CN115691900A

CN115691900A - 具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺

Info

Publication number: CN115691900A
Application number: CN202211322653.2A
Authority: CN
Inventors: 徐季新; 张艳敏; 黄桂领
Original assignee: Zhejiang Yuantong Wire and Cable Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Yuantong Wire and Cable Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2022-10-27
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2023-02-03

Abstract

本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，包括以下步骤：S1、控制线芯加工：将导丝绞合，形成导体，将至少一根导体连续挤压成波浪状，对波浪状导体进行第一绝缘层包覆，将多根绝缘包覆的导体绞合，再对绞合后的多根导体绕包，在绕包层上编织第一编织层，形成控制线芯；S2、动力线芯加工：将导丝绞合，形成导体，将多根导体绞合，对绞合后的多根导体进行第二绝缘层包覆，在第二绝缘层上编织第二编织层，形成动力线芯；S3、软电缆加工。其目的是：用来解决背景技术中指出的，现有的采煤机用软电缆的控制线芯不能够伸缩，导致其使用不便，且在采煤机工作过程中，控制线芯容易折断的问题。

Description

具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺。

背景技术

采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，也是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。采煤机通常在井下、洞中等恶劣工作环境中进行采煤作业，工作人员无法长时间跟随作业，这就要求采煤机具备智能化无人开采作业的功能，要实现无人化开采，必然离不开软电缆。采煤机用软电缆，通常由动力线芯、控制线芯以及护套构成，可以用于设备用电和信号传输，从而实现采煤机的无人化开采。

目前，采煤机用软电缆的控制线芯通常都是紧固在护套内，并与动力线芯在切口处齐平，不能够伸缩，导致控制线芯在外接设备或采煤机时，需要将软电缆剥皮后，才能够使用，导致使用不够方便，特别是在与采煤机连接后，还需要对接口处进行缠绕电胶布进行保护，避免外界环境的影响。且由于采煤机工作时，需要不断的移动，在移动过程中，软电缆会被频繁的拉扯、弯折和扭曲，在软电缆频繁的拉扯、弯折和扭曲过程中，传统的控制线芯也容易断裂以及损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，用来解决背景技术中指出的，现有的采煤机用软电缆的控制线芯不能够伸缩，导致其使用不便，且在采煤机工作过程中，控制线芯容易折断的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，包括以下步骤：

S1、控制线芯加工：将导丝绞合，形成导体，将至少一根导体连续挤压成波浪状，对波浪状导体进行第一绝缘层包覆，将多根绝缘包覆的导体绞合，再对绞合后的多根导体绕包，在绕包层上编织第一编织层，形成控制线芯；

S2、动力线芯加工：将导丝绞合，形成导体，将多根导体绞合，对绞合后的多根导体进行第二绝缘层包覆，在第二绝缘层上编织第二编织层，形成动力线芯；

S3、软电缆加工：对至少一根动力线芯和控制线芯进行护套层包覆，在护套层上编织第三编织层，在第三编织层上进行挤塑包覆加强护套层，模压、压延和硫化，得到具有波浪型可伸缩的控制线芯的采煤机软电缆。

通过将导体挤压呈波浪状，再通过绝缘层将波浪状的导体包覆，使波浪状的导体可伸缩变形，再将多根包覆后的导体绞合，一方面，使绞合后的导体依然能够伸缩变形，另一方面，提高绞合导体的抗弯曲性能；通过挤包，将多根绞合导体整合成线束，最后在挤包层上编织编织层，起到屏蔽外界电磁辐射干扰效果，且能够使控制线芯伸缩，并提高控制线芯的耐磨性、韧性以及与外护套的结合强度。

通过将多根导体绞合，并对绞合后的导体绝缘包覆，在绝缘层上编织编织层，形成动力线芯，将动力线芯和控制线芯通过外护套层包覆，编织层增强外护套的柔韧性以及加强护套层增强整个电缆的耐磨性以及保护编织层，从而使采煤机软电缆具有优良的柔韧性、耐磨性、耐油性、抗撕裂性，且控制线芯能够伸缩，能够有效提高软电缆的使用便捷性以及使用寿命。

在上述方案的基材上，本申请还进行了以下改进：

进一步，所述S1步骤中，导丝在绞合过程中，绞合系数为1.150-1.155，所述多根绝缘包覆的导体在绞合时，绞合节距为7.32-18.68。

通过控制导丝的绞合系数，能够控制导体的密实程度，有利于后续的连续挤压，降低对导丝的损伤；通过控制多根绝缘包覆导体的绞合节距，一方面，能够使多根绝缘包覆导体的相互绞合，另一方面，使绞合后的多根导体能够伸缩变形，提升其柔韧性和抗弯曲性能。

