CN109215881A - 智慧能源低损耗机车信号线及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了智慧能源低损耗机车信号线及其制造方法，所述信号线由内而外依次为缆芯、聚酯带层、引流线、铝塑复合带层及护套层；所述缆芯由10根绝缘线芯组成，每根所述绝缘线芯由导体和绝缘层组成，所述10根绝缘线芯等分成5组，每组两根所述绝缘线芯对绞相切设置，5组所述绝缘线芯中位于内部的5根所述绝缘线芯两两相切，相邻所述绝缘线芯的圆心夹角为72°，边隙填充PP填充绳；所述引流线与所述导体相同。本发明的信号线满足了机车线对电容电感的苛刻要求，此种信号线可用于机车控制信号传输，抗干扰能力强，可在复杂电磁环境下正常使用。

Description

智慧能源低损耗机车信号线及其制造方法
技术领域
本发明涉机车电线领域，特指智慧能源低损耗机车信号线及其制造方法。
背景技术
近年来轨道交通技术飞速发展，机车电气设备越来越精密，从而机车内部所需连接电线数量和种类越来越多，然而机车内部空间有限，因此电线的外径要求越来越严格，要求在保证电线使用性能的前提下，尽可能的减小电线的绝缘厚度和导体的直径，提高耐温、耐油、耐摩擦、耐环境等级。随着智慧能源机车的更新换代，要求能在较高速度行驶的状态下，实现整列列车组信号传达及时、准确，确保列车运行安全，满足人们出行需求。但机车在运行过程中，所处环境处于不断变化中，或多或少会受到周围电磁信号及本身产生电磁的影响，可能造成信号传达精度受到影响，影响列车相关人员的辨识及操作行为，这对列车的运行安全来说是致命的。因此信号线设计时要充分考虑各种条件下干扰存在的可能，从结构设计中使问题得到有效解决，满足列车信号传输的高要求。
发明内容
本发明目的是提供智慧能源低损耗机车信号线及其制造方法。
实现本发明目的的技术方案是智慧能源低损耗机车信号线，所述信号线由内而外依次为缆芯、聚酯带层、引流线、铝塑复合带层及护套层；所述缆芯由10根绝缘线芯组成，每根所述绝缘线芯由导体和绝缘层组成，所述10根绝缘线芯等分成5组，每组两根所述绝缘线芯对绞相切设置，5组所述绝缘线芯中位于内部的5根所述绝缘线芯两两相切，相邻所述绝缘线芯的圆心夹角为72°，边隙填充PP填充绳；所述引流线与所述导体相同。
所述导体的外径为0.74mm～0.76mm，最小截面积为0.383mm2，20℃直流电阻不大于46.00Ω/km。
所述绝缘层最薄点为0.41mm，平均厚度0.46mm；所述绝缘线芯的偏心度≤3％，外径≤1.70mm。
所述5组绝缘线芯中的两根所述绝缘线芯的所述绝缘层分别为黑色和白色。
所述聚酯带厚度为0.04mm，宽度为30.0mm；所述铝塑复合带厚度为0.05mm，宽度为35.0mm，搭盖率≥50％；所述引流线置于所述聚酯带和所述铝塑复合带夹层中间，所述铝塑复合带铝面朝内并与所述引流线相切；绕包所述铝塑复合带后外径控制在8.00mm～8.30mm；所述护套层最薄点为1.02mm、最大厚度为1.27mm；所述信号线偏心度≤10％，外径≤11.00mm。
同时，智慧能源低损耗机车信号线的制造方法，包括以下步骤：
确定如权利要求1-5之一所述的信号线结构；
制备所述导体；
在导体外部挤出绝缘层并进行辐照，得到绝缘线芯；
将10根绝缘线芯对绞及成缆为缆芯，并进行屏蔽；所述屏蔽包含绕包聚酯带层、设置引流线和绕包铝塑复合带层；
挤出护套层并进行辐照。
所述制备所述导体包括：采用19根丝径为0.160mm的镀锡铜单丝在束丝机上过分线板进行多层多次束丝；其中1+6根先束丝，节距设定范围6D～10D，模具选用0.35mm的紧压纳米模，12根后束丝，节距设定范围9D～13D，模具选用0.75mm的紧压纳米模，三层束丝内外层均左向，束丝后导体外径为0.74mm～0.76mm，导体最小截面积为0.383mm2，20℃直流电阻不大于46.00Ω/km。
