CN107353457A - 潮汐发电用光电复合缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种潮汐发电用光电复合缆，包括控制线芯、若干个动力线芯导体和至少一个光单元，所述控制线芯由三根中心具有加强筋的控制铜导体绞合而成，此控制铜导体外表面包覆有第一绝缘层，一次内护套层包覆于若干个所述动力线芯导体和至少一个所述光单元外表面，所述次内护套层外表面包覆有一铠装防腐层，一外护套层包覆有于铠装防腐层外表面；所述外护套层由以下重量份的组分组成：氯丁生胶320F、二硫化四甲基秋兰姆、2‑硫醇基苯骈噻唑、2‑巯基苯并咪唑、N,N'‑二(β‑萘基)对苯二胺、硬酯酸、石腊、氧化锌、混气炭黑、滑石粉、碳酸钙、癸二酸二辛酯。本发明具有优异的耐紫外线、耐低温、抗撕、耐老化、耐腐蚀和耐油性能。

Description

潮汐发电用光电复合缆
技术领域
本发明涉及光电复合缆技术领域，具体涉及一种潮汐发电用光电复合缆。
背景技术
潮汐发电用光电复合缆用于用于在沿海或岛屿附近有潮汐的海水中，主要应用海洋岸边到潮汐发电机的连接及海底固定锚桩到悬浮于海水中的潮汐发电机连接；现有产品存在以下技术问题：
（1）产品是户外敷设，常常会在恶劣的海洋环境条件下使用，如：长期日晒紫外线、海水浸泡、泥沙侵蚀等海岸自然条件的侵蚀，性能下降比较快，使用寿命比较短；
（2） 电缆使用期间，电缆必须承受抗拉力、扭转和曲饶疲劳，致使绝缘和护套材料性能下降较快，使用寿命比较短。目前此类电缆没有统一的结构及性能要求；
（3）潮汐发电用光电复合缆加工工艺非常复杂：由于光纤正常的环境工作温度为-40℃--70℃，而橡胶挤出时正常温度为150℃--200℃，时间为10—20min,这样硫化管环境很难保证光纤的性能；导电线芯和光单元成缆是比较难控制的，这会影响到潮汐发电用光电复合缆的使用寿命；
（4）潮汐发电用光电复合缆对护套材料要求比较高，无论电缆的抗张强度、耐老化性能、耐紫外线、耐腐蚀、耐油等等性能相对都比较差。如何克服上述技术问题，成为本领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种潮汐发电用光电复合缆，该潮汐发电用光电复合缆实现了在正常工作环境下的各项电力传输、信号传输和控制性能（环境温度-40℃~80℃），并解决了潮汐发电用光电复合缆长期弯曲疲劳、拖拽导致使用寿命下降的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种潮汐发电用光电复合缆，包括控制线芯、若干个动力线芯导体和至少一个光单元，所述控制线芯由三根中心具有加强筋的控制铜导体绞合而成，此控制铜导体外表面包覆有第一绝缘层，一内护套层包覆于三根控制线芯外表面；若干个所述动力线芯导体和至少一个所述光单元绞合于控制线芯外表面，所述动力线芯导体外表面包覆有第二绝缘层，一次内护套层包覆于若干个所述动力线芯导体和至少一个所述光单元外表面，所述次内护套层外表面包覆有一铠装防腐层，一外护套层包覆有于铠装防腐层外表面；
所述外护套层由以下重量份的组分组成：
氯丁生胶320F 45~55份，
二硫化四甲基秋兰姆 1~2份，
2-硫醇基苯骈噻唑 0.5~1.0份，
2-巯基苯并咪唑 1.0~2.0份，
N,N'-二(β-萘基)对苯二胺 0.1~0.3份，
硬酯酸 0.3~0.7份，
石腊 1.0~2份，
氧化锌 2.5~3.5份，
混气炭黑 8~15份，
滑石粉 8~15份，
碳酸钙 15~25份，
