CN115985558B - 一种高压输电用盾构机电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压输电用盾构机电缆，涉及盾构机电缆技术领域，包括电缆本体，所述电缆本体包括外护套，所述外护套的内侧设有加强层，所述外护套的内侧设有内护套，所述内护套的内部均匀设有缆芯，所述缆芯的外侧套接有内屏蔽层，所述内屏蔽层的外侧套接有绝缘层，所述绝缘层的外侧套接有外屏蔽层，本发明解决了盾构机电缆容易受到挤压弯折而导致盾构机电缆破损，并且盾构机电缆在受到高强度拉伸力时会导致盾构机电缆的最外层撕裂破损的问题，同时也解决了现有的部分盾构机电缆虽然具有较好的抗挤压、抗弯折、抗拉伸以及耐高温能力，但是长时间处于这些状态下工作也会导致盾构机电缆损坏的问题。

Description

一种高压输电用盾构机电缆

技术领域

本发明涉及盾构机电缆技术领域，具体为一种高压输电用盾构机电缆。

背景技术

近年来，随着城市基础建设的迅速发展，国内许多大城市都在建设地铁运输系统，地铁盾构工程电气设备安装和施工的好坏直接影响到地铁运行的安全性，目前我国盾构机实现国产化并且研发技术逐步走在世界前列，但是对于盾构机专用的输电电缆仍然存在研发不足。

申请号为2018106523684的发明专利公开了一种盾构机电缆，包括缆芯，所述的缆芯由三根动力线芯、两根地线芯以及一根多模光纤绞合而成；在缆芯的空隙处设有聚氨酯弹性体填充，在缆芯外挤包耐寒阻燃高抗撕氯化聚乙烯橡皮内护套，在耐寒阻燃高抗撕氯化聚乙烯橡皮内护套外挤包由多根直径为0.05mm的钢丝和尼龙混合编织而成的编织层，在编织层外设有石墨烯吸波带，在石墨烯吸波带外挤包氯丁橡胶外护套。该电缆用于隧道掘进超大型专用设备盾构机的电源连接，具备优异的屏蔽性能，阻燃，抗干扰、抗电磁波、弯曲寿命长等性能，并保持电缆顺畅输送电力，满足盾构机在隧道、地下工程施工等恶劣的环境中正常运转，但是，盾构机电缆使用环境复杂，移动卷曲频繁，导致寿命极短，使得国内盾构机电缆存在大量缺口。

并且，在隧道内，由于机械设备较多，且工作人员也比较多，容易频繁对盾构机电缆进行挤压和弯折，导致盾构机电缆破损，影响正常使用，降低了使用寿命，并且盾构机电缆在受到高强度拉伸力时会导致盾构机电缆的最外层撕裂破损，进而影响了盾构机电缆的正常使用，此外，虽然现有的部分盾构机电缆虽然具有较好的抗挤压、抗弯折、抗拉伸以及耐高温能力，但是长时间处于这些状态下，如果不及时的进行干预阻止也会导致盾构机电缆的损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种高压输电用盾构机电缆，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压输电用盾构机电缆，包括电缆本体，所述电缆本体包括外护套，所述外护套的内侧设有加强层，所述外护套的内侧设有内护套，所述内护套的内部均匀设有缆芯，所述缆芯的外侧套接有内屏蔽层，所述内屏蔽层的外侧套接有绝缘层，所述绝缘层的外侧套接有外屏蔽层，所述外屏蔽层的外侧套接有编织层；

所述外护套的外侧圆周面上等间距开设有环形槽，且相邻两个所述环形槽之间形成凸起，所述环形槽的外圆周侧面上等间距设有橡胶护板，所述橡胶护板的内部开设有空腔，所述凸起的内部开设有环形腔，所述环形腔内设有环形弹性管，所述环形弹性管的一侧设有贯穿环形腔和空腔的连接管，所述环形腔的外弧面嵌有压力传感器，所述凸起的外侧设有辅助组件；

所述外护套内部靠近缆芯的位置贯穿铺设有导气管，所述导气管上等间距设有气嘴，所述气嘴与空腔连通。

优选的，所述缆芯的材质为镀锡铜丝，各个所述缆芯上的编织层所围成的中心区域内设有内填充层，所述内填充层的中心处贯穿有加强丝，所述内填充层为氯化聚乙烯填充层，所述加强丝材质为软钢丝，所述编织层为铜丝编织的金属屏蔽层。

