CN114334252A - 极地耐寒用软电缆及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种极地耐寒用软电缆及其制造工艺，该极地耐寒用软电缆包括内导体，其是采用铜镁合金丝和镀银铜丝绞合而成；设置于内导体外侧的绝缘层；设置于绝缘层外侧的外导体层，其中，所述外导体层为镀银芳纶编织层；设置于外导体层外侧的金属化碳纤维屏蔽层；设置于金属化碳纤维屏蔽层外侧的外护套及设置于外护套外侧的编织套管保护层。该极地耐寒用软电缆能同时满足承重、抗拉、抗干扰、耐弯曲、阻燃、耐磨、耐高低温、耐极端恶劣环境、外径小、载流、通信的使用要求；将其缠绕于冰钻腔内的绞车上，能在狭小空间内反复收放使用，并且由于电缆具有红外辐射自发热功能，可加速融化钻具外表层的冰面，加速取样进度，提高设备运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及极地耐寒用软电缆及其制造工艺，属于电缆技术领域。
背景技术
工业文明极大地丰富了人类的物质生产。但人类的活动，如远洋捕杀、自然资源开采、工业二氧化碳等气体排放量超标，使得全球变暖，从而使冰川（包括极地冰川）大量融化。极地环境形成了众多冰川，冰川不单单储存了大量的水资源，而且每平方米的冰层也冰封了数百万的微生物。近年来，各国都加强了对冰川及冰川湖、冰下湖的研究，通过取样可准确分析极地水资源、微生物等的状态及变化。
经过研究和考察，南极的冰川的平均厚度在1700m左右，冰川最厚的地方超过4000m，占地球上冰量的90%，淡水总量的70%。南极平均温度为-60℃(冬天)、-28℃(夏天)，自从20世纪70年代起，通过地球物理、卫星探测、冰测雷达等多种方法发现，在厚厚的冰原下，存在着大量的冰下湖，最大的是俄罗斯的沃斯托克基地下的沃斯托克湖。通过对冰下湖的考察，发现其中有微生物群落的存在。世界各国不断更深、更广地对从极地环境向南极冰下湖的考察一直在继续，如通过对冰层的冰龄资料再进一步确定各冰龄的气温和降水，便可获得历史气候的最基本资料，从而可以获得二氧化碳的历史演变资料。目前已在极地发现了大量的石油、天然气、各类金属等战略资源储存，考察发现的冰下湖具有潜在的生物学价值，并且具有潜在的医学或工业使用价值，这极大地引起了国际上的广泛关注。
传统的绞车用电缆一般作为供电线缆使用，并且提供一定的承重。但是，传统的绞车用电缆外径较大，要求的绞车设备尺寸也较大，不能满足南极科考等极端环境下设备小型化的要求。同时，传统的绞车用电缆一般在常规环境下使用，功能比较单一，不能满足通信等其他要求，在极端环境下使用的可靠性得不到保证。
因此，提供一种新型的极地耐寒用软电缆及其制造工艺已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种极地耐寒用软电缆。
本发明的另一个目的还在于提供以上所述极地耐寒用软电缆的制造工艺。
本发明的再一个目的还在于提供以上所述极地耐寒用软电缆在极地耐寒大承载冰下装备中的应用。
本发明的又一个目的还在于提供一种极地耐寒大承载冰下装备。本发明所提供的极地耐寒用软电缆是一种外径小、抗干扰、抗拉、耐弯曲、阻燃、耐磨、耐高低温、耐极端恶劣环境的特种软电缆，将其用于极端环境时，其仍能满足承重、载流、通信等的使用要求，具有较高的可靠性。
为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种极地耐寒用软电缆，其中，所述极地耐寒用软电缆包括：
内导体，其是采用铜镁合金丝和镀银铜丝绞合而成；
设置于所述内导体外侧的绝缘层；
设置于所述绝缘层外侧的外导体层，其中，所述外导体层为镀银芳纶编织层；
设置于所述外导体层外侧的金属化碳纤维屏蔽层；
设置于所述金属化碳纤维屏蔽层外侧的外护套；
以及设置于所述外护套外侧的编织套管保护层。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述极地耐寒用软电缆包括：
内导体，其是采用铜镁合金丝和镀银铜丝绞合而成；
包覆于所述内导体外侧的绝缘层；
编织于所述绝缘层外侧的外导体层，其中，所述外导体层为镀银芳纶编织层；
