CN113035417B - 一种硬度可变柔性电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种硬度可变柔性电缆，涉及一种电缆，其包括支撑芯，支撑芯的侧壁上设有多个沿其周向布置的多股线芯；外护套与填充层之间设有缓冲层，缓冲层包括缓冲带以及发泡橡胶带，缓冲带内设置有若干个第一缓冲囊以及第二缓冲囊；第一缓冲囊内充有缓冲气体；第二缓冲囊内填充有相变材料。缓冲层能够在电缆使用状态下提高电缆的刚性，从而让电缆满足使用时的刚性需求，保护电缆在使用过程中不易破坏，并在电缆非使用状态下让电缆具有一定柔性，让电缆在运输、拖拽、安装过程中能够承受一定的挤压力，电缆在相互堆叠等过程中电缆之间也能够相互适应，以使电缆之间在该过程中内部结构不被刚性破坏。

Description

一种硬度可变柔性电缆

技术领域

本发明涉及电缆的技术领域，尤其涉及一种硬度可变柔性电缆。

背景技术

随着社会的发展，电缆的种类越来越多，而电缆的内部结构一般都是由单股或多股线芯和绝缘层组成，并具有多组导线，每组导线之间相互绝缘，常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电缆按其用途可分为电力电缆、通信电缆和控制电缆等，一般用于连接电路、电器等。

目前在电力传输中，铺设电缆的过程中会频繁移动电缆，会进行各种挤压、拖拽和弯扭，传统的电缆内部导线间连接紧密，电缆外部受力时，内部导线受到的多向作用力，长时间致使导线断裂，严重缩短电缆后期使用寿命。若提高电缆柔性，虽然能够让其在前期的安装、运输的过程不易破坏，但是，在后期使用过程中又无法满足电缆的刚性需求，同样会导致其在使用过程中结构被破坏，给社会带来巨大经济损失。

发明内容

本发明实施例的目的在于：提供一种硬度可变柔性电缆，通过第一缓冲囊及第二缓冲囊对电缆进行保护，在电缆使用状态下提高刚性，在非使用状态下保证其柔性，从而解决现有技术中存在的技术问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种硬度可变柔性电缆，包括支撑芯，所述支撑芯的侧壁上设有多个沿其周向布置的多股线芯，所述多股线芯的外部包有绝缘层，各所述绝缘层及所述支撑芯的外部设有填充层；外护套，套设于所述填充层周部；所述外护套与所述填充层之间设有缓冲层，所述缓冲层包括缓冲带以及发泡橡胶带，所述缓冲带内在其延伸方向上排列设置有若干个第一缓冲囊以及第二缓冲囊，所述发泡橡胶带包覆于所述所述缓冲带并螺旋缠绕在所述填充层的外周面；所述第一缓冲囊内充有缓冲气体；所述第二缓冲囊内填充有相变材料，当所述多股线芯温度低于或等于45摄氏度，高于0摄氏度，所述相变材料为液态，当所述多股线芯温度为高于45摄氏度，所述相变材料为气态。

进一步地，所述第一缓冲囊与所述第二缓冲囊依次交替设置于所述缓冲带内。

进一步地，所述填充层为阻水缓冲绳，所述阻水缓冲绳的外周与所述缓冲层之间设置有阻水膜；所述阻水缓冲绳包括多根阻水带，多根所述阻水带之间交叉环绕并包覆在由所述绝缘层及所述支撑芯所形成的表面，所述阻水膜包覆于所述阻水缓冲绳的外表面。

进一步地，所述阻水膜与所述发泡橡胶带之间形成有缓冲间隙；所述第一缓冲囊内具有用于容纳缓冲气体的气腔，所述气腔与所述缓冲间隙连通，所述第一缓冲囊包括自由状态以及压缩状态，在未受外力挤压的情况下，所述第一缓冲囊呈自由状态，受压时，所述第一缓冲囊呈压缩状态，并且具有恢复呈自由状态的弹性复位能力。

进一步地，所述第一缓冲囊内设置有弹性复位件，所述弹性复位件的相对两端分别抵压于所述气腔的相对两腔壁上；在所述硬度可变柔性电缆的轴向方向上，各所述弹性复位件的中心延长线过所述硬度可变柔性电缆的圆心。

