CN209607446U - 一种煤矿用拖拽电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿用拖拽电缆，包括中部的缆芯部和外部的保护部，缆芯部包括动力线芯、控制线芯、地线芯，动力线芯由内向外依次包括芳纶加强件、动力线芯导体、导体屏蔽层、动力线芯绝缘层、第一绝缘屏蔽层和第一金属屏蔽层；控制线芯由内向外依次包括控制线芯导体和包覆在控制线芯导体外部的控制线芯绝缘层；保护部包覆在缆芯部的外层，保护部由内向外依次包括内护层、芳纶丝编织加强层和外护层，其中动力线芯的直径大于控制线芯的直径，动力线芯至少为三根且两两抵触，控制线芯至少为三根且每根控制线芯的外侧面与两根动力线芯的外侧面抵触，控制线芯和动力线芯的外侧面拥有公共的外切圆。该线芯具有强度大，使用寿命长等优点。

Description

一种煤矿用拖拽电缆

技术领域

本实用新型涉及电缆领域，尤其涉及了一种煤矿用拖拽电缆。

背景技术

矿用拖拽电缆主要用于矿山挖掘设备、采煤机、盾构机等机械设备用电缆，是目前煤矿行业内橡胶电缆中性能要求较高，技术难度较大，使用环境较恶劣的电缆类型之一，这种矿用拖拽电缆在行业内被称之为“礼拜线”，意思是使用寿命在一个礼拜七天左右。为什么使用寿命如此之短？主要原因是电缆在恶劣的环境中高速、剧烈、高频率的往复拖拽过程中，电缆极易受到横向或纵向拉力，导致控制线芯或监视线芯拉断，有时，甚至将电缆的动力线芯直接整根拉断的情况也是存在的。目前国内大部分电缆厂家生产的矿用拖拽电缆使用寿命低的主要是因为电缆材料和电缆工艺设计不合理，最终电缆经不起高强度运行导致达不到规定的电缆使用寿命。

矿用拖拽电缆目前国内常规高压拖拽电缆结构主要由动力线芯、控制线芯、地线芯、绝缘、护套共同组成，其中控制线芯、动力线芯是电缆的主要灵魂所在，控制线芯断裂会造成电缆运行失控，电气设备运行发生故障，如果动力线芯断裂那么电缆整体报废。

中国专利201620218333.6公开了一种煤矿用防潮抗拖拽电缆，具有防潮防拖拽的功能，但是在实际使用过程中，线缆的缆芯与保护套部分不能实现同步弯折，而且线芯的结构强度较差，不能适用于恶劣的使用环境。

实用新型内容

本实用新型根据现有技术中拖拽电缆抗拉性能、抗扭转、抗压性能、防水、防火和抗腐蚀性能差的特点，提供了一种煤矿用拖拽电缆。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

一种煤矿用拖拽电缆，包括中部的缆芯部和外部的保护部，缆芯部包括动力线芯、控制线芯、地线芯，动力线芯由内向外依次包括芳纶加强件、动力线芯导体，导体屏蔽层、动力线芯绝缘层、第一绝缘屏蔽层和第一金属屏蔽层；控制线芯由内向外依次包括控制线芯导体和包覆在控制线芯导体外部的控制线芯绝缘层；保护部包覆在缆芯部的外层，保护部由内向外依次包括内护层、芳纶丝编织加强层和外护层，其中动力线芯的直径大于控制线芯的直径，动力线芯至少为三根且两两抵触，控制线芯至少为三根且每根控制线芯的外侧面与两根动力线芯的外侧面抵触，控制线芯和动力线芯的外侧面拥有公共的外切圆。