编织于所述外导体层外侧的金属化碳纤维屏蔽层；
绕包于所述金属化碳纤维屏蔽层外侧的外护套；
以及包覆于所述外护套外侧的编织套管保护层。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述内导体采用铜镁合金丝在内镀银铜丝在外的形式绞合而成。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述内导体的外径为1.50±0.05 mm。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述镀银铜丝的镀银层厚度不小于2μm。
本发明中，所述高导电铜镁合金丝和高导电镀银铜丝均为常规丝材，均可通过本领域现有常规方法制得。例如，在本发明的一些实施例中，镀银铜单丝的制作包括：将硬铜杆通过铜拉丝机拉制成规定线径的铜单丝，在水蒸气保护下对拉制后的铜单丝进行连续退火，退火后单丝标称外径为0.22mm，同时在铜层表面电镀厚度不小于2μm的银层，得到0.22mm的镀银铜单丝，其导电性能优于GB/T 3953-2009对TR型软圆铜线要求，并具备优异的耐候性；
所述铜镁合金丝的制作包括：铜镁合金丝经过拉丝机内渐变孔径的金刚石材质的高精度拉丝模具处理，得到直径为0.22mm的单线；具体地，可采用多头拉丝机内渐变孔径的拉丝模具生产所需直径的单丝，一次可同时最多拉制16根单丝；然后将所得单丝置于烘箱内并于500-600oC的高温条件下进行退火软化，再经自然冷水冷却、吹气烘干后卷绕至线盘上。
在本发明一些实施例中，可将铜镁合金丝和镀银铜丝按照1+6+12+18的导体结构绞合而成内导体，具体地，可以7根铜镁合金丝在内，30根镀银铜丝在外的方式并按照要求的节距、绞合方向等通过模具绞合形成紧密的软结构导体，绞合后的导体表面光滑圆整，为符合要求的软结构导体。
本发明中，所述内导体采用高导电铜镁合金丝和高导电镀银铜丝绞合而成，平衡了外径、载流和导体增强的要求，内层的铜镁合金丝作为导体增强层，避免了现有技术中采用导体中心填充纤维增强层的方式而导致的导体外径偏大的现象发生，也避免了导体整体采用铜合金导体而导致的导体直流电阻不合格的现象发生；另，高导电铜镁合金丝和高导电镀银铜丝经过束丝绞合工序最终形成软结构导体，即内导体，既能够满足内导体外径为1.50±0.05mm的要求，又能够满足直流电阻≤0.0135Ω/m的载流要求。
以7/0.22mm绞线为例：软圆铜线的抗张强度为215MPa，对应的抗拉力为56N；镀银软圆铜线的抗张强度为224MPa，对应的抗拉力为58N；铜镁合金丝的抗张强度为510MPa，对应的抗拉力为132N。而一股加捻Kevlar 49纤维，抗拉力为365N。考虑到电缆整体抗拉由外导体的镀银芳纶提供，且对内导体有外径和直流电阻的要求，因此，本申请的极地耐寒用软电缆以铜镁合金丝为内导体的内层材料，可进一步对整根极地耐寒用软电缆进行适当增强。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述绝缘层的材质为ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）氟塑料材料。本发明以ETFE作为绝缘层材质，ETFE具有优异的耐高低温（-70至200oC）性能、绝缘性能、机械物理性能和阻燃性能，介电常数为2.6，随着频率和温度的变化，介电常数非常稳定，是种理想的绝缘材料，尤其适用于在极地恶劣环境中使用。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述绝缘层的厚度为0.30-0.35mm。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，镀银芳纶的镀银层厚度为0.5-2μm。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，镀银芳纶为镀银加捻Kevlar 49纤维。所述镀银加捻Kevlar 49纤维的镀银层厚度为0.5-2μm，尺寸为1580dtex，抗拉力为360N/股。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述镀银芳纶编织层的编织密度≥60%。
