CN114280743A - 矿用光缆 - Google Patents

Abstract

本发明属于光缆技术领域，具体为矿用光缆，该矿用光缆从外到内依次包括外护层、内护层和缆芯组件。外护层分为外护层I、外护层II和外护层III，以及灭火粉管组和溶剂管组，其中灭火粉管组内部填充有干燥的灭火粉，溶剂管组内部储存水剂。灭火粉管组分布在外护层I和外护层II之间，溶剂管组设置在外护层I和外护层III之间。在外护层不能抵抗火灾而发生燃烧的情况时，随着外护层的燃烧，灭火粉管组和溶剂管组会先后破坏，其中的干燥灭火粉会暴露在外护层的燃烧区域，当灭火粉遇水时会迅速膨胀，并形成灭火凝胶，其可以覆盖光缆的燃烧区域，从而达到阻止火势蔓延以及灭火的目的，因此该矿用光缆在发生火灾时可以有效延长光缆的正常通信时间。

Description

矿用光缆

技术领域

本发明属于光缆技术领域，具体为矿用光缆。

背景技术

矿用光缆也称为煤矿用阻燃通讯光缆或煤矿用阻燃通信光缆，由此可以看出，矿用光缆的阻燃性能极为重要，因为一旦矿井发生火灾，井内良好的通信会给指挥救援提供极大的帮助，因此，技术人员在矿用光缆的设计上做了很多防火阻燃的措施。由于矿用光缆与矿井人员的安全干系重大，仅提高其阻燃性能并不能使其达到最好的防火效果，因为对于持续的火源，阻燃结构也会被逐渐燃烧，并最终破坏内部的光纤。

发明内容

本发明的目的在于提供矿用光缆，该矿用光缆的外护层中嵌入设置灭火粉管组和溶剂管组，当火灾导致灭火粉管组和溶剂管组破裂时，两者内部的灭火粉和水剂会流出来并相遇，最终在燃烧处形成灭火凝胶，从而及时控制燃烧部位的火势，避免内部结构继续燃烧，由于灭火凝胶具有良好的锁水性能，随着其不断变大，会在燃烧部位形成一层保护层，从而起到灭火的作用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：矿用光缆，该矿用光缆从外到内依次包括外护层、内护层和缆芯组件，其中外护层采用聚乙烯材料。所述外护层分为外护层I、外护层II和外护层III，其中外护层III贴合内护层，外护层I位于最外侧；所述外护层还包括多个灭火粉管组和溶剂管组，其中灭火粉管组内部填充干燥的灭火粉，溶剂管组内部储存水剂，且所述灭火粉遇水剂能形成灭火凝胶；所述灭火粉管组沿着光缆的长度方向延伸且分布在外护层I和外护层II之间，溶剂管组设置在外护层I和外护层III之间，并嵌入外护层II，且相邻的溶剂管组之间至少分布一个灭火粉管组。

在上述技术方案中，在外护层不能抵抗火灾而发生燃烧的情况时，随着外护层的燃烧，当外护层I被烧坏时，灭火粉管组会一同破损，其中的干燥灭火粉会暴露在外护层的燃烧区域，随着外护层的继续燃烧，当溶剂管组被烧坏时，溶剂管组中的水剂会流出来，暴露的灭火粉遇水会迅速膨胀，并形成灭火凝胶，随着灭火粉吸收的水分越来越多，灭火凝胶也会不断变大，其可以覆盖光缆的燃烧区域，从而达到阻止火势蔓延的目的，由于灭火凝胶具有很好的锁水效果，因此该矿用光缆在发生火灾时可以有效延长光缆的正常通信时间。

作为优选方案，所述灭火粉管组包括储粉管，储粉管靠近外护层II的一侧贴合设置膨胀层，且膨胀层处于压缩状态；所述储粉管和膨胀层被外层的粘合外包层I束缚在一起并密封包裹，该粘合外包层I由聚乙烯材料制成。在采用热塑工艺加工外护层I时，高温状态的外护层I会部分熔化粘合外包层I，从而使外护层I与粘合外包层I固定在一起，外护层I的燃烧可以使粘合外包层I快速破损，从而加快储粉管的破裂时间。另外，由于处于压缩状态的膨胀层失去粘合外包层I的束缚，当储粉管破裂时，膨胀层能够通过膨胀来向外挤压灭火粉，增加灭火粉的覆盖面积。

