CN216623851U - 一种掘进机用动力电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种掘进机用动力电缆，包括纵向延伸的缆芯、阻水层、内护层、加强层和外护套，所述缆芯包括多根动力线芯、多根地线芯和填充条；在垂直于纵向的横截面上，所述缆芯外包覆所述阻水层，所述阻水层外设所述内护层，所述内护层外缠绕所述加强层，所述加强层外部包覆所述外护套。该动力电缆采用既能承受竖井下来自水的高压强，又能满足掘进机设备挖掘工作时的频繁上下拖链弯曲和循环往复摇摆弯曲，还能解决掘进机用动力电缆易进水短路及断芯断路的问题，从而可以延长电缆在竖井环境下的使用寿命，保证动电缆及掘进机设备安全高效的工作。

Description

一种掘进机用动力电缆

技术领域

本实用新型涉及一种掘进机用动力电缆，属电线电缆技术领域。

背景技术

随着我国隧道、矿井、竖井工程修建规模不断扩大、难度不断提升，国内竖井掘进机设备的发展逐渐推进，包括中铁建在内的国内多家制造企业正开始着手研发，目的在于取代价格昂贵的进口设备。竖井掘进机电缆作为此类设备的配套产品，实现竖井掘进机“国产化”的目标也开始促进竖井掘进机用电缆的国产化发展与进步。但是由于竖井内工作环境恶劣，通常含有大量水，且水中存在大量的泥沙泥浆和微量腐蚀性物质，同时掘进机机械臂进行挖掘工作时，动力电缆需随行进行频繁的弯曲运动，普通橡套电缆难以满足高压力下的防水需求与弯曲需求，极易在投入使用的短时间内进水或断芯，使掘进机动力系统失效，影响施工效率，甚至威胁工作人员人身安全。

中国实用新型专利授权公告号CN206619435U公开了一种盾构机屏蔽高压电缆，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；在缆芯的空隙处填充半导电橡皮填充条，在缆芯外挤包包带层，在半导体无纺布外挤包高阻燃氯化聚乙烯橡皮内护套，在高阻燃橡皮内护套挤包浸胶聚酯线绳编制而成的加强层，最后在电缆最外层挤包耐寒阻燃高抗撕氯化聚乙烯橡皮外护套。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，耐低温、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，该实用新型专利提供的电缆所采用的材料未体现出防水性能。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种掘进机用动力电缆，该电缆采用既能承受竖井下来自水的高压强，又能满足掘进机设备挖掘工作时的频繁上下拖链弯曲和循环往复摇摆弯曲，还能解决掘进机用动力电缆易进水短路及断芯断路的问题，从而可以延长电缆在竖井环境下的使用寿命，保证电缆及掘进机设备安全高效的工作。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种掘进机用动力电缆，包括纵向延伸的缆芯、内护层、加强层和外护套，所述缆芯包括多根动力线芯、多根地线芯和填充条；在垂直于纵向的横截面上，所述缆芯外设所述内护层，所述内护层外缠绕所述加强层，所述加强层外部包覆所述外护套；其结构特点是：还包括阻水层，所述阻水层设置在所述缆芯和内护层之间。

所述缆芯内设有多根动力线芯与多根地线芯及填充条，缆芯结构对称、圆整，填充饱满，使电缆受力均匀，无应力集中现象；阻水层吸水可膨胀形成凝胶，有效防止水向内层浸润流动；加强层可承受较大的弯曲、拉伸应力；外护套可防止水分渗入电缆，同时使电缆更加耐磨耐弯曲。所述动力电缆既有良好的阻水性能，又兼顾优异的弯曲柔韧性，保证电缆在深水竖井内随设备进行高效、安全、持久地工作。

具体的，所述阻水层由双层阻水包带绕包而成。当电缆因受外力损伤，有水进入时，阻水包带中所含的高吸水粉末可将水分吸水，吸水后阻水包带迅速膨胀并形成凝胶，水分子无法通过凝胶层，从而阻止水向内层的流动，保护电缆正常工作。

优选的，所述动力线芯包括金属导体、绝缘层和芳纶绳，所述芳纶绳设置于所述动力线芯的中心，所述绝缘层设置于所述动力线芯的最外层。在所述动力线芯中心增加芳纶绳可提高动力电缆的抗拉及耐弯曲性能。

