CN102959644A

CN102959644A - 自支撑线缆

Info

Publication number: CN102959644A
Application number: CN2010800679224A
Authority: CN
Inventors: U.F.约翰森; L.埃弗赖姆森
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2030-07-06
Also published as: CN102959644B; US10381132B2; WO2012005638A1; US20130213687A1

Abstract

当前发明涉及自支撑线缆，该自支撑线缆通常架空安装于线缆固定点（800）之间并且其中线缆中的导体起到承受元件的作用。在这种线缆中，线缆中的不同层的表面之间的滑动是不希望的。另一方面，必须能够容易地弯曲线缆，即使是对于更大尺寸。利用来自现有技术的解决办法难以满足两个这些要求。本发明通过引进线缆（100）中的中间层（130）来克服此情况，该中间层（130）位于层的表面（112、121）之间并且附着于层的表面（112、121），并且具有摩擦内部结构来允许两个表面（112、121）在纵向上足够地彼此相对滑动，以便线缆（100）能够弯曲，但防止两个表面（112、121）响应于线缆固定点（800）处的向内指向的径向压力（F）而滑动。

Description

自支撑线缆

技术领域

本发明涉及自支撑线缆。

背景技术

从现有技术已知通过使用单独的支撑元件来使架空线缆自支撑。这些可以例如是单独的钢悬缆线。可以如欧洲专利EP0461794所图示的那样沿着线缆安装此线。也可以将线缆以螺旋纽绞在悬缆线周围。

还已知如美国专利4,956,523中所描述的那样通过将支撑元件嵌入线缆绝缘来提供改进的抗拉强度的线缆。

使用这些支撑元件的缺点是生产线缆变得昂贵。具有支撑元件的线缆也变得更重，并且对于钢悬缆，出于安全性原因，通常有悬缆线应接地的需求，这使线缆固定点中的安装变复杂。

电缆包括一个或若干由铝或铜制成的导体。因此，一个解决办法是使导体自身起到支撑元件的作用。

通常由多个不同层或屏蔽（导体屏蔽、绝缘屏蔽、筛网等）来围绕导体。如果线缆内的不同层和/或导体不彼此附着（adhere），则由于层/导体可以彼此相对地滑动并且伸展，弯曲线缆变得容易。然而，此滑动对于自支撑线缆是不希望的。为克服滑动，可以在线缆固定点中对线缆施加向内指向的径向压力以便避免滑动。然而这个力需要是很大的并且具有损害线缆的最外层的缺点。

避免滑动的解决办法是简单地使不同层/导体彼此附着（例如，通过胶合或熔融）。然而，这具有以下缺点：线缆将变得难以弯曲并且当接合或连接时，也将很难使不同层/导体彼此分开而不损害线缆。

在美国专利6,288,339中，公开了具有起伏的层。此解决办法具有以下效果：当线缆弯曲时，层可以彼此相对滑动到一定程度，但响应于相对低的向内指向的径向压力，起伏的层进入彼此，由此避免滑动。然而，对于大尺寸线缆，柔性变得稍微受限。

发明内容

本发明的目标是消除以上缺点中的至少一些并且提供改进的自支撑线缆。

在本发明中由线缆中的中间部分来解决这些问题和缺点，该中间部分位于内部部分（例如，具有导体的芯）的外表面与外部部分（例如，屏蔽和/或鞘（sheath））的内表面之间并且附着于内部部分的外表面与外部部分的内表面。中间部分具有摩擦内部结构来允许两个表面在纵向上足够地彼此相对滑动，以便线缆可以弯曲但防止两个表面响应于线缆固定点处的向内指向的径向压力而滑动。