进一步地，所述第一缓冲囊上设置有两个单向排气阀，两个所述单向排气阀的两端分别与所述气腔以及所述缓冲间隙连通；其中一所述单向排气阀允许气体由所述气腔流至所述缓冲间隙；另一所述单向排气阀允许气体由所述缓冲间隙流至所述气腔。

进一步地，所述支撑芯的侧壁上设有数量与所述多股线芯一致的容纳槽，所述多股线芯对应嵌置于所述容纳槽之中；所述多股线芯嵌入所述容纳槽的深度不小于自身直径的1/3。

进一步地，所述多股线芯为三根，三根所述多股线芯在所述支撑芯的侧壁上构成等边三角形结构，等边三角形结构的所述多股线芯外部包裹有闭合的缓冲垫。

进一步地，任意两相邻的所述多股线芯之间设置有填充气囊，所述填充气囊嵌置于所述支撑芯，且所述填充气囊的相对两侧分别抵压于与其相邻的两所述绝缘层的表面。

进一步地，所述绝缘层外还设置有屏蔽层以及光纤单元保护层，所述屏蔽层设置在所述光纤单元保护层以及所述绝缘层之间；所述光纤单元保护层中设有光纤带。

本发明的有益效果为：设置的支撑芯可保证电缆的内层具有一定的强度，以使在前期运输、安装下，多股线芯也不容易被破坏；

在电缆的外护套与填充层之间设有缓冲层，缓冲层能够在电缆使用状态下提高电缆的刚性，从而让电缆满足使用时的刚性需求，保护电缆在使用过程中不易破坏，并在电缆非使用状态下让电缆具有一定柔性，让电缆在运输、拖拽、安装过程中能够承受一定的挤压力，电缆在相互堆叠等过程中电缆之间也能够相互适应，以使电缆之间在该过程中内部结构不被刚性破坏。

第一缓冲囊内充有缓冲气体，让第一缓冲囊形成能够缓冲外力的气囊；第二缓冲囊内填充有相变材料，当多股线芯温度低于或等于45摄氏度，高于0摄氏度，相变材料为液态，让电缆在非使用状态下具有柔性特性，当多股线芯温度为高于45摄氏度，相变材料为气态，在相变材料为气态时，其体积会相应增大，从而充满第二缓冲囊，让第二缓冲囊紧绷并相对于液态更具刚性，从而对电缆起到保护的作用。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例所述硬度可变柔性电缆截面结构示意图；

图2为图1的A部放大示意图；

图3为本发明实施例所述第一缓冲囊截面结构示意图。

图中：10、支撑芯；11、容纳槽；12、填充气囊；20、多股线芯；21、绝缘层；22、缓冲垫；23、屏蔽层；24、光纤单元保护层；241、光纤带；30、填充层；31、阻水缓冲绳；32、阻水膜；40、外护套；50、缓冲层；51、缓冲带；52、发泡橡胶带；53、第一缓冲囊；54、第二缓冲囊；55、缓冲间隙；531、气腔；532、弹性复位件；533、单向排气阀。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-图3所示，为了让电缆既在运输、安装过程中不易产生刚性破坏，又在使用过程中具有一定刚性自我保护功能，本实施例提供一种硬度可变柔性电缆，其内层包括有支撑芯10，支撑芯10的侧壁上设有多个沿其周向布置的多股线芯20，多股线芯20中，每股线芯垂直于长度方向上的截面为圆形，线芯的材料可选择铜或铜合金。在多股线芯20中，可在线芯之间的缝隙中或在线芯绞合过程中填充导电拒水膏，将线芯间缝隙密实填充；该结构消除线芯缝隙，阻断了线芯虹吸效应的形成通道，有效消除虹吸效应。多股线芯20的外部包有绝缘层21，避免各组线芯之间产生相互影响，绝缘层21优选高密度聚乙烯，电绝缘性、韧性及耐寒性较好，而且对液态分子的渗透性小，一定程度也可起到防水的效果，当然，也可采用绝缘防火材料，使电缆绝缘层21具备阻水及阻燃的效果。

各绝缘层21及支撑芯10的外部设有填充层30，填充层30可采用防水和/或防火材料，进一步提高电缆内层的绝缘性、防水性以及防火性能。

外护套40，套设于填充层30周部，外护套40优选由耐磨耐热的绝缘材料制成，在其他实施例中，可以对保护层进行进一步的优化，如设置有多层，以增强保护性、耐磨性，或者，在保护层内部分设置/填充相变材料，延缓电缆的温度增加等，这些均属于本领域技术人员容易想到的，理应属于本公开的保护范围。

