CN107564621A - 云轨高温柔性电缆及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了云轨高温柔性电缆及生产工艺，电缆由内至外依次包括：多模光纤、导体、第一麦拉带、绝缘层、加强层、第二麦拉带、屏蔽层、第三麦拉带及外护套；所述导体为4209根丝径为0.145mm的铜丝；所述导体与多模光纤同向、分层绞合。本发明的电缆结构紧凑、弯曲性能好、电性能优越、较高的抗外界电磁干扰、耐高温、耐腐蚀、耐磨等特点。
Description
技术领域
本发明涉及机车电缆领域，特指一种云轨高温柔性电缆及生产工艺。
背景技术
随着城市轨道交通系统的发展，对轨道交通用电缆的使用环境和性能的要求越来越高。要求在保证电缆使用性能的前提下，尽可能的减小电缆的绝缘厚度和导体的直径，提高耐温、耐油、耐腐蚀、耐摩擦、耐环境等级，同时要求绝缘、护套材料具有低烟无卤阻燃等环境性能。随着城市轨道交通工具的空间逐渐缩小，电缆的结构越来越紧凑，对电缆电性能、机械性能要求也越来越高。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种云轨高温柔性电缆。
实现本发明第一个目的的技术方案是一种云轨高温柔性电缆，由内至外依次包括：多模光纤、导体、第一麦拉带、绝缘层、加强层、第二麦拉带、屏蔽层、第三麦拉带及外护套；所述导体为4209根丝径为0.145mm的铜丝；所述导体与多模光纤同向、分层绞合。考虑到导体绞制过程中小丝容易拉断或抽丝，故选择0.1mm与0.195mm的中间值0.145mm，根据导体正规绞合规则设计得出总根数为4209根，这样既保证了导体的直流电阻，又比常规六类导体0.195mm丝径的更加柔软，比0.10mm丝径的导体更耐用。
所述导体符合EN60228标准中超6类导体，由69根丝径为0.145mm的铜丝先分层束绞成束，成束后按照1+6+12+18+24的结构同向微紧压绞合，采用同向微紧压绞合更有利于控制导体外径。最内层节距为41～50mm，临内层节距为61～75mm，次内层节距为76～95mm，外层节距为85～109mm，绞合后导体的外径不大于11.0mm，最内中心层加入一根监视测温用多模光纤；采用以上结构的导体柔软性更好、更耐折弯；中心层测温用多模光纤在电缆运行过程中能更好的监测电缆工作温度、载流量，并快速反馈到控制系统。
所述第一麦拉带厚度为0.1mm，宽度为30mm，搭盖率20％～25％，第一麦拉带能更好的对导体进行包覆，确保导体不松散，起缓冲和衬垫作用；所述绝缘层最薄点厚度为1.5mm，平均厚度1.8mm；所述芳纶丝加强层密度30～40％；所述第二麦拉带厚度为0.1mm，宽度为30mm，搭盖率20％～25％，第二麦拉带能有效保护绝缘层、加强层且阻隔金属屏蔽层；所述屏蔽层密度不小于85％，比常规密度80％更有效的防止外界电场与磁场的影响，采用编织屏蔽结构在电缆弯曲过程中屏蔽特性不会有变化，编织角度为52°～56°，比常规45°角编织能更紧密的包裹住加强层和第二麦拉带，并在后续生产护套的过程中编织层不会回缩；所述第三麦拉带厚度为0.1mm，宽度为30mm，搭盖率20％～25％，第三麦拉带对屏蔽层进行有效包覆、隔离护层，并起一定的阻燃防护作用；所述外护套最薄点1.2mm，平均厚度1.5mm，确保电缆机械性能的同时，控制电缆外径不大于19.6mm。
所述绝缘线芯由多模光纤、导体、第一麦拉带、绝缘层组成的绝缘线芯外径不大于15.4mm，确保电缆电性能的同时，设计电缆导体外径及绝缘层厚度，压缩绝缘线芯外径，确保电缆后续外径的有效控制；
所述加强层为编织每锭2股加捻1500D芳纶丝，加强了电缆的抗拉强度及电缆的柔软性，且选择2股加捻1500D芳纶丝不会影响电缆的总体外径及弯曲性能，编织密度控制在30％～40％之间，电缆在因使用不当或处于长期过载情况下导致绝缘层老化的情况下，能延长电缆的使用时间。
