CN113936845A - 异型高强仪表电缆及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了异型高强仪表电缆及其制造工艺，该电缆包括由外至内依次设置的护套层、碳纤维编织加强层、铜带屏蔽层、包带和线芯，线芯由两个水平放置的导电芯体对绞而成，包带内、导电芯体之间填充有填充体，导电芯体包括导体和挤包于外部的绝缘，绝缘中有一个面为平面，两个对绞的导电芯体的绝缘的平面相对接触。本发明采用偏心导体设计，线芯导体间距增大50％以上，电容降低50％以上，电气性能提高50％以上，采用碳纤维编织加强层提高电缆的抗拉强度和耐腐蚀性，同时与铜带接触能很好地传导感应电流，无需使用铜引流线，采用新型绝缘料、护套料，降低信号衰减，保证信号强度，电缆更轻、更柔软，外径更小，大大降低施工难度，节约施工空间。

Description

异型高强仪表电缆及其制造工艺

技术领域

本发明属于电缆技术领域，具体涉及异型高强仪表电缆及其制造工艺。

背景技术

仪表电缆为额定电压500V及以下对于电磁性能要求较高的电子计算机和自动化仪器仪表用电缆，为保证信号的稳定传输，仪表电缆对线芯间以及外部产生的电磁干扰有着严格的要求，线芯间的电容值就是很重要的考核指标，在JB/T 13486标准中规定1mm²导体聚乙烯绝缘的仪表电缆线芯间工作电容应不大于115pF/m，工作电容C的计算公式为：

其中，a为回路中电线导体中心距，d为导体直径，ε为等效相对介电常数。

由公式(1)可知，相同截面导体和绝缘材料情况下，增大导体间距可以降低线芯间的电容值。但是如何增大导体间距且在增大导体间距的同时如何避免仪表电缆的其他性能产生不良影响值得人们深思，目前市面上尚未有对应产品。

目前的仪表电缆的结构如图1所示，包括由内至外依次设置的线芯、填充层3、绕包带4、屏蔽层5、内护层7、钢丝铠装层8、绕包层9和外护套层10，第一绕包带4与铜带屏蔽层5之间设置铜引流线6，线芯包括两个对绞的电缆导体1，以消除线芯间产生的电磁耦合，提高抗共模干扰能力，电缆导体1外部挤包有绝缘层2，在需要电缆抗机械应力的环境中，需要设置钢丝铠装层8，以提高电缆的抗拉性能及抗压性能，铠装结构也可以转化外部电磁能量，提高电缆抵抗外界电磁干扰的能力，但是钢丝铠装层8在潮湿或者污染环境中容易生锈，影响电缆性能及使用寿命，而且还需要配合内护层7和绕包层9使用，内护层7厚度一般不低于1mm，所造电缆重量较大，柔软度不够，施工难度较大，制造工艺复杂，制造成本较高。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供异型高强仪表电缆及其制造工艺。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

异型高强仪表电缆，包括由外至内依次设置的护套层、碳纤维编织加强层、铜带屏蔽层、包带和线芯，所述线芯由两个水平放置的导电芯体对绞而成，包带内、导电芯体之间填充有填充体，导电芯体包括导体和挤包于其外部的绝缘，绝缘非圆形，绝缘中有一个面为平面，两个对绞的导电芯体的绝缘的平面相对接触。

进一步的，所述绝缘的介电强度大于29MV/m，介质损耗角正切值0.0008，介电常数2.25。

本发明公开了异型高强仪表电缆的制备工艺，包括以下步骤：

1)选取合适的导体类型；

2)采用特制挤压模具在导体外挤包绝缘，形成导电芯体；所述特制挤压模具包括模芯和套设于其外部的模套，模芯与模套非同心设置，模套采用非圆形结构，模套侧向下，模套的模套口下方设计平台结构，导体外部挤出绝缘后下部含有一个平面；

3)将两个导电芯体的绝缘的平面面面相对并接触后再成缆绞合，成缆节距为50～70mm，填充填充体，绕包包带固定，随后进行铜带绕包，形成铜带屏蔽层，再进行碳纤维编织加强层的加工，编织完成后进行护套层的挤出。

进一步的，步骤2)中，所述模套偏心50％，在绝缘挤出时，导体同轴送入模芯内并牵引前进，绝缘料从模芯与模套之间的间隙挤出，挤包于导体上，通过调整模芯位置能够使导体远离平面。

进一步的，步骤3)中，所述铜带搭盖率大于25％并保证外观圆整。

进一步的，步骤3)中，所述碳纤维编织加强层的编织密度为95％以上，编织角40～70°。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)与现有仪表电缆相比，本发明的异型高强仪表电缆线芯采用偏心导体设计，一套设计特制挤压模具，采用非圆形模套，模套口下方设计平台结构，使导体挤出绝缘后下部含有一个平面，通过调整模芯位置能够使导体远离平面，这样挤出的绝缘就能达到偏心的目的，在电缆线芯规格相同的情况下，本发明的异型高强仪表电缆线芯间距增大50％以上，电容则降低50％以上，电气性能提高50％以上；

2)采用全新的碳纤维编织加强层，碳纤维材料的强度超过3500MPa，为常规钢线的7～9倍，碳纤维材料具有极强的复杂环境耐腐蚀性，能够很好地替代钢线，所造电缆抗拉强度提升7～9倍，电缆使用寿命增长；

