CN113972038B - 一种特种装备用复合电缆的制造方法 - Google Patents

一种特种装备用复合电缆的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种特种装备用复合电缆的制造方法,步骤包括:1)制造动力导体股线和中心抗拉、耐曲绕、耐扭元件;2)制造通信导体股线和中心抗拉、耐曲绕、耐扭元件;3)制造动力导体;4)制造通信导体;5)制造动力线芯;6)制造通信线芯;7)制造动力线芯加强线;8)制造通信导体加强线;9)制造动力芯线组;10)制造通信芯线组;11)制造通信芯屏蔽线组;12)制造缆芯加强线;13)制造缆芯;14)在缆芯外包裹铠装层;15)在铠装层外包裹外护套。本电缆制造方法解决了新结构电缆在实际生产中遇到的问题,提高了电缆生产合格率,使电缆达到设计要求。

Description

一种特种装备用复合电缆的制造方法
技术领域
本技术方案属于电缆技术领域,具体是一种特种装备用复合电缆的制造方法。
背景技术
特种装备是相对于通用装备而言的。特种装备主要有涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场/厂内专用机动车辆等。
特种装备使用的电缆相对通用装备来说,要求较高,例如涉及机械性能的抗拉、耐曲绕、耐扭、耐磨等。主要原因是,通用电缆较为恶劣使用环境,普遍出现寿命短、导体断芯、护套开裂等问题。
发明内容
为了解决现有电缆寿命短、导体断芯、护套开裂等问题,提高电缆的抗拉强度,耐曲绕、耐扭、耐磨性能,使电缆在强拉力、曲绕、扭转、磨损等恶劣环境作用下,能够长期运行使用寿命不低于5年,不出现导体断芯、护套开裂等问题,本技术方案提出一种复合电缆的制造方法,具体为:
一种特种装备用复合电缆的制造方法,步骤包括:
1)制造动力导体股线和动力导体加强线;
根据电缆规格,取多根镀锡铜丝束合构成动力导体股线,束合节径比不大于15倍;取芳纶纤维束合构成动力导体加强线,束合节径比优选不大于20倍;
2)制造通信导体股线和通信导体加强线;
根据电缆规格,取多根镀锡铜丝束合构成通信导体股线,束合节径比不大于15倍;取芳纶纤维束合构成通信导体加强线,束合节径比优选不大于20倍;
3)制造动力导体:
根据电缆规格,取多根步骤1)制得动力导体股线和一根动力导体加强线,绞合制成动力导体;绞合节径比不大于15倍;
4)制造通信导体;
根据电缆规格,取多根步骤2)制得通信导体股线和一根通信导体加强线,绞合制成通信导体;绞合节径比不大于15倍;
5)制造动力线芯:
取步骤3)制得动力导体,在导体外挤包动力线芯绝缘层;
6)制造通信线芯;
取步骤4)制得通信导体,在导体外挤包通信线芯绝缘层;
7)制造动力线芯加强线:
动力线芯加强线是由芳纶纤维束合构成,束合节径比不大于20倍;
8)制造通信导体加强线;
通信线芯加强线是由芳纶纤维束合构成,束合节径比不大于20倍;
9)制造动力芯线组:
根据电缆规格,取多根步骤5)制得的动力线芯以及多根步骤7)制得的动力线芯加强线绞合构成动力芯线组,绞合节径比不大12倍;
10)制造通信芯线组;
根据电缆规格,取多根步骤6)制得的通信线芯以及多根步骤8)制得的通信导体加强线绞合构成通信芯线组,绞合节径比不大12倍;
11)制造通信芯屏蔽线组;
取步骤10)制得的通信芯线组,在其外包裹屏蔽层制成通信芯屏蔽线组,屏蔽层是由镀锡铜丝编织构成,编织覆盖率不小于75%;
12)制造缆芯加强线;
由芳纶纤维束合制成缆芯加强线,束合节径比不大于20倍;
13)制造缆芯;
把步骤9)、步骤11)以及步骤12)制得的中间产品绞合制成缆芯,绞合节径比是不大于12倍;
取半导电带重叠绕包制成缆芯外绕包层,绕包搭盖率不小于15%,绕包方向与缆芯的绞合方向相反;
14)在缆芯外包裹铠装层;
铠装层是由镀锡铜丝编织制成,镀锡铜丝编织密度不小于88%;
15)在铠装层外包裹外护套。
外护套是挤包护套料制成,外护套的厚度是(1.5~5.0)mm。
进一步的:
所述步骤5)中,动力线芯绝缘层的绝缘料是交联聚乙烯绝缘料,采用挤塑机把绝缘料挤包到动力导体外:
首先,对动力导体进行预热达到(70±10)℃;
然后,把动力导体送入挤塑机挤包绝缘料,挤塑机的温度设定:自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:一区145±5℃、二区155±5℃、三区165±5℃、四区170±5℃、五区175±5℃、六区175±5℃、七区180±5℃、八区181±5℃、九区185±5℃;其中:一区为入料段,二区、三区、四区为塑化段,五区、六区、七区、八区、九区为均化段;
挤塑机的配模设定:拉伸比是10~30;拉伸平衡比是1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经);
