CN115312239A - 一种rov用的中性浮力电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种ROV用的中性浮力电缆，包括外护套，所述外护套内设置有发泡层，所述发泡层内设置有电缆包裹层，所述电缆包裹层内包裹有多个线芯导体，所述电缆包裹层与所述线芯导体之间的缝隙中设置有填充层。本发明中通过在电缆内部设置发泡层与填充层，使其具有中性浮力，具有300KG的断裂强度，并且嵌有防水纤维以密封任何泄漏。电缆的核心包含用于强度的凯夫拉尔线形成的编织层和用于空间填充的涤纶纤维，两种纤维均浸渍有防水化合物以阻止由于电缆中的刻痕或撕裂而导致的任何泄漏。其不仅质量轻，便于浮在海面上，同时具有良好的抗拉强度与抗折强度，具有极大的经济推广价值。

Description

一种ROV用的中性浮力电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其是涉及一种ROV用的中性浮力电缆。
背景技术
电线电缆用以传输电(磁)能，信息和实现电磁能转换的线材产品。广义的电线电缆亦简称为电缆，狭义的电缆是指绝缘电缆，它可定义为：由下列部分组成的集合体；一根或多根绝缘线芯，以及它们各自可能具有的包覆层，总保护层及外护层，电缆亦可有附加的没有绝缘的导体。
现有的技术中，如公开号为CN104751991B的中国专利，其公开了电缆，包括第一护套、第一屏蔽层、第一缆芯和缆芯包覆层，第一缆芯包括若干根第二缆芯，第二缆芯相互旋转绞合，其中一根第二缆芯设于中央、其余的第二缆芯围绕其均匀分布，缆芯包覆层围绕第一缆芯倾斜地顺时针方向旋转包覆，第一屏蔽层缠绕包覆在缆芯包覆层的外围，第一屏蔽层、第一缆芯和缆芯包覆层均设于第一护套的内部。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：虽然上述的电缆能够降低数据电缆产生的干扰信号，使得双重屏蔽层相互分离，避免屏蔽层的相互影响。但是其和传统的电缆类似，均使用铜作为导体，用钢丝作为抗拉元件，由于铜和钢丝的比重都很大，若要电缆能浮在水面上，其绝缘和护套材料一定要比水轻，而且厚度要大，这样不但增加了电缆的外部形体尺寸，还浪费了原材料。尤其抗拉元件为钢丝结构的电缆，会导致电缆重量增加很多，且不易弯曲，影响了电缆的使用功能。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种ROV用的中性浮力电缆，其不仅质量轻，便于浮在海面上，同时具有良好的抗拉强度与抗折强度，具有极大的经济推广价值。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种ROV用的中性浮力电缆，包括外护套，所述外护套内设置有发泡层，所述发泡层内设置有电缆包裹层，所述电缆包裹层内包裹有多个线芯导体，所述电缆包裹层与所述线芯导体之间的缝隙中设置有填充层。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电缆包裹层由凯夫拉编织层与无纺布编织而成。
通过上述技术方案，凯夫拉编织层由多条凯夫拉线编织而成，其强度高20.92cN/dtex；线密度：1.667，比水重,沉于水；抗切割，热稳定性好，在高温下不熔，玻璃化转变温度约345℃；弯曲性能一般，打结易形成毛刺；拉伸性能好，断裂伸长率：3.55％；耐普通有机溶剂及盐类溶液，耐强酸、强碱性差；对紫外线敏感，长时间暴露在阳光下，强度衰减约40％；外观黄色；价格相对便宜。其与无纺布编织成电缆包裹层，不仅提升了电缆的抗拉与抗折强度，并且质量轻，便于运输。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述外护套为TPU护套。