进一步地，在外护层II上设置与灭火粉管组对应的定位槽，所述灭火粉管组的底部通过粘合剂固定粘合定位槽。可以在热塑加工外护层II时同时制作出定位槽，这些定位槽既可以用于确定灭火粉管组的分布位置，又可以通过粘合剂对灭火粉管组进行临时固定，便于外护层I的加工。

作为优选方案，所述溶剂管组包括外部的粘合外包层II，粘合外包层II内部设置水管；该溶剂管组还包括贴合水管设置的玻璃纤维层，且该玻璃纤维层位于朝向外护层I的一侧。当水管破裂时，水剂会先进入玻璃纤维层，然后从玻璃纤维层向干燥粉渗透，这可以避免水剂喷射至光缆以外的位置。

作为优选方案，所述内护层包括铠装层，该铠装层包括外侧的钢绞线层，以及内侧的软铠层，其中软铠层的主体为聚乙烯护层，在聚乙烯护层内部设置钢丝丝；所述钢丝丝在聚乙烯护层内呈环形分布，且具有两层，两层钢丝之间通过钢丝结构固定连接。内部设置钢丝的软铠层相较于钢绞线层具有较小硬度，且具有一定的形变能力，其作为钢绞线层与缆芯组件之间的过渡层，可以降低钢绞线层的应力对缆芯组件的影响。

作为优选方案，所述内护层还包括防水层，具体包括设置在钢绞线层外侧的外防水包层，以及设置在钢绞线层和软铠层之间的内防水包层。在火灾发生时，由于该光缆本身是释放水剂，加上矿井环境潮湿，因此设置两层防水包层，两者共同保护光缆内部不会受潮。

作为优选方案，所述缆芯组件包括外芯层和内芯层，其中内芯层外周设置容置槽，并在容置槽中设置光纤；所述外芯层的内部设置内腔，内芯层位于内腔中，并在外芯层和芯层之间设置预留间隙，且在预留间隙中填充阻水膏。预留间隙作为外芯层和内芯层之间的形变空间，当光缆受压时，整个缆芯组件通过形变来缓冲外部力量，从而保护内部的光纤。

作为进一步优选方案，所述外芯层内部设置的内腔具有多个均匀向外辐射的形变槽，且在间隔的形变槽中设置储膏棉条；所述内芯层具有与未设置储膏棉条的形变槽相配合的填充条，填充条插入对应的形变槽中，且所述预留间隙位于填充条的端部与形变槽之间。填充条填充在形变槽中，既能增加外芯层和内芯层之间的接触面积，提高结构稳定性，又可以在受外力时通过预留间隙以及填充储膏棉条的形变槽发生形变；另外，填充的储膏棉条本身能够占用一定空间，从而降低阻水油膏的用量，且在压缩时能将部分阻水油膏释放到外芯层和内芯层之间。

作为更进一步优选方案，所述容置槽位于相邻的填充条之间，所述光纤位于护芯层内部，并通过护芯层卡在容置槽中；另外，在内芯层的中部区域设置与容置槽数量对应的形变孔，且形变孔位于容置槽与内芯层中心连线的位置，这些形变孔可以将压力释放到内芯层内部，从而进一步提高该光缆的抗压抗震性能，另外，在火灾发生时，根据物体热胀冷缩的性质，内部的形变孔可以给内芯层提供向内形变的空间，避免内芯层向外过度膨胀而破坏光纤。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实施例提供的矿用光缆的横断面结构示意图；

图2为图1所示矿用光缆的局部结构示意图；

图3为图2所示结构的拆分结构示意图；

图4所示矿用光缆中软铠层的局部结构示意图；

图5为图1中缆芯组件的横断面结构示意图；

图6为图5所示缆芯组件中外芯层的结构示意图；

图7为图5所示缆芯组件中内芯层的结构示意图。

图中，外护层I1、外护层II2、外护层III3、外防水包层4、钢绞线层5、内防水包层6、软铠层7、缆芯组件9、灭火粉管组10、溶剂管组11、定位槽21、插槽31、聚乙烯护层71、钢丝72、外芯层90、形变槽91、储油棉条92、内芯层93、填充条94、容置槽95、光纤96、护芯层97、形变孔98、预留间隙99、储粉管101、膨胀层102、粘合外包层I103、水管111、玻璃纤维层112、粘合外包层II113。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