本发明所提供的极地耐寒用软电缆以镀银芳纶（其中，芳纶主要由芳香族聚酰胺纤维制成）编织层为外导体层，所述镀银芳纶编织层能够满足外导体直流电阻（≤35Ω/m）的要求，保证电缆具有优异的弯曲性能和柔韧性；同时镀银芳纶编织层具有优异的抗拉、抗疲劳、耐弯曲性能，使得其还能起到增强作用，为整根电缆提供承重需要的抗拉力，防止电缆因承重受力而断裂。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述金属化碳纤维屏蔽层为采用金属化碳纤维编织而成，所述金属化碳纤维为在碳纤维表面涂覆金属层而得。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述金属化碳纤维屏蔽层的编织密度≥80%。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述金属层包括纳米级的镍层或者镍铜镍复合层。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述金属层的厚度为2-4μm。其中，本发明对所使用的碳纤维不做具体要求，任何合适的碳纤维均可用于本发明。例如，在本发明的一些实施例中，所述碳纤维可选用T700 1K、3K、6K或者12K碳纤维。
碳纤维是一种非金属材料，一般条件下其无法与金属材料形成牢固结合，仅通过普通的表面处理，二者结合效果不佳的情况仍然存在；并且多数情况下，碳纤维与金属复合后，金属层普遍存在弯折后脱落现象，这显然不利于后续金属复合碳纤维的加工。对此，本发明通过涂覆工艺得到了金属化碳纤维，实现了金属层于碳纤维的表面不脱落，对所述金属化碳纤维进行耐弯曲性能、耐磨性能、高低温循环性能测试后，发现金属化碳纤维的直流电阻值变化不超过10%，由此可知使用金属化碳纤维编织层作为屏蔽层，其屏蔽性能在恶劣环境中不受影响。
本发明所提供的极地耐寒用软电缆以金属化碳纤维编织层为屏蔽层，其中，碳纤维表面涂覆的金属层不但可以为电缆提供电磁屏蔽性能，而且当该金属涂层通过一定电流时，金属化碳纤维还可以产生红外辐射发热，以保障电缆在一个合理的工作温度下运行，提高电缆在极地环境的使用寿命。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述外护套从内向外包括以双面涂覆FEP（氟化乙烯丙烯共聚物，全氟乙烯丙烯共聚物）的聚酰亚胺复合薄膜形成的绕包层以及以PTFE（聚四氟乙烯）生料带形成的绕包层。
本发明中，将双面涂覆FEP的聚酰亚胺复合薄膜于金属化碳纤维屏蔽层的外侧形成绕包层，再将PTFE生料带于双面涂覆FEP的聚酰亚胺复合薄膜形成的绕包层的外侧形成绕包层，再经烧结后形成外护套。本发明所使用的外护套具有极佳的耐高低温（-200至200 oC）性能、柔韧性、机械物理性能、阻燃性能和耐磨性能，能够满足电缆在极端环境下于绞车或其他装备中使用的要求。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述编织套管保护层采用PET纤维丝编织而成，并通过其两端所设置的魔术贴将两端贴合后设置于所述外护套外侧。其中，在本发明一些实施例中，所述魔术贴可分别缝合于编织套管保护层一端的内侧以及另一端的外侧。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述编织套管保护层的编织密度≥90%。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述魔术贴的材质为尼龙材料，优选为尼龙66。
本发明中，采用PET纤维丝编织形成编织套管保护层，并通过其两端所设置的魔术贴将两端贴合后设置于所述外护套外侧，所述编织套管保护层可对整根电缆起到保护作用，延长电缆的使用寿命；另，编织套管保护层还具有良好的散热性、阻燃性、耐磨性，能在极寒环境下使用，操作简单方便，并可以重复使用。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述极地耐寒用软电缆的外径≤5.5mm，弯曲半径≤20mm。