通过上述技术方案，浮力电缆使用于恶劣环境中，环境温度变化范围大，需要具备耐腐蚀、耐霉菌、耐油和耐潮湿等性能，因此电缆直接承受这种恶劣环境的部件-外护套是保证电缆实现上述功能的重要部分。对比PVC、PE、氯磺化聚乙烯(CSM)和各种弹性体等材料的性能，最后选择聚氨酯(TPU)作为漂浮电缆外护套材料，这是最佳的选择。TPU在密度、耐腐蚀、耐霉菌、耐油和耐潮湿等方面都很均衡，且作为护套材料，其优异的机械强度和柔软性是其它材料无法比拟的。另外，电缆做连接时护套接续可采用冷、热等连接方式，电缆的修复同橡胶相比也十分便利。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述发泡层为TPU发泡层。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述填充层由阻水纱与涤纶纤维编织而成。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述线芯导体为裸铜或镀锡铜丝多股绞合导体，所述镀锡铜丝多股绞合导体的间隙中填充阻水剂。
通过上述技术方案，导体采用符合GB/T3956-2008的第5类镀锡铜丝多股绞合导体，绞合后导体圆整，有效地保证电能传输的稳定性和线芯的高柔韧性。单丝接头采用冷焊并在接头处作防腐处理；同时，在绞合导体间隙填充专用阻水剂，使绞合导体形成一个稳定的整体，可防止水对导体的腐蚀而影响传输性能和电缆寿命。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述线芯导体外包裹有绝缘层，所述绝缘层为三元乙丙橡胶和聚丙烯为基材并使其硫化的热塑橡胶材料或PE聚乙烯。
通过上述技术方案，绝缘材料是电缆的重要组成部分。从绝缘性能角度考虑，选择范围较为宽泛。但就浮力电缆而言，绝缘材料的选择更具特点：一是必须柔软，易于弯曲；二是密度应尽量小，保证浮力；三是具有良好的加工性能。通过对软聚氯乙烯(PVC)、交联聚乙烯(XLPE)、三元乙丙橡胶(EPDM)等性能分析，均不适宜。经过对国内外新材料的对比和试验，以三元乙丙橡胶(EPDM)和聚丙烯(PP)为基材并使其硫化的热塑橡胶材料(TPV)或PE聚乙烯比较合适。
热塑橡胶材料(TPV)的显著特点是电性能优异，密度小，机械性能好，极易加工，并可回收利用，是较为理想的漂浮电缆用绝缘材料。这种材料也可在其它电缆产品中广泛使用。绝缘层采用材料密度小、耐热、柔软性好的紫外光辐照交联聚烯烃材料，绝缘紧密包在导体外，并采用紫外光辐照交联，绝缘冷却后有较好的机械性能与电气绝缘性能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述外护套的外侧设置有保护层，所述保护层与所述外护套之间固定连接有多个呈“>”形的弹性塑料件。
通过上述技术方案，保护层为阻燃、柔性好的聚醚型聚氨酯弹性体(聚醚型聚氨酯弹性体具有优良的耐水解性，可防水的渗透)材料，采用半挤压式生产，圆整、无偏心。其中，呈“>”形的弹性塑料件在电缆发生弯折时，弹性塑料件能够第一时间发生形变，避免损坏电缆内部的外导体与内导体，大大提升了浮力电缆的抗折性能。并且由于浮力电缆的特殊工作环境，其大多数情况下需要悬浮在水面上，会有一些鱼类啃食电缆，造成电缆的损坏，然而，弹性塑料件将保护层与外护套隔开形成一段间隙，当鱼类撕咬电缆时，牙齿会卡设在弹性塑料件上，弹性塑料件同时会发生形变，从而有效的避免了线芯导体的损坏。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本发明中通过在电缆内部设置发泡层与填充层，使其具有中性浮力，具有300KG的断裂强度，并且嵌有防水纤维以密封任何泄漏。绳索的直径为6.0毫米，比绝大多数ROV系绳纤细得多。电缆的核心包含用于强度的凯夫拉尔线形成的编织层和用于空间填充的涤纶纤维，两种纤维均浸渍有防水化合物以阻止由于电缆中的刻痕或撕裂而导致的任何泄漏。其不仅质量轻，便于浮在海面上，同时具有良好的抗拉强度与抗折强度，具有极大的经济推广价值。
