CN105761821A - 一种基于地质探测用定标电缆 - Google Patents

Abstract

一种基于地质探测用定标电缆，它包括由数根导体和抗拉元件混合组成成缆芯线，该成缆芯线外挤包护套层，并在护套层上设置等间距L定标环，护套层设外径D，定标环设内径d，定标环表面设置红色或其它标示颜色，选用橡胶构成；按制作工艺操作流程制作产品，将从成品电缆上任意选定一段定标电缆作检测用的技术方案；它克服了现有探测电缆均无定标间距，既不适合较深地质状况探测又不能精确完成地质探测任务，尤其当探测某一较深度的地质状况时，需要对电缆的长度进行设计计算，从而影响了电缆的使用寿命，增加了探测成本的缺陷；它特别适合地震、泥石流、山体滑坡等自然灾害频发地的地质状况探测用仪器设备所用电缆。

Description

一种基于地质探测用定标电缆

技术领域

本发明涉及一种基于地质探测用定标电缆。

背景技术

现有对地震、泥石流、山体滑坡等自然灾害频发地进行地质状况探测的仪器设备所用电缆，属于特种专用电缆,该类电缆无论是结构特性、材料选用、制作工艺、检测方法都要求适应野外地质全天侯自然环境须且具备耐寒、耐日光，耐潮湿、耐高温等特性，尤其对涉及到地表以下达百米的地质情况的探测，除电缆应具有足够的抗拉力外，还应有较优级的技术措施确保电缆不受泥沙，砂石、岩浆、水压等作用于探测过程而不会影响测量的准确性；尤其当探测某一较深度的地质状况时，需要对所用电缆的长度进行设计计算，每探测一次就需要计算一次所需电缆的长度，这样既增加了探测的劳动强度，又降低了探测质量和探测工作效率，同时因电缆的较低性能指标与电缆的高频率使用要求不相匹配，从而影响了电缆的使用寿命，增加了探测成本。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的在于提供一种基于地质探测用定标电缆，它既适合较深度的地质状况探测又能精确完成高水准的地质探测任务，还具有结构简单，使用方便，抗拉能力强，低摩擦，高绝缘，耐弯曲疲劳，防水、耐油，抗腐蚀，耐磨损，不长霉，综合性能优，能在复杂恶劣的地质探测环境中全天侯工作。

为了实现上述目的，一种基于地质探测用定标电缆，它包括由数根导体和抗拉元件混合组成成缆芯线，该成缆芯线外挤包护套层，并在护套层上设置等间距L定标环，护套层设外径D，定标环设内径d，定标环表面设置红色或其它标示颜色，选用橡胶构成。

为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是：

一种基于地质探测用定标电缆，所述导体采用19/0.16的多股退火镀锡铜绞线。

一种基于地质探测用定标电缆，所述导体外挤包绝缘层，该绝缘层选用F46。

一种基于地质探测用定标电缆，所述抗拉元件设至少三根，该抗拉元件选用高强度芳纶纤维。

一种基于地质探测用定标电缆，所述护套层选用聚氨酯。

一种基于地质探测用定标电缆，所述定标环为闭环或开环。

一种基于地质探测用定标电缆，所述开环设开口宽W为25～35mm，开口角R°为35°～45°。

一种基于地质探测用定标电缆，所述定标环内径d小于护套层外径D。

本发明的又一目的是提供一种基于地质探测用定标电缆的制作工艺，它在线连续制作，制作流程简易，操作控制简单，劳动强度轻，无环境污染，生产效率高，生产成本低，挤出加工性好，无需特殊设备进行加工，易于实现工业化，具有较好的商业价值和市场推广前景。

