CN109494007A - 一种集控制与通信一体的港口用吊具电缆 - Google Patents

一种集控制与通信一体的港口用吊具电缆 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种集控制与通信一体的港口用吊具电缆，由内至外依次包括高强度纤维绳，高强度高硬度橡胶层，多个控制线芯层，内护套层，编织加强层及外护套层，其中相邻两个控制线芯层之间以及控制线芯层和内护套层之间设置有绕包层，所述控制线芯层由多根薄壁绝缘控制线绞合而成，或者由多根薄壁绝缘控制线及光纤单元共同绞合而成，所述薄壁绝缘控制线包括控制线导体以及包覆在外部的薄壁绝缘层，控制线导体的绞合节径比为8~15倍，而薄壁绝缘层的壁厚为0.3~0.5mm，硬度大于80度，强度大于10MPa，伸长率为200~300%，所述光纤单元由多根光纤束管绞合而成，其绞合节径比为10~15倍，所述光纤束管内含有多根单模光纤或多根多模光纤。

Description

一种集控制与通信一体的港口用吊具电缆
技术领域
本发明涉及一种吊具电缆，尤其涉及一种集控制与通信一体的港口用吊具电缆。
背景技术
随着我国港口集装箱智能化设备的迅速发展，集装箱起重机所采用的技术也不断更新，特别是一些无人化码头，要求电缆具有动力、控制及通讯等多功能复合，从而优化了电缆敷设的路线。吊具电缆系统的主要作用是为了实现对吊具的各种操作功能和动作的控制，通过电缆中控制线的电能传输，可以把操作司机的各种指令传到吊具控制系统中，从而实现吊具的旋转锁定、起升及伸缩等复杂的动作。传统的纯控制吊具电缆对司机的操作熟练程度较高，需要司机在驾驶室观察吊具的位置后才能进行一系列操作，因此兼具通讯及控制的吊具电缆应运而生。
卷盘吊具电缆由于使用环境特殊，悬垂高度高达100米时，电缆自重加上吊具的启动拉力，瞬时拉力高达5000N以上，对电缆抗拉性能要求十分高。同时为了节省港机设备设计空间，一般电缆卷盘直径较小，即要求电缆具有良好的柔软性以及极小的弯曲半径。
目前各大港口基本使用进口吊具电缆，国内厂家由于技术、结构及材料上等方面与国外尚有差距，因此鲜有使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供集控制与通信一体的港口用吊具电缆，通过结构及参数方面的改进，制备出来的电缆完全可以满足现代化港口起重设备的使用要求。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种集控制与通信一体的港口用吊具电缆，由内至外依次包括高强度纤维绳，高强度高硬度橡胶层，多个控制线芯层，内护套层，编织加强层及外护套层，其中相邻两个控制线芯层之间，控制线芯层和内护套层之间设置有绕包层，所述控制线芯层由多根薄壁绝缘控制线绞合而成，或者由多根薄壁绝缘控制线及光纤单元共同绞合而成，所述薄壁绝缘控制线包括控制线导体以及包覆在外部的薄壁绝缘层，控制线导体的绞合节径比为8~15倍，而薄壁绝缘层的壁厚为0.3~0.5mm，硬度大于80度，强度大于10MPa，伸长率为200~300%，所述光纤单元由多根光纤束管绞合而成，其绞合节径比为10~15倍，所述光纤束管内含有多根单模光纤或多根多模光纤。
作为优选，所述高强度纤维绳的抗拉力大于5000N，所述高强度高硬度橡胶层的强度达17MPa，硬度大于85度。
作为优选，所述控制线芯层中薄壁绝缘控制线的绞合节径比为6~10倍，控制线芯层之间为同向绞合。
作为优选，所述编织加强层由高强度纤维编织而成，其编织角度为50~70°，而编织加强层的抗拉强度大于3000N。
作为优选，所述绕包层为聚酯麦拉绕包层。
作为优选，所述内护套层为高强度氯丁橡胶或氯化聚乙烯橡胶或TPU中的一种或两种组成，其中氯丁胶或氯化聚乙烯橡胶强度大于15MPa，伸长率为400%~500%，硬度为75度；TPU强度大于30MPa，伸长率大于400%，硬度为85度。