接着,绝缘料挤出后通过电子加速完成交联;
最后,对动力线芯进行分段水冷后吹干;第一段水槽温度为50~70℃,第二段水槽温度为常温水。
所述步骤6)中,通信线芯绝缘层的绝缘料是交联聚乙烯,采用挤塑机把绝缘料挤包到通信导体外:
首先,对通信导体进行预热达到(70±10)℃;
然后,把通信导体送入挤塑机挤包绝缘料,挤塑机的温度设定:自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:一区140±5℃、二区150±5℃、三区161±5℃、四区171±5℃、五区175±5℃、六区176±5℃、七区180±5℃、八区184±5℃、九区185±5℃;其中:一区为入料段,二区、三区、四区为塑化段,五区、六区、七区、八区、九区为均化段;
挤塑机的配模设定:拉伸比是10~30;拉伸平衡比是1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经);
接着,绝缘料挤出后通过电子加速完成交联;
最后,对通信线芯进行分段水冷后吹干;第一段水槽温度为50~70℃,第二段水槽温度为常温水。
所述步骤13)中,缆芯是同心式绞合成缆,成缆方向与导体股线绞合方向相反;动力芯线组、通信芯屏蔽线组依次交替排列。
所述步骤15)中,护套料是交联聚烯烃;采用挤塑机把绝缘料挤包到缆芯外;自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:一区142±5℃、二区157±5℃、三区159±5℃、四区167±5℃、五区161±5℃、六区159±5℃、七区157±5℃;其中:一区为入料段,二区、三区、四区为塑化段,五区、六区、七区为均化段;
挤塑机的配模设定:拉伸比是10~30;拉伸平衡比是1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经);
交联聚烯烃护套料挤出后通过电子加速完成辐照。
在工程实践中,还可以采用氯磺化聚乙烯外护套材料,其工艺要求为:
自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:螺杆65±5℃、一区65±5℃、二区64±5℃、三区64±5℃、机头70±5℃、模眼70±5℃、蒸汽压力1.1Mpa、水位30%。
其中:一区为入料段,二区、三区为塑化段,机头、模眼为均化段。配模计算原则:拉伸比:10~30;拉伸平衡比:1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经)。
通过上述挤出工艺:使动力线芯绝缘层和通信线芯绝缘层的精度为:最薄处厚度不小于标称厚度的90%-0.1mm,在任一截面上的最大厚度不小于最小厚度的1.4倍。使外护套的精度为:平均厚度不小于标称厚度,外护套的最薄处厚度不小于1.5mm,在任一截面上最大厚度不大于最小厚度的1.66倍。
本电缆制造方法解决了新结构电缆在实际生产中遇到的问题主要是,由于采用新的结构,采用传统生产工艺,或者是按照经验等在传统生产工艺上进行修正都无法生产出达到理论性能的电缆,甚至无法生产符合常规要求的电缆。
生产时采用感应式加热器对导体进行预热。
本方法通过特定的工艺设计,是电缆的产品质量稳定,让电缆设计中的各个技术要点能实现其设计目的。本方法制得的电缆通过材料、结构的特定设计,电缆通过1000次以上循环试验,线芯通断性、设定位置电缆外护套状态、绝缘电阻等均符合要求,电缆整体抗拉强度优异,承受恶劣环境作用提升,使用寿命不低于5年;不会出现导体断芯导致设备故障风险,电缆护套不会出现开裂问题。该技术的应用,可解决我国特种装备电缆配套难题,同步解决电缆抗拉、耐磨、耐曲绕、耐扭性能的瓶颈难题。采用本方法制得的电缆,能满足设计要求,满足特种装备需求。
附图说明
图1是本实例电缆的径向截面示意图;
图中:动力导体股线1、动力导体加强线2、动力线芯绝缘层3、动力线芯加强线4、通信导体股线5、通信导体加强线6、通信线芯绝缘层7、通信线芯加强线8、屏蔽层9、缆芯加强线10、缆芯外绕包层11、铠装层12、外护套13。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本技术方案进一步说明如下:
如图1、本例方法制得的特种装备用复合电缆结构为:由动力芯线组、通信芯屏蔽线组和缆芯加强线绞合构成缆芯,绞合节径比是不大于12倍,缆芯外依次包裹缆芯外绕包层、铠装层和外护套;
A、所述动力芯线组的结构是
由镀锡铜丝束合构成动力导体股线,束合节径比不大于15倍;由芳纶纤维束合构成动力导体加强线,束合节径比优选不大于20倍;
多根动力导体股线和一根动力导体加强线绞合后外包动力线芯绝缘层(动力线芯绝缘层厚度是0.4mm)构成动力线芯,绞合节径比不大于15倍;