图1-7为本发明的一个实施例，矿用光缆。该矿用光缆从外到内依次包括外护层、内护层和缆芯组件9，其中外护层采用聚乙烯材料。外护层分为外护层I1、外护层II2和外护层III3，其中外护层III3贴合内护层，外护层I1位于最外侧；外护层还包括多个灭火粉管组10和溶剂管组11，其中灭火粉管组10内部填充干燥的灭火粉，溶剂管组11内部储存水剂，且所述灭火粉遇水剂能形成灭火凝胶,本实施例选用六个；这些灭火粉管组10沿着光缆的长度方向延伸且呈环状分布在外护层I1和外护层II2之间。在外护层II2上设置与灭火粉管组10对应的定位槽21，前述灭火粉管组10的底部通过粘合剂固定粘合定位槽21。而溶剂管组11设置在外护层I1和外护层III3之间，并嵌入外护层II2，且相邻的溶剂管组11之间分布三个灭火粉管组10。

具体地，上述灭火粉管组10包括储粉管101，储粉管101靠近外护层II2的一侧贴合设置膨胀层102，且膨胀层102处于压缩状态；所述储粉管101和膨胀层102被外层的粘合外包层I103束缚在一起并密封包裹，该粘合外包层I103由聚乙烯材料制成。上述溶剂管组11包括外部的粘合外包层II113，粘合外包层II113内部设置水管111，粘合外包层II113通过底部的插条卡在外护层III3上设置的插槽31中，实现临时固定；该溶剂管组11还包括贴合水管111设置的玻璃纤维层112，且该玻璃纤维层112位于朝向外护层I1的一侧。由于光缆在使用中需要根据使用长度进行切割，为避免溶剂管组11内部的溶剂泄漏，本实施例将沿长度方向分布的溶剂管组11设置成相同的若干段，每段的两端封闭，且相邻段之间预留切割间隙，同时，在光缆的外护层I1的对应设置设置标示线，施工人员在标识线处切割，从而避免切断溶剂管组11。

在采用热塑工艺加工外护层I1时，高温状态的外护层I1会部分熔化粘合外包层I103，从而使外护层I1与粘合外包层I103固定在一起，外护层I1的燃烧可以使粘合外包层I103快速破损，从而加快储粉管101的破裂时间。另外，由于处于压缩状态的膨胀层102失去粘合外包层I103的束缚，当储粉管101破裂时，膨胀层102能够通过膨胀来向外挤压灭火粉，增加灭火粉的覆盖面积。而当水管111破裂时，水剂会先进入玻璃纤维层112，然后从玻璃纤维层112向干燥粉渗透，这可以避免水剂喷射至光缆以外的位置。

另外，本实施例中的内护层包括铠装层，该铠装层包括外侧的钢绞线层5，以及内侧的软铠层7，其中软铠层7的主体为聚乙烯护层71，在聚乙烯护层71内部设置钢丝72；所述钢丝72在聚乙烯护层71内呈环形分布，且具有两层，两层钢丝72之间通过钢丝结构固定连接。内部设置钢丝72的软铠层7相较于钢绞线层5具有较小硬度，且具有一定的形变能力，其作为钢绞线层5与缆芯组件9之间的过渡层，可以降低钢绞线层5的应力对缆芯组件9的影响。内护层还包括防水层，具体包括设置在钢绞线层5外侧的外防水包层4，以及设置在钢绞线层5和软铠层7之间的内防水包层6。在火灾发生时，由于该光缆本身释放水剂，加上矿井环境潮湿，因此设置两层防水包层，两者共同保护光缆内部不会受潮。

如图5-7所示，所述缆芯组件9包括外芯层90和内芯层93，其中内芯层93外周设置容置槽95，并在容置槽95中设置光纤96；所述外芯层90的内部设置内腔，内芯层93位于内腔中，并在外芯层90和芯层之间设置预留间隙99，且在预留间隙99中填充阻水膏。预留间隙99作为外芯层90和内芯层93之间的形变空间，当光缆受压时，整个缆芯组件9通过形变来缓冲外部力量，从而保护内部的光纤96。具体地，所述外芯层90内部设置的内腔具有多个均匀向外辐射的形变槽91，且在间隔的形变槽91中设置储膏棉条92；所述内芯层93具有与未设置储膏棉条92的形变槽91相配合的填充条94，填充条94插入对应的形变槽91中，且所述预留间隙99位于填充条94的端部与形变槽91之间。填充条94填充在形变槽91中，既能增加外芯层90和内芯层93之间的接触面积，提高结构稳定性，又可以在受外力时通过预留间隙99以及填充储膏棉条92的形变槽91发生形变；另外，填充的储膏棉条92本身能够占用一定空间，从而降低阻水油膏的用量，且在压缩时能将部分阻水油膏释放到外芯层90和内芯层93之间。