作为优选，所述外护套层为高强度氯丁橡胶或氯化聚乙烯橡胶或TPU中的一种或两种组成，其中氯丁胶或氯化聚乙烯橡胶强度大于15MPa，伸长率为400%~500%，硬度为75度；TPU强度大于30MPa，伸长率大于400%，硬度为85度。
作为优选，所述薄壁绝缘层的原料及配重比为：50份乙丙橡胶2032PM、50份乙丙橡胶4045、1~3份防老剂MB、1~2份防老剂RD、3~5份微晶蜡、10~20份高苯乙烯、3~5份HVA-2、1~2份TMTD、0.5~1份DM、1~2份DCP、60~90份改性烧陶土及4~8份石蜡油。
作为优选，所述HVA-2为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺。
作为优选，所述TMTD为硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆。
作为优选，所述DM为2,2'-二硫代二苯并噻唑。
与现有技术相比，本发明揭示的一种集控制与通信一体的港口用吊具电缆，严格考虑到卷盘吊具电缆的使用环境，具有及其优良的抗拉性能，对其结构进行改进，使得其总抗拉强度大于10000N，远远超过了一般港口机械要求的5000N，从而确保了电缆的抗拉性能；
通过对绝缘层的配方进行改进，改进后的绝缘材料具有良好的电气绝缘性能，较高的强度和硬度，可以使得制备的绝缘层厚度仅为0.3~0.5mm，尽可能的减小绝缘线芯外径，从而确保吊具电缆整体外径减小，缩小卷盘所需的空间，同时减薄的绝缘层的各项性能（强度及抗拉值）始终满足要求，防止线芯在后续工序中被压扁或压破，确保其性能；
通过特殊的束丝节径比、成缆节径比以及成缆参数，确保了电缆反复弯曲时的柔韧性。其中光纤单元作为通信单元，其组数必须为偶数组且在控制线芯层中对称分布，目的在于确保卷盘电缆的结构稳定性，使得电缆在反复弯曲过程中不会因自重不均匀而产生不良扭转，从而影响电缆使用寿命。
超高强度的内外护套可以提供良好的包裹力（内外护套选用统一材质），具有抗拉、耐磨以及耐紫外等港口设备所必须的性能，确保电缆具有持久的耐用性，其使用寿命长达3年以上不断芯，给港口机械设备正常运行提供了良好的保障。
附图说明
图1是本发明一种集控制与通信一体的港口用吊具电缆的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1所示，本发明所揭示的一种集控制与通信一体的港口用吊具电缆，其结构从内至外依次包括高强度纤维层1，高强度高硬度橡胶层2，多个控制线芯层3，内护套层4，编织加强层5及外护套层6，其中相邻两个控制线芯层之间，控制线芯层和内护套层之间设置有绕包层7。
具体说来，所述高强度纤维层由高强纤维绳组成，该高强度纤维绳的抗拉力至少为5000N，其线径根据卷盘吊具系统拉力而改变，拉力要求高，线径就大，所述高强度高硬度橡胶层的强度达17MPa，硬度大于85度，可以进一步提升电缆的抗拉性能。
所述控制线芯层由多根薄壁绝缘控制线绞合而成，或者由多根薄壁绝缘控制线8及光纤单元9共同绞合而成，其绞合节径比为6~10倍，其中只有最外层的控制线芯层中含有光纤单元，且光纤单元为偶数组，并且对称分布在控制线芯层中。多个控制线芯层为同向绞合，可以确保电缆的柔软性，所述薄壁绝缘控制线包括控制线导体10以及包覆在外部的薄壁绝缘层11，控制线导体的绞合节径比为8~15倍，而薄壁绝缘层的壁厚为0.3~0.5mm，硬度大于80度，强度大于10MPa，伸长率为200~300%，所述光纤单元由多根光纤束管12绞合而成，其绞合节径比为10~15倍，外部挤包有高强度高硬度橡胶层13，所述光纤束管内含有多根单模光纤或多根多模光纤。
