纤单元，控制电缆单元，其特征在于在绝缘线芯、光纤单元、控制电缆单元之间的空隙中填充橡皮条填充，在绝缘线芯、光纤单元、控制电缆单元、橡皮条填充外，依次为绕包层，防火层和外护套。本发明具有良好耐火性能、机械性能、绝缘性能、阻燃性能和耐酸、碱防腐性能、低成本性能和光纤通信功能。

Description

煤矿用光纤复合低压智能电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光纤复合低压智能电缆及其制备方法，更特别的是关于一种煤矿用光纤复合低压智能电缆的其制备方法及其产品，融合了光纤通信与电力传输的功能。 
背景技术
2010年3月5日温总理“两会”政府工作报告指出：充分利用现有信息基础设施，积极推进三网融合网络统筹规划和共建共享，大力推进智能电网建设。 
煤矿用光纤复合低压智能电缆作为智能电网建设中的重要线缆产品之一，其融合了通信和电力的功能。用光纤复合低压电缆(OPLC)技术实现电力光纤到终端，实现智能用电双向交互服务，满足智能电网用电环节信息化、自动化、互动化的需求。有效实现电信网、电力传输网、互联网等的多网融合。通过煤矿用光纤复合低压智能电缆可在一根传输线上实现互联网接入、多媒体电话，语音通信，智能电表等功能；可在地面就实时了解矿井深处工作面情况，同时完成语音交流，指导和监督安全采掘。 
煤矿用电力电缆和通信用电缆在实际使用中存在以下问题： 
1、电力电缆和通信电缆分开布置，重复施工，消耗大量的金属、管道、塑料等资源，使其成本高昂。 
2、普通通信电缆由于其机械性能较差，在矿井较恶劣的环境下易折断，影响通信功能。 
3、环保及安全性能差。目前，煤矿用电缆护套层大量采用的氯化聚乙烯含有卤无素，在燃烧时会释放大量有毒烟雾，在危急情况下影响矿工逃生产生严重后果。 
4、智能互动性不足，不能对矿井下的用电设备进行统一监控和管 理。由于缺乏用电信息的采集和分析，也就不能指导用电高峰时的合理用电。 
发明内容
本发明的目的是提供一种具良好耐火性能、机械性能、绝缘性能、阻燃性能和耐酸、碱防腐性能、低成本性能和光纤通信功能的煤矿用智能电缆及其制备方法。 
本发明的以上目的以及其他目的将通过下列详细说明和描述来进一步体现。 
本发明的煤矿用光纤复合低压智能电缆中，包括绝缘线芯，光纤单元，控制电缆单元，在绝缘线芯、光纤单元、控制电缆单元之间的空隙中填充橡皮条填充，在绝缘线芯、光纤单元、控制电缆单元、橡皮条填充外，依次为绕包层，防火层和外护套。 
其中，绝缘线芯是在导体外包裹绝缘层形成。 
本发明的煤矿用光纤复合低压智能电缆的制备方法，采用连拉连退中拉机拉制直径0.4mm铜丝；再通过束线机复绞成绞合导体；在绞合导体表面挤包乙丙橡胶绝缘层形成绝缘线芯、绝缘线芯通过工频火花机完成火花检测；再将填充条、电缆绝缘线芯、控制线缆单元与光单元一起成缆；成缆的同时完成玻璃丝纤维带绕包；接着在成缆后的线缆表面挤陶瓷化硅橡胶形成防火层；最后在防火层表面挤包TPE弹性体形成外护套。 
本发明的煤矿用光纤复合低压智能电缆的制备方法，包括拉丝；束线；乙丙橡胶挤包绝缘、过火花；填充条、电缆绝缘线芯、控制线缆单元与光单元一起成缆；玻璃丝纤维带绕包；陶瓷化硅橡胶挤包防火层；TPE弹性体挤包外护套步骤。其中所述的乙丙橡胶挤包绝缘层步骤中挤出机的长径比为12；挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为85-105℃，机身为70-85℃；采用挤压式模具；螺杆转速为15-30转/分钟；挤出后硫化温度：180-200℃。所述的陶瓷化硅橡胶挤包防火层步骤中挤出机的长径比为12；挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为35-45℃，机身为35-45℃；采用挤压式模具；螺杆转速为20-50转/分钟；挤出后 硫化温度：120-140℃；挤包护套层：采用TPE弹性体挤包护套层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为25，挤出温度：喂料口为130-140℃，机头为160-170℃，机身为140-160℃，螺杆转速为20-50转/分钟。 
本发明中产品所用主要原材料中导体应符合GB/T3956的要求。 
重要的是：本发明率先将控制线缆单元与光单元一起集成在煤矿用电缆中，在复杂的矿井环境中，减少二次布线(控制电缆)和三次布线(光纤通信电缆)环节，颠覆了传统矿用电缆安装模式，增强产品功能的同时大大降低了成本。在一根传输线上实现互联网接入、多媒体电话，语音通信，智能电表等功能；可在地面就实时了解矿井深处工作面情况，同时完成语音交流，指导和监督安全采掘。 
本发明的煤矿用光纤复合低压智能电缆，在防火层上选用目前国际上最先进陶瓷化硅橡胶材料，该材料具有阻燃、无卤、无毒、低烟的特点；在650-1300℃火焰中，很快就会被烧结成坚固的陶瓷化壳体，保证线路完整性和正常通电，为逃生和抢救火灾提供保障，在矿井中使用将大大提高其安全性。 
本发明的煤矿用光纤复合低压智能电缆，考虑到其使用环境在复杂的矿井中，防水性尤其重要，在护套层上选用防水性能优越的TPE弹性体材料将大大提高其安全性。 
本发明涉及的乙丙橡胶挤包绝缘层步骤中挤出机的长径比为12；挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为85-105℃，机身为70-85℃；采用挤压式模具；螺杆转速为15-30转/分钟；挤出后硫化温度：180-200℃。 