进一步，所述S1和S2步骤中，所述导丝为高韧性无氧铜丝。

通过军工特种退火工艺生产的优质精炼高韧性无氧铜丝，能够有效提高铜丝的抗弯曲性能。本实施例中，军工特种退火工艺为现有技术，故此不再赘述。

进一步，所述铜丝的电阻≤0.132Ω/km，所述绝缘层的绝缘电阻≥390MΩ.km。

进一步，所述S1和S2步骤中，第一编织层和第二编织层均采用高强度纤维和镀锡铜丝混合编织而成，编织密度大于94.5％；所述S3步骤中，第三编织层采用高强度纤维编织而成，编织密度大于92％。

通过在动力线芯和控制线芯外编织编织层，一方面，能够起到屏蔽作用，屏蔽外界对动力线芯和控制线芯的干扰，另一方面，能够提升动力线芯和控制线芯的韧性。通过在外护套和加强外护套之间编织高强度纤维编织层，能够增强整个外护套层的柔韧性和抗弯曲性能。

进一步，所述高强度纤维为玄武岩纤维、芳纶纤维、碳纤维中的一种。

进一步，所述S2步骤中，在导丝绞合过程中，导丝绞合在加强芯上，形成加强导体。

通过加强芯，能够增强动力线芯的电流载流量，且更有利于导丝的绞合。

进一步，所述S3步骤中，在对动力线芯和控制线芯进行护套层包覆时，还包覆有地线芯，所述地线芯位于动力线芯和控制线芯之间。

通过地线芯的设置，避免动力线芯因绝缘破坏使外壳带电，从而引发触电事故。

进一步，所述护套层和加强护套层材质相同，所述护套层材料包括以下重量份原材料：HNBR100份、补强剂1-20份、增塑剂3-10份、阻燃剂10-30份、加工助剂1-10份和硫化剂1-2份。

通过护套层和加强护套层材料相同的设计，一方面，能够简化加工工艺，另一方面，更有利于护套层和加强护套层两者之间的相互粘结，配合高强度纤维编织层，能够增强整个护套的抗弯曲性能和柔韧性。且通过护套材料的选用，使整个软电缆具有良好的耐油性能、阻燃性能、柔韧性，同时，能够在-35℃-100℃的条件下长期使用。

进一步，所述护套层材料的制备步骤具体如下：将HNBR置于混炼机中，于90-100℃的条件下，混炼2-5min，混炼过程中，加入加工助剂和增塑剂，在于100-120℃的条件下，混炼6-10min，混炼过程中，加入补强剂、阻燃剂和硫化剂，混炼后，转入挤出机中，挤出，得到护套层材料。

采用上述技术方案的发明，具有如下优点：

1、通过在控制线芯的加工过程中，将绞合的导丝形成导体，并将导体连续挤压呈波浪状，再对波浪状的导体进行绝缘包覆，再对多根波浪状导体进行绞合，使绞合后的多根导体能够伸缩变形，且具有良好的柔韧性和抗弯曲性能，从而使整个采煤机软电缆的控制线芯能够伸缩变形，伸缩变形率在28％以上，便于控制线芯的使用；

2、通过将动力线芯、控制线芯和地线芯外包覆护套层、编织层和加强护套层，使整个软电缆具有良好的柔韧性和抗弯曲性能，且通过对护套层和加强护套层材料的选用，使整个软电缆具有良好的耐油性能、阻燃性能、柔韧性，同时，能够在-35℃-100℃的条件下长期使用，从而能够适用采煤机在复杂的条件下工作，并延长软电缆的使用寿命。

附图说明

本申请可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图；

图1是本发明具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺的框图；

图2是本发明的具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆的结构示意图；

主要符号说明：

护套层1、加强护套层11、第三编织层12、加强芯21、铜丝22、第二绝缘层23、第二编织层24、导体31、第一绝缘层32、绕包层33、第一编织层34、地线芯4。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本申请进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性：