作为优选，动力线芯和控制线芯均通过导体束丝和绞丝形成，其中导体束丝方向和绞丝方向不同，束丝节距倍数10～12倍之间，绞丝节距倍数控制在12～14倍之间。

作为优选，动力线芯和控制线芯的绞线中心和绞线的外围均添加有芳纶加强件，芳纶加强件为芳纶丝。

作为优选，动力线芯绝缘层和控制线芯绝缘层的材质为乙丙橡胶。

作为优选，动力线芯绝缘层、第一绝缘屏蔽层和第一金属屏蔽层的挤出方式为三层共挤方式形成。

作为优选，组成保护部的内护层、芳纶丝编织加强层和外护层为两两相互粘结结构。

作为优选，线缆部与内护层一体成型，内护层和芳纶丝编织加强层一体成型，芳纶丝编织加强层与外护层一体成型。

作为优选，缆芯部和内护层采用共挤的方式形成，内护层和芳纶丝采用共挤的方式形成，芳纶丝和外护层采用共挤的方式形成。

作为优选，内护层采用半硫化处理使材质处于欠硫状态，外护层采用全硫化处理。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：芳纶丝是军工用品防弹衣的主要原材料，其卓越的抗拉强度是优质钢材的5-6倍达可以到4.0GPa。因此，将芳纶丝置于绞线中心和外围，就可以大大提高导体线芯的抗扭转、抗拖拽的能力，在提高绞合导体的机械强度的同时，又可以有效保障电缆的电性能稳定输出。

同时对于动力线芯导体外部的保护层采用三层一体成型的方式，可以防止主绝缘层与导体屏蔽层以及绝缘层与绝缘屏蔽层之间引入外界杂质，非金属屏蔽层与绝缘层紧密结合在一起，从而提高起始游离放电电压，降低局部放电量，提高绝缘的介电性能。

而且为了保证线缆的抗扭转能力，本实用新型提供的线缆结构为缆芯和外部的保护层为一体结构，从而保证了在扭转的过程中线芯、缆芯、内护层、外护层同时扭转，从根本上解决了矿用电缆由于受力不均匀造成护套材料之间摩擦力不同而导致线芯扭断以及护套破裂的难题，提高了矿用电缆使用寿命，从根本上解决了矿用电缆由于受力不均匀造成护套材料之间摩擦力不同而导致线芯扭断以及护套破裂的难题，提高了矿用电缆使用寿命。

附图说明

图1是线缆的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如图1所示，一种煤矿用拖拽电缆，包括中部的缆芯部1和外部的保护部2，缆芯部1包括动力线芯3、控制线芯4、地线芯5，其中中部的缆芯和外部的保护部2为一体结构，从而保证了缆芯和外部保护部2能够同时扭转，动力线芯3由内向外依次包括芳纶加强件6、动力线芯导体7，导体屏蔽层8、动力线芯绝缘层9、第一绝缘屏蔽层10和第一金属屏蔽层11；控制线芯4由内向外依次包括控制线芯4导体和包覆在控制线芯4导体外部的控制线芯4绝缘层；保护部2包覆在缆芯部1的外层，保护部2由内向外依次包括内护层12、芳纶丝编织加强层13和外护层14，其中动力线芯3的直径大于控制线芯4的直径，动力线芯3至少为三根且两两抵触，控制线芯4至少为三根且每根控制线芯4的外侧面与两根动力线芯3的外侧面抵触，控制线芯4和动力线芯3的外侧面拥有公共的外切圆。动力线芯3和控制线芯4均通过导体束丝和绞丝形成，其中导体束丝方向和绞丝方向不同，束丝节距倍数10～12倍之间，绞丝节距倍数控制在12～14倍之间。

动力线芯3和控制线芯4的绞线中心和绞线的外围均添加有芳纶加强件6，芳纶加强件6为芳纶丝。动力线芯绝缘层9和控制线芯4绝缘层的材质为乙丙橡胶。动力线芯绝缘层9、第一绝缘屏蔽层10和第一金属屏蔽层11的挤出方式为三层共挤方式形成，从而保证线芯的强度以及性能。组成保护部2的内护层12、芳纶丝编织加强层13和外护层14为两两相互粘结结构，具体的成型过程会在下文进行叙述。

