CN213988358U - 一种集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，采用动力线芯、缠绕式光纤组件、通信线芯组件、控制线芯组及异形填充条形成电缆结构，既通过电信号也可以通过光信号进行通信传输，解决了常规的电信号无法在大功率动力电缆中并存高保真传输的问题；同时还设有动力线芯和控制线芯，有效实现了电缆智能化、多功能的性能要求；并且缠绕式光纤组件具有抗频繁小半径弯曲、耐大角度扭曲以及抗挤压的性能，解决了传统光纤比较脆弱，受弯折易断，只适用于固定敷设场合使用的问题，同时还具有综合成本低，线路简单的特点。

Description

一种集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆

技术领域

本实用新型涉及电缆技术领域，特别是涉及一种集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆。

背景技术

随着矿井智能化工作的推进，矿山采煤设备也随着科技的发展逐渐向多功能化、智能化方向发展，而与采煤设备配套的产品也必定要朝多功能、智能化发展，否则将逐渐被淘汰，采煤机电缆就是采煤设备的能源输送管道，采煤机电缆的多功能、智能化也成了必然趋势。目前市场上也有部分复合采煤机电缆，但功能往往只有2～3种，通常需要再配合其他功能单一的电缆或光缆一起使用，这就造成了在经济成本上的增加，且增加敷设难度，造成极大的人工浪费，同时，单一电缆更容易受到恶劣环境(如冲砸、挤压)的影响而损坏。

随着煤矿智能化的发展，光纤通信逐渐被应用于煤矿井下，但在煤矿开采及其他运动和移动领域所用的电缆，在使用过程中需要频繁的弯曲，同时需要经受拖拽压砸等多种机械外力的综合作用，由于光纤的玻璃化特性，导致光纤极易损坏，光纤应用于电缆中是电缆行业的难题。目前矿用光缆大多采用独立光缆传输，这种使用方式在使用过程中承受拉力、煤矸石的冲击力的作用下极其容易损坏，然而市面上的光纤不具备弯曲使用的条件，强行将不耐弯曲的光纤复合在电缆中，使用寿命完全得不到保障。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，实现电缆智能化、多功能的性能要求，并且缠绕式光纤组件具有抗频繁小半径弯曲、耐大角度扭曲以及抗挤压的性能，同时还具有综合成本低，线路简单的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，包括：