进一步的，所述动力线芯还包括芳纶纱纤维，所述芳纶纱纤维设置于所述金属导体内。金属导体与芳纶纱纤维束绞后，再作为股线环绕中心的芳纶绳进行复绞，能进一步提高动力电缆的抗拉及耐弯曲效果。

优选的，所述填充条内也设有所述芳纶绳，可提高动力电缆的抗拉性能。

优选的，所述缆芯由所述动力线芯、地线芯、填充条绞合成缆，所述动力线芯和地线芯的束绞、复绞以及成缆均采用同向绞合方式。所述动力线芯与地线芯两种规格导体束线、复绞均为同向绞合方式，绞合节径比均较小。然后，两种线芯和填充条再以较小节径比同向绞合成缆芯。这种绞合方式使电缆具有更好的柔韧性，更能耐机械拉伸、弯曲，防止断芯。

优选的，所述金属导体外绕包包带层，所述绝缘层设置于所述包带层的外侧。金属导体经过束绞合复绞后，绕包包带层，然后包覆绝缘层，设置包带层可以束缚金属导体不松散。

具体的，所述包带层采用PET薄膜材料制成。PET薄膜遇高温后可融化消失，前期可束缚金属导体不松散，后期融化消失后可减小金属导体与绝缘层的内摩擦力，使金属导体与绝缘层之间具备充分滑移空间，可进一步提高动力电缆的耐弯曲效果。

具体的，所述加强层采用多根芳纶绳双向编织而成，编织密度大于60％，以增强动力电缆的抗拉、耐弯性能。

具体的，所述外护套采用热塑性聚氨酯弹性体材料，其抗张强度≥30MPa，断裂伸长率≥250％。外护套可提高动力电缆弯曲柔韧性，减小竖井中泥沙泥浆线体的机械磨损，同时聚氨酯分子本身有强疏水特性，这又能从最外层阻止水的浸润。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、缆芯外采用阻水层、内护层和外护套组成三层防水结构，由于所采用的材料分子中不存在亲水基团，能有效保证电缆在深水下持续正常工作。

2、金属导体中设有芳纶纱纤维、金属导体绞线中心填充芳纶绳可减轻金属导体所承受的应力，填充条中设置芳纶绳可减轻缆芯所承受的应力，内护层、加强层和外护套组成高强度抗拉结构，兼具防止弯曲起拱性能，从里往外三种加强结构协同作用，最大程度地提升动力电缆抗拉、耐弯的性能。

3、金属导体与芳纶纤维束绞后，再作为股线环绕中心的芳纶绳进行复绞，较常规仅在缆芯中心加芳纶绳的抗拉及耐弯曲效果更佳，同时通过对金属导体股线、绝缘线芯成缆时小节径比同向绞合的绞合方式设计，提升动力电缆的柔软程度，减小电缆移动工作时的应力集中，更能满足竖井掘进的拖链使用工况。

4、包带层采用PET薄膜材料，前期可束缚金属导体不松散，动力电缆后期使用时遇高温融化消失后可减小金属导体与绝缘层间的内摩擦力，使金属导体与绝缘层具备充分滑移空间，耐弯曲效果更好。

附图说明

图1为本实用新型的一种掘进机用动力电缆的结构示意图。

在图中

1-缆芯，11-动力线芯，111-金属导体，112-绝缘层，113-芳纶绳，114-芳纶纱纤维，115-包带层，12-地线芯，13-填充条，2-阻水层，3-内护层，4-加强层，5-外护套。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例的掘进机用动力电缆包括纵向延伸的缆芯1、阻水层2、内护层3、加强层4和外护套5。在垂直于纵向的横截面上，所述缆芯1外包覆所述阻水层2，所述阻水层2外设有所述内护层3，所述内护层3外缠绕所述加强层4，所述加强层4外部包覆所述外护套5。所述缆芯1包括三根动力线芯11、三根地线芯12和填充条13，所述动力线芯11包括金属导体111、绝缘层112、芳纶绳113、芳纶纱纤维114和包带层115，所述芳纶绳113设置于所述动力线芯11的中心，所述绝缘层112设置于所述动力线芯11的最外层。所述金属导体111采用Ф0.2mm的退火软铜丝，软铜丝与芳纶纱纤维114束绞后，再作为股线环绕中心的芳纶绳113进行复绞，然后绕包包带层115，所述绝缘层112设置于包带层115的外层形成动力线芯11。其中，金属导体111束绞和复绞的绞合方向均为右向，且绞合节径比均较小。填充条13内设有所述芳纶绳113，三根动力线芯11、三根地线芯12和填充条13再以较小节径比右向绞合形成缆芯1。填充条13均匀分布在缆芯1内，填充饱满，使缆芯1具有高圆整度和中心对称结构，以增强电缆的抗拉、弯曲性能。