多根动力线芯和多根动力线芯加强线绞合构成动力芯线组,绞合节径比不大12倍;动力线芯加强线是由芳纶纤维束合构成,束合节径比不大于20倍;
B、所述通信芯屏蔽线组的结构是
由镀锡铜丝束合构成通信导体股线,束合节径比不大于15倍;由芳纶纤维束合构成通信导体加强线,束合节径比优选不大于20倍;
多根通信导体股线和一根通信导体加强线绞合后外包通信线芯绝缘层(通信线芯绝缘层厚度是0.3mmmm)构成通信线芯,绞合节径比不大于15倍;
多根通信线芯与多根通信线芯加强线绞合构成通信芯线组,绞合节径比优选不大于12倍;通信线芯加强线是是由芳纶纤维束合构成,束合节径比不大于20倍;
通信芯线组外包裹屏蔽层构成通信芯屏蔽线组,屏蔽层是由镀锡铜丝编织构成,编织覆盖率不小于75%;
C、所述缆芯加强线是由芳纶纤维束合构成,束合节径比不大于20倍;
所述缆芯外绕包层是由半导电带重叠绕包构成,绕包搭盖率不小于15%,绕包方向与缆芯的绞合方向相反;
所述铠装层是由镀锡铜丝编织构成,镀锡铜丝编织密度不小于88%;
所述外护套是由护套料构成,外护套的厚度是2.5mmmm。
具体来说:
动力线芯中,动力导体加强线在轴线位置,多根动力导体股线围绕通信导体加强线对称。动力线芯中,导体截面积是2.0mm2;动力导体股线中,镀锡铜丝的线径是0.15mm,动力导体股线的线径是0.75mm。
通信线芯中,通信导体加强线在轴线位置,多根通信导体股线围绕通信导体加强线对称。通信线芯中,导体截面积是0.75mm2;通信导体股线中,镀锡铜丝的线径是0.15mm,通信导体股线的线径是0.45mm。
动力线芯绝缘层和通信线芯绝缘层都是由交联聚乙烯挤包构成;本例采用高电性能高强度交联聚乙烯绝缘料。
动力线芯绝缘层和通信线芯绝缘层的精度为:最薄处厚度不小于标称厚度的90%-0.1mm,在任一截面上的最大厚度不小于最小厚度的1.4倍。
缆芯中,动力芯线组和通信芯屏蔽线组依次相邻排列,缆芯加强线在动力芯线组和通信芯屏蔽线组之间的间隙中。
通信芯屏蔽线组的屏蔽层中,镀锡铜丝的线径是0.10~0.30mm;
铠装层中,镀锡铜丝的线径是0.15~0.30mm;
外护套是由交联聚烯烃护套料或氯磺化聚乙烯材料构成;外护套的精度为:平均厚度不小于标称厚度,外护套的最薄处厚度不小于1.5mm,在任一截面上最大厚度不大于最小厚度的1.66倍。本例采用高耐磨、抗开裂的交联聚烯烃护套料,或者采用高耐磨、抗开裂的氯磺化聚乙烯材料。
本例中,动力芯线组、通信芯屏蔽线组分别有2根;动力芯线组中的动力线芯有3根;通信芯屏蔽线组中的通信线芯有4根。单根动力线芯中的导体截面积是2mm2;单根动力线芯中的导体截面积是0.75mm2
经过检测,本电缆的特点包括:
1)抗拉强度高
在动力芯线组、通信芯线组中心和边侧间隙,以及动力/通信导体股线内,以及动力/通信导体股线绞制后的中心位置都采用芳纶纤维进行填充加强,提升电缆整体抗拉强度,延缓、减弱电缆承受恶劣环境作用的影响,延长电缆使用寿命。
2)抗扭、耐曲绕性能好
通过增加各导体中镀锡铜丝绞入长度、减小绞合节径比、增加芳纶数量的方式,进一步提升导体耐扭、耐曲绕性能,延缓、减弱电缆承受恶劣环境作用的影响,延长电缆使用寿命。
3)故障风险低
采用三线组动力芯和四线组通信芯结构,降低断芯导致的设备故障风险。
4)铠装和屏蔽断裂时间长
通过增加分屏蔽用镀锡铜丝和编织铠装用镀锡铜丝直径、降低分屏蔽和编织铠装覆盖率至不小于75%,延长产品动态运行过程中分屏蔽和铠装断裂时间。
5)护套耐磨、开裂风险低
护套采用交联聚烯烃或氯磺化聚乙烯材料,具有优异的耐环境老化和耐磨性能,分屏蔽和铠装后不绕包半导电隔离层,很大程度减小了缆芯外径,在成品电缆外径范围内适当增加护套厚度,能够减小电缆运行过程中护套开裂和磨损风险。
上述电缆的制造方法,步骤包括:
1)制造动力导体股线和动力导体加强线;
根据电缆规格,取多根镀锡铜丝束合构成动力导体股线,束合节径比不大于15倍;取芳纶纤维束合构成动力导体加强线,束合节径比优选不大于20倍;
2)制造通信导体股线和通信导体加强线;
根据电缆规格,取多根镀锡铜丝束合构成通信导体股线,束合节径比不大于15倍;取芳纶纤维束合构成通信导体加强线,束合节径比优选不大于20倍;
3)制造动力导体:
根据电缆规格,取多根步骤1)制得动力导体股线和一根动力导体加强线,绞合制成动力导体;绞合节径比不大于15倍;
4)制造通信导体;
根据电缆规格,取多根步骤2)制得通信导体股线和一根通信导体加强线,绞合制成通信导体;绞合节径比不大于15倍;
5)制造动力线芯:
取步骤3)制得动力导体,在导体外挤包动力线芯绝缘层;
6)制造通信线芯;
取步骤4)制得通信导体,在导体外挤包通信线芯绝缘层;
7)制造动力线芯加强线:
动力线芯加强线是由芳纶纤维束合构成,束合节径比不大于20倍;