动力线芯，所述动力线芯的数量为三组，三组所述动力线芯的径向圆心形成一个的等边三角形，每相邻两个动力线芯间形成一个间隙；

缠绕式光纤组件，位于所述等边三角形的中心；

通信线芯组件和/或控制线芯组，设置在所述间隙中；

异形填充条，包覆在所述缠绕式光纤组件的表面，且填充于所述动力线芯、所述控制线芯组及所述通信线芯组件三者间形成的间隙内。

可选地，所述动力线芯、所述控制线芯组及所述通信线芯组件绞合成缆方式为同心绞合，绞合节径比为4～16倍。

可选地，所述集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆还包括：

第一护层，包覆在所述动力线芯、所述通信线芯组件及所述控制线芯组的外表面。

可选地，所述动力线芯直径为d₁，所述通信线芯组件的直径为d₂，所述动力线芯、所述通信线芯组件及所述控制线芯组绞合后的缆芯直径为D，D＝2.154d₁，

所述控制线芯组的直径与所述通信线芯组件的直径大小相等。

可选地，所述动力线芯包括：

动力线芯导体；

动力线芯绝缘层，包覆在所述动力线芯导体外表面；

第一金属屏蔽层，包覆在所述动力线芯绝缘层外表面。

可选地，所述缠绕式光纤组件包括：

抗拉件；

光纤芯，以30°～60°的角度均匀缠绕在所述抗拉件外部；

光纤芯护层，包覆在所述光纤芯的外层，每根所述光纤芯外层都被所述光纤芯护层包覆；

光纤组件护套，包覆在全部所述光纤芯外部。

可选地，所述光纤芯为多模光纤或单模光纤。

可选地，所述通信线芯组件包括：

通信线芯，所述通信线芯的数量为两根，所述通信线芯成缆方式为对绞；

通信线芯护层，包覆在所述通信线芯的外层；

第二金属屏蔽层，包覆在所述通信线芯护层的外层；

所述通信线芯包括：

通信线芯导体，所述通信线芯导体的数量为1；

通信线芯绝缘层，包覆在所述通信线芯导体外层。

可选地，所述第二金属屏蔽层包括：

金属薄膜层；

铜丝编织层，包覆在所述金属薄膜层表面，且所述铜丝编织层的覆盖面积大于所述金属薄膜层的表面。

可选地，所述控制线芯组包括：

内层控制线导体，所述内层控制线导体为缠绕式导体；

内层控制线绝缘层，包覆在所述内层控制线导体外层；

外层控制线导体，包覆在所述内层控制线绝缘层的外层，所述外层控制线导体为缠绕式导体；

外层控制线绝缘层，包覆在所述外层控制线导体外层。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，通过动力线芯、缠绕式光纤组件、通信线芯组件、控制线芯组及异形填充条形成电缆结构，既通过电信号也可以通过光信号进行通信传输，解决了常规的电信号无法在大功率动力电缆中并存高保真传输的问题；同时还设有动力线芯和控制线芯，有效实现了电缆智能化、多功能的性能要求；并且缠绕式光纤组件具有抗频繁小半径弯曲、耐大角度扭曲以及抗挤压的性能，解决了传统光纤比较脆弱，受弯折易断，只适用于固定敷设场合使用的问题；同时在满足设备电源供电的情况下具备控制、数据传输以及语音、视频传输等功能，可以高速传输图像信号，同时具有可剥离半导电技术、优越的阻燃性，很好地应用于矿山开采等技术领域，确保矿山的安全生产；同时还具有综合成本低，线路简单的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆的电缆结构示意图；

图2为本实用新型集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆的缠绕式光纤组件的结构示意图。

符号说明：

1-动力线芯，11-动力线芯导体，12-动力线芯绝缘层，13-第一金属屏蔽层；

2-缠绕式光纤组件，21-抗拉件，22-光纤芯，23-光纤芯护层，24-光纤组件护套；

3-通信线芯组件，31-通信线芯，311-通信线芯导体，312-通信线芯绝缘层，32-通信线芯护层，33-第二金属屏蔽层；

4-控制线芯组，41-内层控制线导体，42-内层控制线绝缘层，43-外层控制线导体，44-外层控制线绝缘层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，实现了电缆智能化、多功能的性能要求，并且缠绕式光纤组件具有抗频繁小半径弯曲、耐大角度扭曲以及抗挤压的性能，同时还具有综合成本低，线路简单的特点。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆包括：动力线芯1、缠绕式光纤组件2、通信线芯组件3、控制线芯组4及异形填充条5。

具体地，动力线芯1的数量为三组，三组动力线芯1的径向圆心形成一个的等边三角形，每相邻两个动力线芯间形成一个间隙。

缠绕式光纤组件2位于所述等边三角形的中心。

通信线芯组件3和/或控制线芯组4，设置在所述间隙中，各间隙内设有通信线芯组件3或控制线芯组4，通信线芯组件3与所述控制线芯组4的数量和为3。

异形填充条5包覆在所述缠绕式光纤组件2的表面，且填充于所述动力线芯1、所述控制线芯组4及所述通信线芯组件3三者间形成的间隙内。

其中，所述缠绕式光纤组件2放置在缆芯中央有助于光纤的耐弯曲效果，同时放置在中间可以有效避免侧向应力对光纤传输的影响。数量设置为1+3+3的三角对称结构具有十分优异的结构稳定性，并且可以最大限度的利用缆芯内部空间，起到缩小电缆外径的作用。