所述绝缘层和护套采用符合EN50382标准中规定的新型阻燃环保硅胶混合料的要求，具有超耐高低温，耐油性能。
本发明的第二个目的是提供一种云轨高温柔性电缆的生产工艺。
实现本发明第二个目的的技术方案是一种云轨高温柔性电缆的生产工艺，包含以下步骤：
步骤一：确定电缆结构如前所述；
步骤二：导体为复合型导体，最内层中心一根测温监视用多模光纤与4209根0.145的铜丝正规、同向、分层绞合而成，绞合节距不超过导体每层外径的12倍；
步骤三：导体外绕包第一麦拉带，搭盖率20％～25％；
步骤四：采用蒸汽连续硫化工艺的方式在第一麦拉带外挤出绝缘层；
步骤五：在绝缘层外编织每锭2股加捻1500芳纶丝加强层，编织密度30％～40％；
步骤六：在加强层外绕包第二麦拉带，搭盖率20％～25％；
步骤七：屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽，编织密度不小于85％，编织角度52°～56°之间；
步骤八：在屏蔽层外绕包第三麦拉带，搭盖率20％～25％；
步骤九：在第三麦拉带外挤出外护套，外护套最薄点厚度为1.2mm，平均厚度1.5mm；外径不大于19.6mm。
绝缘层材料采用冷挤出方式。
所述步骤四中，绝缘层材料在挤出前加入改性硫化剂进行预硫化，改性硫化剂的配方按照重量百分比为：2,5-双乙烷含量：97±1％，在体系中起提高材料抗张强度及硬度作用、3,3,6,6-四甲基-1,2-二羟基环乙烷含量：≤3％，辅助2,5-双乙烷并进一步对原胶进行交联、过氧化二叔丁基含量：≤0.3％，配合以上两种交联剂，使交联体系更稳定；综合蒸汽硫化过程中管道蒸汽压力、线速度及硫化后产品的机械性能指标，取这三种交联剂进行配比优化，经过多次试验，以2,5-双乙烷为主，3,3,6,6-四甲基-1,2-二羟基环乙烷及过氧化二叔丁基为辅；用此改性硫化剂进行预硫化4小时，添加比例为绝缘层材料重量的10‰～12‰；经过开炼机混炼后，使硫化剂与原胶充分混合、预交联；经过小样测试数据得出最佳配比；根据预硫化后绝缘材料的硫变曲线设定连续硫化的蒸汽压力10～12Mpa、线速度8～10m/min；采用120挤橡机生产绝缘层，采用冷挤出方式，挤出机身温度控制在0℃～10℃；挤出胶料表观均匀光滑；绝缘层厚度最薄点为1.5mm，平均厚度为1.8mm。用以上硫化体系及蒸汽硫化的绝缘机械强度明显比常规热烘道硫化的绝缘机械强度要高很多。
采用上述技术方案，本发明专利具有以下有益效果：
(1)本发明的电缆为单芯屏蔽结构，导体采用同向束绞分层紧压的结构，在满足导体20℃直流电阻的前提下，缩小了导体外径，同向结构更加柔软，弯曲半径小，更耐折弯。
(2)本发明的电缆整体外径小，运输方便、便于施工。
(3)本发明的电缆采用编织屏蔽结构，屏蔽层密度在85％以上，有效疏导感应电荷，具有较高的抗外界电磁干扰特性，采用编织屏蔽结构有效的防止外界电场与磁场的影响，在电缆弯曲过程中屏蔽特性不会有变化，有效的阻隔了外界电磁干扰。
(4)本发明的电缆通过在导体中加入光纤，在电缆运行过程中能更好的监测电缆工作温度、载流量,并快速反馈到控制系统。
(5)本发明的电缆绝缘材料在挤出前加入自主研发改性硫化剂，根据预硫化后绝缘材料的硫变曲线设定连续硫化的蒸汽压力和线速度，能确保电缆由本发明的工艺生产的电缆通过耐压试验6.5kV/5min不击穿。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图。