为了解决背景技术中所提及的技术问题，外护套40与填充层30之间设有缓冲层50，缓冲层50包括缓冲带51以及发泡橡胶带52，缓冲带51内在其延伸方向上排列设置有若干个第一缓冲囊53以及第二缓冲囊54，发泡橡胶带52包覆于缓冲带51并螺旋缠绕在填充层30的外周面。

第一缓冲囊53内充有缓冲气体；第二缓冲囊54内填充有相变材料，当多股线芯20温度低于或等于45摄氏度，高于0摄氏度，相变材料为液态，当多股线芯20温度为高于45摄氏度，相变材料为气态，具体的，第二缓冲囊54内的相变材料在一个大气压下的气液相变温度为45摄氏度。

缓冲带51与发泡橡胶带52螺旋设置，且由于缓冲带51内设置了若干个第一缓冲囊53以及第二缓冲囊54，而第一缓冲囊53内充有气体，从而第一缓冲囊53在受压后会将空气进行压缩，从而第一缓冲囊53会产生较好的变形，在铺设电力电缆碰到弯折时第一缓冲囊53会产生较大的变形，且由于第一缓冲囊53周外还设有发泡橡胶带52，从而使电缆容易产生弯折，便于电缆铺设，在发泡橡胶带52的内部具有较多的气泡孔，在发泡橡胶带52弯折、挤压时，气泡孔也能够为其提供压缩空间，且压缩后不易产生返弹，在弯折时发泡橡胶带52首先产生了压缩，使第一缓冲囊53的压缩量减少，让第一缓冲囊53保持较好的弹性，有效保持第一缓冲囊53的缓冲效果，进一步，由于第一缓冲囊53具有一定的弹性复位能力，当电缆外部失去抵触后，通过第一缓冲囊53的弹性作用也能有效的使电缆表面恢复平整，螺旋式的设置方式也能够让电缆受到非常大的变形时有效的避免第一缓冲囊53产生过度的变形而产生破裂的情况，有效的提高了第一缓冲囊53与电缆的使用寿命。

本发明的硬度可变柔性电缆在非使用状态下，即多股线芯20未通电使用时，其温度一般处于与环境温度相近的0-45度，因此，在此温度下，第二缓冲囊54内的相变材料呈液态，使第二缓冲囊54能够适应电缆的弯折、拉伸或拖拽等在运输、安装过程中会产生的情况，并且，在电缆表面受压的情况下，第二缓冲囊54也能够缓冲并且对受力的位置进行很好的承托，使电缆相互堆叠等情况下，电缆内层不会受到外部刚性应力的影响，有效保护在非使用状态下电缆的内部结构，而当硬度可变柔性电缆在使用过程中，其多股线芯20在通电后会升温，并且在工作过程中温度会处于45至70摄氏度之间，因此，相变材料在高于45摄氏度后气化，气化后的相变材料体积相比液态时会增加，从而让第二缓冲囊54内压力增大，气化后的相变材料会挤压在地二缓冲囊内，让第二缓冲囊54表面鼓起并具有一定的刚性，从而提高电缆的刚性强度，使电缆在工作状态下其表面刚性得到提高，让电缆刚性符合使用需求。这样，不管电缆在使用状态下还是非使用状态下，电缆的物理性能均能满足电缆当前使用需求，有效保护电缆内层结构，大大延长电缆的使用寿命。

具体的，第一缓冲囊53与第二缓冲囊54依次交替设置于缓冲带51内，使第一缓冲囊53与第二缓冲囊54分别为电缆提供的物理性能能够均匀分布在电缆的表面。

进一步，绝缘层21及支撑芯10表面填充有阻水缓冲绳31，阻水缓冲绳31的外周与缓冲层50之间设置有阻水膜32，能够提高电缆内层的阻水性能，也能够避免第二缓冲囊54破裂，相变材料在液态情况下对多股线芯20造成影响。阻水缓冲绳31包括多根阻水带，多根阻水带之间交叉环绕并包覆在由绝缘层21及支撑芯10所形成的表面，阻水膜32包覆于阻水缓冲绳31的外表面。阻水带是由条形基带和通过粘接剂粘接在基带一面的膨胀微粒组成，条形基带可采用无纺布、玻璃纤维布或涤纶布中的任一种，膨胀微粒为纤维素、丙烯酰胺、丙烯酸聚合物。