作为本发明以上所述极地耐寒用软电缆的一具体实施方式，其中，所述内导体的外径为1.50±0.05 mm，所述绝缘层的厚度为0.30-0.35mm，包覆绝缘层后所得产品的外径为2.2±0.1mm；将镀银芳纶编织于所述绝缘层的外侧后所得产品的外径为3.0±0.1mm；将金属化碳纤维编织于所述外导体层的外侧后所得产品的外径为3.7±0.1mm；于金属化碳纤维屏蔽层的外侧依次绕包双面涂覆FEP的聚酰亚胺复合薄膜及PTFE生料带，再经烧结后所得产品的外径为3.9±0.1mm；将编织套管保护层包覆在外护套外侧后所得产品的外径为5.1±0.1mm。
本发明的另一个目的还在于提供以上所述极地耐寒用软电缆的制造工艺，其中，所述制造工艺包括：
（1）于350-390oC的温度条件下，将绝缘材料均匀连续地包覆在内导体的外侧，冷却后定型形成所述绝缘层；
（2）将镀银芳纶编织于所述绝缘层的外侧，形成外导体层；
（3）将金属化碳纤维编织于所述外导体层的外侧，形成金属化碳纤维屏蔽层；
（4）于金属化碳纤维屏蔽层的外侧依次绕包双面涂覆FEP的聚酰亚胺复合薄膜及PTFE生料带，再经烧结后形成外护套；
其中，所述烧结的温度为375-535℃，速度为8-16m/min；
（5）将编织套管包覆于外护套的外侧，形成编织套管保护层。
作为本发明以上所述制造工艺的一具体实施方式，其中，步骤（1）中，所述内导体的外径为1.50±0.05 mm，所述绝缘层的厚度为0.30-0.35mm，包覆绝缘层后所得产品的外径为2.2±0.1mm。
作为本发明以上所述制造工艺的一具体实施方式，其中，步骤（2）中，将镀银芳纶编织于所述绝缘层的外侧后所得产品的外径为3.0±0.1mm。
作为本发明以上所述制造工艺的一具体实施方式，其中，步骤（2）中，所述编织的编织密度≥60%。
作为本发明以上所述制造工艺的一具体实施方式，其中，步骤（3）中，将金属化碳纤维编织于所述外导体层的外侧后所得产品的外径为3.7±0.1mm。
作为本发明以上所述制造工艺的一具体实施方式，其中，步骤（3）中，所述编织的编织密度≥80%。
作为本发明以上所述制造工艺的一具体实施方式，其中，步骤（4）中，双面涂覆FEP的聚酰亚胺复合薄膜及PTFE生料带的绕包搭盖率分别为30-35%及45.5-49%。
作为本发明以上所述制造工艺的一具体实施方式，其中，步骤（4）中，所述烧结后的产品的外径为3.9±0.1mm。
作为本发明以上所述制造工艺的一具体实施方式，其中，步骤（5）中，所述编织套管保护层采用PET纤维丝编织而成，并通过其两端所设置的魔术贴将两端贴合后设置于所述外护套外侧。其中，在本发明一些实施例中，所述魔术贴可分别缝合于编织套管保护层一端的内侧以及另一端的外侧。
作为本发明以上所述制造工艺的一具体实施方式，其中，步骤（5）中，所述编织套管保护层的编织密度≥90%。
作为本发明以上所述制造工艺的一具体实施方式，其中，步骤（5）中，所述魔术贴的材质为尼龙材料，优选为尼龙66。
作为本发明以上所述制造工艺的一具体实施方式，其中，步骤（5）中，将编织套管保护层包覆在外护套外侧后所得产品的外径为5.1±0.1mm。
再一方面，本发明还提供了以上所述极地耐寒用软电缆在极地耐寒大承载冰下装备中的应用，其中，所述极地耐寒用软电缆缠绕于极地耐寒大承载冰下装备中的冰钻腔内的绞车上。应用过程中，所述极地耐寒用软电缆以极小的弯曲半径（弯曲半径≤20mm）缠绕在极地冰盖专用极地耐寒大承载冰下装备中的冰钻腔内的绞车上，随着冰钻腔内钻具的开动，绞车上下移动，电缆随之反复收放，从而为钻具提供用电，并满足承重、载流、通信等的使用要求。
又一方面，本发明还提供了一种极地耐寒大承载冰下装备，其中，以上所述极地耐寒用软电缆缠绕于极地耐寒大承载冰下装备中冰钻腔内的绞车上。