实施例1

如图1-2所示，本申请提供了一种具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，包括以下步骤：

S1、控制线芯加工：将多根高韧性无氧铜丝通过绞线设备绞合，在绞合过程中，控制铜丝的绞合系数为1.150，并使每根铜丝的张力均匀一致，形成密实铜丝导体31。将至少一根导体31通过连续挤压设备连续挤压成波浪状，相邻的两个波峰之间的间距至少为12.8mm。对波浪状导体进行第一绝缘层32包覆，在第一绝缘层32包覆过程中，采用挤塑设备将绝缘材料包覆在波浪状的导体31上，并控制第一绝缘层厚度为0.15mm-0.4mm，避免影响导体31的伸缩性。将多根绝缘包覆的导体31通过绞线设备进行绞合，控制绞合节距为7.32，使多根绝缘包覆的导体31绞合成波浪型，再对绞合后的多根导体31通过绕包设备进行绕包，在绕包过程中，控制绕包的紧密程度，避免过度挤压波浪型的多根导体31，以绕包带缠绕在波浪型的多根导体上，使多根导体被挤压变形不超过2％为宜。在绕包层33上通过编织设备编织第一编织层34，第一编织层34以玄武岩纤维丝和镀锡铜丝混合编织而成，第一编织层34的编织密度为94.5％，从而形成整个控制线芯。

S2、动力线芯加工：将多根高韧性无氧铜丝22通过盘笼式绞线设备绞合，在绞合过程中，铜丝22绞合在加强芯21上，加强芯21的材质与铜丝相同，为高韧性无氧粗铜丝，控制铜丝22在加强芯21上的绞合系数为1.154，并使每根铜丝22的张力均匀一致，形成加强铜导体。将多根加强铜导体通过盘笼式绞线设备绞合，控制绞合系数为1.154，再对绞合后的多根导体进行第二绝缘层23包覆，在第二绝缘层23包覆过程中，采用挤塑设备将绝缘材料包覆在绞合后的加强铜导体上，并控制第二绝缘层23厚度为0.25mm-0.65mm。在第二绝缘层23上编织第二编织层24，第二编织层24以玄武岩纤维丝和镀锡铜丝混合编织而成，第二编织层24的编织密度为94.5％，从而形成整个动力线芯。

S3、软电缆加工：将三根动力线芯和一根控制线芯并拢在一起，在三根动力线芯和控制线芯之间穿设地线芯4，然后将动力线芯、控制线芯和地线芯4进行护套层1包覆，护套层1的包覆过程中，采用挤塑设备进行护套层1的包覆，包覆厚度为10-16mm。在护套层1上编织第三编织层12，第三编织层12以玄武岩纤维丝编织而成，第三编织层12的编织密度为92％。在第三编织层12上通过挤塑设备进行挤塑包覆加强护套层11，使护套层1、第三编织层12和加强护套层11形成一个整体，再通过模压、压延和硫化，得到具有波浪型可伸缩的控制线芯的采煤机软电缆。

实施例2

S1、控制线芯加工：将多根高韧性无氧铜丝通过绞线设备绞合，在绞合过程中，控制铜丝的绞合系数为1.154，并使每根铜丝的张力均匀一致，形成密实铜丝导体31。将至少一根导体31通过连续挤压设备连续挤压成波浪状，相邻的两个波峰之间的间距至少为15.3mm。对波浪状导体进行第一绝缘层32包覆，在第一绝缘层32包覆过程中，采用挤塑设备将绝缘材料包覆在波浪状的导体上，并控制第一绝缘层32厚度为0.15mm-0.4mm，避免影响导体31的伸缩性。将多根绝缘包覆的导体31通过绞线设备进行绞合，控制绞合节距为13.85，使多根绝缘包覆的导体31绞合成波浪型，再对绞合后的多根导体31通过绕包设备进行绕包，在绕包过程中，控制绕包的紧密程度，避免过度挤压波浪型的多根导体，以绕包带缠绕在波浪型的多根导体上，使多根导体31被挤压变形不超过2％为宜。在绕包层33上通过编织设备编织第一编织层34，第一编织层34以玄武岩纤维丝和镀锡铜丝混合编织而成，第一编织层34的编织密度为95％，从而形成整个控制线芯。

S2、动力线芯加工：将多根高韧性无氧铜丝22通过盘笼式绞线设备绞合，在绞合过程中，铜丝22绞合在加强芯21上，加强芯21的材质与铜丝22相同，为高韧性无氧粗铜丝，控制铜丝22在加强芯21上的绞合系数为1.154，并使每根铜丝22的张力均匀一致，形成加强铜导体。将多根加强铜导体通过盘笼式绞线设备绞合，控制绞合系数为1.154，再对绞合后的多根导体进行第二绝缘层23包覆，在第二绝缘层23包覆过程中，采用挤塑设备将绝缘材料包覆在绞合后的加强铜导体上，并控制第二绝缘层23厚度为0.25mm-0.65mm。在第二绝缘层23上编织第二编织层24，第二编织层24以玄武岩纤维丝和镀锡铜丝混合编织而成，第二编织层24的编织密度为95％，从而形成整个动力线芯。

