采矿工程用卷绕光电复合电缆及生产工艺

技术领域

本发明涉及电力电缆技术领域，具体是一种采矿工程用卷绕光电复合电缆及生产工艺。

背景技术

目前，随着煤矿机械化、自动化程度不断提高，电气控制技术在煤矿生产中有着非常重要的意义。随着智能化生产的不断进步，采煤工程也将使用无人操作智能化，电缆中需增加控制线芯及光纤单元，采矿工程用卷绕光电复合电缆，由于使用工况的复杂性，电缆长期处于移动卷绕弯曲状态，移动电缆中光纤单元与控制线芯首先易断，因此电缆机械寿命非常短。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，有利于延长使用寿命的采矿工程用卷绕光电复合电缆及生产工艺。

实现本发明目的的基本技术方案是：一种采矿工程用卷绕光电复合电缆，其结构特点是：包括主线芯、监视线芯、中心填充、控制线芯、光缆、地线芯、加强层和外护套。主线芯有3根，3根主线芯的结构相同。监视线芯沿其径向由内向外依次设有监视线芯导体和监视线芯绝缘层。监视线芯导体由尼龙绳和导体复绞而成。中心填充采用马鞍型芯垫，马鞍型芯垫采用半导电橡皮或氯丁橡皮材料挤包在监视线芯外。3根主线芯、控制线芯、光缆、地线芯和中心填充绞合成缆。控制线芯、光缆和地线芯分别位于相邻的2根主线芯的间隙中，且与主线芯相互接触。外护套采用氯丁橡皮材料挤包在绞合成缆的3根主线芯、控制线芯、光缆、地线芯和中心填充外。加强层设置在外护套中，外护套将加强层完全包覆，加强层采用芳纶丝稀疏编织形式编织而成，编织覆盖率为5%至20%。

以上述基本技术方案为基础的技术方案是：监视线芯的监视线芯导体由1根尼龙绳和4根导体复绞而成，监视线芯导体复绞时绞合节径比为8倍， 1根尼龙绳采用 1+4的结构设置在4根导体中，尼龙绳采用3/5/210D尼龙丝制成。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：监视线芯导体的4个导体均由6根镀锡铜丝绞合而成。尼龙绳采用3/5/210D尼龙丝制成。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：监视线芯外表涂覆滑石粉。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：主线芯包括主线芯导体、第一屏蔽层、绝缘层和第二屏蔽层。主线芯导体采用若干镀锡铜丝绞合而成，第一屏蔽层、绝缘层和第二屏蔽层采用三层共挤挤包在主线芯导体外。所述第一屏蔽层为导体屏蔽层，第一屏蔽层由半导电橡皮或氯丁橡皮材料制成。所述绝缘层采用乙丙橡皮材料。所述第二屏蔽层为绝缘屏蔽层，第二屏蔽层由半导电橡皮或氯丁橡皮材料制成。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：光缆包括6根光纤、光纤填充条、光纤护套和光纤绕包层。光纤填充条采用氯丁橡皮材料制成，光纤填充条直径与光纤直径相同。6根光纤围绕光纤填充条绞合成缆后再挤包光纤护套，光纤护套采用热塑性聚酯弹性体材料制成。光纤绕包层采用半导电尼龙带绕包在光纤护套外，光纤绕包层的绕包搭盖率为10%至50%。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：控制线芯包括6根控制线芯、控制线芯填充条、控制线芯屏蔽层和控制线芯绕包层。6根控制线芯的结构相同，均包括控制线芯导体和控制线芯绝缘层。控制线芯导体采用若干镀锡铜丝绞合而成。控制线芯绝缘层采用氟塑料或热塑性聚酯弹性体材料挤包在控制线芯导体外。控制线芯填充条采用氯丁橡皮材料制成，控制线芯填充条的直径与控制线芯直径相同。6根控制线芯围绕控制线芯填充条绞合成缆。控制线芯屏蔽层采用镀锡铜丝编织在绞合成缆的6根控制线芯和线芯填充条外，编织覆盖率为88%至95%。控制线芯绕包层采用半导电尼龙带绕包在控制线芯屏蔽层外，绕包搭盖率为10%至50%。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：地线芯包括地线芯导体和地线芯绕包层。地线芯导体采用若干镀锡铜丝绞合而成。地线芯绕包层由半导电尼龙带绕包在地线芯导体外。

9、一种采矿工程用卷绕光电复合电缆的生产工艺，其特征是，包括以下步骤：

1）将若干镀锡铜线束绞后复绞，形成主线芯导体。

2）采用三层共挤挤包第一屏蔽层、绝缘层和第二屏蔽层在主线芯导体外，制成主线芯。所述第一屏蔽层为导体屏蔽层，第一屏蔽层由半导电橡皮或氯丁橡皮材料制成。所述绝缘层采用乙丙橡皮材料。所述第二屏蔽层为绝缘屏蔽层，第二屏蔽层由半导电橡皮或氯丁橡皮材料制成。