优选的，所述外护套为聚氨酯弹性外护套，所述加强层为芳纶编织加强层，所述内屏蔽层为绕包和挤包内半导电屏蔽层，所述绝缘层为三元乙丙橡胶绝缘层，所述外屏蔽层为挤包和绕包外半导电屏蔽层，所述内护套为氯化聚乙烯内护套。

优选的，所述辅助组件包括凹槽，所述凹槽开设于凸起的圆周侧面上，所述凹槽内设有控制器，所述凹槽的端部设有密封盖，所述密封盖与凸起一体化设置。

优选的，所述辅助组件还包括电池，所述电池设于凸起的圆周侧面，所述电池为纽扣电池，所述控制器的核心芯片为单片机，所述电池的输出端与控制器的输入端电连接，所述控制器通过自身的无线通信模块与外部的终端设备无线连接。

优选的，还包括连接板，所述连接板对应设有两个，且两个所述连接板分别设于相邻两个橡胶护板的相对内侧面，两侧的连接板之间设有弹性杆。

优选的，所述导气管在所述外护套内呈“U”形铺设，且导气管的两端分别从外护套的两端垂直贯穿外护套。

优选的，所述导气管的一端连接有外接管，所述外接管远离所述导气管的一端连通有设于外部的气泵。

优选的，所述导气管的一端靠近所述外接管的位置设有电磁阀，所述导气管的另一端嵌有密封塞，所述密封塞为橡胶材质。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本高压输电用盾构机电缆，具有以下好处：

1、本发明可在电缆本体受到挤压或严重弯折时，利用气泵通过向空腔和环形腔内供气实现对电缆本体自身的保护，防止电缆本体受损。

2、本发明可在电缆本体受到高强度的拉伸力时，利用气泵通过将空腔和环形腔内的气体抽出，使橡胶护板处于放松状态，可为橡胶护板提供更多的被拉伸空间，从而避免橡胶护板被撕裂而失去对外护套的防护。

3、本发明可在电缆本体内部温度较高时，通过使导气管处于两端通透的状态，利用气泵通过导气管向外界进行排气，从而实现对电缆本体内部的散热，避免电缆本体内部高温而影响正常工作。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明外护套剖面结构示意图；

图3为本发明径向剖面结构示意图；

图4为本发明图2中的A处放大结构示意图；

图5为本发明图2中的B处放大结构示意图；

图6为本发明图3中的C处放大结构示意图；

图7为本发明仰视机构示意图。

图中：1、电缆本体；101、外护套；102、加强层；103、内填充层；104、缆芯；105、内屏蔽层；106、绝缘层；107、外屏蔽层；108、编织层；109、内护套；110、加强丝；2、环形槽；201、凸起；202、橡胶护板；203、空腔；204、环形腔；205、环形弹性管；206、连接管；207、压力传感器；3、辅助组件；301、凹槽；302、控制器；303、密封盖；304、电池；4、连接板；401、弹性杆；5、导气管；501、气嘴；502、外接管；503、气泵；504、电磁阀；505、密封塞。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

第一实施例

请参阅图1-3以及图7，本发明提供一种技术方案：一种高压输电用盾构机电缆，包括电缆本体1，电缆本体1包括外护套101，外护套101的内侧设有加强层102，外护套101的内侧设有内护套109，内护套109的内部均匀设有缆芯104，缆芯104的外侧套接有内屏蔽层105，内屏蔽层105的外侧套接有绝缘层106，绝缘层106的外侧套接有外屏蔽层107，外屏蔽层107的外侧套接有编织层108。

缆芯104的材质为镀锡铜丝，各个缆芯104上的编织层108所围成的中心区域内设有内填充层103，内填充层103的中心处贯穿有加强丝110，内填充层103为氯化聚乙烯填充层，加强丝110材质为软钢丝，编织层108为铜丝编织的金属屏蔽层。

外护套101为聚氨酯弹性外护套，加强层102为芳纶编织加强层，内屏蔽层105为绕包和挤包内半导电屏蔽层，绝缘层106为三元乙丙橡胶绝缘层，外屏蔽层107为挤包和绕包外半导电屏蔽层，内护套109为氯化聚乙烯内护套。

本实施例装置在使用时，缆芯104通过采用镀锡铜丝，能够防止铜丝对绝缘层的促进氧化，同时避免隧道环境潮湿对铜丝的腐蚀，并且通过设置内屏蔽层105、绝缘层106和外屏蔽层107，实现了内屏+绝缘+外屏的绝缘方式，能够均化电场，防止尖端放电，编织层108通过采用铜丝编织作为屏蔽层，在均化电场的同时能够引流短路电流，保证设备及人身安全，加强丝110材质通过采用软钢丝，避免电缆在受到拉伸力时对内部的导体造成拉伸，并且能够提供充分的支撑和强度韧性，稳定结构，并且内护套109的材质选用氯化聚乙烯，加强层102选用芳纶编织作为加强层，能够进一步稳定电缆本体1的结构，且有效防止电缆本体1在使用过程中反复弯曲造成对电缆结构的破坏，外护套101采用聚氨酯弹性外护套，可进一步提高电缆本体1的电绝缘性能和耐寒耐热性。