所述在导体外部挤出绝缘层：选用进口罗森泰75挤塑机挤出生产线；采用低烟无卤聚烯烃黑色或白色粒子状颗粒，使用时预先在烘箱中50℃烘干4小时；挤塑机机头加一层100目滤网，选用模芯0.80mm、模套1.65mm挤压式模具；机身温度设定为140±5℃、150±5℃、155±5℃、160±5℃，机头温度设定为：165±5℃、170±5℃、170±5℃；螺杆转速8～20，线速度40～60m/min；所述绝缘层最薄点为0.41mm、平均厚度0.46mm；对绝缘挤出进在线监控偏心度及外径，确保各绝缘线芯厚度均匀一致，绝缘线芯偏心度≤3％，外径≤1.70mm。
所述绝缘层挤出后强度≥7MPa、断裂伸长率≥370％，测试满足要求后可进行辐照工序；所述绝缘线芯辐照工序选用1.5MeV辐照加速器，辐照工艺参数设定为：能量1.2MeV，剂量5.5mA/m/min，束流30mA，缠绕38圈，换卷束流0.5mA；所述绝缘线芯辐照1次后，测试绝缘强度≥12MPa、断裂伸长率≥240％，满足要求后可进行对绞及成缆工序。
所述将10根绝缘线芯对绞及成缆为缆芯，并进行屏蔽包括：在悬臂式1000型单绞机上由一根黑色的绝缘线芯和一根白色的绝缘线芯左向对绞为1组，对绞节距设定为31mm～45mm，对绞外径控制为3.20mm～3.40mm；对绞形成的5组绝缘线芯再在1000型悬臂式单绞机上左向同时成缆，边隙填充PP填充绳，成缆模具为8.0mm，成缆节距设定为94mm～105mm，成缆同时左向绕包一层厚度为0.04mm，宽度为30.0mm的聚酯带，其搭盖率≥30％；拖引一根和导体结构尺寸完全一致的引流线；然后右向绕包一层厚度为0.05mm，宽度为35.0mm的铝塑复合带，其搭盖率≥50％；所述引流线置于聚酯带和铝塑复合带夹层中间，且铝塑复合带铝面朝内并与引流线相切；绕包铝塑复合带后外径控制为8.00mm～8.30mm。
所述护套层挤出选用80挤塑机，护套材料为低烟无卤聚烯烃深灰色粒子状颗粒，需提前在烘箱中50℃烘干4小时；机头加一层100目滤网，选用模芯9.3mm、模套14.8mm的挤管式模具；机身温度设定为115±5℃、120±5℃、120±5℃、125±5℃，机头温度设定为：130±5℃、130±5℃、135±5℃、135±5℃；螺杆转速20～30，线速度15～30m/min；所述护套层最薄点为1.02mm、最大厚度为1.27mm，电线偏心度≤10％，外径≤11.00mm；所述护套挤出后强度≥7MPa、断裂伸长率≥350％，满足要求后可进行辐照工序；所述护套辐照工序选用3.0MeV辐照加速器，辐照工艺参数设定为：能量1.8MeV，剂量6.0mA/m/min，束流20mA，缠绕15圈，换卷束流0.5mA。
所述护套辐照1次后，测试电线绝缘及护套强度均≥10MPa、断裂伸长率均为200％～280％；成品检验合格后采用胶合板盘包装供货。
采用上述技术方案，本发明专利具有以下有益效果：(1)本发明的导体采用分层紧压束丝，当电缆导体单丝绞合方向是同向时，会有效的提高导体的柔软度，但会降低导体的紧密程度，需要工艺控制和合适的模具才能实现导体单丝同向绞合且不影响导体的相关性能，本发明的电缆导体采用同左向绞合技术，分层小节距设置控制，在保证导体柔软度和直流电阻的同时采用多层分线板+纳米紧压模的紧压技术，可以缩小导体外径、满足导体最小截面积要求及提高导体圆整度≥98％，绝缘挤出生产线带有自动调偏装置，能确保各绝缘线芯厚度均匀一致，偏心度≤3％。
(2)本发明采用的绝缘挤出工艺及护套挤出工艺控制，考虑到绝缘线芯成缆护套后还需要经过护套辐照工序，绝缘线芯强度和断裂伸长率会受到影响，通过绝缘和护套辐照前后强度和断裂伸长率辐照前参数的合理设定，可以确保辐照后成品信号线的绝缘和护套强度≥10MPa及断裂伸长率200％～280％的要求，满足成品的刮磨及透入度实验要求。
(3)本发明通过对紧压束丝工序单丝丝径选择、单丝的排列结构、束丝方向及电阻测试参数的合理设置，使导体经过绝缘挤出、对绞及成缆、护套各工序牵拉延伸后可保证成品信号线的20℃单根导体直流电阻≤48.59Ω/km，解决了导体电阻要求、导体最小截面积要求及电线绝缘线芯最大外径限制的矛盾。