8)制造通信导体加强线;
通信线芯加强线是由芳纶纤维束合构成,束合节径比不大于20倍;
9)制造动力芯线组:
根据电缆规格,取多根步骤5)制得的动力线芯以及多根步骤7)制得的动力线芯加强线绞合构成动力芯线组,绞合节径比不大12倍;
10)制造通信芯线组;
根据电缆规格,取多根步骤6)制得的通信线芯以及多根步骤8)制得的通信导体加强线绞合构成通信芯线组,绞合节径比不大12倍;
11)制造通信芯屏蔽线组;
取步骤10)制得的通信芯线组,在其外包裹屏蔽层制成通信芯屏蔽线组,屏蔽层是由镀锡铜丝编织构成,编织覆盖率不小于75%;
12)制造缆芯加强线;
由芳纶纤维束合制成缆芯加强线,束合节径比不大于20倍;
13)制造缆芯;
把步骤9)、步骤11)以及步骤12)制得的中间产品绞合制成缆芯,绞合节径比是不大于12倍;
取半导电带重叠绕包制成缆芯外绕包层,绕包搭盖率不小于15%,绕包方向与缆芯的绞合方向相反;
14)在缆芯外包裹铠装层;
铠装层是由镀锡铜丝编织制成,镀锡铜丝编织密度不小于88%;
15)在铠装层外包裹外护套。
外护套是挤包护套料制成,外护套的厚度是2.5mm。
本电缆制造方法解决了新结构电缆在实际生产中遇到的问题,提高了电缆生产合格率,使电缆达到设计要求。
进一步的:
所述步骤5)中,动力线芯绝缘层的绝缘料是交联聚乙烯绝缘料,采用挤塑机把绝缘料挤包到动力导体外:
首先,对动力导体进行预热达到(70±10)℃;
然后,把动力导体送入挤塑机挤包绝缘料,挤塑机的温度设定:自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:一区145±5℃、二区155±5℃、三区165±5℃、四区170±5℃、五区175±5℃、六区175±5℃、七区180±5℃、八区181±5℃、九区185±5℃;其中:一区为入料段,二区、三区、四区为塑化段,五区、六区、七区、八区、九区为均化段;
挤塑机的配模设定:拉伸比是10~30;拉伸平衡比是1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经);
接着,绝缘料挤出后通过电子加速完成交联;
最后,对动力线芯进行分段水冷后吹干;第一段水槽温度为50~70℃,第二段水槽温度为常温水。
所述步骤6)中,通信线芯绝缘层的绝缘料是交联聚乙烯,采用挤塑机把绝缘料挤包到通信导体外:
首先,对通信导体进行预热达到(70±10)℃;
然后,把通信导体送入挤塑机挤包绝缘料,挤塑机的温度设定:自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:一区140±5℃、二区150±5℃、三区161±5℃、四区171±5℃、五区175±5℃、六区176±5℃、七区180±5℃、八区184±5℃、九区185±5℃;其中:一区为入料段,二区、三区、四区为塑化段,五区、六区、七区、八区、九区为均化段;
挤塑机的配模设定:拉伸比是10~30;拉伸平衡比是1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经);
接着,绝缘料挤出后通过电子加速完成交联;
最后,对通信线芯进行分段水冷后吹干;第一段水槽温度为50~70℃,第二段水槽温度为常温水。
所述步骤13)中,缆芯是同心式绞合成缆,成缆方向与导体股线绞合方向相反;动力芯线组、通信芯屏蔽线组依次交替排列。
所述步骤15)中,护套料是交联聚烯烃;采用挤塑机把绝缘料挤包到缆芯外;自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:一区142±5℃、二区157±5℃、三区159±5℃、四区167±5℃、五区161±5℃、六区159±5℃、七区157±5℃;其中:一区为入料段,二区、三区、四区为塑化段,五区、六区、七区为均化段;
挤塑机的配模设定:拉伸比是10~30;拉伸平衡比是1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经);
交联聚烯烃护套料挤出后通过电子加速完成辐照。
在工程实践中,还可以采用氯磺化聚乙烯外护套材料,其工艺要求为:
自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:螺杆65±5℃、一区65±5℃、二区64±5℃、三区64±5℃、机头70±5℃、模眼70±5℃、蒸汽压力1.1Mpa、水位30%。
其中:一区为入料段,二区、三区为塑化段,机头、模眼为均化段。配模计算原则:拉伸比:10~30;拉伸平衡比:1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经)。