S3、软电缆加工：将三根动力线芯和一根控制线芯并拢在一起，在三根动力线芯和控制线芯之间穿设地线芯4，然后将动力线芯、控制线芯和地线芯4进行护套层1包覆，护套层1的包覆过程中，采用挤塑设备进行护套层1的包覆，包覆厚度为14-20mm。在护套层1上编织第三编织层12，第三编织层12以玄武岩纤维丝编织而成，第三编织层12的编织密度为93％。在第三编织层12上通过挤塑设备进行挤塑包覆加强护套层11，使护套层1、第三编织层12和加强护套层11形成一个整体，再通过模压、压延和硫化，得到具有波浪型可伸缩的控制线芯的采煤机软电缆。

实施例3

S1、控制线芯加工：将多根高韧性无氧铜丝通过绞线设备绞合，在绞合过程中，控制铜丝的绞合系数为1.155，并使每根铜丝的张力均匀一致，形成密实铜丝导体31。将至少一根导体31通过连续挤压设备连续挤压成波浪状，相邻的两个波峰之间的间距至少为17.9mm。对波浪状导体31进行第一绝缘层32包覆，在第一绝缘层32包覆过程中，采用挤塑设备将绝缘材料包覆在波浪状的导体上，并控制第一绝缘层32厚度为0.15mm-0.4mm，避免影响导体31的伸缩性。将多根绝缘包覆的导体31通过绞线设备进行绞合，控制绞合节距为18.68，使多根绝缘包覆的导体31绞合成波浪型，再对绞合后的多根导体31通过绕包设备进行绕包，在绕包过程中，控制绕包的紧密程度，避免过度挤压波浪型的多根导体31，以绕包带缠绕在波浪型的多根导体31上，使多根导体31被挤压变形不超过2％为宜。在绕包层33上通过编织设备编织第一编织层34，第一编织层34以玄武岩纤维丝和镀锡铜丝混合编织而成，第一编织层34的编织密度为96.5％，从而形成整个控制线芯。

S2、动力线芯加工：将多根高韧性无氧铜丝22通过盘笼式绞线设备绞合，在绞合过程中，铜丝22绞合在加强芯上，加强芯21的材质与铜丝22相同，为高韧性无氧粗铜丝，控制铜丝22在加强芯21上的绞合系数为1.154，并使每根铜丝22的张力均匀一致，形成加强铜导体。将多根加强铜导体通过盘笼式绞线设备绞合，控制绞合系数为1.154，再对绞合后的多根导体进行第二绝缘层23包覆，在第二绝缘层23包覆过程中，采用挤塑设备将绝缘材料包覆在绞合后的加强铜导体上，并控制第二绝缘层23厚度为0.25mm-0.65mm。在第二绝缘层23上编织第二编织层24，第二编织层24以玄武岩纤维丝和镀锡铜丝混合编织而成，第二编织层24的编织密度为96.5％，从而形成整个动力线芯。

S3、软电缆加工：将三根动力线芯和一根控制线芯并拢在一起，在三根动力线芯和控制线芯之间穿设地线芯4，然后将动力线芯、控制线芯和地线芯4进行护套层1包覆，护套层1的包覆过程中，采用挤塑设备进行护套层1的包覆，包覆厚度为15-22mm。在护套层1上编织第三编织层12，第三编织层12以玄武岩纤维丝编织而成，第三编织层12的编织密度为94％。在第三编织层12上通过挤塑设备进行挤塑包覆加强护套层11，使护套层1、第三编织层12和加强护套层11形成一个整体，再通过模压、压延和硫化，得到具有波浪型可伸缩的控制线芯的采煤机软电缆。

上述实施例中，绞线设备、挤塑设备、绕包设备和编织设备均为现有技术，故此，没有再详细说明。上述实施例中，高韧性无氧铜丝为通过军工特种退火工艺生产的优质精炼高韧性无氧铜丝，其电阻≤0.132Ω/km；绝缘层的绝缘电阻≥390MΩ.km。绝缘层的材质为氯磺化聚乙烯橡胶，其抗张强度≥10N/mm2，绕包层为无纺布。