为了实现上述又一目的，一种基于地质探测用定标电缆的制作工艺，其操作流程为：拉丝—镀锡—绞线—挤包绝缘—成缆—同时加抗拉元件—挤包护套—制作定标环。

为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是：

一种基于地质探测用定标电缆的制作工艺，所述操作流程中的成缆是按节距比8～10倍设置，抗拉元件对称排列其中，且不包带。

本发明的另一个目的在于提供一种基于地质探测用定标电缆的应用，它既保证了定标环与护套之间的结合力又可实现定标电缆的安全使用，其检测方法简便，操作简单易行，不需投入专用检测设备，检测效率高，环保科学，值得普及推广。

为了实现上述另一个目的，一种基于地质探测用定标电缆的应用及应用，从成品电缆上任意选定一段定标电缆作检测用，以该选定的定标电缆中任意一个定标环为一个端点且固定于试验台上，另一端经滑轮挂置一重物且保持时间1-30min，两次测量重物并计算其高度差，同时于选定的该段定标电缆上取数个包含定标环的检测小段，再分别测量各检测小段的测量公差并取其各测量公差的平均值。

为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是：

一种基于地质探测用定标电缆的应用，在于定标电缆的检测选定长度不得少于15m。

一种基于地质探测用定标电缆的应用，在于定标电缆另一端滑轮上所挂置重物为3.5kg。

一种基于地质探测用定标电缆的应用，在于包含定标环的检测小段为两个定标环之间的测量间距。

一种基于地质探测用定标电缆的应用，在于包含定标环的检测小段数不少于四个。

一种基于地质探测用定标电缆的应用，在于定标电缆的检测选定长度为2.0m，重物保持时间30min，两次测量重物的高度差≤10mm。。

一种基于地质探测用定标电缆的应用，在于包含定标环的检测小段的测量间距分别取0.5m、1.0m、5m、10m。

一种基于地质探测用定标电缆的应用，在于包含定标环的检测小段各测量间距的对应测量公差分别是+0.45mm、+0.86mm、+3.68mm、+7.82mm。

一种基于地质探测用定标电缆的应用，在于包含定标环的检测小段各测量间距的对应测量公差的平均值为±3.20mm。

本发明的一种基于地质探测用定标电缆，它包括由数根导体和抗拉元件混合组成成缆芯线，该成缆芯线外挤包护套层，并在护套层上设置等间距L定标环，护套层设外径D，定标环设内径d，定标环表面设置红色或其它标示颜色，选用橡胶构成；按拉丝—镀锡—绞线—挤包绝缘—成缆—同时加抗拉元件—挤包护套—制作定标环等操作流程制作产品，将从成品电缆上任意选定一段定标电缆作检测用的技术方案；它克服了现有使用的探测电缆均无定标间距，它既不适合较深度的地质状况探测又不能精确完成高水准的地质探测任务，尤其当探测某一较深度的地质状况时，需要对所用电缆的长度进行设计计算，每探测一次就需要计算一次所需电缆的长度，这样既增加了探测的劳动强度，又降低了探测质量和探测工作效率，同时因电缆较低的性能指标与电缆高频率的使用要求不相匹配，从而影响了电缆的使用寿命，增加了探测成本等缺陷。

本发明相比现有技术所产生的有益效果：

(Ⅰ)本发明采用由数根导体和抗拉元件混合组成成缆芯线，并在护套层上设置等间距L定标环的技术方案；较好地解决了探测较深度的地质状况时，需要对所用电缆的长度进行设计计算的难题。

(Ⅱ)本发明采用由数根导体和抗拉元件混合组成成缆芯线，并在护套层上设置等间距L定标环的技术方案；较好地解决了每探测一次地质状况时就需要计算一次所需电缆的长度的难题。

(Ⅲ)本发明采用19/0.16的多股退火镀锡铜绞线导体和抗拉元件混合组成成缆芯线，并在护套层上设置等间距L定标环的技术方案；满足了电缆信号传输、扭转和弯曲的特性要求，确保了探测质量。

(Ⅳ)本发明采用19/0.16的多股退火镀锡铜绞线的导体和抗拉元件混合组成成缆芯线，并在护套层上设置等间距L定标环的技术方案；保证了电缆的抗拉强度，延长了电缆使用寿命。