现在可以将作用于所述线缆固定点之间的线缆上的张力和重力传导到导体中并且线缆将变成自支撑。

作为选项，另外安排中间部分来响应于施加到外部部分的向外指向的径向力而裂开以便外部部分可以容易地从内部部分分开。

利用本发明的优势是线缆易于弯曲并且可以安装在线缆固定点（例如，闭端螺旋）中而没有层之间的滑动。这也适用于大直径线缆。

另一优势是中间部分的结构的方位（orientation）不关键，这使得生产线缆更容易并且更便宜。

又一优势是当线缆遭受强风时，中间部分也减少振动和振荡。

现在将利用优选实施例并且参考附图来更详细地描述本发明。

附图说明

图1a和图1b是图示根据本发明的线缆的一个实施例的径向和纵向截面的框图。

图2和图3是图示根据本发明的线缆的两个附加的实施例的纵向截面的框图。

图4a和图4b是图示弯曲的线缆和遭受向内指向的径向压力的线缆的框图。

图5a、图5b以及图5c是图示中间部分中的纤维结构的行为的框图。

图6是图示具有分开的外部部分的根据本发明的线缆的纵向截面的框图。

图7a是图示包括本发明的三芯高电压电力线缆的框图。

图7b是图示包括本发明的1 kV电力线缆的框图。

图8是图示线缆固定点的框图。

具体实施方式

图1a和图1b图示根据本发明的线缆100的径向和纵向截面。图1a和图1b中的线缆100包括具有外表面112的内部部分110、具有内表面121的外部部分120、以及中间部分130。内部部分110包括一个或若干导体111。每个导体111通常由多个金属线115（一般为铝或铜）组成。内部部分110和外部部分120可以由不同类型的一个或若干层（塑料绝缘层、金属屏蔽、半导电屏蔽、鞘等）组成。在图2中图示关于具有包括金属屏蔽211和塑料层212的外部部分210的线缆200的示例。通过在挤压过程中熔融，塑料层212已经渗透在金属屏蔽211的线之间。

由图1a、图1b以及图2图示的本发明的实施例仅包括一个中间部分130。然而，发明观念不限于仅一个中间部分130而是可使用若干中间部分。这在图3中图示。图2中包括具有外部部分210的线缆200的要素可以在原理上被视为具有又一中间部分330和又一外部部分320的线缆300的内部部分310。

在图4a和图4b中图示本发明的主要原理。中间部分130附着于两个表面112、121并且具有摩擦内部结构来允许两个表面112、121在纵向上彼此相对滑动，以便线缆100可以如图4a中所图示那样弯曲。

中间部分130的内部结构中的摩擦还适应于响应于线缆固定点处的向内指向的径向压力F而增加以防止两个表面滑动。这在图4b中图示。

现在可以将作用于线缆固定点之间的线缆100上的张力和重力传导到导体111，由此线缆100依靠导体111的固有机械强度而变成自支撑。

中间部分130的优选实施例包括附着于两个表面112、121的至少一片无纺材料。已经观察到具有纤维结构的无纺材料是特别合适的。这样的无纺材料的一个示例是绉纸、或皱纹纸。绉纸是典型地具有0.20与0.60 mm之间的厚度的薄纸，该薄纸已经覆盖有胶料并且然后“起皱”来产生褶皱。除其它事物以外，胶料还例如是添加到纸浆来增加光泽和硬度的胶水、橡胶或淀粉等材料。这为绉纸带来非常不同于未处理的薄纸的不同质地。绉纸还具有容易伸展的特性。使用附着的绉纸作为中间部分130，绉纸内的摩擦允许线缆100容易弯曲到一定程度，但当遭受径向压力F时，绉纸中的纤维之间的摩擦快速增加并且防止两个表面112、121滑动。绉纸是相对便宜的，易于卷绕线缆100的内部部分110并且具有独立于方位的相同特性。还可能使用彼此卷绕的两片或者更多片绉纸。

在图5a到图5c中图示纤维结构的行为。如图5a和图5b中所图示的，当线缆100不遭受任何向内指向的径向力时，中间部分130中的纤维511允许两个表面112、121彼此相对滑动到一定程度。如图5c中那样，当遭受向内指向的径向力F时，当纤维结构的厚度已经降低几个百分点时，纤维511之间的摩擦已经快速增加。

如果表面112、121属于塑料层（通常是这种情况），则有可能通过加热将绉纸附着于两个表面112、121。在绉纸已经卷绕内部部分110的内部塑料层之后，挤压过程熔融绉纸上的外部塑料层。挤压过程中的温度设置为同时也充分地熔融内部塑料层的外表面112。在熔融过程中，塑料层的两个表面112、121渗透进绉纸的纤维结构中，由此它变成附着于两个表面112、121。

如果外部部分120包括如图2中所图示的金属屏蔽211，则此附着过程也起作用。在此情况下，外部塑料层渗透在屏蔽211的线之间并且达到并渗透进绉纸的纤维结构中。

在一个制造步骤中使中间部分130附着于内部和外部部分110、120是巨大优势。尽管不是优选实施例，但中间部分130还可以通过胶合而附着于表面112、121。

绉纸的纤维结构还允许它容易裂开。这在图6中图示。此特征使得通过对外部部分120施加向外指向的径向力S而容易从线缆100的内部部分110分开外部部分120而没有损害。当接合或连接线缆100时，此特征是巨大优势。

本发明的又一特征是中间部分130也减少线缆100的振动和振荡。当线缆100遭受强风时，可能发生振动和振荡并且振动和振荡可能导致线缆100从它的固定点松开。因为由于摩擦中间部分130的摩擦结构将来自两个表面112、121之间的相对移动的动能转换成热能（热），所以该中间部分130的摩擦结构减少振动和振荡。