为了提高电缆的缓冲性能，阻水膜32与发泡橡胶带52之间形成有缓冲间隙55，在抵压柔性电缆的轴向方向上，由于缓冲带51呈螺旋结构，因此缓冲带51在层与层之间的间隙也能够形成缓冲间隙55。第一缓冲囊53内具有用于容纳缓冲气体的气腔531，气腔531与缓冲间隙55连通，第一缓冲囊53包括自由状态以及压缩状态，在未受外力挤压的情况下，第一缓冲囊53呈自由状态，受压时，第一缓冲囊53呈压缩状态，并且具有恢复呈自由状态的弹性复位能力。

第一缓冲囊53内设置有弹性复位件532，弹性复位件532的相对两端分别抵压于气腔531的相对两腔壁上,在硬度可变柔性电缆的轴向方向上，各弹性复位件532的中心延长线过硬度可变柔性电缆的圆心，使第一缓冲囊53的受力面位于远离多股线芯20的一侧，保证电缆表面受压时弹性复位件532能够随之压缩，随后协助第一缓冲囊53复位呈自由状态。

进一步的，第一缓冲囊53上设置有两个单向排气阀533，两个单向排气阀533的两端分别与气腔531以及缓冲间隙55连通，其中一单向排气阀533允许气体由气腔531流至缓冲间隙55；另一单向排气阀533允许气体由缓冲间隙55流至气腔531。

在第一缓冲囊53受挤压，由自由状态受压呈压缩状态的过程中，允许气体由气腔531流至缓冲间隙55的单向排气阀533开启，使第一缓冲囊53中的缓冲气体能够流入缓冲间隙55当中，允许气体由缓冲间隙55流至气腔531的单向排气阀533关闭，避免气体回流，使第一缓冲囊53能够处于被挤压形变的状态；在第一缓冲囊53被释放后，由压缩状态释放呈自由状态的过程中，允许气体由气腔531流至缓冲间隙55的单向排气阀533关闭，避免第一缓冲囊53中的气体继续流向缓冲间隙55，允许气体由缓冲间隙55流至气腔531的单向排气阀533开启，使原本流入缓冲间隙55中的缓冲气体能够回流重新进入第一缓冲囊53当中，使第一缓冲囊53恢复自由状态，这样的设置方式，能够增加第一缓冲囊53的变形量，从而提高电缆表面的承受能力。

为了稳定多股线芯20，支撑芯10的侧壁上设有数量与多股线芯20一致的容纳槽11，多股线芯20对应嵌置于容纳槽11之中，多股线芯20嵌入容纳槽11的深度不小于自身直径的1/3。

进一步，多股线芯20为三根，三根多股线芯20在支撑芯10的侧壁上构成等边三角形结构，等边三角形结构的多股线芯20外部包裹有闭合的缓冲垫22，缓冲垫22设置在填充层30之内。缓冲垫22内部包裹三个多股线芯20，使内部多股线芯20安装结构牢固，当电缆外部受到作用力时，缓冲垫22内部的多股线芯20能够被缓冲垫22保护，且缓冲垫22处于紧绷状态，也能够起到一定泄力的作用，提供缓冲的功能，减少并减小多股线芯20上的受到的作用力，提高了电缆的韧性。

任意两相邻的多股线芯20之间设置有填充气囊12，填充气囊12嵌置于支撑芯10，且填充气囊12的相对两侧分别抵压于与其相邻的两绝缘层21的表面，从而紧逼多股线芯20让其保持稳定。

而为了让电缆还具有信号传输功能，绝缘层21外还设置有屏蔽层23以及光纤单元保护层24，屏蔽层23设置在光纤单元保护层24以及绝缘层21之间，光纤单元保护层24中设有光纤带241。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硬度可变柔性电缆，其特征在于，包括：

支撑芯(10)，所述支撑芯(10)的侧壁上设有多个沿其周向布置的多股线芯(20)，所述多股线芯(20)的外部包有绝缘层(21)，各所述绝缘层(21)及所述支撑芯(10)的外部设有填充层(30)；