(4)本发明通过控制导体圆整度及导体外径上下限的设定、绝缘线芯的厚度及偏心度控制、成缆节距上下限的设定、使电线每组绝缘线芯串联电容在30pf/ft～45pf/ft之间，每根绝缘线芯与屏蔽层串联电容在65pf/ft～80pf/ft之间；使电线每组对绞绝缘线芯串联电感在0.19μH/ft～0.21μH/ft之间，满足机车信号线对电容电感的苛刻要求，保证机车控制信号精准传输。
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：
缆芯1、绝缘线芯11、导体11-1、绝缘层11-2、PP填充绳2、绕包聚酯带层3、引流线4、铝塑复合带层5、护套层6。
具体实施方式
(实施例1)
如图1所示，智慧能源低损耗机车信号线由内而外依次为缆芯1、聚酯带层3、引流线4、铝塑复合带层5及护套层6；所述缆芯1由10根绝缘线芯11组成，每根所述绝缘线芯11由导体11-1和绝缘层11-2组成，所述10根绝缘线芯11等分成5组，每组两根所述绝缘线芯11对绞相切设置，5组所述绝缘线芯11中位于内部的5根所述绝缘线芯11两两相切，相邻所述绝缘线芯11的圆心夹角为72°，边隙填充PP填充绳2；所述引流线4与所述导体11-1相同。所述导体11-1的外径为0.74mm～0.76mm，最小截面积为0.383mm2，20℃直流电阻不大于46.00Ω/km。所述绝缘层11-2最薄点为0.41mm，平均厚度0.46mm；所述绝缘线芯11的偏心度≤3％，外径≤1.70mm。所述5组绝缘线芯11中的两根所述绝缘线芯11的所述绝缘层11-2分别为黑色和白色。所述聚酯带3厚度为0.04mm，宽度为30.0mm；所述铝塑复合带5厚度为0.05mm，宽度为35.0mm，搭盖率≥50％；所述引流线4置于所述聚酯带3和所述铝塑复合带5夹层中间，所述铝塑复合带5铝面朝内并与所述引流线4相切；绕包所述铝塑复合带5后外径控制在8.00mm～8.30mm；所述护套层6最薄点为1.02mm、最大厚度为1.27mm；所述信号线偏心度≤10％，外径≤11.00mm。
本实施例的智慧能源低损耗机车信号线的制造方法包括以下步骤：
制备所述导体11-1；采用19根丝径为0.160mm的镀锡铜单丝在束丝机上过分线板进行多层多次束丝；其中1+6根先束丝，节距设定范围6D～10D，模具选用0.35mm的紧压纳米模，12根后束丝，节距设定范围9D～13D，模具选用0.75mm的紧压纳米模，三层束丝内外层均左向，束丝后导体11-1外径为0.74mm～0.76mm，导体11-1最小截面积为0.383mm2，20℃直流电阻不大于46.00Ω/km；
在导体11-1外部挤出绝缘层11-2并进行辐照，得到绝缘线芯11；选用进口罗森泰75挤塑机挤出生产线；采用低烟无卤聚烯烃黑色或白色粒子状颗粒，使用时预先在烘箱中50℃烘干4小时；挤塑机机头加一层100目滤网，选用模芯0.80mm、模套1.65mm挤压式模具；机身温度设定为140±5℃、150±5℃、155±5℃、160±5℃，机头温度设定为：165±5℃、170±5℃、170±5℃；螺杆转速8～20，线速度40～60m/min；所述绝缘层11-2最薄点为0.41mm、平均厚度0.46mm；对绝缘挤出进在线监控偏心度及外径，确保各绝缘线芯厚度均匀一致，绝缘线芯11偏心度≤3％，外径≤1.70mm；绝缘层11-2挤出后强度≥7MPa、断裂伸长率≥370％，测试满足要求后可进行辐照工序；所述绝缘线芯11-2辐照工序选用1.5MeV辐照加速器，辐照工艺参数设定为：能量1.2MeV，剂量5.5mA/m/min，束流30mA，缠绕38圈，换卷束流0.5mA；所述绝缘线芯11-2辐照1次后，测试绝缘11-2强度≥12MPa、断裂伸长率≥240％，满足要求后可进行对绞及成缆工序；