因此，根据以上，电缆本体1具有柔软性佳、抗拖拽、抗撕裂、耐磨、抗挤压、抗张强度，耐老化、耐候、耐酸碱腐蚀、耐臭氧和紫外线、耐油污、阻水和阻燃等优良性能，可对电缆本体1进行有效保护，延长使用寿命。

第二实施例

请参阅图4-6，基于第一实施例提供的一种高压输电用盾构机电缆，在实际的使用过程中，由于隧道内的设备种类多，且工作人员较多，尤其是工作空间狭小，很容易导致盾构机的电缆受到挤压和弯折，从而容易导致盾构机电缆的最外层破损，影响使用寿命，并且在受到强有力的拉伸力时，盾构机电缆的最外层由于受到较大的张力很容易被撕裂，从而导致盾构机电缆的破损，影响正常使用，为了解决上述问题：

外护套101的外侧圆周面上等间距开设有环形槽2，且相邻两个环形槽2之间形成凸起201，环形槽2的外圆周侧面上等间距设有橡胶护板202，橡胶护板202的内部开设有空腔203，凸起201的内部开设有环形腔204，环形腔204内设有环形弹性管205，环形弹性管205的一侧设有贯穿环形腔204和空腔203的连接管206，环形腔204的外弧面嵌有压力传感器207，具体的，压力传感器207用于监测受到的来自环形弹性管205的压力，以及时对电缆本体1的使用状态及时的进行判断。

凸起201的外侧设有辅助组件3，辅助组件3包括凹槽301，凹槽301开设于凸起201的圆周侧面上，凹槽301内设有控制器302，凹槽301的端部设有密封盖303，密封盖303与凸起201一体化设置，辅助组件3还包括电池304，电池304设于凸起201的圆周侧面，电池304为纽扣电池，控制器302的核心芯片为单片机，电池304的输出端与控制器302的输入端电连接，控制器302通过自身的无线通信模块与外部的终端设备无线连接，具体的，辅助组件3可利用电池304为控制器302和压力传感器207提供电能，以便于长时间持续的对电缆本体1的状态进行监测，并且利用控制器302上的无线通信模块与外部的终端设备建立远程无线通信联系，以及时发现事故并进行干预阻止。

外护套101内部靠近缆芯104的位置贯穿铺设有导气管5，导气管5上等间距设有气嘴501，气嘴501与空腔203连通，导气管5在外护套101内呈“U”形铺设，且导气管5的两端分别从外护套101的两端垂直贯穿外护套101，导气管5的一端连接有外接管502，外接管502远离导气管5的一端连通有设于外部的气泵503，导气管5的一端靠近外接管502的位置设有电磁阀504，导气管5的另一端嵌有密封塞505，密封塞505为橡胶材质，具体的，气泵503采用复合式气泵，即既可以进行排气可以进行增压，气泵503可通过外接管502向导气管5内泵入气体或从导气管5内排出气体，利用电磁阀504和密封塞505实现导气管5的启闭。

还包括连接板4，连接板4对应设有两个，且两个连接板4分别设于相邻两个橡胶护板202的相对内侧面，两侧的连接板4之间设有弹性杆401，具体的，弹性杆401可实现对电缆本体1外侧的防护，并利用自身的弹性实现对两侧的橡胶护板202提供支撑，避免橡胶护板202发生严重变形。

本实施例装置在使用时，首先将密封塞505嵌入导气管5远离气泵503的一端，并开通电磁阀504，同时启动气泵503，利用气泵503向导气管5内通入气体，同时导气管5内的气体通过等间距分布的气嘴501分别进入各个空腔203内，再由空腔203进入环形腔204内，使各个环形弹性管205处于膨胀状态，环形弹性管205膨胀时会对压力传感器207施加作用力，直到各个凸起201内的压力传感器207所受力的大小相近或相同时，主动判断出各个空腔203和环形腔204内的气压处于相似或相同状态，气泵503停止工作，同时使电磁阀504闭合，即可实现导气管5的密封，从而利用空腔203和环形腔204内的气体可提高橡胶护板202的抗压能力，增强电缆本体1的承压能力。