本发明对所述极地耐寒用软电缆进行了合理的结构设计以及各层材料的合理选择，使得所述极地耐寒用软电缆采用由内向外依次设置的内导体、绝缘层、外导体层、屏蔽层、绕包外护套及编织套管保护层的结构，从而使其能够同时满足承重、抗拉、抗干扰、耐弯曲、阻燃、耐磨、耐高低温、耐极端恶劣环境、外径小、载流、通信的使用要求；将其缠绕于极地耐寒大承载冰下装备中冰钻腔内的绞车上，其能够在狭小空间内反复收放使用，并且由于所述极地耐寒用软电缆具有红外辐射自发热功能，从而可以加速融化钻具外表层的冰面，加速取样进度，保障设备在适当的温度下可靠运行，提高电缆在极端环境下的可靠性，即所述极地耐寒用软电缆可完美满足极地极端天气情况下的使用要求，在南极科考领域具有很好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的极地耐寒用软电缆的结构示意图。
主要附图标号说明：
1、内导体；
2、绝缘层；
3、外导体层；
4、金属化碳纤维屏蔽层；
5、外护套；
6、编织套管保护层。
具体实施方式
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明中，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及相关的实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体/实际情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式给出。可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。给定的范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的。选定的下限和上限限定了特别范围的边界。所有以这种方式进行限定的范围是可组合的，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是可以预料到的。此外，如果列出的最小范围值为1和2，列出的最大范围值为3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。
在本发明中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本发明中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。
在本发明中，如果没有特别的说明，本发明所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
在本发明中，如果没有特别的说明，本发明所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供了一种极地耐寒用软电缆，其是按照包括如下步骤的制造工艺制得：
（1）内导体的制作：
1.1）镀银铜单丝的制作：将硬铜杆通过铜拉丝机拉制成规定线径的铜单丝后，在水蒸气保护下对拉制后的铜单丝进行连续退火，退火后所得单丝的标称外径为0.22mm，同时在所得单丝的铜层表面电镀厚度不小于2μm的银层，得到0.22mm的镀银铜单丝，其导电性能优于GB/T 3953-2009中对TR型软圆铜线的要求，并具备优异的耐候性；
1.2）铜镁合金丝的制作：使铜镁合金丝经过拉丝机内渐变孔径的金刚石材质的高精度拉丝模具处理，得到直径为0.22mm的单线；具体地，通过多头拉丝机内设置的渐变孔径的拉丝模具生产所需直径的单丝，一次可同时最多拉制16根单丝，然后将单丝置于烘箱中并于500-600℃进行高温退火软化，再经自然冷水冷却、吹气烘干，卷绕至线盘上，即制得所述铜镁合金丝；
1.3）内导体绞合：按照1+6+12+18的导体结构绞合，即，以7根铜镁合金丝在内，30根镀银铜单丝在外的方式并按照要求的节距、绞合方向通过模具绞合形成紧密的软结构导体，绞合后的导体表面光滑圆整，绞合后外径为1.50±0.05mm，即制得符合要求的软结构内导体。
（2）绝缘层的制作：
采用氟塑料挤出机制作绝缘层，当氟塑料挤出机的内部机筒温度达到350-390℃时，将ETFE加入料斗，利用螺杆旋转的推力，通过成型模具将ETFE均匀连续地包覆在内导体上，再经冷却后定型，形成所述绝缘层，其中，绝缘层挤制过程中采用高精度测偏仪、凹凸仪等监控绝缘层的厚度和绝缘层外径；