癸二酸二辛酯 4~6份。
上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：
1、上述方案中，所述动力线芯导体由若干根镀锡铜丝绞合而成。
2、上述方案中，所述光单元中光纤芯数为12芯或者24芯。
3、上述方案中，所述若干个所述动力线芯导体和至少一个所述光单元成缆节径比不大于10倍。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明潮汐发电用光电复合缆，其外护套层橡胶护套材料中，氯丁生胶320F构成了基料，同时配合二硫化四甲基秋兰姆1~2份、2-硫醇基苯骈噻唑0.5~1.0份、2-巯基苯并咪唑1.0~2.0份、N,N'-二(β-萘基)对苯二胺0.1~0.3份、硬酯酸0.3~0.7份、石腊1.0~2份、氧化锌2.5~3.5份、混气炭黑8~15份、滑石粉8~15份、碳酸钙15~25份、癸二酸二辛酯4~6份，取长补短，具有优异的耐紫外线、耐低温、抗撕、耐老化、耐腐蚀、耐油等性能；耐温等级必须在-40℃～90℃之间，这样能承受昼夜温差的变化，同时也能够在酷暑的夏天和严寒的冬天使用；具有良好的耐紫外线和抗臭氧性能，这样能保证在长期日晒环境下，护套不会快速老化，提高电缆的使用寿命；也具备优良的抗撕性能和很好的机械物理性能。
附图说明
附图1为本发明潮汐发电用光电复合缆结构示意图。
以上附图中：1、控制线芯；2、动力线芯导体；3、光单元；4、控制铜导体；41、加强筋；5、第一绝缘层；6、内护套层；7、第二绝缘层；8、次内护套层；9、铠装防腐层；10、外护套层。
具体实施方式
实施例1~4：一种潮汐发电用光电复合缆，包括控制线芯1、若干个动力线芯导体2和至少一个光单元3，所述控制线芯1由三根中心具有加强筋41的控制铜导体4绞合而成，此控制铜导体4外表面包覆有第一绝缘层5，一内护套层6包覆于三根控制线芯1外表面；若干个所述动力线芯导体2和至少一个所述光单元3绞合于控制线芯1外表面，所述动力线芯导体2外表面包覆有第二绝缘层7，一次内护套层8包覆于若干个所述动力线芯导体2和至少一个所述光单元3外表面，所述次内护套层8外表面包覆有一铠装防腐层9，一外护套层10包覆有于铠装防腐层2外表面；
上述实施例1~4外护套层由以下重量份的组分组成，如表1所示：
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
氯丁生胶320F 50份 46份 52份 54份
二硫化四甲基秋兰姆 1份 1.6份 2份 1.2份
2-硫醇基苯骈噻唑 0.6份 1份 0.8份 0.5份
2-巯基苯并咪唑 1.8份 1.6份 1.2份 1.4份
N,N'-二(β-萘基)对苯二胺 0.2份 0.15份 0.1份 0.25份
硬酯酸 0.5份 0.4份 0.3份 0.7份
石腊 1.8份 1.2份 1份 1.5份
氧化锌 2.5份 2.8份 3.2份 3.5份
混气炭黑 9份 12份 15份 10份
滑石粉 13份 10份 9份 10份
碳酸钙 18份 16份 22份 24份
癸二酸二辛酯 5份 4份 5份 6份
上述动力线芯导体由若干根镀锡铜丝绞合而成。
上述光单元中光纤芯数为12芯或者24芯。
上述若干个所述动力线芯导体2和至少一个所述光单元3成缆节径比不大于10倍。
本发明结构的设计进一步阐述如下：
1.2.1 导体
材料：镀锡铜丝或裸铜丝