内护层12的材质为三元乙丙橡胶，外护层14的材料为氯磺化聚乙烯或氯化聚乙烯橡胶材料，线缆部与内护层12一体成型，内护层12和芳纶丝编织加强层13一体成型，芳纶丝编织加强层13与外护层14一体成型。

缆芯部1和内护层12采用共挤的方式形成，内护层12和芳纶丝采用共挤的方式形成，芳纶丝和外护层14采用共挤的方式形成，内护层12采用半硫化处理使材质处于欠硫状态，外护层14采用全硫化处理。

本实施例中对动力线芯导体7和控制线芯4导体束丝和绞丝方向进行优化，要求束丝方向和绞丝方向异向，即统一要求右向束丝左向绞丝。同时，为提高线芯抗拉抗扭能力，束丝节距倍数控制在10-12倍之间，绞丝节距倍数控制在12-14倍。在绞制过程中增加承载原件芳纶丝作为加强元件提高导体的抗拉轻度加强线。芳纶丝是军工用品防弹衣的主要原材料，其卓越的抗拉强度是优质钢材的5-6倍达可以到4.0GPa。因此，将芳纶丝置于绞线中心和外围，就可以大大提高导体线芯的抗扭转、抗拖拽的能力，在提高绞合导体的机械强度的同时，又可以有效保障电缆的电性能稳定输出。

为提高新型矿用拖拽电缆的耐应力耐扭曲性能，一方面，绝缘材料采用纯度更高、机械性能更强、介电性能更好的进口乙丙橡胶材料，提升原材料品质。另一方面，对挤出方式进行优化，对于高压电缆采用三层共挤方式内屏、绝缘、外屏一次性挤出的挤出方式，可以防止主绝缘层与导体屏蔽层8以及绝缘层与绝缘屏蔽层之间引入外界杂质，非金属屏蔽层与绝缘紧密结合在一起，从而提高起始游离放电电压，降低局部放电量，提高绝缘的介电性能；对于低压电缆绝缘挤出采用单层挤出或双层挤出的方式。经过优化改进的绝缘，绝缘性能指标要远高于标准要求，抗拉强度达到8MPa，伸长率达到300％以上。

成缆工序需要增加承载元件，成缆元件常规产品采用钢丝加强芯，由于电缆承受往复弯曲拖拽的交变应力，钢丝和绝缘之间的相互作用力会增大钢丝和绝缘之间的滑动摩擦力，钢丝容易疲劳老化、划破表面造成钢丝径向受力不均匀，局部受力过大，钢丝断裂。为了克服这一问题，新型拖拽电缆采用编织钢丝结构：钢丝外编织纤维丝结构，使得钢丝与绝缘之间受力均匀，减少滑动摩擦系数，提高钢丝承载能力，同时也使得钢丝能够承受更大的拉力。

对于内护层12、芳纶编织层、外护套层该结构是由外层护套、芳纶编织加强层和内护套组成，按照非共挤式加工而成的三层粘结结构，此结构是保证拖拽电缆良好性能的重要部分，因为最外层护套、芳纶编织加强层和内护套三层如果可以粘合牢固，内层护套经过芳纶丝编织加强后会承担外层护套受到的拉力和扭力，中心编织层能够分散局部集中的应力，大大降低缆芯所受到的扭力。

未达到此目的，其中这三层材料组合应达到可以互相粘合且不易分层的状态，如何能保证护套层的紧密粘连，需要对橡胶配方进行优化改进。一般情况下选择分子量不同和分子结构不同的材料，根据相似相容原理选择合适材料。这里推荐内层材料为三元乙丙绝缘或其相当合成高分子聚合物，外层材料选择氯磺化聚乙烯或氯化聚乙烯橡胶材料，注意这其中内层硫化一定采用半硫化工艺，保证内层材料处于欠硫化状态，此时的材料有极好的粘性，否则达不到互相粘合且不易分层的效果。外护材料要做全硫化处理，以保证外护套性能要求要高于标准要求:强度达到13MPa，伸长率达到350％，抗撕裂性能要高于标准5N/mm的要求。