另外，容置槽95位于相邻的填充条94之间，光纤96位于护芯层97内部，并通过护芯层97卡在容置槽95中；另外，在内芯层93的中部区域设置与容置槽95数量对应的形变孔98，且形变孔98位于容置槽95与内芯层93中心连线的位置，这些形变孔98可以将压力释放到内芯层93内部，从而进一步提高该光缆的抗压抗震性能，另外，在火灾发生时，根据物体热胀冷缩的性质，内部的形变孔98可以给内芯层93提供向内形变的空间，避免内芯层93向外过度膨胀而破坏光纤96。上述结构的外芯层90和内芯层93具有良好的减震性能和复原性能，其可以有效降低外部碾压或撞击对光纤造成的影响。

基于以上结构，在外护层不能抵抗火灾而发生燃烧的情况时，随着外护层的燃烧，当外护层I1被烧坏时，灭火粉管组10和溶剂管组11会先后破损，暴露在外护层的燃烧区域的灭火粉遇水会迅速膨胀，并形成灭火凝胶，随着灭火粉吸收的水分越来越多，灭火凝胶也会不断变大，其可以覆盖光缆的燃烧区域，从而达到阻止火势蔓延的目的，由于灭火凝胶具有很好的锁水效果，因此该矿用光缆在发生火灾时可以有效延长光缆的正常通信时间，为事故处理与救援工作争取更多的机会。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.矿用光缆，该矿用光缆从外到内依次包括外护层、内护层和缆芯组件，其中外护层采用聚乙烯材料，其特征在于：所述外护层分为外护层I、外护层II和外护层III，其中外护层III贴合内护层，外护层I位于最外层；所述外护层还包括多个灭火粉管组和溶剂管组，其中灭火粉管组内部填充有干燥的灭火粉，溶剂管组内部储存水剂，且所述灭火粉遇水剂能形成灭火凝胶；所述灭火粉管组沿着光缆的长度方向延伸且分布在外护层I和外护层II之间，溶剂管组设置在外护层I和外护层III之间，并嵌入外护层II，且相邻的溶剂管组之间至少分布一个灭火粉管组。

2.如权利要求1所述的矿用光缆，其特征在于：所述灭火粉管组包括储粉管，储粉管靠近外护层II的一侧贴合设置膨胀层，且膨胀层处于压缩状态；所述储粉管和膨胀层被外层的粘合外包层I束缚在一起并密封包裹，该粘合外包层I由聚乙烯材料制成。

3.如权利要求2所述的矿用光缆，其特征在于：在外护层II上设置与灭火粉管组对应的定位槽，所述灭火粉管组的底部通过粘合剂固定粘合定位槽。

4.如权利要求1所述的矿用光缆，其特征在于：所述溶剂管组包括外部的粘合外包层II，粘合外包层II内部设置水管；该溶剂管组还包括贴合水管设置的玻璃纤维层，且该玻璃纤维层位于朝向外护层I的一侧。

5.如权利要求1所述的矿用光缆，其特征在于：所述内护层包括铠装层，该铠装层包括外侧的钢绞线层，以及内侧的软铠层，其中软铠层的主体为聚乙烯护层，在聚乙烯护层内部设置钢丝丝；所述钢丝丝在聚乙烯护层内呈环形分布，且具有两层，两层钢丝之间通过钢丝结构固定连接。

6.如权利要求5所述的矿用光缆，其特征在于：所述内护层还包括防水层，具体包括设置在钢绞线层外侧的外防水包层，以及设置在钢绞线层和软铠层之间的内防水包层。

7.如权利要求1至6中任一项所述的矿用光缆，其特征在于：所述缆芯组件包括外芯层和内芯层，其中内芯层外周设置容置槽，并在容置槽中设置光纤；所述外芯层的内部设置内腔，内芯层位于内腔中，并在外芯层和芯层之间设置预留间隙，且在预留间隙中填充阻水膏。

8.如权利要求7所述的矿用光缆，其特征在于：所述外芯层内部设置的内腔具有多个均匀向外辐射的形变槽，且在间隔的形变槽中设置储膏棉条；所述内芯层具有与未设置储膏棉条的形变槽相配合的填充条，填充条插入对应的形变槽中，且所述预留间隙位于填充条的端部与形变槽之间。

9.如权利要求8所述的矿用光缆，其特征在于：所述容置槽位于相邻的填充条之间，光纤外周包裹护芯层，并通过护芯层卡在容置槽中；另外，在内芯层的中部区域设置与容置槽数量对应的形变孔，且形变孔位于容置槽与内芯层的中心连线的位置。

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