CN205609251U - 一种深潜耐压防水电缆 - Google Patents

Abstract

一种深潜耐压防水电缆，包括柔性缆芯、绝缘线芯、内护套层、编织加强层和外护套层；绝缘线芯不少于四根，环绕柔性缆芯均布，绞合成一股而将柔性缆芯包围在内；内护套层填充并粘连在绝缘线芯外部；编织加强层间隙绕包在内护套层外部，外护套层包覆在编织加强层的外部。本实用新型优点在于，电缆整体结构紧凑，性能稳定。电缆形成整体式结构，在电缆承受深海海水压力、电缆自身拉力及外来的拉力时，可将力均匀分散，有效减少外护套层因受力破损，有效防止护套层的 “蛇皮”现象。

Description

一种深潜耐压防水电缆

技术领域

本实用新型涉及一种电缆结构，特别是一种深潜耐压防水电缆。

背景技术

海洋工作平台移动用的深潜防水电缆放置在深海，要承受极大的水压，其工作状态下还有一定的幅度的摇摆，因此其对抗水压、耐腐蚀、抗拉伸、抗弯曲及抗疲劳性能要求较高。

目前，现有的防水电缆的耐水压、耐腐蚀、抗拉伸、抗弯曲及抗疲劳性能在深海中使用时都不理想，在承受海水压力较大、海水腐蚀及电缆因自重在海水中发生摇摆时，易发生深水压力过大而破裂及因海水腐蚀护套层而破裂，同时存在因电缆摇摆比较频繁、幅度较大而发生断芯的现象。现有的防水电缆一般使用在浅水、淡水中使用，在深海中使用时寿命很短，不能满足海洋平台设备在海况恶劣环境下的使用需要。

现有的防水电缆的结构如图3所示，包括由四根绝缘线芯6绞合而成的缆芯、包裹在缆芯外的隔离层7、包裹在隔离层7外的护套层8及填充在隔离层7与缆芯之间的填充材料9。

现有的防水电缆存在以下不足之处：

1、从成本、效率及工艺性能考虑，填充材料通常采用阻水绳。但阻水绳在防水电缆挤包护套层时，不能与绝缘线芯紧密结合。并且阻水绳具有吸水膨胀的特性，在深海较大压力的条件下，阻水绳吸水膨胀容易将护套层顶破。

2、绝缘线芯受外力时，几根绝缘线芯都是单独承受外力，在承受同样大小的外力情况下，小截面绝缘线芯及稍有缺陷的绝缘线芯容易发生断芯、起鼓等不良现象。

3、隔离层采用总体重叠绕包方式，该绕包方式在挤包护套层时，绝缘线芯与护套层是完全隔离状态，护套层不与绝缘线芯粘连，在护套层受到外力时，不能将外力均分给绝缘线芯，隔离层及护套层要单独承受。

4、电缆在受到较大的外力拉伸、扭转及频繁移动弯曲时，绝缘线芯、隔离层及护套层都是是单独承受外力，不能形成一个整体型的结构一起承受应力破坏，容易产生绝缘线芯断裂及护套层“蛇皮”的现象。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种深潜耐压防水电缆。它解决了现有的防水电缆在受到较大的外力拉伸、扭转及频繁移动弯曲时，绝缘线芯、隔离层及护套层单独承受外力，容易破裂的问题。

本实用新型的技术方案是：一种深潜耐压防水电缆，包括柔性缆芯、绝缘线芯、内护套层、编织加强层和外护套层；绝缘线芯不少于四根，环绕柔性缆芯均布，绞合成一股而将柔性缆芯包围在内；内护套层填充并粘连在绝缘线芯外部；编织加强层间隙绕包在内护套层外部，外护套层重叠绕包在编织加强层的外部。