附图中标号为：多模光纤1、导体2、第一麦拉带3、绝缘层4、加强层5、第二麦拉带6、屏蔽层7、第三麦拉带8、外护套9。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的一种云轨高温柔性电缆，由内至外依次为：多模光纤1、导体2、第一麦拉带3、绝缘层4、加强层5、第二麦拉带6、屏蔽层7、第三麦拉带8及外护套9。其中导体2采用符合EN60228标准中超6类导体，共有4209根丝径为0.145mm的铜丝，先由69根束绞成束，成束后按照1+6+12+18+24的结构采用同向绞合；最内层节距为41～50mm，临内层节距为61～75mm，次内层节距为76～95mm，外层节距为85～109mm，绞合后导体的外径不大于11.0mm，最内中心层加入一根监视测温用多模光纤1。第一麦拉带3厚度为0.1mm，宽度为30mm，搭盖率20％～25％；绝缘层最薄点厚度为1.5mm，平均厚度1.8mm；芳纶丝加强层5密度30％～40％；第二麦拉带6厚度为0.1mm，宽度为30mm，搭盖率20％～25％；屏蔽层7密度不小于85％；第三麦拉带8厚度为0.1mm，宽度为30mm，搭盖率20％～25％；外护套最薄点1.2mm，平均厚度1.5mm。绝缘层4采用符合EN50382标准中规定的新型阻燃环保硅胶混合料的要求，具有超耐高低温，耐油性能；护套9采用符合EN50382标准中规定的新型阻燃环保混合硅胶混合料的要求，具有超耐高低温，耐油性能。
生产工艺，包含以下步骤：
步骤一：确定电缆结构；
步骤二：导体为复合型导体2，最内层中心一根测温监视用多模光纤1与4209根丝径为0.145mm的铜丝同向、分层绞合而成，具体来讲，先由69根束绞成束，成束后按照1+6+12+18+24的结构采用同向绞合；最内层节距为41～50mm，临内层节距为61～75mm，次内层节距为76～95mm，外层节距为85～109mm，绞合后导体的外径不大于11.0mm，绞合节距不超过导体每层外径的12倍；
步骤三：导体外绕包第一麦拉带3，搭盖率20％～25％；
步骤四：采用蒸汽连续硫化工艺的方式在第一麦拉带3外挤出绝缘层4；绝缘层4材料在挤出前加入改性硫化剂进行预硫化，改性硫化剂的配方按照重量百分比为：2,5-双乙烷含量：97±1％、3,3,6,6-四甲基-1,2-二羟基环乙烷含量：≤3％、过氧化二叔丁基含量：≤0.3％；进行预硫化4小时，添加比例为绝缘层4材料重量的10‰～12‰；根据预硫化后绝缘材料的硫变曲线设定连续硫化的蒸汽压力10～12Mpa、线速度8～10m/min；采用120挤橡机生产绝缘层4，采用冷挤出方式，挤出机身温度控制在0℃～10℃；挤出胶料表观均匀光滑；绝缘层4厚度最薄点为1.5mm，平均厚度为1.8mm。
步骤五：在绝缘层外编织每锭2股加捻1500D旦尼尔芳纶丝加强层5，编织密度30％～40％；
步骤六：在加强层外绕包第二麦拉带6，搭盖率20％～25％；
步骤七：屏蔽层为镀锡铜丝编织屏蔽7，编织密度不小于85％，编织角度52°～56°之间；
步骤八：在屏蔽层外绕包第三麦拉带8，搭盖率20％～25％；
步骤九：在第三麦拉带外挤出外护套9，外护套最薄点厚度为1.2mm，平均厚度1.5mm；外径不大于19.6mm。
电缆所用材料均为环保材料，第一麦拉带3、第二麦拉带6和第三麦拉带8均采用阻燃环保加强型无纺布，满足MIL850耐霉菌特性，电缆导体的长期最高温度150℃，电缆最低使用环境温度-60℃，电缆最小弯曲半径3倍电缆外径，电缆具有低烟无卤阻燃、耐高温、耐磨、耐腐蚀、高柔性等特点。
以上所述的具体实施例，对本发明专利的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.云轨高温柔性电缆，其特征在于：由内至外依次包括：多模光纤(1)、导体(2)、第一麦拉带(3)、绝缘层(4)、加强层(5)、第二麦拉带(6)、屏蔽层(7)、第三麦拉带(8)及外护套(9)；所述导体(2)为4209根丝径为0.145mm的铜丝，所述导体(2)与多模光纤(1)同向、分层绞合。