本例中,成品电缆外径为20.5mm,则:步骤15)中模芯尺寸17.0mm,模套尺寸20.8mm,外护套最薄处厚度为2.2mm,在任一截面上外护套的最大厚度不大于最小厚度的1.66倍,挤塑机的螺杆转速28r/min,牵引速度为6.0m/min。
步骤14)中,铠装层由镀锡铜丝编织而成,镀锡铜丝标称直径为0.2mm,单丝根数10,编织锭数24,编织节距47.9mm,编织密度88%,编织模孔直径7±0.5mm,铠装缆芯外径应不大于16.8mm。
步骤13)中,采用同心式绞合成缆,动力芯线组、通信芯线组依次交替排列,成缆方向为右向,成缆节距为150mm,成缆外径14.8mm。优选一层半导电带重叠绕包,半导电带是半导电特多龙带,其标称厚度0.2mm,绕包方向为左向,绕包节距35mm,搭盖宽度10mm,绕包后外径15.4mm;
步骤9)中,动力线芯和动力线芯加强线的绞合方向为左向,绞合节距为78mm,线组外径为7.0mm;中间的动力线芯加强线是1股3160dtex芳纶束合而成,3组边侧的动力线芯加强线分别由7股6320dtex芳纶束合而成,束合节径比优选不大于20倍;
步骤5)中,动力线芯绝缘层的最薄处厚度不小于标称厚度的90%-0.1mm。
绝缘层采用交联聚乙烯绝缘料,动力线芯外径3.00mm,挤塑机模芯尺寸3.0mm,模套尺寸6.5mm,绝缘层平均厚度0.4mm,同心度1.28%,主螺杆转速4.0r/min。
绝缘层还可采用TPE弹性体绝缘料,此时,动力线芯外径3.04mm,挤塑机的模芯尺寸3.0mm,模套尺寸6.5mm,制得绝缘层平均厚度0.4mm,同心度1.20,主螺杆转速4.0r/min。
挤塑机加工温度设定:自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:一区161±5℃、二区180±5℃、三区190±5℃、四区201±5℃、五区199±5℃、六区200±5℃、七区200±5℃、八区200±5℃、九区200±5℃;其中:一区为入料段,二区、三区、四区为塑化段,五区、六区、七区、八区、九区为均化段;配模计算原则:拉伸比是10~30;拉伸平衡比是1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经)。
步骤11)中,屏蔽层的镀锡铜丝标称直径为0.2mm,单丝根数4,编织锭数24,编织节距90mm,编织密度81%,编织模孔直径7±0.5mm,屏蔽层外径为5.5mm;
步骤10)中,绞合方向为左向,绞合节距为62mm,线组外径为5.1mm;
步骤9)中,中间的信导体加强线是由1股3160dtex+1股6320dtex芳纶束合而成,4组边侧的信导体加强线是由2股6320dtex芳纶束合而成;束合节径比优选不大于20倍;
步骤6)中,所述通信线芯绝缘层最薄处厚度不小于标称厚度的90%-0.1mm。
绝缘层采用交联聚乙烯绝缘料,则通信线芯外径2.08mm,挤塑机模芯尺寸1.4mm,模套尺寸2.3mm,绝缘层平均厚度0.3mm,同心度1.26,主螺杆转速3.0r/min。
绝缘层还可采用TPE弹性体绝缘料,此时,通信线芯外径2.04mm,挤塑机模芯尺寸1.4mm,模套尺寸2.3mm,绝缘层平均厚度0.3mm,同心度1.26,主螺杆转速3.0r/min。
挤塑机加工温度设定:自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:一区161±5℃、二区180±5℃、三区190±5℃、四区201±5℃、五区199±5℃、六区200±5℃、七区200±5℃、八区200±5℃、九区200±5℃。
其中:一区为入料段,二区、三区、四区为塑化段,五区、六区、七区、八区、九区为均化段;配模计算原则:拉伸比:10~30;拉伸平衡比:1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经)。
步骤3)中,动力导体的20℃时导体直流电阻不大于10.0Ω/km,动力导体外径不大于2.32mm;动力导体用股线是由6股19/0.150mm的镀锡铜丝束合而成,束合节径比优选不大于15倍;动力导体加强线由1股6320dtex芳纶束合而成,束合节径比优选不大于20倍;
步骤4)中,通信导体的20℃时导体直流电阻不大于26.7Ω/km,通信导体外径不大于1.48mm;通信导体用股线是由6股7/0.150mm的镀锡铜丝束合而成;束合节径比优选不大于15倍;通信导体加强线由1股3160dtex芳纶束合而成,束合节径比优选不大于20倍。
本例的工艺要求还包括:
步骤1)中的动力导体加强线由1股6320dtex芳纶束合而成,束合方向为左向,束合节径比优选不大于20倍;动力导体股线由6股19/0.150mm的镀锡铜丝束合而成,束合节径比优选不大于15倍;