本实用新型进一步的技术方案是：柔性缆芯由芳纶绳和挤包在芳纶绳外的柔性粘连层组成。

本实用新型进一步的技术方案是：绝缘线芯由导体、包裹在导体外的内隔离层、包裹在内隔离层外的绝缘层和包裹在绝缘层外的外隔离层组成。

本实用新型再进一步的技术方案是：绝缘线芯的外隔离层和内隔离层均由耐高温非吸湿性带组成，外隔离层采用重叠绕包的方式包裹在导线的绝缘层外，重叠率为20%～50%，内隔离层采用重叠绕包的方式将导体完全包裹在内。

本实用新型进一步的技术方案是：编织加强层由纤维绳或金属丝编织组成，其编织密度为30%～60%。

本实用新型再进一步的技术方案是：导线的线芯由多根退火软铜丝绞合而成，每股退火软铜丝的节径比为13～16倍。

本实用新型的技术方案是：上述深潜耐压防水电缆的制备方法，包括如下步骤：

S01，制备绝缘线芯和柔性缆芯以备用；

本步骤中，绝缘线芯的制备步骤如下：

A、无氧铜杆检验合格后根据工艺要求拉制成铜丝并退火，再根据工艺要求绞合成导体；

B、在导体外绕包内隔离层，内隔离层采用重叠绕包的方式将线芯完全包裹在内，以防止绝缘层渗入到导体的绞合缝隙处；

C、将绝缘层挤包在内隔离层外，保证绝缘层与内隔离层的同心度≥90%；

D、将C步骤所得的绝缘线芯半成品，在室温及最高额定温度下测量绝缘电阻常数K_i，室温下的绝缘电阻常数K_i不小于3670MΩ.km，最高额定温度下的绝缘电阻常数K_i不小于3.67MΩ.km；

E、将D步骤测量合格的绝缘线芯半成品进行浸水交流电容增容试验，其目的一是核对电缆的电容电流，二是检查电缆绝缘质量及绝缘厚度是否符合技术要求；试验结果要求：第14天与第1天的电容增容不大于15%，且第14天与第7天的电容增容不大于5%；

F、将E步骤试验合格的绝缘线芯半成品进行4h高压耐压试验，其目的是鉴定电缆绝缘层绝缘强度；试验条件：施加的工频电压为3倍U₀，持续时间4h；实验结果要求：试验过程中绝缘层不发生击穿；

G、将F步骤试验合格的绝缘线芯半成品采用重叠绕包的方式在绝缘层外绕包外隔离层，重叠率为20%～50%，保证无漏包、起皱和鼓包现象；

本步骤中，柔性缆芯的制备方法如下：

A、在芳纶绳外挤包柔性粘连层即得到柔性缆芯，柔性粘连层为未硫化型材料；

S02、绝缘线芯与柔性缆芯绞合成缆，柔性缆芯在成缆过程中变形，将绝缘线芯合围形成的封闭圈内的空隙完全填充，成缆的绝缘线芯节径比不大于10倍，保证节距稳定，无跳股和断芯现象；

S03，通过挤橡机将内护套层挤出，包裹在绝缘线芯外，保证内护套层与柔性缆芯的同心度≥90%；

S04、将S03步骤所得的电缆半成品进行内护套层吸水性能试验，其目的是确保电缆的绝缘层电性能和物理机械性能不受影响；试验结果要求：内护套层在30个大气压、室温水中浸泡24h，重量增量不大于1.6mg/cm³；

S05，选取S04步骤试验合格的电缆半成品，将编织加强层绕包在内护套层外，编织密度为30%～60%，保证编织丝不出现整固连接；

S06，将外护套层挤包在编织加强层和内护套层外，保证外护套层与内护套层相互粘连无间隙；之后进行外护套层吸水性能试验；试验结果要求：外护套层在30大气压、室温水中浸泡24h，重量增量不大于1.6mg/cm³；试验合格的成品即是深潜耐压防水电缆。