异形填充条5为热固性橡胶材料，必须具备再次硫化时不易变形的特性，同时具有良好的力学性能。

进一步地，动力线芯1、控制线芯组4及通信线芯组件3绞合成缆方式为同心绞合，绞合节径比为4～16倍。其中，同心绞合方式的电缆结构稳定，线芯均匀分布，使得电缆电场分布均匀，减少对通信线芯组件3及控制线组4的干扰，同时，对称式结构的设计总体外径小于非对称式结构设计，有效降低电缆成本，使电缆外径更小，重量更轻，大大降低了电缆安装难度，节约人力资源。

本实用新型集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆还包括：第一护层6。

第一护层6包覆在动力线芯1、通信线芯组件3及控制线芯组4的外表面。

第一护层6为单层护套或双层护套。具体地，双层护套包括内护套、外护套及设于所述内护套与外护套中间的加强层，加强层由多股高强度纤维或其他柔性材料编织而成，双层护套具有抗扭转性能。

进一步地，所述动力线芯1直径为d₁，所述通信线芯组件3的直径为d₂，所述动力线芯、所述通信线芯组件及所述控制线芯组绞合后的缆芯直径为D，D＝2.154d₁，

控制线芯组4的直径与通信线芯组件3的直径大小相等。

进一步地，所述动力线芯1包括：动力线芯导体11、动力线芯绝缘层12及第一金属屏蔽层13。

动力线芯绝缘层12包覆在动力线芯导体11外表面。

第一金属屏蔽层13包覆在动力线芯绝缘层12外表面，用于均衡所述动力线芯绝缘层12外表面的电场。

优选地，缠绕式光纤组件2包括：抗拉件21、光纤芯22、光纤芯护层23及光纤组件护套24。

抗拉件21的材质为芳纶或相当强度纤维，抗拉件21外可以挤包合适的高分子材料或不挤包，当不挤包时，抗拉件21应做硬化处理以确保缠绕工序中不变形。

光纤芯22以30°～60°的角度均匀缠绕在抗拉件21外部，光纤芯22的数量为1～36根，缠绕式光纤类似弹簧一样柔软，使得光纤耐弯折。

光纤芯护层23包覆在光纤芯22的外层，每根光纤芯22都被光纤芯护层23包覆。所述光纤芯护层23为高分子聚合物挤包而成，可以是松套也可以是紧套挤包，其熔点大于180℃从而确保在后续工序中受热不软化，强度大于25MPa确保光纤具有良好的抗拉性能。

光纤组件护套24包覆在全部光纤芯22外部。

光纤组件护套24为低烟低卤橡胶材料，光纤组件护套24紧紧地包覆在光纤芯22外，提供良好的弹性、抗冲击性以及包裹力。

其中，光纤芯22为多模光纤或单模光纤。

再进一步地，如图1所示，通信线芯组件3包括：通信线芯31(图中未示)、通信线芯护层32及第二金属屏蔽层33。

通信线芯31的数量为2，通信线芯31成缆方式为对绞。

通信线芯护层32包覆在所述通信线芯31的外层。

第二金属屏蔽层33包覆在通信线芯护层32的外层。

其中，通信线芯31包括：通信线芯导体311、通信线芯绝缘层312。

通信线芯导体311的数量为1。

通信线芯绝缘层312包覆在通信线芯导体311外层，通信线芯绝缘层312采用超低介电常数高分子聚合物，介电常数小于2.1，确保具有良好的通信效果。

优选地，第二金属屏蔽层33包括：金属薄膜层(图中未示)和铜丝编织层(图中未示)。

铜丝编织层包覆在所述金属薄膜层表面，且所述铜丝编织层的覆盖面积大于所述金属薄膜层的表面，即铜丝编织层编织在所述金属薄膜层的表面，铜丝编织层覆盖率大于100％，具有超高屏蔽效果。

所述通信线芯组3特性阻抗可实现50Ω、75Ω、100Ω及125Ω，所述通信线芯固有衰减不大于1.0dbB/km，所述通信线芯组3工作电容不大于0.1μF/km，所述通信线芯组3在1km上的电感不大于600μH。