步骤2)中的通信导体加强线由1股3160dtex芳纶束合而成,束合方向为左向,束合节径比优选不大于20倍;通信导体股线由6股7/0.150mm的镀锡铜丝束合而成;束合节径比优选不大于15倍;
步骤3)中的动力导体是由动力导体股线(6×19/0.150mm)+动力导体加强线(1×6320dtex)绞合而成,绞合节径比优选不大于12倍,20℃导体直流电阻≤10.0Ω/km,导体外径不大于2.32mm;
步骤4)中的通信导体是由通信导体股线(6×7/0.150mm)+通信导体加强线(1×3160dtex)绞合而成,绞合节径比优选不大于12倍,20℃导体直流电阻≤26.7Ω/km,导体外径不大于1.48mm;
步骤5)中的交联聚乙烯绝缘料挤出后通过电子加速完成交联,穿线道次20,辐照能量1.2MeV,束流32mA,生产线速度103m/min,辐照次数为2次;
步骤6)中的交联聚乙烯绝缘料挤出后通过电子加速完成交联,穿线道次20,辐照能量1.2MeV,束流32mA,生产线速度103m/min,辐照次数为2次;
步骤7)中,中心的动力线芯加强线由1股3160dtex芳纶束合而成,3组边侧的动力线芯加强线各由7股6320dtex芳纶束合而成,束合节径比优选都不大于20倍。
步骤8)中,中心的通信导体加强线是由1股3160dtex+1股6320dtex芳纶束合而成,4组边侧的通信导体加强线是各由2股6320dtex芳纶束合而成,束合节径比优选都不大于20倍;
步骤9)中,动力线芯+动力线芯加强线绞合方向为左向,绞合节距为78mm,线组外径为7.0mm。线组的绞合设备是笼绞机,笼绞机转速20~100r/min,牵引速度4.65~28r/min。
步骤10)中,通信线芯+通信线芯加强线绞合方向为左向,绞合节距为62mm,线组外径为5.1mm;线组的绞合设备是笼绞机,笼绞机转速20~100r/min,牵引速度4.65~28r/min。
步骤11)中,屏蔽层是镀锡铜丝编织而成,采用24锭编织机生产,主机转速10~100rpm,编织丝标称直径为0.2mm,编织锭数24,每锭根数4,编织节距90mm,编织密度81%,编织模孔直径7±0.5mm,屏蔽层外径为5.5mm;
步骤12)中,中心的缆芯加强线是由13股6320dtex芳纶束合而成,束合节径比优选不大于20倍;
步骤13)中,缆芯:由动力芯线组+缆芯加强线绞合后包裹半导电层构成,动力芯线组、通信芯屏蔽线组依次交替排列,采用同心式绞合成缆,成缆方向为右向,成缆节距为150mm,成缆外径14.8mm。缆芯的绞合设备是笼绞机,笼绞机的绞笼转速20~100r/min,牵引速度4.65~28m/min。
缆芯外绕包层的半导电带(半导电特多龙带)重叠绕包,半导电特多龙带标称厚度/宽度为0.2/40mm,绕包搭盖宽度10mm,绕包方向为左向;绕包时,牵引速度为4~5m/min,绕包节距35mm,绕包后电缆外径15.4mm;
步骤14)中,铠装层采用镀锡铜丝编织而成,采用24锭编织机生产,主机转速10~100rpm,编织丝标称直径为0.2mm,编织锭数24,每锭根数10~12,编织节距47.9mm,编织密度88%,编织模孔直径7±0.5mm,铠装缆芯外径不大于16.8mm;
步骤15)中,外护套:护套料优选交联聚烯烃,护套平均厚度不小于标称厚度,交联聚烯烃护套最薄处厚度为2.2mm,在任一截面上护套的最大厚度应不大于最小厚度的1.66倍,成品电缆外径为20.5mm。
交联聚烯烃外护套的挤出设备是75挤塑机,采用挤压式生产,根据相应的模具挤包护套料并冷却;在挤塑机机头上配模芯、模套,模芯尺寸17.0mm,模套尺寸20.8mm,螺杆转速28r/min,牵引速度为6.0m/min。
交联聚烯烃护套料挤出后通过电子加速完成辐照,穿线道次28,辐照能量2.2MeV,束流24mA,生产线速度35m/min。
本方法中采用的绝料缘中:
交联聚乙烯材料为PE基材,是聚乙烯在高能射线(如γ射线、α射线、电子射线等)或交联剂的作用下,使其大分子之间生成交联产生。经过交联改性的PE可使其性能得到大幅度的改善,不仅显著提高了PE的力学性能、耐环境应力开裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和电性能等综合性能,而且非常明显地提高了耐温等级,可使PE的耐热温度从70℃提高到100℃以上。
交联聚乙烯绝缘原始抗张强度不小于12.5MPa、断裂伸长率不小于250%,121℃、168h后条件,抗张强度保留率不小于80%,断裂伸长率保留率不小于80%;绝缘200℃,15min热延伸试验,负载下伸长率不大于50%;-20℃条件下,电缆任何元件不发生开裂和变形。20℃绝缘电阻不小于513/589MΩ·km;120℃,400h老化处理后绝缘电阻不小于513/589MΩ·km;不析出、无卤素,符合环保及REACH要求。