本实用新型进一步的技术方案是：在S02中，柔性缆芯成缆时，根据绝缘线芯截面大小增加防线盘的拉力，拉力大小为正常拉力的1.2～1.4倍，增大收线拉力1.2～1.4倍，以使柔性缆芯在成缆过程中现行变形，将绝缘线芯合围形成的封闭圈内的空隙完全填充。

本实用新型再进一步的技术方案是：在S04中，在挤包内护套层时，须选用模套的孔径为：D=D_t+2t×k,其中D_t—成缆后缆芯外径、t—外护套层厚度、k—校正系数，取值80%～85%；模间距离L为(0.5～1.0)×t。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、柔性缆芯被绝缘线芯包围在内，位于电缆的中心位置，保证了电缆的抗扭转、抗拉伸性能，电缆处于抗扭转应力高的频繁绕线和退绕，拖拽状态及拉力消除后，不会发生外观及内部结构变形和绝缘线芯的导体断裂现象。

2、柔性缆芯由芳纶绳和包裹在芳纶绳外的柔性粘连层组成，与绝缘线芯相互粘连，可防止电缆在弯曲半径较小，收放线频率较低的情况下柔性缆芯与绝缘线芯相对滑动，进而防止绝缘线芯的导体断裂。当电缆承受较大外力及电缆频繁往复摆动的情况下，可保证绝缘线芯整体受力，避免因受力不均造成个别绝缘线芯的导体断裂现象。

3、绝缘线芯的外隔离层由耐高温非吸湿性带组成，外隔离层采用分相重叠绕包的方式将导体包围在内，形成内护套层与导体的隔离。内护套层将绝缘线芯外部的间隙完全填满，构成无缝隙的结构，以取代现有电缆中绝缘线芯外部的填充材料，该结构有效提高电缆的整体稳定性能，有效避免了电缆在在深海较大压力的条件下，因阻水绳吸水膨胀将护套层顶破的现象。

4、绝缘线芯的外隔离层与内护套层相互粘连，编织加强层间隙绕包在内护套层外部，外护套层重叠绕包在编织加强层的外部，则外护套层与内护套层也可部分相互粘连。电缆整体结构紧凑，性能稳定。该结构可使电缆形成整体式结构，在电缆承受深海海水压力、电缆自身拉力及外来的拉力时，可将力均匀分散，有效减少外护套层因受力破损，有效防止护套层的 “蛇皮”现象。

以下结合图和实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型深潜耐压防水电缆的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为现有的防水电缆的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2所示：一种深潜耐压防水电缆，包括柔性缆芯1、绝缘线芯2、内护套层3、编织加强层4和外护套层5。绝缘线芯2不少于四根，环绕柔性缆芯1均布，绞合成一股而将柔性缆芯1包围在内；内护套层3填充并粘连在绝缘线芯2外部；编织加强层4间隙绕包在内护套层3外部，外护套层5重叠绕包在编织加强层4的外部。

柔性缆芯1由芳纶绳11和挤包在芳纶绳11外的柔性粘连层12组成。柔性粘连层72的材质为硅橡胶。

绝缘线芯2由导体21、包裹在导体21外的内隔离层22、包裹在内隔离层22外的绝缘层23和包裹在绝缘层23外的外隔离层24组成。

绝缘线芯2的外隔离层24和内隔离层22均由耐高温非吸湿性带组成，外隔离层24采用重叠绕包的方式包裹在绝缘线芯2的绝缘层23外，重叠率为20%～50%，内隔离层22采用重叠绕包的方式将导体21完全包裹在内。绝缘线芯2的导体21由多根退火软铜丝绞合而成，每股退火软铜丝的节径比为13～16倍。

编织加强层4由纤维绳或金属丝编织组成，其编织密度为30%～60%。

实施例2：

本实施例与实施例1相比，区别在于，内护套层3与外护套层5的材料配方如下：氯化聚乙烯橡胶100份，乙烯-丁烯共聚物15份，乙烯-醋酸乙烯脂橡胶EVA3份，氧化镁10份，钙锌稳定剂3份，防老剂2份，硬脂酸0.8份，三氧化二锑9份，半精炼石蜡2.5份，色素炭黑22份，沉淀法白炭黑27份，活性纳米高岭土50份，阻燃剂18份，滑石粉19份，癸二酸二辛酯DOS18份，助交联剂6份，过氧化物交联剂5份。