将10根绝缘线芯11对绞及成缆为缆芯1，并进行屏蔽；所述屏蔽包含绕包聚酯带层2、设置引流线3和绕包铝塑复合带层4；在悬臂式1000型单绞机上由一根黑色的绝缘线芯11和一根白色的绝缘线芯11左向对绞为1组，对绞节距设定为31mm～45mm，对绞外径控制为3.20mm～3.40mm；对绞形成的5组绝缘线芯1再在1000型悬臂式单绞机上左向同时成缆，边隙填充PP填充绳2，成缆模具为8.0mm，成缆节距设定为94mm～105mm，成缆同时左向绕包一层厚度为0.04mm，宽度为30.0mm的聚酯带3，其搭盖率≥30％；拖引一根和导体11-1结构尺寸完全一致的引流线4；然后右向绕包一层厚度为0.05mm，宽度为35.0mm的铝塑复合带5，其搭盖率≥50％；所述引流线4置于聚酯带3和铝塑复合带5夹层中间，且铝塑复合带5铝面朝内并与引流线4相切；绕包铝塑复合带5后外径控制为8.00mm～8.30mm；
挤出护套层6并进行辐照。护套层6挤出选用80挤塑机，护套层6材料为低烟无卤聚烯烃深灰色粒子状颗粒，需提前在烘箱中50℃烘干4小时；挤塑机机头加一层100目滤网，选用模芯9.3mm、模套14.8mm的挤管式模具；根据材料的门尼粘度机身温度设定为115±5℃、120±5℃、120±5℃、125±5℃，机头温度设定为：130±5℃、130±5℃、135±5℃、135±5℃；螺杆转速20～30，线速度15～30m/min；护套层6最薄点为1.02mm、最大厚度为1.27mm，偏心度≤10％，外径≤11.00mm；护套6层挤出后强度≥7MPa、断裂伸长率≥350％，满足要求后可进行辐照工序；辐照工序选用3.0MeV辐照加速器，辐照工艺参数设定为：能量1.8MeV，剂量6.0mA/m/min，束流20mA，缠绕15圈，换卷束流0.5mA。
护套层6辐照1次后，测试电线绝缘11-2及护套6强度均≥10MPa、断裂伸长率均为200％～280％；成品检验合格后采用胶合板盘包装供货。
本发明采用的制造方法有效的提高了电线圆整度和柔软度、在满足电阻要求的条件下减小了电线的结构尺寸，解决了导体电阻要求、导体最小截面积要求及电线绝缘线芯最大外径限制的矛盾；通过每道工序的参数控制，使成品电线绝缘和护套强度及断裂伸长率满足要求；通过导体圆整度及导体外径上下限的设定、绝缘线芯的厚度及偏心度控制、成缆节距上下限的设定，满足了机车线对电容电感的苛刻要求，此种信号线可用于机车控制信号传输，抗干扰能力强，可在复杂电磁环境下保证控制信号的精准传输。
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，以上所述智慧能源低损耗机车信号线制造方法仅为本发明的具体实施例代表而已，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 (10)

1.智慧能源低损耗机车信号线，其特征在于：所述信号线由内而外依次为缆芯(1)及填充层(2)、聚酯带层(3)、引流线(4)、铝塑复合带层(5)和护套层(6)；所述缆芯(1)由10根绝缘线芯(11)组成，每根所述绝缘线芯(11)由导体(11-1)和绝缘层(11-2)组成，所述10根绝缘线芯(11)等分成5组，每组两根所述绝缘线芯(11)对绞相切设置，5组所述绝缘线芯(11)中位于内部的5根所述绝缘线芯(11)两两相切，相邻所述绝缘线芯(11)的圆心夹角为72°，边隙填充PP填充绳作为填充层(2)；所述引流线(4)与所述导体(11-1)相同。
2.根据权利要求1所述的智慧能源低损耗机车信号线，其特征在于：所述导体(11-1)的外径为0.74mm～0.76mm，最小截面积为0.383mm2，20℃直流电阻不大于46.00Ω/km。
3.根据权利要求2所述的智慧能源低损耗机车信号线，其特征在于：所述绝缘层(11-2)最薄点为0.41mm，平均厚度0.46mm；所述绝缘线芯(11)的偏心度≤3％，外径≤1.70mm。
4.根据权利要求1所述的智慧能源低损耗机车信号线，其特征在于：所述5组绝缘线芯(11)中的两根所述绝缘线芯(11)的所述绝缘层(11-2)分别为黑色和白色。