(Ⅴ)本发明采用19/0.16的多股退火镀锡铜绞线的导体和抗拉元件混合组成成缆芯线，并在护套层上设置等间距L定标环的技术方案；改善了电缆的加工特性，增强了电缆的综合性能；

(Ⅵ)本发明选用聚氨酯作护套层和抗拉元件混合组成成缆芯线，并在护套层上设置等间距L定标环的技术方案；它取得了绝缘厚度薄、电缆外径小，电缆自重轻的综合效果；

(Ⅶ)本发明选用高强度芳纶纤维作抗拉元件的技术方案；它改变了传统的高强度钢丝作抗拉元件，启用以具有伸长率小，抗拉强度大，热稳定性佳、重量轻、耐腐蚀性能好，特性十分柔软等特点的芳纶纤维作抗拉元件，实现了电缆既质量轻又柔软而且不会发生绝缘层破损短路，保证了电缆的安全使用；

(Ⅷ)本发明采用将定标环设计为闭环或开环多种的技术方案；它简化了制作工艺，降低了生产成本；

(Ⅸ)本发明采用将定标环设计为闭环或开环多种的技术方案；其使用、维护更方便，提高了使用率，延长了使用寿命；

(Ⅹ)本发明采用闭环和开环的多种方式于护套层上设置等间距L定标环的技术方案；它解决了定标环与电缆护套层位置结合的牢固度以及定标环的固定机理、结合力大小、标定长度公差和检测方法等行业系统难题，取得了实际应用成果；它集产品性能、工艺、资源、能耗、环保于一体，值得向广大社会推荐使用，特别值得向较深地质探测设备系统推荐使用；

(Ⅺ)本发明还具有显著特点如：(1)试制的定标电缆经某××航天集团公司使用，完全可以满足各种地质状况特殊环境的使用；(2)本发明基于地质探测用定标电缆的研制成功，完全可以取代进口产品，提升了我国测量地质状况的测量水平；(3)定标电缆不仅仅适用于测量地质状况，还可以扩展到石油勘探、冶金、矿山、挖井等诸多方面，具有较高的推广价值。

本发明适用于冶金、石油、汽车、选矿、水利、印刷、医疗、体育等专用设备用电缆；特别适合地震、泥石流、山体滑坡等自然灾害频发地的地质状况探测用仪器设备所用电缆。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明基于地质探测用定标电缆与闭环结合的示意图。

图4是本发明基于地质探测用定标电缆与开环结合的示意图。

图中：1、导体，11、绝缘层，2、抗拉元件，3、芯线，4、护套层，5、定标环，51、闭环，52、开环，W-开口宽，R°-开口角，D-护套层外径，d-定标环内径，L-等间距。

具体实施方式

结合附图，本发明的结构与原理：一种基于地质探测用定标电缆，包括由19/0.16多股退火镀锡铜绞线的导体1，导体1外挤包F46绝缘层11和至少三根高强度芳纶纤维的抗拉元件2混合组成成缆芯线3，该成缆芯线3外挤包聚氨酯护套层4，并在护套层4上设置等间距L定标环5；护套层4设外径D，定标环5设内径d、表面设置红色或其它标示颜色，并选用橡胶材料制作构成；为了使定标环5与电缆护套层4的结合力增加，定标环5内径d应小于护套层4外径D，为过盈配合；选用橡胶材料制作构成，表面用光洁度高的材料处理；为了方便使用、维护和更换，开环52设开口宽W为25～35mm，开口角R°为35°～45°；本实施例开环52的开口宽W为30mm，开口角R°为38°；为了提高测量精度，定标环5按L等间距设置。