防老剂包括防老剂RD1.0份和防老剂MB1.0份。

该配方带来的有益效果如下：在炼制过程中，将氯化聚乙烯橡胶、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-醋酸乙烯酯橡胶EVA一起加入密炼机混炼，使三者充分和混合。乙烯-丁烯共聚物分散到氯化聚乙烯橡胶里面，降低了氯化聚乙烯橡胶的玻璃化温度，改善了材料的低温性能。

配方中采用的乙烯-丁烯共聚物是作为氯化聚乙烯橡胶的低温改善材料，由于乙烯-丁烯共聚物分子量分布较宽，杂链较少，玻璃化温度为-70℃，其改善氯化聚乙烯橡胶的低温性能的效果更好，可有效提高成品电缆的低温拉伸性能和低温曲挠性能。

配方中采用的增塑剂是癸二酸二辛酯DOS，其熔点温度为-55℃，故在-50℃时仍具有良好的流动特性，低挥发的性能使氯化聚乙烯橡胶具有较低的硬度，成品电缆具有优良的低温柔韧性能和良好的物理机械性能。

本实用新型技术效果的说明：

现有防水电缆与采用本实用新型生产的深潜耐压防水电缆在同一规格、相同条件下，进行电缆深海压力试验及摇摆试验对比，结果如表1、2所示。

成品电缆抗深海压力试验，是根据其运行的特点，经过客户使用后反复验证，依照本企业制定的抗深海压力电缆拉伸试验。深潜耐压防水电缆的两组典型对比抗深海压力试验结果见表1。

表1电缆深海压力试验

成品电缆摇摆试验是根据电缆要一定的海水水压的条件，进行反复摇摆式往返的过程，电缆的摇摆耐压试验的典型对比数据见表2。

表2 电缆摇摆耐压试验

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Claims (6)

1.一种深潜耐压防水电缆，其特征是：包括柔性缆芯(1)、绝缘线芯(2)、内护套层(3)、编织加强层(4)和外护套层(5)；绝缘线芯(2)不少于四根，环绕柔性缆芯(1)均布，绞合成一股而将柔性缆芯(1)包围在内；内护套层(3)填充并粘连在绝缘线芯(2)外部；编织加强层(4)间隙绕包在内护套层(3)外部，外护套层(5)重叠绕包在编织加强层(4)的外部。

2.如权利要求1所述的一种深潜耐压防水电缆，其特征是：柔性缆芯(1)由芳纶绳(11)和挤包在芳纶绳(11)外的柔性粘连层(12)组成。

3.如权利要求2所述的一种深潜耐压防水电缆，其特征是：绝缘线芯(2)由导体(21)、包裹在导体(21)外的内隔离层(22)、包裹在内隔离层(22)外的绝缘层(23)和包裹在绝缘层(23)外的外隔离层(24)组成。

4.如权利要求3所述的一种深潜耐压防水电缆，其特征是：绝缘线芯(2)的外隔离层(24)和内隔离层(22)均由耐高温非吸湿性带组成，外隔离层(24)采用重叠绕包的方式包裹在绝缘线芯(2)的绝缘层(23)外，重叠率为20%～50%，内隔离层(22)采用重叠绕包的方式将导体(21)完全包裹在内。

5.如权利要求1～4中任一项所述的一种深潜耐压防水电缆，其特征是：编织加强层(4)由纤维绳或金属丝编织组成，其编织密度为30%～60%。

6.如权利要求3或4所述的一种深潜耐压防水电缆，其特征是：绝缘线芯(2)的导体(21)由多根退火软铜丝绞合而成，每股退火软铜丝的节径比为13～16倍。