当电缆本体1受到严重挤压或弯折时，橡胶护板202优先受到挤压或严重弯折，空腔203同时被挤压或弯折，导致空腔203内部容积减少，同时空腔203内的部分气体经过连接管206进入环形弹性管205内，使环形弹性管205进一步膨胀，从而对压力传感器207的作用力进一步增大，当压力传感器207检测到自身所受压力值大于压力传感器207所设第一阈值时，主动判断出电缆本体1受到严重挤压或弯折，此时开通电磁阀504，同时启动气泵503向导气管5内供气，进入空腔203内的气体首先进入环形腔204内，当环形腔204充满时继续在空腔203内聚集，同时空腔203和环形腔204内的气压逐渐增大，从而可利用空腔203内的高压气体将受到挤压或弯折的橡胶护板202重新支撑起来，从而可有效避免橡胶护板202长时间受到挤压和弯折而导致破碎，实现对橡胶护板202的及时保护，继而影响电缆本体1的使用寿命，当空腔203和环形腔204内的气体均达到极限时，压力传感器207所受压力达到最大阈值，此时应立即停止气泵503工作，防止空腔203胀破。

此外，在正常的使用过程中，电缆本体1在受到强有力的拉伸力时，由于橡胶护板202材质为橡胶且具有一定的弹性形变能力，当所受的拉伸力过高而超过橡胶护板202的弹性形变极值时则会导致橡胶护板202的撕裂，并会进一步使电缆本体1的外侧撕裂，而且由于空腔203和环形腔204内充有高压气体，而高压气体自身的膨胀效果本身会占用橡胶护板202的弹性形变能力，使橡胶护板202的外表面处于张紧状态，因此在受到高强度的拉伸力时会加快橡胶护板202的撕裂。

此外，电缆本体1受到高强度的拉伸力的同时会导致橡胶护板202也被拉伸，从而导致橡胶护板202内的空腔203的容积增大，导致空腔203内的气压降低，从而导致环形弹性管205的收缩，同时环形弹性管205对压力传感器207的作用力降低，当压力传感器207检测到自身所受压力小于压力传感器207所设第二阈值时，且第二阈值小于第一阈值，主动判断出电缆本体1正在处于高强度拉伸的状态，此时开通电磁阀504，同时启动气泵503，利用气泵503通过外接管502和导气管5将空腔203和环形腔204内的气体抽出，并保证空腔203和环形腔204没有处于负压状态，继而可完全释放由于气体的膨胀而占用的橡胶护板202的弹性形变能力，从而可避免橡胶护板202的过度张紧，在高强度拉伸力的作用下，为橡胶护板202留出更多的延展空间，从而可有效防止橡胶护板202被撕裂。

应该说明的是，利用气泵503将空腔203和环形腔204内的气体完全排出后，环形弹性管205不会发生膨胀，因此环形弹性管205对压力传感器207的作用力为零，压力传感器207检测到自身所受力为零时主动关闭气泵503，从而防止气泵503的过度抽气而使空腔203和环形腔204内处于负压状态，而如果空腔203和环形腔204内处于负压状态，则会导致橡胶护板202的收缩，从而会使橡胶护板202自身的收缩力与外部高强度的拉伸力形成对抗，因此会加快橡胶护板202的撕裂。

另外，在电缆本体1正常工作时，电缆本体1自身会产生较多的热量，导致电缆本体1内部温度的升高，并且外部温度较高时更会使电缆本体1内部的温度快速升高，从而影响电缆本体1工作的稳定性，当电缆本体1内部温度升高时，通过热量的传递会使导气管5内气体温度升高，从而使空腔203和环形腔204内温度升高，在气体受热膨胀的作用下，环形弹性管205对压力传感器207的作用力增大，但是如果只有其中的一部分压力传感器207自身所受压力增大时，此时无法判断出是由于温度的升高还是因为电缆本体1受到挤压弯折而导致压力传感器207自身受力的增大，因此仍然不足以说明电缆本体1内部温度的升高，而在热传递的作用下，由于导气管5与各个空腔203和环形腔204连通，因此如果电缆本体1内部温度升高则会通过导气管5使电缆本体1上各个位置的温度升高，电缆本体1上的各个环形弹性管205均会受热膨胀，因此电缆本体1上的各个压力传感器207自身受力均会增大，此时即可排除电缆本体1受到挤压弯折而导致压力传感器207自身受力增大的因素，因此当各个压力传感器207检测到自身所受压力均增大时，即可主动判断出电缆本体1内部温度的升高，此时通过拔出密封塞505，并开通电磁阀504，此时导气管5处于通透状态，同时启动气泵503，即可通过外接管502和导气管5向外界进行排气，从而可将导气管5内的高热气体排出，实现导气管5内的散热，同时利用热交换，在向外排出气体的同时可将电缆本体1内部的热量带出，从而实现电缆本体1内部的散热，继而可有效避免电缆本体1内部出现高温而影响电缆本体1工作的稳定性。