结构:为了确保电缆的使用寿命，必须提高电缆整体柔软性和弯曲性，导体的结构设计很大程度决定了这样性能；导体单丝直径越细，柔软性越好；导体层与层之间采用正反向绞合，同时保证每层均有较小的绞距（最外层绞距不大于12倍，次外层不大于14倍，以此类推）弯曲性能越好。
1.2.2 绝缘
绝缘材料：高性能乙丙橡胶
性能要求：
耐温等级必须在-40℃～90℃之间，这样能承受昼夜温差的变化，同时也能够在酷暑的夏天和严寒的冬天使用。
良好的电气性能和优异的机械物理性能。
1.2.3 光单元
1.2.3.1 光纤
光纤宜由同类有涂覆层的二氧化硅光纤组成。同批产品应使用同一设计、相同材料和相同工艺制造出来的光纤。
光单元中光纤芯数宜为12或24芯，也可以是用户要求的其他芯数。
1.3.3.2 松套管
光单元中涂覆光纤应放置在热塑性材料构成的松套管中，光纤在松套管中的余长应均匀稳定。松套管材料可用聚对苯二甲酸丁二醇酯（简称PBT）塑料或其他合适的塑料。
在松套管内的间隙应连续填充一种触变型的复合物，填充物应不损害光纤传输特性和使用寿命。
光缆中应包含足够的非金属加强构件，用以增加光缆的拉伸性能。该电缆中规定加强构件为芳纶丝，其杨氏模量宜不低于90Gpa。
1.2.3.3 绞层
绞层应由外径相同的5-12管松套光纤以适当节距层绞在中心加强件四周。层绞可以是螺旋绞，也可以是SZ绞。
1.2.3.4 光单元外护套
光单元的外护套采用热固性氯丁橡皮护套材料，在保证加工过程中光纤性能的稳定。
1.2.4 成缆
1.2.4.1 缆芯绞合
此工序的结构设计对电缆的弯曲性能有着重要的作用，一般要求成缆节径比不大于10倍，以保证电缆整体弯曲性能和内应力作用均匀。
1.2.4.2填充
多根动力线芯、控制单元、光单元复合成缆，线芯间隙采用阻水填充材料进行填充。
1.2.5 内外护套
性能要求：
耐温等级必须在-40℃～90℃之间，这样能承受昼夜温差的变化，同时也能够在酷暑的夏天和严寒的冬天使用；
具有良好的耐紫外线和抗臭氧性能，这样能保证在长期日晒环境下，护套不会快速老化，提高电缆的使用寿命；
具备良好耐湿热、耐腐蚀、耐油性能；
具备优良的抗撕性能和很好的机械物理性能。
1.2.6 铠装防腐层
为提高整个电缆的抗拉强度和防潮防腐性能，我们在内护与外护间设计一层镀锌钢丝铠装防腐涂覆层，结构位于内护和外护之间，具有很大的抗拉强度，可以应对复合缆在海潮中的摆动、拖拽的应力及海水的侵蚀，提高电缆的使用寿命。
本发明潮汐发电用光电复合缆中外护套层的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将所述氯丁生胶320F 45~55份在100℃-120℃密炼机中混炼5min-6min，混炼均匀。
步骤二、在所述密炼机中再加入所述硬酯酸0.3~0.7份、石腊1~2份、氧化锌2.5~3.5份、混气炭黑8~15份、滑石粉8~15份、碳酸钙15~25份、N,N'-二(β-萘基)对苯二胺0.1~0.3份、2-巯基苯并咪唑混炼2min-3min。
步骤三、接着在所述密炼机中加入所述癸二酸二辛酯4~6份，混炼1min~5min。
步骤四、在所述密炼机中最后加入所述二硫化四甲基秋兰姆1~2份，2-硫醇基苯骈噻唑0.5~1份，混炼0.5min~1.5min，然后排出混炼胶料。
步骤五、将所述混炼胶料在开炼机上薄通1~2次，同时摆胶2~3次，接着在三辊压延机上开条出片，输出的橡页经过冷却辊冷却，过滑石粉箱后，即制得成品。
本发明潮汐发电用光电复合缆中实施例1~4的外护套层典型值如下：
表2特种氯丁橡胶性能指标
序号 性能项目 单位 典型值
1 老化前机械性能