对实施例1-3生产出的软电缆进行阻燃性能、弯曲性能、耐受电压、耐油性能进行测试，其中，阻燃性能测试以BS6387标准进行测试，耐受电压以GB/T 3048-2007进行测试，弯曲性能和耐油性能以煤矿用电缆行业标准MT 818-2009和MT/T 386-2011为基准进行测试，并对控制线芯的伸缩性能进行测试，测试结果如下表所示：

项目	实施例1	实施例2	实施例3
				电缆外径(mm)	76	78	82
阻燃性能	A级	A级	A级
				工频耐受电压(6.8kv/5min)	未击穿	未击穿	未击穿
耐油性能	未开裂	未开裂	未开裂
				弯曲性能(-30℃，万/次)	3.73	3.75	3.75
弯曲性能(常温，万/次)	4.25	4.44	4.45
				弯曲半径	2.9D	3.0D	3.0D
控制线芯伸缩率(％)	28	32	30

从表中的数据可知，本申请实施例1-3制备出的采煤机软电缆具有良好的阻燃性能、耐弯曲性能和耐油性能，且耐受电压较高，且控制线芯能够相对软电缆的截面伸长至少28％，软电缆的控制线芯具有良好的柔韧性和伸缩性，便于使用。

本申请实施例还提供了护套层和加强护套层的制备方法，其中，护套层和加强护套层的材质相同，包括以下原料：HNBR 100份、补强剂1-20份、增塑剂3-10份、阻燃剂10-30份、加工助剂1-10份和硫化剂1-2份。其中，HNBR为含氢量96％以下的HNBR，补强剂为炭黑和白炭黑的混合物，增塑剂为TP-95，加工助剂为微晶蜡654，硫化剂为硫磺，阻燃剂为微胶囊化红磷阻燃剂。上述材料均可市面购买。

实施例1-3中，护套层材料的制备方法相同，只有不同原料的使用量不同。以实施例2为例，护套层材料的制备方法具体如下：将100kgHNBR置于混炼机中，于90-100℃的条件下，混炼4min，混炼过程中，加入3kg微晶蜡654和6.4kgTP-95，在于100-120℃的条件下，混炼8min，混炼过程中，加入12kg炭黑和白炭黑、13kg微胶囊化红磷和1.5kg硫磺，混炼后，转入挤出机中，挤出、冷却、硫化，得到护套层材料。

对上述制备出的护套材料进行抗张强度测试，测试结果为21.5N/mm²，并对整个软电缆的护套层进行抗张强度测试，测试结果为20.45N/mm²，大于要求的15N/mm²，符合煤矿用电缆行业标准的标准。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims

1.具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，其特征在于，所述S1步骤中，导丝在绞合过程中，绞合系数为1.150-1.155，所述多根绝缘包覆的导体在绞合时，绞合节距为7.32-18.68。

3.根据权利要求1所述的具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，其特征在于，所述S1和S2步骤中，所述导丝为高韧性无氧铜丝。

4.根据权利要求3所述的具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，其特征在于，所述铜丝的电阻≤0.132Ω/km，所述绝缘层的绝缘电阻≥390MΩ.km。

5.根据权利要求1所述的具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，其特征在于，所述S1和S2步骤中，第一编织层和第二编织层均采用高强度纤维和镀锡铜丝混合编织而成，编织密度大于94.5％；所述S3步骤中，第三编织层采用高强度纤维编织而成，编织密度大于92％。

6.根据权利要求5所述的具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，其特征在于，所述高强度纤维为玄武岩纤维、芳纶纤维、碳纤维中的一种。

7.根据权利要求1所述的具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，其特征在于，所述S2步骤中，在导丝绞合过程中，导丝绞合在加强芯上，形成加强导体。

8.根据权利要求1所述的具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，其特征在于，所述S3步骤中，在对动力线芯和控制线芯进行护套层包覆时，还包覆有地线芯，所述地线芯位于动力线芯和控制线芯之间。

9.根据权利要求1-8任一项所述的具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，其特征在于，所述护套层和加强护套层材质相同，所述护套层材料包括以下重量份原材料：HNBR 100份、补强剂1-20份、增塑剂3-10份、阻燃剂10-30份、加工助剂1-10份和硫化剂1-2份。

10.根据权利要求9所述的具有波浪型可伸缩的控制线芯采煤机软电缆生产工艺，其特征在于，所述护套层材料的制备步骤具体如下：将HNBR置于混炼机中，于90-100℃的条件下，混炼2-5min，混炼过程中，加入加工助剂和增塑剂，在于100-120℃的条件下，混炼6-10min，混炼过程中，加入补强剂、阻燃剂和硫化剂，混炼后，转入挤出机中，挤出，得到护套层材料。