2.根据权利要求1所述的云轨高温柔性电缆，其特征在于：所述导体(2)为符合EN60228标准的超6类退火铜导体，绞合节距不超过导体(2)外径的12倍，绞合后导体(2)的外径不大于11.0mm，最内层中心加入一根测温监视用的多模光纤(1)；所述第一麦拉带(3)为阻燃环保加强型无纺布，厚度为0.1mm，宽度为30mm，搭盖率为20％～25％；所述绝缘层(4)的厚度最薄点为1.5mm，平均厚度为1.8mm；由多模光纤(1)、导体(2)、第一麦拉带(3)、绝缘层(4)组成的绝缘线芯外径不大于15.4mm；所述加强层(5)为芳纶丝缠绕；所述第二麦拉带(6)为阻燃环保加强型无纺布，厚度为0.1mm，宽度为30mm，搭盖率为20％～25％；绕包第二麦拉带(6)后线芯外径不大于15.7mm；所述屏蔽层(7)为镀锡铜丝编织屏蔽，编织密度不小于85％，编织角度为52°～56°；所述第三麦拉带(8)为阻燃环保加强型无纺布，厚度为0.1mm，宽度为30mm，搭盖率为20％～25％；所述外护套(9)最薄点为1.2mm，平均厚度为1.5mm，外径不大于19.6mm。
3.根据权利要求2所述的云轨高温柔性电缆，其特征在于：所述导体(2)由69根丝径为0.145mm的铜丝先分层束绞成束，成束后按照1+6+12+18+24的结构分层同向绞合；最内层节距为41～50mm，临内层节距为61～75mm，次内层节距为76～95mm，外层节距为85～109mm。
4.根据权利要求3所述的云轨高温柔性电缆，其特征在于：所述绝缘层(4)和护套(9)采用符合EN50382标准中规定的并符合EI111的新型阻燃环保硅胶混合料。
5.一种云轨高温柔性电缆的生产工艺，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：确定电缆结构如权利要求4所述；
步骤二：导体(2)最内层中心设置一根测温监视用多模光纤(1)；多模光纤(1)与4209根0.145的铜丝同向、分层绞合；69根丝径为0.145mm的铜丝先分层束绞成束，再按照1+6+12+18+24的结构分层同向绞合；最内层节距为41～50mm，临内层节距为61～75mm，次内层节距为76～95mm，外层节距为85～109mm；
步骤三：导体(2)外绕包第一麦拉带(3)，搭盖率20％～25％；
步骤四：采用蒸汽连续硫化工艺的方式在第一麦拉带(3)外挤出绝缘层(4)；
步骤五：在绝缘层(4)外编织每锭2股加捻1500D芳纶丝加强层(5)；
步骤六：在加强层(5)外绕包第二麦拉带(6)，搭盖率20％～25％；
步骤七：屏蔽层(7)为镀锡铜丝编织屏蔽，编织密度不小于85％，编织角度为52°～56°；
步骤八：在屏蔽层(7)外绕包第三麦拉带(8)，搭盖率20％～25％；
步骤九：在第三麦拉带(8)外挤出外护套(9)，外护套(9)最薄点厚度为1.2mm，平均厚度1.5mm；外径不大于19.6mm。
6.根据权利要求5所述一种云轨高温柔性电缆的生产工艺，其特征在于：绝缘层(4)采用冷挤出方式。
7.根据权利要求6所述一种云轨高温柔性电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤四中，绝缘层(4)材料在挤出前加入改性硫化剂进行预硫化，改性硫化剂的配方按照重量百分比为：2,5-双乙烷含量：97±1％，3,3,6,6-四甲基-1,2-二羟基环乙烷含量：≤3％，过氧化二叔丁基含量：≤0.3％；用此改性硫化剂进行预硫化4小时，添加比例为绝缘层(4)材料重量的10‰～12‰；根据预硫化后绝缘材料的硫变曲线设定连续硫化的蒸汽压力10～12Mpa、线速度8～10m/min；采用120挤橡机生产绝缘层(4)，采用冷挤出方式，挤出机身温度控制在0℃～10℃；挤出胶料表观均匀光滑；绝缘层(4)厚度最薄点为1.5mm，平均厚度为1.8mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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