本发明涉及的陶瓷化硅橡胶挤包防火层步骤中挤出机的长径比为12；挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为35-45℃，机身为35-45℃；采用挤压式模具；螺杆转速为20-50转/分钟；挤出后硫化温度：120-140℃； 
本发明涉及的TPE弹性体挤包护套层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为25，挤出温度：喂料口为130-140℃，机头为160-170 ℃，机身为140-160℃，螺杆转速为20-50转/分钟。 
四、附图说明
图1是本发明的电缆的结构示意图。 
在图中，符号1代表铜导体，符号2代表乙丙橡胶绝缘层，符号3代表光纤单元，符号4代表橡皮条填充层，符号5代表控制线缆单元，符号6代表玻璃纤维绕包层，符号7代表陶瓷化防火层，符号8代表弹性体护套层。 
以下通过具体实施例来进一步说明本发明，但实施例仅用于说明，并不能限制本发明的范围。 
五、具体实施方式
例1： 
按以下方法采用先进设备制造煤矿用光纤复合低压智能电缆： 
拉丝：拉丝采用连拉连退中拉机，拉丝速度为12米/秒，铜导体进线直径2.6mm，出线直径0.4mm； 
束线：采用JSH-500型束线机，节距控制在60-80之间，速率为50米/分钟； 
挤包绝缘：采用乙丙橡胶挤包绝缘层；挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为12，挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为90-100℃，机身为70-80℃，螺杆转速为15转/分钟；挤出硫化温度为180-200℃； 
过火花：采用工频火花机，试验电压U与绝缘厚度δ的关系为当1.5≤δ≤2.0毫米时，U＝15千伏； 
成缆：填充条、电缆绝缘线芯与光单元一起成缆，成缆节距为10倍外径； 
绕包：采用玻璃纤维在成缆线芯表面绕包，绕包节距为25倍外径； 
挤包防火层：采用陶瓷化硅橡胶挤包防火层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为12，挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为30-45℃，机身为30-45℃，螺杆转速为20-30转/分钟；挤出硫化温度为120-130℃； 
挤包护套层：采用TPE弹性体挤包护套层，挤出模具为挤压式模具， 挤出机的长径比为25，挤出温度：喂料口为130-140℃，机头为160-170℃，机身为140-160℃，螺杆转速为20-30转/分钟； 
例2： 
按以下方法采用先进设备制造煤矿用光纤复合低压智能电缆： 
拉丝：拉丝采用连拉连退中拉机，拉丝速度为12米/秒，铜导体进线直径2.6mm，出线直径0.4mm； 
束线：采用JSH-500型束线机，节距控制在90-100之间，速率为70-80米/分钟； 
挤包绝缘：采用乙丙橡胶挤包绝缘层；挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为12，挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为90-100℃，机身为70-80℃，螺杆转速为20转/分钟；挤出硫化温度为180-200℃； 
过火花：采用工频火花机，试验电压U与绝缘厚度δ的关系为当1.5≤δ≤2.0毫米时，U＝15千伏； 
成缆：填充条、电缆绝缘线芯与光单元一起成缆，成缆节距为10倍外径； 
绕包：采用玻璃纤维在成缆线芯表面绕包，绕包节距为35倍外径； 
挤包防火层：采用陶瓷化硅橡胶挤包防火层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为12，挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为30-45℃，机身为30-45℃，螺杆转速为30-35转/分钟；挤出硫化温度为120-130℃； 
挤包护套层：采用TPE弹性体挤包护套层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为25，挤出温度：喂料口为130-140℃，机头为160-170℃，机身为140-160℃，螺杆转速为30-35转/分钟； 
例3： 
按以下方法采用先进设备制造煤矿用光纤复合低压智能电缆： 
拉丝：拉丝采用连拉连退中拉机，拉丝速度为12米/秒，铜导体进线直径2.6mm，出线直径0.4mm； 
束线：采用JSH-500型束线机，节距控制在80-90之间，速率为70-80米/分钟； 
挤包绝缘：采用乙丙橡胶挤包绝缘层；挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为12，挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为90-100℃，机身为70-80℃，螺杆转速为25转/分钟；挤出硫化温度为180-200℃； 
过火花：采用工频火花机，试验电压U与绝缘厚度δ的关系为当2.0≤δ≤2.5毫米时，U＝20千伏； 
成缆：填充条、电缆绝缘线芯与光单元一起成缆，成缆节距为10倍外径； 