所述绕包层为聚酯麦拉绕包层。
所述编织加强层由高强度纤维编织而成，其编织角度为50~70°，而编织加强层的抗拉强度大于3000N。
所述内护套层为高强度氯丁橡胶或氯化聚乙烯橡胶或TPU中的一种或两种组成，其中氯丁胶或氯化聚乙烯橡胶强度大于15MPa，伸长率为400%~500%，硬度为75度；TPU强度大于30MPa，伸长率大于400%，硬度为85度。
所述外护套层为高强度氯丁橡胶或氯化聚乙烯橡胶或TPU中的一种或两种组成，其中氯丁胶或氯化聚乙烯橡胶强度大于15MPa，伸长率为400%~500%，硬度为75度；TPU强度大于30MPa，伸长率大于400%，硬度为85度。
在实际设计时，内外护套选用同种材质，可以确保护层之间具有良好的粘合性，其粘合力大于5N/mm。
所述薄壁绝缘层为新型绝缘材料，其原料及配重比为：50份乙丙橡胶2032PM、50份乙丙橡胶4045、1~3份防老剂MB、1~2份防老剂RD、3~5份微晶蜡、10~20份高苯乙烯、3~5份HVA-2、1~2份TMTD、0.5~1份DM、1~2份DCP、60~90份改性烧陶土及4~8份石蜡油。
其中：所述乙丙橡胶2032PM为中石化三井生产，乙丙橡胶4045为吉林吉化生产，所述高苯乙烯具有优异的电气性能，结合苯乙烯含量约65%左右，可以确保薄壁绝缘电气性能优良且具有80度以上的硬度，所述HVA-2为N.N'-间苯撑双马来酰亚胺，所述TMTD为硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆，所述DM为2,2'-二硫代二苯并噻唑。
下面通过几个实施例对本发明的结构进行细述：
第一实施例：
中心抗拉加强芯制备：选用6000D高强度纤维4股，每股纤维抗拉力大于1500N，纤维不需绞合直接在挤出设备上挤出要求厚度的高强度高硬度橡胶。
薄壁绝缘控制线制备：选用80根0.2mm铜丝，束丝节径比8倍，然后挤出厚度为0.3mm薄壁绝缘。
光纤单元制备：3根光纤束管，每根束管内含有1根单模光纤，光纤绞合节径比10倍，绞合后挤出高强度高硬度橡胶护套。
控制线芯层制备：由两层30根薄壁绝缘控制线及2根光纤单元组成。线芯成缆节径比6倍，内外层绞合方向均为右向，控制线芯层与层之间采用聚酯麦拉绕包层隔离。
内护套层制备：在上述缆芯外挤出相应厚度的氯丁橡胶内护套。
编织加强层制备：编织采用18锭编织机，每锭2根高强度纤维，编织角度为50°，编织密度60%。
外护套层制备：在编织层外挤出相应厚度的氯丁橡胶外护套。
其中薄壁控制线绝缘配方组分为乙丙橡胶2032PM 50份，乙丙橡胶4045 50份，防老剂MB1份，防老剂RD 2份，微晶蜡3份，高苯乙烯10份，HVA-2 3份，TMTD1份，DM0.5份 ，DCP2份，改性陶土60份，石蜡油4份。
第二实施例：
中心抗拉加强芯制备：选用4500D高强度纤维7股，每股纤维抗拉力大于900N，纤维绞合后在挤出设备上挤出要求厚度的高强度高硬度橡胶。
薄壁绝缘控制线制备：选用76根0.2mm铜丝，束丝节径比12倍，然后挤出厚度为0.4mm薄壁绝缘。
光纤单元制备：4根光纤束管，每根束管内含有2根多模光纤，光纤绞合节径比12倍，绞合后挤出高强度高硬度橡胶护套。
控制线芯层制备：由三层44根薄壁绝缘控制线及4根光纤单元组成。线芯成缆节径比8倍，内外层绞合方向均为左向，控制线芯层与层之间采用聚酯麦拉绕包层隔离。
内护套层制备：在上述缆芯外挤出相应厚度的氯化聚乙烯橡胶内护套。
编织加强层制备：编织采用36锭编织机，每锭4根高强度纤维，编织角度为60°，编织密度70%。
外护套层制备：在编织层外挤出相应厚度的氯化聚乙烯橡胶外护套。
其中薄壁控制线绝缘配方组分为乙丙橡胶2032PM 50份，乙丙橡胶4045 50份，防老剂MB2份，防老剂RD 1.5份，微晶蜡4份，高苯乙烯15份，HVA-2 4份，TMTD1.5份，DM0.8份 ，DCP 1.5份，改性陶土75份，石蜡油6份。