本发明是这样实现的：参照附图，为了适合野外地质状况的全天侯自然环境的测量要求，除电缆须具备耐寒、耐日光，耐潮湿、耐高温等特性外；同时要克服测量距离地表以下近百米的地质结构对电缆产生的拉力；另外，还要排除泥沙，砂石、岩浆、水压对电缆产生的影响，故在设计、制造此类电缆时应当考虑在下述条件下能达到正常使用：a)额定电压：交流500V及以下；b)使用环境温度：-40℃～+80℃；c)使用环境：应用在泥沙，泥石、岩浆、潮湿的土壤或水中；d)频繁弯曲；e)具备一定的抗拉能力；f)具有定位功能；故本实施方式采用19/0.16的多股退火镀锡铜绞线作导体1，导体1外挤包绝缘层11；绝缘层11选用与聚四氟乙烯相同的完全氟化结构，且具有优良的热塑塑料加工工艺性能的F46树脂，此F46树脂是航空宇宙等高端科技领域首选材料之一。

本发明是这样实现的：由附图所示，为了解决定标电缆重量与柔软性之间的矛盾，按定标电缆的标准要求是：电缆重量方面应越轻越好，电缆柔软程度应越软越好；如果还是沿用传统的高强度钢丝作抗拉元件：一是会增加电缆的质量，二是会降低电缆的柔软性；另外，电缆在长期使用中，若钢丝断裂，突起的钢丝会刺破绝缘，造成短路；所以，本发明在研制中考虑采用完全不同于传统的高强度芳纶丝作抗拉元件2与传统的高强度钢丝作抗拉元件2进行了对比试验，试验结果如下表1：

表1

	高强度芳纶纤维	电缆用高强度钢丝
			抗拉强度MPa	≥2760	2000～2500
断裂伸长率％	≤3.6	≥2.5
			比重g/cm3	1.44	7.8

本实施方式选用高强度杜邦KEVLAR29芳纶纤维作抗拉元件2，抗拉元件2采用至少三根对称排列于成缆中，成缆时是按节距比8～10倍设置，且不包带。

参照附图，护套层3选用聚氨酯。它与常用电缆护套材料比较，聚氨酯材料柔软，比重小、具有更好的耐磨性，抗拉强度高，耐油性及防水性能能极佳，耐弯曲疲劳，基本不长霉，且挤出加工性能好，无需特殊设备进行加工等特点；实现电缆能安全可靠用于地震、泥石流、山体滑坡等自然灾害频发地的地质状况探测仪器设备。

参照附图，一种基于地质探测用定标电缆的制作工艺，其操作流程为：拉丝—镀锡—绞线—挤包绝缘—成缆—同时加抗拉元件—挤包护套—制作定标环。其中，操作流程中的成缆是按节距比8～10倍设置，抗拉元件2对称排列其中，且不包带。

制作工艺中的重点工序如下：

A、成缆/即同时加抗拉元件/工序，工序要点：节距倍比应控制在8～10倍，抗拉元件对称放置排列其中，且不包带，以方便护套材料挤入成缆绝缘间的间隙中，减少绝缘与绝缘间的滑动。

B、制作定标环

①定标环长度公差控制

定标电缆要求每隔500mm制作一个定标环，以便测量在不同深度下的地质状况，对于定标环，要求公差如下表2:

表2

长度(m)	公差(mm)	长度(m)	公差(mm)
				0～0.5	±2	0～5.0	±6
0～1.0	±3	0～10.0	±9

根据以上给出的公差范围，在0～1.0m的范围内，公差还能控制，若以每米±3mm公差控制，由于累计误差的存在，到5.0m其公差累计到了±15mm，严重超出5米长电缆规定的公差要求，因此为了减少累计误差，通过数据分析，我们采取如下措施进行控制：

a)选用精密仪器，减少起始误差；

b)将每0.5米的公差控制在0.5mm的范围内；

c)每完成10米后，调整起始误差；

对以上采取措施后制作的电缆进行检测，在电缆上任取20米，测试数据如下表3：

表3

②定标环与护套的结合力控制

定标环是用来固定电缆位置的，它与护套之间的结合力需大于电缆自身长度重量和测量仪器的重量之和，根据相似相融原理，通过注塑方法将定标环紧紧固定到护套上，为保证它与护套之间的结合力，采取如下措施进行控制