绕包：采用玻璃纤维在成缆线芯表面绕包，绕包节距为40倍外径； 
挤包防火层：采用陶瓷化硅橡胶挤包防火层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为12，挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为30-45℃，机身为30-45℃，螺杆转速为35-40转/分钟；挤出硫化温度为120-130℃； 
挤包护套层：采用TPE弹性体挤包护套层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为25，挤出温度：喂料口为130-140℃，机头为160-170℃，机身为140-160℃，螺杆转速为35-40转/分钟； 
例4： 
按以下方法采用先进设备制造煤矿用光纤复合低压智能电缆： 
拉丝：拉丝采用连拉连退中拉机，拉丝速度为12米/秒，铜导体进线直径2.6mm，出线直径0.4mm； 
束线：采用JSH-500型束线机，节距控制在90-100之间，速率为70-80米/分钟； 
挤包绝缘：采用乙丙橡胶挤包绝缘层；挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为12，挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为90-100℃，机身为70-80℃，螺杆转速为25转/分钟；挤出硫化温度为180-200℃； 
过火花：采用工频火花机，试验电压U与绝缘厚度δ的关系为当1.5≤δ≤2.5毫米时，U＝20千伏； 
成缆：填充条、电缆绝缘线芯与光单元一起成缆，成缆节距为10倍外径； 
绕包：采用玻璃纤维在成缆线芯表面绕包，绕包节距为45倍外径； 
挤包防火层：采用陶瓷化硅橡胶挤包防火层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为12，挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为30-45℃，机身为30-45℃，螺杆转速为40-45转/分钟；挤出硫化温度为120-130℃； 
挤包护套层：采用TPE弹性体挤包护套层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为25，挤出温度：喂料口为130-140℃，机头为160-170℃，机身为140-160℃，螺杆转速为40-45转/分钟； 
例5： 
按以下方法采用先进设备制造煤矿用光纤复合低压智能电缆： 
拉丝：拉丝采用连拉连退中拉机，拉丝速度为12米/秒，铜导体进线直径2.6mm，出线直径0.4mm； 
束线：采用JSH-500型束线机，节距控制在100-110之间，速率为70-80米/分钟； 
挤包绝缘：采用乙丙橡胶挤包绝缘层；挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为12，挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为90-100℃，机身为70-80℃，螺杆转速为30转/分钟；挤出硫化温度为180-200℃； 
过火花：采用工频火花机，试验电压U与绝缘厚度δ的关系为当1.5≤δ≤2.5毫米时，U＝20千伏； 
成缆：填充条、电缆绝缘线芯与光单元一起成缆，成缆节距为10倍外径； 
绕包：采用玻璃纤维在成缆线芯表面绕包，绕包节距为45倍外径； 
挤包防火层：采用陶瓷化硅橡胶挤包防火层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为12，挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为30-45℃，机身为30-45℃，螺杆转速为45-50转/分钟；挤出硫化温度为120-130℃； 
挤包护套层：采用TPE弹性体挤包护套层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为25，挤出温度：喂料口为130-140℃，机头为160-170℃，机身为140-160℃，螺杆转速为45-50转/分钟 。

Claims (1)

1.一种煤矿用光纤复合低压智能电缆的制备方法，其特征在于包括拉丝；束线；乙丙橡胶挤包绝缘层、过火花；填充条、电缆绝缘线芯、控制线缆单元与光单元一起成缆；玻璃丝纤维带绕包；陶瓷化硅橡胶挤包防火层；TPE弹性体挤包护套层步骤；
其中乙丙橡胶挤包绝缘层步骤中挤出机的长径比为12；挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为85-105℃，机身为70-85℃；采用挤压式模具；螺杆转速为15-30转/分钟；挤出后硫化温度：180-200℃；
陶瓷化硅橡胶挤包防火层步骤中挤出机的长径比为12；挤出温度：喂料口为30-45℃，机头为35-45℃，机身为35-45℃；采用挤压式模具；螺杆转速为20-50转/分钟；挤出后硫化温度：120-140℃；
TPE弹性体挤包护套层，挤出模具为挤压式模具，挤出机的长径比为25，挤出温度：喂料口为130-140℃，机头为160-170℃，机身为140-160℃，螺杆转速为20-50转/分钟。
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