其中，所述绝缘层的厚度为0.30-0.35mm，包覆绝缘层后所得产品的外径为2.2±0.1mm。
（3）镀银芳纶编织层（外导体层）的制作：
采用24锭编织机将镀银芳纶编织于所述绝缘层的外侧，其中，编织过程中，每锭2股镀银芳纶，共48股芳纶，编织密度≥60%，所述镀银芳纶为镀银加捻Kevlar 49纤维，其镀银层厚度为0.5-2μm，尺寸为1580dtex，抗拉力为360N/股；
将镀银芳纶编织于所述绝缘层的外侧后所得产品的外径为3.0±0.1mm，能够满足>10kN的抗拉力要求。
（4）金属化碳纤维屏蔽层的制作：
4.1）金属化碳纤维的制作：选用T700 12K碳纤维，其中一束碳纤维原丝中包含12000根碳纤维单丝，每根碳纤维单丝的直径为8μm；于每根碳纤维单丝的外侧均匀涂覆金属镍层或镍铜镍复合层，金属镍层或镍铜镍复合层的厚度为2-4μm，并确保无“黑芯”现象的产生。“黑芯”的存在将严重影响金属化碳纤维材料的电性能，如：转移阻抗、电磁屏蔽、屏蔽覆盖率等，而这些指标的降低将造成各级产品性能的显著恶化；
4.2）金属化碳纤维屏蔽层的制作：
将以上制得的金属化碳纤维编织于所述外导体层的外侧，形成金属化碳纤维屏蔽层；其中，所述编织的编织密度≥80%；将金属化碳纤维编织于所述外导体层的外侧后所得产品的外径为3.7±0.1mm。
（5）外护套的制作：
采用高精度绕包设备，于金属化碳纤维屏蔽层的外侧依次绕包双面涂覆FEP的聚酰亚胺复合薄膜及PTFE生料带，然后过3.95mm的紧压模具，使得所形成的绕包层光滑平整；其中，双面涂覆FEP的聚酰亚胺复合薄膜的厚度为0.038mm，绕包搭盖率为30-35%，PTFE生料带的厚度为0.051mm，绕包搭盖率为45.5-49%；
再采用烧结炉对以上绕包后所得产品进行烧结，烧结的同时可在线进行激光印字，如喷印厂名、型号规格、米标等，烧结完成后所得产品的外径为3.9±0.1mm，弯曲半径为16mm，内导体直流电阻为0.0135Ω/m，外导体直流电阻为26Ω/m，抗拉力为12.4kN，能够满足使用要求；
其中烧结温度控制在375-535℃，速度为8 -16m/min。
（6）编织套管保护层的制作：
采用PET纤维丝编织而成所述编织套管保护层，并通过其两端所设置的魔术贴（分别缝合于编织套管保护层一端的内侧以及另一端的外侧）将两端贴合后设置于所述外护套外侧；其中，所述编织套管保护层的编织密度≥90%，所述魔术贴的材质为尼龙66，将编织套管保护层包覆在外护套外侧后所得产品的外径为5.1±0.1mm。
本实施例所提供的极地耐寒用软电缆的结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，其为单芯结构电缆，包括：
内导体1；
包覆于所述内导体1外侧的绝缘层2；
编织于所述绝缘层2外侧的外导体层3，其中，所述外导体层3为镀银芳纶编织层；
编织于所述外导体层3外侧的金属化碳纤维屏蔽层4；
绕包于所述金属化碳纤维屏蔽层4外侧的外护套5；
以及包覆在所述外护套外侧的编织套管保护层6。
本发明实施例提供的极地耐寒用软电缆的内导体由铜镁合金丝和镀银铜丝绞合而成，并且铜镁合金丝在最内层，镀银铜丝在外层，所述内导体既能兼顾外径和导体直流电阻，又能够增加导体的强度，可以承受高频率、长时间的扭转和抗拉。
本发明实施例提供的极地耐寒用软电缆的外导体层采用镀银芳纶编织而成，可以满足载流要求，同时具有极佳的弯曲性和柔软性能，能够承受10kN以上的抗拉力。
本发明实施例提供的极地耐寒用软电缆的屏蔽层是由金属化碳纤维编织而成，所述金属化碳纤维为在碳纤维表面涂覆金属层而得，所得金属化碳纤维可以起到良好的电磁屏蔽作用，防止电缆受到外界的干扰，当金属化碳纤维编织层通入电流后，其良好的红外辐射发热效应还可以保障设备在适当的温度下可靠运行。
本发明实施例所提供的极地耐寒用软电缆的外护套由FEP/PI/FEP薄膜和PTFE生料带绕包并经烧结后制得，烧结后所形成的外护套能够对外导体层和屏蔽层起到紧束作用，同时绕包后的外护套的厚度仅为0.2mm，具有极佳的柔韧性、耐磨性和耐环境性能。