1.1 抗张强度 N/ mm2 13.8
1.2 断裂伸长率 % 438
2 空气烘箱老化后性能
2.1 老化条件 温度 ℃ 120±2
时间 H 7×24
2.2 抗张强度变化率 % -16
2.3 断裂伸长率变化率 % -20
3 热延伸试验
3.1 试验条件 温度 ℃ 200±3
载荷时间 Min 15
机械应力 N/cm2 20
3.2 载荷下伸长率 % 65
3.3 载荷下永久伸长率 % 2
4 浸油试验
4.1 老化条件 温度 ℃ 100±2
时间 H 24
4.2 抗张强度变化率 % -20
4.3 断裂伸长率变化率 % -25
5 低温拉伸试验
5.1 试验温度 ℃ -40±2
5.2 试验时间 H 4
5.3 断裂伸长率 % 46
6 耐酸碱试验（标准草酸；标准NaOH）
6.1 试验温度 ℃ 23±4
试验时间 H 168
6.2 抗张强度最大变化率 % 16
6.3 断裂伸长率最小值 % 262
7 耐水（耐水解）性
7.1 试验温度 ℃ 80±2
处理时间 H 168
7.2 抗张强度最大变化率 % 21
7.3 断裂伸长率最小值 % 274
7.4 断裂伸长率变化率最大值 % 11
8 抗撕试验
8.1 抗撕强度最小值 N/mm 7.3
采用上述潮汐发电用光电复合缆时，其具有优异的耐紫外线、耐低温、抗撕、耐老化、耐腐蚀、耐油等性能；耐温等级必须在-40℃～90℃之间，这样能承受昼夜温差的变化，同时也能够在酷暑的夏天和严寒的冬天使用；具有良好的耐紫外线和抗臭氧性能，这样能保证在长期日晒环境下，护套不会快速老化，提高电缆的使用寿命；也具备优良的抗撕性能和很好的机械物理性能。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种潮汐发电用光电复合缆，其特征在于：包括控制线芯（1）、若干个动力线芯导体（2）和至少一个光单元（3），所述控制线芯（1）由三根中心具有加强筋（41）的控制铜导体（4）绞合而成，此控制铜导体（4）外表面包覆有第一绝缘层（5），一内护套层（6）包覆于三根控制线芯（1）外表面；若干个所述动力线芯导体（2）和至少一个所述光单元（3）绞合于控制线芯（1）外表面，所述动力线芯导体（2）外表面包覆有第二绝缘层（7），一次内护套层（8）包覆于若干个所述动力线芯导体（2）和至少一个所述光单元（3）外表面，所述次内护套层（8）外表面包覆有一铠装防腐层（9），一外护套层（10）包覆有于铠装防腐层（2）外表面；
所述外护套层由以下重量份的组分组成：
氯丁生胶320F 45~55份，
二硫化四甲基秋兰姆 1~2份，
2-硫醇基苯骈噻唑 0.5~1.0份，
2-巯基苯并咪唑 1.0~2.0份，
N,N'-二(β-萘基)对苯二胺 0.1~0.3份，
硬酯酸 0.3~0.7份，
石腊 1.0~2份，
氧化锌 2.5~3.5份，
混气炭黑 8~15份，
滑石粉 8~15份，
碳酸钙 15~25份，
癸二酸二辛酯（DOS） 4~6份。
2.根据权利要求1所述的潮汐发电用光电复合缆，其特征在于：所述动力线芯导体由若干根镀锡铜丝绞合而成。
3.根据权利要求1所述的潮汐发电用光电复合缆，其特征在于：所述光单元中光纤芯数为12芯或者24芯。
4.根据权利要求1所述的潮汐发电用光电复合缆，其特征在于：所述若干个所述动力线芯导体（2）和至少一个所述光单元（3）成缆节径比不大于10倍。
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