外护套(40)，套设于所述填充层(30)周部；

所述外护套(40)与所述填充层(30)之间设有缓冲层(50)，所述缓冲层(50)包括缓冲带(51)以及发泡橡胶带(52)，所述缓冲带(51)内在其延伸方向上排列设置有若干个第一缓冲囊(53)以及第二缓冲囊(54)，所述发泡橡胶带(52)包覆于所述缓冲带(51)并螺旋缠绕在所述填充层(30)的外周面；

所述第一缓冲囊(53)内充有缓冲气体；所述第二缓冲囊(54)内填充有相变材料，当所述多股线芯(20)温度低于或等于45摄氏度，高于0摄氏度，所述相变材料为液态，当所述多股线芯(20)温度为高于45摄氏度，所述相变材料为气态。

2.根据权利要求1所述的硬度可变柔性电缆，其特征在于，所述第一缓冲囊(53)与所述第二缓冲囊(54)依次交替设置于所述缓冲带(51)内。

3.根据权利要求1所述的硬度可变柔性电缆，其特征在于，所述填充层(30)为阻水缓冲绳(31)，所述阻水缓冲绳(31)的外周与所述缓冲层(50)之间设置有阻水膜(32)；

所述阻水缓冲绳(31)包括多根阻水带，多根所述阻水带之间交叉环绕并包覆在由所述绝缘层(21)及所述支撑芯(10)所形成的表面，所述阻水膜(32)包覆于所述阻水缓冲绳(31)的外表面。

4.根据权利要求3所述的硬度可变柔性电缆，其特征在于，所述阻水膜(32)与所述发泡橡胶带(52)之间形成有缓冲间隙(55)；

所述第一缓冲囊(53)内具有用于容纳缓冲气体的气腔(531)，所述气腔(531)与所述缓冲间隙(55)连通，所述第一缓冲囊(53)包括自由状态以及压缩状态，在未受外力挤压的情况下，所述第一缓冲囊(53)呈自由状态，受压时，所述第一缓冲囊(53)呈压缩状态，并且具有恢复呈自由状态的弹性复位能力。

5.根据权利要求4所述的硬度可变柔性电缆，其特征在于，所述第一缓冲囊(53)内设置有弹性复位件(532)，所述弹性复位件(532)的相对两端分别抵压于所述气腔(531)的相对两腔壁上；

在所述硬度可变柔性电缆的轴向方向上，各所述弹性复位件(532)的中心延长线过所述硬度可变柔性电缆的圆心。

6.根据权利要求4所述的硬度可变柔性电缆，其特征在于，所述第一缓冲囊(53)上设置有两个单向排气阀(533)，两个所述单向排气阀(533)的两端分别与所述气腔(531)以及所述缓冲间隙(55)连通；

其中一所述单向排气阀(533)允许气体由所述气腔(531)流至所述缓冲间隙(55)；

另一所述单向排气阀(533)允许气体由所述缓冲间隙(55)流至所述气腔(531)。

7.根据权利要求1所述的硬度可变柔性电缆，其特征在于，所述支撑芯(10)的侧壁上设有数量与所述多股线芯(20)一致的容纳槽(11)，所述多股线芯(20)对应嵌置于所述容纳槽(11)之中；

所述多股线芯(20)嵌入所述容纳槽(11)的深度不小于自身直径的1/3。

8.根据权利要求7所述的硬度可变柔性电缆，其特征在于，所述多股线芯(20)为三根，三根所述多股线芯(20)在所述支撑芯(10)的侧壁上构成等边三角形结构，等边三角形结构的所述多股线芯(20)外部包裹有闭合的缓冲垫(22)。

9.根据权利要求8所述的硬度可变柔性电缆，其特征在于，任意两相邻的所述多股线芯(20)之间设置有填充气囊(12)，所述填充气囊(12)嵌置于所述支撑芯(10)，且所述填充气囊(12)的相对两侧分别抵压于与其相邻的两所述绝缘层(21)的表面。

10.根据权利要求1所述的硬度可变柔性电缆，其特征在于，所述绝缘层(21)外还设置有屏蔽层(23)以及光纤单元保护层(24)，所述屏蔽层(23)设置在所述光纤单元保护层(24)以及所述绝缘层(21)之间；

所述光纤单元保护层(24)中设有光纤带(241)。

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