本发明实施例提供的极地耐寒用软电缆的编织套管保护层采用PET纤维丝编织形成，并通过其两端所设置的魔术贴将两端贴合后设置于所述外护套外侧，所述编织套管保护层可对整根电缆起到保护作用，延长电缆的使用寿命；另，编织套管保护层还具有良好的散热性、阻燃性、耐磨性，能在极寒环境下使用，操作简单方便，并可以重复使用。
综上，本发明实施例对所提供的极地耐寒用软电缆进行了合理的结构设计以及各层材料的合理选择，使得所述极地耐寒用软电缆采用由内向外依次设置的内导体、绝缘层、外导体层、屏蔽层、绕包外护套及编织套管保护层的结构，从而使其能够同时满足承重、抗拉、抗干扰、耐弯曲、阻燃、耐磨、耐高低温、耐极端恶劣环境、外径小、载流、通信的使用要求；将其缠绕于极地耐寒大承载冰下装备中冰钻腔内的绞车上，其能够在狭小空间内反复收放使用，并且由于所述极地耐寒用软电缆具有红外辐射自发热功能，从而可以加速融化钻具外表层的冰面，加速取样进度，保障设备在适当的温度下可靠运行，提高电缆在极端环境下的可靠性，即所述极地耐寒用软电缆可完美满足极地极端天气情况下的使用要求，在南极科考领域具有很好的应用前景。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
Claims (10)
1.一种极地耐寒用软电缆，其中，所述极地耐寒用软电缆包括：
内导体，其是采用铜镁合金丝和镀银铜丝绞合而成；
设置于所述内导体外侧的绝缘层；
设置于所述绝缘层外侧的外导体层，其中，所述外导体层为镀银芳纶编织层；
设置于所述外导体层外侧的金属化碳纤维屏蔽层；
设置于所述金属化碳纤维屏蔽层外侧的外护套；
以及设置于所述外护套外侧的编织套管保护层。
2.根据权利要求1所述的极地耐寒用软电缆，其中，所述内导体采用铜镁合金丝在内镀银铜丝在外的形式绞合而成，所述内导体的外径为1.50±0.05 mm；
所述镀银铜丝的镀银层厚度不小于2μm。
3.根据权利要求1所述的极地耐寒用软电缆，其中，所述绝缘层的材质为ETFE氟塑料材料，所述绝缘层的厚度为0.30-0.35mm。
4.根据权利要求1所述的极地耐寒用软电缆，其中，镀银芳纶的镀银层厚度为0.5-2μm；
镀银芳纶为镀银加捻Kevlar 49纤维；
所述镀银芳纶编织层的编织密度≥60%。
5.根据权利要求1所述的极地耐寒用软电缆，其中，所述金属化碳纤维屏蔽层为采用金属化碳纤维编织而成，所述金属化碳纤维为在碳纤维表面涂覆金属层而得；
所述金属化碳纤维屏蔽层的编织密度≥80%；
所述金属层包括纳米级的镍层或者镍铜镍复合层；
所述金属层的厚度为2-4μm。
6.根据权利要求1所述的极地耐寒用软电缆，其中，所述外护套从内向外包括以双面涂覆FEP的聚酰亚胺复合薄膜形成的绕包层以及以PTFE生料带形成的绕包层；
所述编织套管保护层采用PET纤维丝编织而成，并通过其两端所设置的魔术贴将两端贴合后设置于所述外护套外侧；
所述编织套管保护层的编织密度≥90%；
所述魔术贴的材质为尼龙材料。
7.根据权利要求1-6任一项所述的极地耐寒用软电缆，其中，所述极地耐寒用软电缆的外径≤5.5mm，弯曲半径≤20mm。
8.权利要求1-7任一项所述极地耐寒用软电缆的制造工艺，其中，包括：
（1）于350-390oC的温度条件下，将绝缘材料均匀连续地包覆在内导体的外侧，冷却后定型形成所述绝缘层；
（2）将镀银芳纶编织于所述绝缘层的外侧，形成外导体层；
（3）将金属化碳纤维编织于所述外导体层的外侧，形成金属化碳纤维屏蔽层；
（4）于金属化碳纤维屏蔽层的外侧依次绕包双面涂覆FEP的聚酰亚胺复合薄膜及PTFE生料带，再经烧结后形成外护套；
其中，所述烧结的温度为375-535℃，速度为8-16m/min；
（5）将编织套管包覆于外护套的外侧，形成编织套管保护层。
9.权利要求1-7任一项所述极地耐寒用软电缆在极地耐寒大承载冰下装备中的应用，其中，所述极地耐寒用软电缆缠绕于极地耐寒大承载冰下装备中的冰钻腔内的绞车上。
10.一种极地耐寒大承载冰下装备，其中，权利要求1-7任一项所述极地耐寒用软电缆缠绕于极地耐寒大承载冰下装备中冰钻腔内的绞车上。
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