a)注环前用无水工业酒精擦拭护套表面，去除护套表面的灰层，保证护套表面的清洁度。

b)在充分保证聚氨酯材料熔体流动的前提下，提高注塑温度。

c)增加注塑压力。

事实证明，通过采取以上措施，定标环与护套融为一体，大大提高了它与护套之间的结合力，经检测，每个定标环可以承受50kg的拉力而不与护套分离。

参照附图，一种基于地质探测用定标电缆的应用及应用，从成品电缆上任意选定一段定标电缆作检测用，以该选定的定标电缆中任意一个定标环5为一个端点且固定于试验台上，另一端经滑轮挂置一重物且保持时间1-30min，两次测量重物并计算其高度差，同时于选定的该段定标电缆上取数个包含定标环5的检测小段，再分别测量各检测小段的测量公差并取其各测量公差的平均值。

结合附图，定标检测方法是测试电缆各项基本性能指标，按国家标准规定，本实施例仅对定标环长度公差和结合力等基本性能提供检测方法。

①定标环长度公差检测方法

从成品电缆上任意抽取一段电缆，长度不小于15m，以任意一个标记环为一个端点，固定在试验台上另一端通过滑轮挂上3.5kg的重物，保持1min后，测量0.5m、1.0m、5m、10m标记环之间的公差，即取任意三次测量的平均值。

②定标环与护套结合力检验方法

在成品电缆上取两米长的电缆，一端通过一个可开口圆孔固定，一端挂上规定的重物，固定后先测量重物的高度，保持30min后，再测量重物的高度，两者高度差不能超过10mm。

Claims (10)

1.一种基于地质探测用定标电缆，其特征在于它包括由数根导体(1)和抗拉元件(2)混合组成成缆芯线(3)，该成缆芯线(3)外挤包护套层(4)，并在护套层(4)上设置等间距L定标环(5)，护套层(4)设外径D，定标环(5)设内径d，定标环(5)表面设置红色或其它标示颜色，选用橡胶构成。

2.根据权利要求1所述一种基于地质探测用定标电缆，其特征在于所述导体(1)采用19/0.16的多股退火镀锡铜绞线。

3.根据权利要求1所述一种基于地质探测用定标电缆，其特征在于所述导体(1)外挤包绝缘层(11)，该绝缘层(11)选用F46。

4.根据权利要求1所述一种基于地质探测用定标电缆，其特征在于所述抗拉元件(2)设至少三根，该抗拉元件(2)选用高强度芳纶纤维。

5.根据权利要求1所述一种基于地质探测用定标电缆，其特征在于所述护套层(4)选用聚氨酯。

6.根据权利要求1所述一种基于地质探测用定标电缆，其特征在于所述定标环(5)为闭环(51)或开环(52)。

7.根据权利要求6所述一种基于地质探测用定标电缆，其特征在于所述开环(52)设开口宽W为25～35mm，开口角R°为35°～45°。

8.根据权利要求1所述一种基于地质探测用定标电缆，其特征在于所述定标环(5)内径d小于护套层(4)外径D。

9.根据权利要求1所述一种基于地质探测用定标电缆，其特征在于从成品电缆上任意选定一段定标电缆作检测用，以该选定的定标电缆中任意一个定标环(5)为一个端点且固定于试验台上，另一端经滑轮挂置一重物且保持时间1-30min，两次测量重物并计算其高度差，同时于选定的该段定标电缆上取数个包含定标环(5)的检测小段，再分别测量各检测小段的测量公差并取其各测量公差的平均值。

10.根据权利要求9所述一种基于地质探测用定标电缆，其特征在于检测选定长度不得少于15m。