因此，本发明可在电缆本体1受到严重挤压或弯折时，利用气泵503通过向空腔203和环形腔204内供气实现对电缆本体1自身的保护，防止电缆本体1受损，此外，本发明可在电缆本体1受到高强度的拉伸力时，利用气泵503通过将空腔203和环形腔204内的气体抽出，使橡胶护板202处于放松状态，可为橡胶护板202提供更多的被拉伸空间，从而避免橡胶护板202被撕裂而失去对外护套101的防护，另外，本发明可在电缆本体1内部温度较高时，通过使导气管5处于两端通透的状态，利用气泵503通过导气管5向外界进行排气，从而实现对电缆本体1内部的散热，避免电缆本体1内部高温而影响正常工作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高压输电用盾构机电缆，其特征在于：包括电缆本体，所述电缆本体包括外护套，所述外护套的内侧设有加强层，所述外护套的内侧设有内护套，所述内护套的内部均匀设有缆芯，所述缆芯的外侧套接有内屏蔽层，所述内屏蔽层的外侧套接有绝缘层，所述绝缘层的外侧套接有外屏蔽层，所述外屏蔽层的外侧套接有编织层；

所述外护套的外侧圆周面上等间距开设有环形槽，且相邻两个所述环形槽之间形成凸起，所述环形槽的外圆周侧面上等间距设有橡胶护板，所述橡胶护板的内部开设有空腔，所述凸起的内部开设有环形腔，所述环形腔内设有环形弹性管，所述环形弹性管的一侧设有贯穿环形腔和空腔的连接管，所述环形腔的外弧面嵌有压力传感器，所述凸起的外侧设有辅助组件；

所述外护套内部靠近缆芯的位置贯穿铺设有导气管，所述导气管上等间距设有气嘴，所述气嘴与各个所述空腔连通；

所述导气管的一端连接有外接管，所述外接管远离所述导气管的一端连通有设于外部的气泵。

2.根据权利要求1所述的一种高压输电用盾构机电缆，其特征在于：所述缆芯的材质为镀锡铜丝，各个所述缆芯上的编织层所围成的中心区域内设有内填充层，所述内填充层的中心处贯穿有加强丝，所述内填充层为氯化聚乙烯填充层，所述加强丝材质为软钢丝，所述编织层为铜丝编织的金属屏蔽层。

3.根据权利要求1所述的一种高压输电用盾构机电缆，其特征在于：所述外护套为聚氨酯弹性外护套，所述加强层为芳纶编织加强层，所述内屏蔽层为绕包和挤包内半导电屏蔽层，所述绝缘层为三元乙丙橡胶绝缘层，所述外屏蔽层为挤包和绕包外半导电屏蔽层，所述内护套为氯化聚乙烯内护套。

4.根据权利要求1所述的一种高压输电用盾构机电缆，其特征在于：所述辅助组件包括凹槽，所述凹槽开设于凸起的圆周侧面上，所述凹槽内设有控制器，所述凹槽的端部设有密封盖，所述密封盖与凸起一体化设置。

5.根据权利要求4所述的一种高压输电用盾构机电缆，其特征在于：所述辅助组件还包括电池，所述电池设于凸起的圆周侧面，所述电池为纽扣电池，所述控制器的核心芯片为单片机，所述电池的输出端与控制器的输入端电连接，所述控制器通过自身的无线通信模块与外部的终端设备无线连接。

6.根据权利要求1所述的一种高压输电用盾构机电缆，其特征在于：还包括连接板，所述连接板对应设有两个，且两个所述连接板分别设于相邻两个橡胶护板的相对内侧面，两侧的连接板之间设有弹性杆。

7.根据权利要求1所述的一种高压输电用盾构机电缆，其特征在于：所述导气管在所述外护套内呈“U”形铺设，且导气管的两端分别从外护套的两端垂直贯穿外护套。

8.根据权利要求1所述的一种高压输电用盾构机电缆，其特征在于：所述导气管的一端靠近所述外接管的位置设有电磁阀，所述导气管的另一端嵌有密封塞，所述密封塞为橡胶材质。

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