再进一步地，控制线芯组4包括：内层控制线导体41、内层控制线绝缘层42、外层控制线导体43及外层控制线绝缘层44。

内层控制线导体41为缠绕式导体，内层控制线导体41内芯是高强度纤维或钢丝绳，以20°～70°的角度缠绕或编织在内芯材料上，保证控制线芯组4的柔软性及耐弯曲性能。

内层控制线绝缘层42包覆在内层控制线导体41外层，内层控制线绝缘42由高分子绝缘材料挤包而成。

外层控制线导体43包覆在内层控制线绝缘层42的外层，外层控制线导体43为缠绕式导体，由多根直径为0.1mm～0.6mm铜丝以20°～70°的角度缠绕在内芯材料上。

外层控制线绝缘层44包覆在外层控制线导体43外层，所述外层控制线绝缘层44由高分子绝缘材料挤包而成。

内层控制线绝缘层42和外层控制线绝缘层44的材料介电常数为2.1，因此控制线芯组4既可以作为控制线芯，在紧急情况下也可以作为同轴射频线芯，满足通信需求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，其特征在于，所述集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆包括：

动力线芯，所述动力线芯的数量为三组，三组所述动力线芯的径向圆心形成一个的等边三角形，每相邻两个动力线芯间形成一个间隙；

缠绕式光纤组件，位于所述等边三角形的中心；

通信线芯组件和/或控制线芯组，设置在所述间隙中；

异形填充条，包覆在所述缠绕式光纤组件的表面，且填充于所述动力线芯、所述控制线芯组及所述通信线芯组件三者间形成的间隙内。

2.根据权利要求1所述的一种集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，其特征在于，所述动力线芯、所述控制线芯组及所述通信线芯组件绞合成缆方式为同心绞合，绞合节径比为4～16倍。

3.根据权利要求1所述的一种集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，其特征在于，所述集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆还包括：

第一护层，包覆在所述动力线芯、所述通信线芯组件及所述控制线芯组的外表面。

4.根据权利要求1所述的集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，其特征在于，所述动力线芯直径为d₁，所述通信线芯组件的直径为d₂，所述动力线芯、所述通信线芯组件及所述控制线芯组绞合后的缆芯直径为D，D＝2.154d₁，

所述控制线芯组的直径与所述通信线芯组件的直径大小相等。

5.根据权利要求1所述的集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，其特征在于，所述动力线芯包括：

动力线芯导体；

动力线芯绝缘层，包覆在所述动力线芯导体外表面；

第一金属屏蔽层，包覆在所述动力线芯绝缘层外表面。

6.根据权利要求1所述的集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，其特征在于，所述缠绕式光纤组件包括：

抗拉件；

光纤芯，以30°～60°的角度均匀缠绕在所述抗拉件外部；

光纤芯护层，包覆在所述光纤芯的外层，每根所述光纤芯外层都被所述光纤芯护层包覆；

光纤组件护套，包覆在全部所述光纤芯外部。

7.根据权利要求6所述的集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，其特征在于，所述光纤芯为多模光纤或单模光纤。

8.根据权利要求1所述的集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，其特征在于，所述通信线芯组件包括：

通信线芯，所述通信线芯的数量为两根，所述通信线芯成缆方式为对绞；

通信线芯护层，包覆在所述通信线芯的外层；

第二金属屏蔽层，包覆在所述通信线芯护层的外层；

所述通信线芯包括：

通信线芯导体，所述通信线芯导体的数量为1；

通信线芯绝缘层，包覆在所述通信线芯导体外层。

9.根据权利要求8所述的集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，其特征在于，所述第二金属屏蔽层包括：

金属薄膜层；

铜丝编织层，包覆在所述金属薄膜层表面，且所述铜丝编织层的覆盖面积大于所述金属薄膜层的表面。

10.根据权利要求1所述的集动力、控制、通信于一体的光电复合采煤机电缆，其特征在于，所述控制线芯组包括：

内层控制线导体，所述内层控制线导体为缠绕式导体；

内层控制线绝缘层，包覆在所述内层控制线导体外层；

外层控制线导体，包覆在所述内层控制线绝缘层的外层，所述外层控制线导体为缠绕式导体；

外层控制线绝缘层，包覆在所述外层控制线导体外层。

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