同时,本绝缘料也可采用TPE弹性体绝缘材料,它属于链烷烃聚合物,由含氟单体通过均聚或共聚反应制得,有优异的电绝缘性能、高度的耐热性、突出的耐油性、耐溶剂和耐磨性能,良好的耐湿性和耐低温性、化学稳定性、耐候性、难燃性,适于长期在-80~200℃温度范围工作。
TPE弹性体绝缘原始抗张强度不小于12.5MPa、断裂伸长率不小于250%;136℃、168h老化后绝缘抗张强度保留率不小于80%,断裂伸长率保留率不小于80%;-20℃条件下,电缆任何元件不发生开裂和变形;20℃绝缘电阻不小于513/589MΩ·km,120℃,400h老化处理后绝缘电阻不小于513/589MΩ·km;不析出、无卤素,符合环保及REACH要求。
动力导体加强线、动力线芯加强线、通信导体加强线、通信线芯加强线、缆芯加强线都具有抗拉、耐曲绕、耐扭元件特性,它采用阻燃、耐热、耐辐射的芳纶。芳纶是一种高科技合成纤维;针对不同的间隙放置不同尺寸的芳纶;另外,该填充材料具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5~6倍,模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍,韧性是钢丝的2倍,而重量仅为钢丝的1/5左右,在560度的温度下,不分解,不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能,具有很长的生命周期。
交联聚烯烃类外护套料一般是由一种或几种烯烃聚合或共聚制得的聚合物为基材的材料,在高能射线(如γ射线、α射线、电子射线等)或交联剂的作用下,使其大分子之间生成交联制得。交联聚烯烃击穿场强高、介质损耗小、绝缘电阻大、重量轻、机械性能和耐热性好、耐环境老化性能好。
交联聚烯烃外护套原始抗张强度不小于9.0MPa、断裂伸长率不小于160%,136℃、168h后条件,抗张强度保留率不小于60%,断裂伸长率保留率不小于60%,121℃,18小时浸油老化后,抗张强度保留率不小于50%,断裂伸长率保留率不小于50%;护套抗撕裂强度不小于6.13N/mm;护套200℃,15mim热延伸负载下伸长率不大于50%;护套总收缩长度不大于6.4mm;-20℃条件下,电缆任何元件不发生开裂和变形;护套磨损75次,磨损元件和试样的任何导体之间均不发生电气接通;不析出、无卤素,符合环保及REACH要求。
另一种选择是的氯磺化聚乙烯类外护套料,该类护套料是以聚乙烯为主链的饱和弹性体,由低密度聚乙烯或高密度聚乙烯经过氯化和氯磺化反应制得,具有优异的耐臭氧性、耐大气老化性、耐化学腐蚀性等,较好的物理机械性能、耐老化性能、耐热及耐低温性、耐油性、耐燃性、耐磨性、及耐电绝缘性。
氯磺化聚乙烯外护套原始抗张强度不小于9.0MPa、断裂伸长率不小于160%,136℃、168h后条件,抗张强度保留率不小于60%,断裂伸长率保留率不小于60%,121℃,18小时浸油老化后,抗张强度保留率不小于50%,断裂伸长率保留率不小于50%;护套抗撕裂强度不小于6.13N/mm;护套200℃,15mim热延伸负载下伸长率不大于50%;护套121℃,1h热变形不大于30%;护套总收缩长度不大于6.4mm;-40℃条件下,电缆任何元件不发生开裂和变形;护套磨损75次,磨损元件和试样的任何导体之间均不发生电气接通;不析出、无卤素,符合环保及REACH要求。
本电缆选择镀锡铜作为导体材质,把多根镀锡铜单丝加抗拉、耐曲绕、耐扭元件绞合构成导体股线;多股导体股线加抗拉、耐曲绕、耐扭元件绞合构成电缆导体;采用挤包方式将绝缘层挤包在相应导体上,绝缘层材料优选交联聚乙烯,交联聚乙烯绝缘材料是聚乙烯在高能射线(如γ射线、α射线、电子射线等)或交联剂的作用下,使其大分子之间生成交联产生,经过交联改性的聚乙烯性能得到大幅度的改善,不仅显著提高了力学性能、耐环境应力开裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和电性能等综合性能,而且非常明显地提高了耐温等级,可使绝缘材料的耐热温度从70℃提高到100℃以上。
本电缆制造方法解决了新结构电缆在实际生产中遇到的问题,提高了电缆生产合格率,使电缆达到设计要求。

Claims (5)

1.一种特种装备用复合电缆的制造方法,其特征是步骤包括:
1)制造动力导体股线和动力导体加强线;
根据电缆规格,取多根镀锡铜丝束合构成动力导体股线,束合节径比不大于15倍;取芳纶纤维束合构成动力导体加强线,束合节径比不大于20倍;
2)制造通信导体股线和通信导体加强线;
根据电缆规格,取多根镀锡铜丝束合构成通信导体股线,束合节径比不大于15倍;取芳纶纤维束合构成通信导体加强线,束合节径比不大于20倍;
3)制造动力导体:
根据电缆规格,取多根步骤1)制得动力导体股线和一根动力导体加强线,绞合制成动力导体;绞合节径比不大于15倍;
4)制造通信导体;