2.保护层为阻燃、柔性好的聚醚型聚氨酯弹性体(聚醚型聚氨酯弹性体具有优良的耐水解性，可防水的渗透)材料，采用半挤压式生产，圆整、无偏心。其中，呈“>”形的弹性塑料件在电缆发生弯折时，弹性塑料件能够第一时间发生形变，避免损坏电缆内部的外导体与内导体，大大提升了浮力电缆的抗折性能。并且由于浮力电缆的特殊工作环境，其大多数情况下需要悬浮在水面上，会有一些鱼类啃食电缆，造成电缆的损坏，然而，弹性塑料件将保护层与外护套隔开形成一段间隙，当鱼类撕咬电缆时，牙齿会卡设在弹性塑料件上，弹性塑料件同时会发生形变，从而有效的避免了线芯导体的损坏。
附图说明
图1为本实施例一的剖视图。
图2为本实施例二剖视图。
附图标记：1、外护套；2、发泡层；3、电缆包裹层；31、凯夫拉编织层；32、无纺布；4、线芯导体5、填充层；6、绝缘层；7、保护层；8、弹性塑料件。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。
实施例一：
参照图1，为本发明公开的一种ROV用的中性浮力电缆，包括外护套1，外护套1内设置有发泡层2，发泡层2内设置有电缆包裹层3，电缆包裹层3内包裹有多个线芯导体4，电缆包裹层3与线芯导体4之间的缝隙中设置有填充层5。
其中，电缆包裹层3由凯夫拉编织层31与无纺布32编织而成，凯夫拉编织层31由多条凯夫拉线编织而成，其强度高20.92cN/dtex；线密度：1.667，比水重,沉于水；抗切割，热稳定性好，在高温下不熔，玻璃化转变温度约345°C；弯曲性能一般，打结易形成毛刺；拉伸性能好，断裂伸长率：3.55％；耐普通有机溶剂及盐类溶液，耐强酸、强碱性差；对紫外线敏感，长时间暴露在阳光下，强度衰减约40％；外观黄色；价格相对便宜。其与无纺布32编织成电缆包裹层3，不仅提升了电缆的抗拉与抗折强度，并且质量轻，便于运输。
外护套1为TPU护套，浮力电缆使用于恶劣环境中，环境温度变化范围大，需要具备耐腐蚀、耐霉菌、耐油和耐潮湿等性能，因此电缆直接承受这种恶劣环境的部件-外护套1是保证电缆实现上述功能的重要部分。对比PVC、PE、氯磺化聚乙烯(CSM)和各种弹性体等材料的性能，最后选择聚氨酯(TPU)作为漂浮电缆外护套1材料，这是最佳的选择。
TPU在密度、耐腐蚀、耐霉菌、耐油和耐潮湿等方面都很均衡，且作为护套材料，其优异的机械强度和柔软性是其它材料无法比拟的。另外，电缆做连接时护套接续可采用冷、热等连接方式，电缆的修复同橡胶相比也十分便利。
发泡层2为TPU发泡层，填充层5由阻水纱与涤纶纤维编织而成。线芯导体4为镀锡铜丝多股绞合导体，镀锡铜丝多股绞合导体的间隙中填充阻水剂。
导体采用符合GB/T3956-2008的第5类镀锡铜丝多股绞合导体，绞合后导体圆整，有效地保证电能传输的稳定性和线芯的高柔韧性。单丝接头采用冷焊并在接头处作防腐处理；同时，在绞合导体间隙填充专用阻水剂，使绞合导体形成一个稳定的整体，可防止水对导体的腐蚀而影响传输性能和电缆寿命。
由于线芯导体4采用铜材，金属铜密度较大(密度为8.9g/cm3)，为确保电缆克服自重而浮于水面，在电缆中添加发泡层2来调节电缆整体密度。发泡层2采用泡+皮结构，双层同时挤出工艺生产。采用热塑性弹性体(TPE)的CO2物理发泡，发泡度为70％左右，发泡层2的密度不大于0.3g/cm3。根据电缆结构重量调整发泡层2厚度，使电缆整体密度为水密度的0.9及以下。