我们通过多次试验的试制，克服了多个复杂的技术难题，最终将绝缘和内护层12及增强抗撕的芳纶丝编织层和护层完全整合在一起，这当中缆芯与内护层12、内护层12与芳纶丝、芳纶丝和与外护套是三次挤出的。凭借上述的生产工艺方法，可以很好的解决了各层之间粘合不紧密易分层的问题，使其在扭转的过程中线芯、缆芯、内护层12、外护层14同时扭转，从根本上解决了矿用电缆由于受力不均匀造成护套材料之间摩擦力不同而导致线芯扭断以及护套破裂的难题，提高了矿用电缆使用寿命。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种煤矿用拖拽电缆，包括中部的缆芯部(1)和外部的保护部(2)，缆芯部(1)包括动力线芯(3)、控制线芯(4)、地线芯(5)，其特征在于：动力线芯(3)由内向外依次包括芳纶加强件(6)、动力线芯导体(7)、导体屏蔽层(8)、动力线芯绝缘层(9)、第一绝缘屏蔽层(10)和第一金属屏蔽层(11)；控制线芯(4)由内向外依次包括控制线芯(4)导体和包覆在控制线芯(4)导体外部的控制线芯(4)绝缘层；保护部(2)包覆在缆芯部(1)的外层，保护部(2)由内向外依次包括内护层(12)、芳纶丝编织加强层(13)和外护层(14)，其中动力线芯(3)的直径大于控制线芯(4)的直径，动力线芯(3)至少为三根且两两抵触，控制线芯(4)至少为三根且每根控制线芯(4)的外侧面与两根动力线芯(3)的外侧面抵触，控制线芯(4)和动力线芯(3)的外侧面拥有公共的外切圆。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿用拖拽电缆，其特征在于：动力线芯(3)和控制线芯(4)均通过导体束丝和绞丝形成，其中导体束丝方向和绞丝方向不同，束丝节距倍数10～12倍之间，绞丝节距倍数控制在12～14倍之间。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿用拖拽电缆，其特征在于：动力线芯(3)和控制线芯(4)的绞线中心和绞线的外围均添加有芳纶加强件(6)，芳纶加强件(6)为芳纶丝。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿用拖拽电缆，其特征在于：动力线芯绝缘层(9)和控制线芯(4)绝缘层的材质为乙丙橡胶。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿用拖拽电缆，其特征在于：动力线芯绝缘层(9)、第一绝缘屏蔽层(10)和第一金属屏蔽层(11)的挤出方式为三层共挤方式形成。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿用拖拽电缆，其特征在于：组成保护部(2)的内护层(12)、芳纶丝编织加强层(13)和外护层(14)为两两相互粘结结构。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿用拖拽电缆，其特征在于：内护层(12)的材质为三元乙丙橡胶，外护层(14)的材料为氯磺化聚乙烯或氯化聚乙烯橡胶材料。

8.根据权利要求1所述的一种煤矿用拖拽电缆，其特征在于：缆芯部(1)与内护层(12)一体成型，内护层(12)和芳纶丝编织加强层(13)一体成型，芳纶丝编织加强层(13)与外护层(14)一体成型。

9.根据权利要求8所述的一种煤矿用拖拽电缆，其特征在于：缆芯部(1)和内护层(12)采用共挤的方式形成，内护层(12)和芳纶丝采用共挤的方式形成，芳纶丝和外护层(14)采用共挤的方式形成。

10.根据权利要求7所述的一种煤矿用拖拽电缆，其特征在于：内护层(12)采用半硫化处理使材质处于欠硫状态，外护层(14)采用全硫化处理。