3)采用新型绝缘料、护套料，绝缘料采用浙江万马高分子材料厂牌号为WMPE-4112L的专用PE绝缘料，介电强度大于29MV/m，介质损耗角正切值0.0008，介电常数2.25，护套料采用浙江万马高分子材料厂牌号为WMC-6901ET的新型PVC护套料，显著降低信号衰减，保证信号强度；

4)电缆更轻，外径更小，更柔软：碳纤维材料的重量仅为刚材的25％，使用碳纤维编织加强层后，电缆的总重量为现有钢丝铠装电缆的35％左右，电缆外径约为原先的一半，取消钢线/丝后电缆柔软度提升，大大降低了施工的难度，节约了施工空间；

5)碳纤维材料为导电材料，在与铜带屏蔽层接触时能很好地传导感应电流，这样就可以取消原先电缆结构中的铜引流线，采用碳纤维编织加强层后取消了内护层及无纺布等绕包层，大大简化了制造流程同时降低了电缆成本，电缆结构更简单，降低加工制造难度，降低电缆成本。

附图说明

图1为现有技术中常规计算机电缆的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的模芯与模套的结构示意图。

具体实施方式

下面结合对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

如图2-3所示，异型高强仪表电缆，包括由外至内依次设置的护套层13、碳纤维编织加强层12、铜带屏蔽层11、包带4’和线芯，线芯由两个水平放置的导电芯体成缆而成，包带4’内、导电芯体之间填充有填充体3’，导电芯体包括导体1’和挤包于其外部的绝缘2’，绝缘2’非圆形，绝缘2’中有一个面为平面，两个水平放置的导电芯体的绝缘2’的平面面面相对后再成缆。两个水平放置的导电芯体的导体1’之间的间距d1相比现有的仪表电缆的导体间距d2大，异型高强仪表电缆的外径D1小于现有的仪表电缆的外径D2。

导体1’选用实心1类导体，填充体3’采用PP绳，包带4’采用改性pp带，绝缘2’采用牌号为WMPE-4112L的专用PE绝缘料，介电强度大于29MV/m，介质损耗角正切值0.0008，介电常数2.25，护套层13采用牌号为WMC-6901ET的新型PVC护套料，显著降低信号衰减，保证信号强度。

本发明的异型高强仪表电缆的制造工艺包括以下步骤：

导体1’选用实心1类导体，采用特制挤压模具在导体1’外挤包一层牌号为WMPE-4112L的特种电缆专用抗电信号衰减PE绝缘料，形成绝缘2’；特制挤压模具包括模芯14和套设于其外部的模套15，在安装特制模具时，需保持模套15偏心50％，模套15侧向下，模芯14与模套15非同心设置，模套15采用非圆形结构，模套15的模套口下方设计平台结构，使导体1’挤出绝缘2’后下部含有一个平面，通过调整模芯14位置能够使导体1’远离平面，导体1’同轴送入模芯14内并牵引前进，绝缘料从模芯14与模套15之间的间隙内挤出，挤包于导体1’上，形成导电芯体，将两个导电芯体的绝缘2’的平面面面相对并接触后再经成缆机成缆绞合，填充pp绳，绕包改性pp带固定，绕包时两个水平放置的导电芯体的绝缘2’的平面面面相对接触，线芯成缆节距应为50～70mm，成缆后的线芯进行铜带绕包，铜带搭盖率应＞25％并保证外观圆整，形成铜带屏蔽层11；绕包铜带后上16锭编织机，采用日本东丽株式会社牌号为T700的进口碳纤维丝进行碳纤维编织加强层12的加工，编织密度达到95％以上，编织角40～70°；编织完成后采用牌号为WMC-6901ET的新型护套料进行护套层13的挤出。

本发明未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.异型高强仪表电缆，其特征在于，包括由外至内依次设置的护套层、碳纤维编织加强层、铜带屏蔽层、包带和线芯，所述线芯由两个水平放置的导电芯体对绞而成，包带内、导电芯体之间填充有填充体，导电芯体包括导体和挤包于其外部的绝缘，绝缘非圆形，绝缘中有一个面为平面，两个对绞的导电芯体的绝缘的平面相对接触。

2.根据权利要求1所述的异型高强仪表电缆，其特征在于，所述绝缘的介电强度大于29MV/m，介质损耗角正切值0.0008，介电常数2.25。

3.权利要求1或2所述的异型高强仪表电缆的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)选取合适的导体类型；

2)采用特制挤压模具在导体外挤包绝缘，形成导电芯体；所述特制挤压模具包括模芯和套设于其外部的模套，模芯与模套非同心设置，模套采用非圆形结构，模套侧向下，模套的模套口下方设计平台结构，导体外部挤出绝缘后下部含有一个平面；

3)将两个导电芯体的绝缘的平面面面相对并接触后再成缆绞合，成缆节距为50～70mm，填充填充体，绕包包带固定，随后进行铜带绕包，形成铜带屏蔽层，再进行碳纤维编织加强层的加工，编织完成后进行护套层的挤出。

4.根据权利要求3所述的异型高强仪表电缆的制备工艺，其特征在于，步骤2)中，所述模套偏心50％，在绝缘挤出时，导体同轴送入模芯内并牵引前进，绝缘料从模芯与模套之间的间隙挤出，挤包于导体上，通过调整模芯位置能够使导体远离平面。

5.根据权利要求3所述的异型高强仪表电缆的制备工艺，其特征在于，步骤3)中，所述铜带搭盖率大于25％并保证外观圆整。

6.根据权利要求3所述的异型高强仪表电缆的制备工艺，其特征在于，步骤3)中，所述碳纤维编织加强层的编织密度为95％以上，编织角40～70°。

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