根据电缆规格,取多根步骤2)制得通信导体股线和一根通信导体加强线,绞合制成通信导体;绞合节径比不大于15倍;
5)制造动力线芯:
取步骤3)制得动力导体,在导体外挤包动力线芯绝缘层;
6)制造通信线芯;
取步骤4)制得通信导体,在导体外挤包通信线芯绝缘层;
7)制造动力线芯加强线:
动力线芯加强线是由芳纶纤维束合构成,束合节径比不大于20倍;
8)制造通信导体加强线;
通信线芯加强线是由芳纶纤维束合构成,束合节径比不大于20倍;
9)制造动力芯线组:
根据电缆规格,取多根步骤5)制得的动力线芯以及多根步骤7)制得的动力线芯加强线绞合构成动力芯线组,绞合节径比不大12倍;
10)制造通信芯线组;
根据电缆规格,取多根步骤6)制得的通信线芯以及多根步骤8)制得的通信导体加强线绞合构成通信芯线组,绞合节径比不大12倍;
11)制造通信芯屏蔽线组;
取步骤10)制得的通信芯线组,在其外包裹屏蔽层制成通信芯屏蔽线组,屏蔽层是由镀锡铜丝编织构成,编织覆盖率不小于75%;
12)制造缆芯加强线;
由芳纶纤维束合制成缆芯加强线,束合节径比不大于20倍;
13)制造缆芯;
把步骤9)、步骤11)以及步骤12)制得的中间产品绞合制成缆芯,绞合节径比是不大于12倍;
取半导电带重叠绕包制成缆芯外绕包层,绕包搭盖率不小于15%,绕包方向与缆芯的绞合方向相反;
14)在缆芯外包裹铠装层;
铠装层是由镀锡铜丝编织制成,镀锡铜丝编织密度不小于88%;
15)在铠装层外包裹外护套;
外护套是挤包护套料制成,外护套的厚度是1.5~5.0mm。
2.根据权利要求1所述的特种装备用复合电缆的制造方法,其特征是所述步骤5)中,动力线芯绝缘层的绝缘料是交联聚乙烯绝缘料,采用挤塑机把绝缘料挤包到动力导体外:
首先,对动力导体进行预热达到(70±10)℃;
然后,把动力导体送入挤塑机挤包绝缘料,挤塑机的温度设定:自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:一区145±5℃、二区155±5℃、三区165±5℃、四区170±5℃、五区175±5℃、六区175±5℃、七区180±5℃、八区181±5℃、九区185±5℃;其中:一区为入料段,二区、三区、四区为塑化段,五区、六区、七区、八区、九区为均化段;
挤塑机的配模设定:拉伸比是10~30;拉伸平衡比是1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经);
接着,绝缘料挤出后通过电子加速完成交联;
最后,对动力线芯进行分段水冷后吹干;第一段水槽温度为50~70℃,第二段水槽温度为常温水。
3.根据权利要求1所述的特种装备用复合电缆的制造方法,其特征是所述步骤6)中,通信线芯绝缘层的绝缘料是交联聚乙烯,采用挤塑机把绝缘料挤包到通信导体外:
首先,对通信导体进行预热达到(70±10)℃;
然后,把通信导体送入挤塑机挤包绝缘料,挤塑机的温度设定:自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:一区140±5℃、二区150±5℃、三区161±5℃、四区171±5℃、五区175±5℃、六区176±5℃、七区180±5℃、八区184±5℃、九区185±5℃;其中:一区为入料段,二区、三区、四区为塑化段,五区、六区、七区、八区、九区为均化段;
挤塑机的配模设定:拉伸比是10~30;拉伸平衡比是1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经);
接着,绝缘料挤出后通过电子加速完成交联;
最后,对通信线芯进行分段水冷后吹干;第一段水槽温度为50~70℃,第二段水槽温度为常温水。
4.根据权利要求1所述的特种装备用复合电缆的制造方法,其特征是所述步骤13)中,缆芯是同心式绞合成缆,成缆方向与导体股线绞合方向相反;动力芯线组、通信芯屏蔽线组依次交替排列。
5.根据权利要求1所述的特种装备用复合电缆的制造方法,其特征是所述步骤15)中,护套料是交联聚烯烃类护套料;采用挤塑机把绝缘料挤包到缆芯外;自进料到出料方向,挤塑机机身温区分别为:一区142±5℃、二区157±5℃、三区159±5℃、四区167±5℃、五区161±5℃、六区159±5℃、七区157±5℃;其中:一区为入料段,二区、三区、四区为塑化段,五区、六区、七区为均化段;
挤塑机的配模设定:拉伸比是10~30;拉伸平衡比是1.0~1.2,其中拉伸比=(模套内径×模套内径-模芯外径×模芯外径)/(线芯外径×线芯外径-导体外径×导体外经);拉伸平衡比=(模套内径/线芯外径)/(模芯外径/导体外经);
交联聚烯烃护套料挤出后通过电子加速完成辐照。
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