5.根据权利要求1所述的智慧能源低损耗机车信号线，其特征在于：所述聚酯带(3)厚度为0.04mm，宽度为30.0mm；所述铝塑复合带(5)厚度为0.05mm，宽度为35.0mm，搭盖率≥50％；所述引流线(4)置于所述聚酯带(3)和所述铝塑复合带(5)夹层中间，所述铝塑复合带(5)铝面朝内并与所述引流线(4)相切；绕包所述铝塑复合带(5)后外径控制在8.00mm～8.30mm；所述护套层(6)最薄点为1.02mm、最大厚度为1.27mm；所述信号线偏心度≤10％，外径≤11.00mm。
6.智慧能源低损耗机车信号线的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
确定如权利要求1-5之一所述的信号线结构；
制备所述导体(11-1)；
在导体(11-1)外部挤出绝缘层(11-2)并进行辐照，得到绝缘线芯(11)；
将10根绝缘线芯(11)对绞及成缆为缆芯(1)，并进行屏蔽；所述屏蔽包含绕包聚酯带层(3)、设置引流线(4)和绕包铝塑复合带层(5)；
挤出护套层(6)并进行辐照。
7.根据权利要求6所述的智慧能源低损耗机车信号线的制造方法，其特征在于：所述制备所述导体(11-1)包括：采用19根丝径为0.160mm的镀锡铜单丝在束丝机上过分线板进行多层多次束丝；其中1+6根先束丝，节距设定范围6D～10D，模具选用0.35mm的紧压纳米模，12根后束丝，节距设定范围9D～13D，模具选用0.75mm的紧压纳米模，三层束丝内外层均左向，束丝后导体(11-1)外径为0.74mm～0.76mm，导体(11-1)最小截面积为0.383mm2，20℃直流电阻不大于46.00Ω/km。
8.根据权利要求6所述的智慧能源低损耗机车信号线的制造方法，其特征在于：所述在导体(11-1)外部挤出绝缘层(11-2)：选用进口罗森泰75挤塑机挤出生产线；采用低烟无卤聚烯烃黑色或白色粒子状颗粒，使用时预先在烘箱中50℃烘干4小时；挤塑机机头加一层100目滤网，选用模芯0.80mm、模套1.65mm挤压式模具；机身温度设定为140±5℃、150±5℃、155±5℃、160±5℃，机头温度设定为：165±5℃、170±5℃、170±5℃；螺杆转速8～20，线速度40～60m/min；所述绝缘层(11-2)最薄点为0.41mm、平均厚度0.46mm；对绝缘挤出进在线监控偏心度及外径，确保各绝缘线芯厚度均匀一致，绝缘线芯(11)偏心度≤3％，外径≤1.70mm。
9.根据权利要求6所述的智慧能源低损耗机车信号线的制造方法，其特征在于：所述绝缘层(11-2)挤出后强度≥7MPa、断裂伸长率≥370％，测试满足要求后可进行辐照工序；所述绝缘线芯(11-2)辐照工序选用1.5MeV辐照加速器，辐照工艺参数设定为：能量1.2MeV，剂量5.5mA/m/min，束流30mA，缠绕38圈，换卷束流0.5mA；所述绝缘线芯(11-2)辐照1次后，测试绝缘(11-2)强度≥12MPa、断裂伸长率≥240％，满足要求后可进行对绞及成缆工序。
10.根据权利要求6所述的智慧能源低损耗机车信号线的制造方法，其特征在于：所述将10根绝缘线芯(11)成缆为缆芯(1)，并进行屏蔽包括：在悬臂式1000型单绞机上由一根黑色的绝缘线芯(11)和一根白色的绝缘线芯(11)左向对绞为1组，对绞节距设定为31mm～45mm，对绞外径控制为3.20mm～3.40mm；对绞形成的5组绝缘线芯(1)再在1000型悬臂式单绞机上左向同时成缆，边隙填充PP填充绳(2)，成缆模具为8.0mm，成缆节距设定为94mm～105mm，成缆同时左向绕包一层厚度为0.04mm，宽度为30.0mm的聚酯带(3)，其搭盖率≥30％；拖引一根和导体(11-1)结构尺寸完全一致的引流线(4)；然后右向绕包一层厚度为0.05mm，宽度为35.0mm的铝塑复合带(5)，其搭盖率≥50％；所述引流线(4)置于聚酯带(3)和铝塑复合带(5)夹层中间，且铝塑复合带(5)铝面朝内并与引流线(4)相切；绕包铝塑复合带(5)后外径控制为8.00mm～8.30mm。
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