线芯导体4外包裹有绝缘层6，绝缘层6为三元乙丙橡胶和聚丙烯为基材并使其硫化的热塑橡胶材料或PE聚乙烯，绝缘材料是电缆的重要组成部分。从绝缘性能角度考虑，选择范围较为宽泛。但就浮力电缆而言，绝缘材料的选择更具特点：一是必须柔软，易于弯曲；二是密度应尽量小，保证浮力；三是具有良好的加工性能。通过对软聚氯乙烯(PVC)、交联聚乙烯(XLPE)、三元乙丙橡胶(EPDM)等性能分析，均不适宜。经过对国内外新材料的对比和试验，以三元乙丙橡胶(EPDM)和聚丙烯(PP)为基材并使其硫化的热塑橡胶材料(TPV)或PE聚乙烯比较合适。
热塑橡胶材料(TPV)的显著特点是电性能优异，密度小，机械性能好，极易加工，并可回收利用，是较为理想的漂浮电缆用绝缘材料。这种材料也可在其它电缆产品中广泛使用。绝缘层6采用材料密度小、耐热、柔软性好的紫外光辐照交联聚烯烃材料，绝缘紧密包在导体外，并采用紫外光辐照交联，绝缘冷却后有较好的机械性能与电气绝缘性能。
实施例二：
参照图2，一种ROV用的中性浮力电缆，与实施例一的区别在于，外护套1的外侧设置有保护层7，保护层7与外护套1之间固定连接有多个呈“>”形的弹性塑料件8。保护层7为阻燃、柔性好的聚醚型聚氨酯弹性体(聚醚型聚氨酯弹性体具有优良的耐水解性，可防水的渗透)材料，采用半挤压式生产，圆整、无偏心。
其中，呈“>”形的弹性塑料件8在电缆发生弯折时，弹性塑料件8能够第一时间发生形变，避免损坏电缆内部的外导体42与内导体41，大大提升了浮力电缆的抗折性能。并且由于浮力电缆的特殊工作环境，其大多数情况下需要悬浮在水面上，会有一些鱼类啃食电缆，造成电缆的损坏，然而，弹性塑料件8将保护层7与外护套1隔开形成一段间隙，当鱼类撕咬电缆时，牙齿会卡设在弹性塑料件8上，弹性塑料件8同时会发生形变，从而有效的避免了线芯导体4的损坏。
本实施例的实施原理为：本发明中通过在电缆内部设置发泡层2与填充层5，使其具有中性浮力，具有300KG的断裂强度，并且嵌有防水纤维以密封任何泄漏。绳索的直径为6.0毫米，比绝大多数ROV系绳纤细得多。电缆的核心包含用于强度的凯夫拉尔线形成的编织层和用于空间填充的涤纶纤维，两种纤维均浸渍有防水化合物以阻止由于电缆中的刻痕或撕裂而导致的任何泄漏。其不仅质量轻，便于浮在海面上，同时具有良好的抗拉强度与抗折强度，具有极大的经济推广价值。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种ROV用的中性浮力电缆，包括外护套(1)，其特征在于：所述外护套(1)内设置有发泡层(2)，所述发泡层(2)内设置有电缆包裹层(3)，所述电缆包裹层(3)内包裹有多个线芯导体(4)，所述电缆包裹层(3)与所述线芯导体(4)之间的缝隙中设置有填充层(5)。
2.根据权利要求1所述的一种ROV用的中性浮力电缆，其特征在于：所述电缆包裹层(3)由凯夫拉编织层(31)与无纺布(32)编织而成。
3.根据权利要求1所述的一种ROV用的中性浮力电缆，其特征在于：所述外护套(1)为TPU护套。
4.根据权利要求1所述的一种ROV用的中性浮力电缆，其特征在于：所述发泡层(2)为TPU发泡层。
5.根据权利要求1所述的一种ROV用的中性浮力电缆，其特征在于：所述填充层(5)由阻水纱与涤纶纤维编织而成。
6.根据权利要求1所述的一种ROV用的中性浮力电缆，其特征在于：所述线芯导体为裸铜或镀锡铜丝多股绞合导体，所述镀锡铜丝多股绞合导体的间隙中填充阻水剂。
7.根据权利要求1所述的一种ROV用的中性浮力电缆，其特征在于：所述线芯导体(4)外包裹有绝缘层(6)，所述绝缘层(6)为三元乙丙橡胶和聚丙烯为基材并使其硫化的热塑橡胶材料或或PE聚乙烯。
8.根据权利要求1所述的一种ROV用的中性浮力电缆，其特征在于：所述外护套(1)的外侧设置有保护层(7)，所述保护层(7)与所述外护套(1)之间固定连接有多个呈“>”形的弹性塑料件(8)。
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