所述地线芯12中的导体采用Ф0.2mm的退火软铜丝；所述地线芯12中的绝缘层、绝缘层112和内护层3均采用IE4型乙丙橡胶混合物绝缘；包带层115采用特种PET薄膜材料制成；填充条13采用天然橡胶和丁苯橡胶混合物制成；阻水层2采用双层阻水带绕包而成；加强层4采用多根高强度芳纶绳双向编织而成，编制密度大于60％；外护套5均采用高强、耐磨、防水的热塑性弹性体TPU混合物材料制成，其抗张强度≥30MPa，断裂伸长率≥250％。

金属导体111内含有芳纶纱纤维114和芳纶绳113，金属导体111外包覆特种PET薄膜，使得所述动力电缆更加抗拉、柔软，能承受频繁弯曲运动。阻水层2吸水可膨胀形成凝胶，有效防止水向内层浸润流动。加强层4为高强度芳纶绳，可承受较大的弯曲、拉伸应力。外护套5采用疏水性的高强度TPU弹性体塑料，可防止水分渗入动力电缆，同时使所述动力电缆更加耐磨耐弯曲。整根电缆既有良好的阻水性能，又兼顾优异的弯曲柔韧性，保证电缆在深水竖井内随设备进行高效、安全、持久地工作。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本实用新型所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种掘进机用动力电缆，包括纵向延伸的缆芯(1)、内护层(3)、加强层(4)和外护套(5)，所述缆芯(1)包括多根动力线芯(11)、多根地线芯(12)和填充条(13)；

在垂直于纵向的横截面上，所述缆芯(1)外设所述内护层(3)，所述内护层(3)外缠绕所述加强层(4)，所述加强层(4)外部包覆所述外护套(5)；其特征在于：还包括阻水层(2)，所述阻水层(2)设置在所述缆芯(1)和内护层(3)之间。

2.根据权利要求1所述的掘进机用动力电缆，其特征在于：所述阻水层(2)由双层阻水包带绕包而成。

3.根据权利要求1所述的掘进机用动力电缆，其特征在于：所述动力线芯(11)包括金属导体(111)、绝缘层(112)和芳纶绳(113)，所述芳纶绳(113)设置于所述动力线芯(11)的中心，所述绝缘层(112)设置于所述动力线芯(11)的最外层。

4.根据权利要求3所述的掘进机用动力电缆，其特征在于：所述动力线芯(11)还包括芳纶纱纤维(114)，所述芳纶纱纤维(114)设置于所述金属导体(111)内。

5.根据权利要求4所述的掘进机用动力电缆，其特征在于：所述填充条(13)内也设有所述芳纶绳(113)。

6.根据权利要求5所述的掘进机用动力电缆，其特征在于：所述缆芯(1)由所述动力线芯(11)、地线芯(12)、填充条(13)绞合成缆，所述动力线芯(11)和地线芯(12)的束绞、复绞以及成缆均采用同向绞合方式。

7.根据权利要求3所述的掘进机用动力电缆，其特征在于：所述金属导体(111)外绕包包带层(115)，所述绝缘层(112)设置于所述包带层(115)的外侧。

8.根据权利要求7所述的掘进机用动力电缆，其特征在于：所述包带层(115)采用PET薄膜材料制成。

9.根据权利要求1所述的掘进机用动力电缆，其特征在于：所述加强层(4)采用多根芳纶绳双向编织而成，编织密度大于60％。

10.根据权利要求1所述的掘进机用动力电缆，其特征在于：所述外护套(5)采用热塑性聚氨酯弹性体材料，其抗张强度≥30MPa，断裂伸长率≥250％。

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