尽管图1到图6仅图示具有一个导体111的线缆，但线缆100的内部部分110可以包括多个导体。在图7a和图7b中图示此情况的两个示例。

图7a中的线缆700是用于12 kV的高电压AXCES型线缆，其中内部部分包括由铝制成的三个导体701、708、709。在每个导体701周围，挤压聚乙烯（PE）的内部导电层702。在内部导电层702周围，三倍地挤压交联聚乙烯（PEX或XLPE）的绝缘层703。在绝缘层703周围，挤压第二导电聚乙烯层704。

在此内部部分周围安装有中间部分705，该内部部分包括每个具有它的导电和绝缘层702、703、704的三个导体701、708、709。外部部分包括卷绕中间部分705的通常铜或铝（未示出）的筛网线或箔。最后，在筛网上挤压黑色的LLD PE（线性低密度聚乙烯）鞘706。此处中间部分705包括绉纸片。在挤压过程期间，LLD PE鞘706已经渗透过铜屏蔽并且进入绉纸705的质地。在相同过程期间，热也使绉纸705附着于第二导电PE层704。

图7b中的线缆710是具有四个导体711、717、718、719的用于1 kV的N1XE型线缆。由于制造此线缆710用于更低电压，所以导体711、717、718、719的尺寸更小。取决于截面面积，四个导体711、717、718、719可以例如为实心圆形铜（如图7b中那样）、绞合圆形铜或绞合扇形铝。在此线缆710中，内部部分包括四个导体711、717、718、719，每个具有交联聚乙烯的绝缘层712。在四个导体711、717、718、719周围，挤压内部覆盖物713。在此内部覆盖物713周围，安装绉纸的中间部分714并且线缆的外部部分包括在绉纸714上挤压的黑色聚乙烯鞘715。用与以上用于AXCES型线缆700类似的方式，在挤压期间，绉纸714附着于内部覆盖物713的外表面以及聚乙烯鞘715的内表面。

用于自支撑线缆的线缆固定点的示例是所谓的闭端螺旋（dead end spiral）。在图8中图示闭端螺旋的示例。在固定点800中，金属线810以螺旋811纽绞在线缆100周围。线810的另一端固定于杆820。为了在固定点800中不损害线缆100的外部层，施加到线缆100的径向压力F必须是相对低的。因此，螺旋811沿着线缆延伸多达两米以便将径向压力F分布到线缆。通过将相对弱的力F施加到根据本发明的线缆100，将作用在线缆100上的张力T和重力G传导到导体111中而没有线缆100中的层之间的滑动。

尽管上述实施例主要处理电缆，但发明观念也可用于具有有允许线缆自支撑的充分的机械强度的内部部分的光缆。

Claims

1. 一种自支撑线缆（100），包括：

-内部部分（110），包括至少一个导体（111）；

-外部部分（120）；

-中间部分（130），位于所述内部部分（110）的外表面（112）与所述外部部分（120）的内表面（121）之间并且附着于所述内部部分（110）的所述外表面（112）与所述外部部分（120）的所述内表面（121），并且具有摩擦内部结构来允许两个表面（112、121）在纵向上足够地彼此相对滑动以便所述线缆（100）能够弯曲但防止所述两个表面（112、121）响应于线缆固定点（800）处的向内指向的径向压力（F）而滑动，以便作用于所述固定点（800）之间的所述线缆（100）上的张力（T）和重力（G）能够传导到所述导体（111）中，由此所述线缆（100）依靠所述导体（111）的固有机械强度而变成自支撑。

2. 如权利要求1中所述的线缆（100），其中所述中间部分（130）包括至少一片无纺材料。

3. 如权利要求2中所述的线缆（100），其中所述片具有纤维内部结构，其中纤维之间的摩擦响应于所述向内指向的径向压力（F）而增加。

4. 如权利要求3中所述的线缆（100），其中所述中间部分（130）的纤维结构还安排为响应于施加到所述外部部分（120）的向外指向的径向力（S）而裂开，由此允许所述外部部分（120）容易地从所述内部部分（110）分开。

5. 如上述权利要求中的任一项所述的线缆（100），其中当所述两个表面（112、121）彼此相对移动时，所述中间部分（130）的所述摩擦内部结构适应于将动能转换成热能。

6. 如权利要求2至5中的任一项所述的线缆（100），其中所述片附着于所述两个表面（112、121），其中响应于将所述两个表面（112、121）加热到预定温度以上而所述两个表面（112、121）渗透进所述片的纤维结构中。

7. 如权利要求3至6中的任一项所述的线缆（100），其中所述片（521）由绉纸制成。

8. 如上述权利要求中的任一项所述的线缆（100），所述线缆（100）是电缆并且所述导体（111）包括至少一个金属线（115）。