第三实施例：
中心抗拉加强芯制备：选用3000D高强度纤维9股，每股纤维抗拉力大于600N，纤维绞合后在挤出设备上挤出要求厚度的高强度高硬度橡胶。
薄壁绝缘控制线制备：选用61根0.22铜丝，束丝节径比15倍，然后挤出厚度为0.5mm薄壁绝缘。
光纤单元制备：7根光纤束管，每根束管内含有4根多模光纤，光纤绞合节径比15倍，绞合后挤出高强度高硬度橡胶护套。
控制线芯层制备：由三层51根薄壁绝缘控制线及6根光纤单元组成。线芯成缆节径比10倍，内外层绞合方向均为左向。控制线芯层与层之间采用聚酯麦拉绕包层隔离。
内护套层制备：在上述缆芯外挤出相应厚度的TPU弹性体内护套。
编织加强层制备：编织采用36锭编织机，每锭4根高强度纤维，编织角度为70°，编织密度80%。
外护套层制备：在编织层外挤出相应厚度的TPU弹性体外护套。
其中薄壁控制线绝缘配方组分为乙丙橡胶2032PM 50份，乙丙橡胶4045 50份，防老剂MB3份，防老剂RD 1份，微晶蜡5份，高苯乙烯20份，HVA-2 5份，TMTD2份，DM1份 ，DCP 1份，改性陶土90份，石蜡油8份。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种集控制与通信一体的港口用吊具电缆，其特征在于：由内至外依次包括高强度纤维绳，高强度高硬度橡胶层，多个控制线芯层，内护套层，编织加强层及外护套层，其中相邻两个控制线芯层之间，控制线芯层和内护套层之间设置有绕包层，所述控制线芯层由多根薄壁绝缘控制线绞合而成，或者由多根薄壁绝缘控制线及光纤单元共同绞合而成，所述薄壁绝缘控制线包括控制线导体以及包覆在外部的薄壁绝缘层，控制线导体的绞合节径比为8~15倍，而薄壁绝缘层的壁厚为0.3~0.5mm，硬度大于80度，强度大于10MPa，伸长率为200~300%，所述光纤单元由多根光纤束管绞合而成，其绞合节径比为10~15倍，所述光纤束管内含有多根单模光纤或多根多模光纤。
2.根据权利要求1所述的集控制与通信一体的港口用吊具电缆，其特征在于：所述高强度纤维绳的抗拉力大于5000N，所述高强度高硬度橡胶层的强度达17MPa，硬度大于85度。
3.根据权利要求1所述的集控制与通信一体的港口用吊具电缆，其特征在于：所述控制线芯层中薄壁绝缘控制线的绞合节径比为6~10倍，控制线芯层之间为同向绞合。
4.根据权利要求1所述的集控制与通信一体的港口用吊具电缆，其特征在于：所述编织加强层由高强度纤维编织而成，其编织角度为50~70°，而编织加强层的抗拉强度大于3000N。
5.根据权利要求1所述的集控制与通信一体的港口用吊具电缆，其特征在于：所述绕包层为聚酯麦拉绕包层。
6.根据权利要求1所述的集控制与通信一体的港口用吊具电缆，其特征在于：所述薄壁绝缘层的原料及配重比为：50份乙丙橡胶2032PM、50份乙丙橡胶4045、1~3份防老剂MB、1~2份防老剂RD、3~5份微晶蜡、10~20份高苯乙烯、3~5份HVA-2、1~2份TMTD、0.5~1份DM、1~2份DCP、60~90份改性烧陶土及4~8份石蜡油。
7.根据权利要求6所述的集控制与通信一体的港口用吊具电缆，其特征在于：所述HVA-2为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺。
8.根据权利要求6所述的集控制与通信一体的港口用吊具电缆，其特征在于：所述TMTD为硫化促进剂二硫化四甲基秋兰姆。
9.根据权利要求6所述的集控制与通信一体的港口用吊具电缆，其特征在于：所述DM为2,2'-二硫代二苯并噻唑。
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