3）监视线芯导体采用1根尼龙绳和4根导体复绞而成，在绞合时放线张力中心尼龙绳大于导体，其受张力的延伸控制在3%以内。导体采用6根0.2mm的镀锡铜丝绞合而成。4根导体采用了4/6/0.2的复绞结构，即每根导体由6根0.2mm的镀锡铜丝绞合，再4股进行复绞，复绞时绞合节径比为8倍，尼龙绳采用3/5/210D，即每股尼龙绳由5根210D尼龙丝绞合，再3股进行绞合形成尼龙绳，并在4根导体复绞时以1+4的结构形式放置在4根导体中心。将乙丙橡胶挤包在监视线芯导体外，然后进行连续硫化形成监视线芯绝缘层2，从而制成监视线芯。

4）将半导电橡皮或氯丁橡皮材料挤包在监视线芯外形成马鞍型垫心，从而制成中心填充，挤包前在监视线芯外表涂覆滑石粉。

马鞍型垫心采用罐式硫化设备或水平干烘管道进行，挤包时在冷却水槽中应放入大量滑石粉，使马鞍型垫心表面充分粘连滑石粉。

5）控制线芯导体采用若干镀锡铜丝绞合而成，控制线芯绝缘层采用氟塑料或热塑性聚酯弹性体材料挤包在控制线芯导体外形成控制线芯。控制线芯填充条采用氯丁橡皮材料制成，控制线芯填充条的直径与控制线芯直径相同。控制线芯填充条和6根控制线芯采用0+6结构绞合，绞合后编织一层镀锡铜丝形成控制线芯屏蔽层，编织覆盖率为88%至95%，从而制成控制线芯4。

6）光纤填充条采用氯丁橡皮材料制成，光纤填充条直径与光纤直径相同。光纤填充条和6根光纤采用0+6绞合型式，绞合后挤包热塑性聚酯弹性体材料形成光纤护套，挤包后绕包一层半导电尼龙带形成光纤绕包层，从而制成光缆。光缆和控制线芯的外径相同。

7）地线芯导体采用若干镀锡铜丝绞合而成。由半导电尼龙带绕包在地线芯导体外形成地线芯绕包层，从而制成地线芯。地线芯和控制线芯的外径相同。

8）使用笼式成缆机对3根主线芯、控制线芯、光缆、地线芯和中心填充进行绞合，主线芯在成缆转动的同时中心填充的马鞍型垫心的送料装置与绞笼转动方向同步转动，保证马鞍型垫心的每个弧面均贴合在相应的主线芯、控制线芯、光缆和地线芯的表面。

所述马鞍形芯垫的送料装置的中心空管两端的进料端和出料端分别设有第一定位模具和第二定位模具。通过第一定位模具和第二定位模具对马鞍形芯垫进行导向，使其进入笼式成缆机时与其同轴。

所述第一定位模具为圆盘形，中央沿其轴向设有贯穿其两端的与马鞍形芯垫形状相对应的过线通孔。

所述第二定位模具为一体件，包括呈圆柱状的进料端和呈圆锥状的出料端，中央沿其轴向设有贯穿其两端的与马鞍形芯垫形状相对应的过线通孔，出料端采用圆锥状能使马鞍形芯垫出料时更接近笼式成缆机的绞合模具，定位更加精确。

9）采用氯丁橡皮材料挤包在绞合成缆的3根主线芯、控制线芯、光缆、地线芯和中心填充外形成外护套，外护套中设有加强层，加强层采用芳纶丝稀疏编织形式编织而成，编织覆盖率为5%至20%，外护套将加强层完全包覆。

本发明具有以下的有益效果：（1）本发明的采矿工程用卷绕光电复合电缆的光缆由光纤填充条和6根多模分支光纤采用0+6绞合型式，绞合后挤包热塑性聚酯弹性体材料形成光纤护套，使光缆的总体外径与控制芯和地线芯外径一致，挤包后绕包一层半导电尼龙带，确保故障时，故障电流能有效的接入地线芯。每根光纤作为独立单元进行绞合，对比目前普遍使用的光缆，大多采用多根光纤直拖使用，独立分支光纤的弯曲性能远优于常规结构。

（2）本发明的采矿工程用卷绕光电复合电缆的控制线芯绞合后编织一层镀锡铜丝编织屏蔽，防止主线芯对控制线芯的干扰。控制线芯作为一个单元放置在相邻的2根主线芯之间，其控制线芯绕包层能确保故障时，故障电流能有效的接入地线芯。

（3）本发明的采矿工程用卷绕光电复合电缆的监视线芯导体采用尼龙绳及导体复绞而成，绞合时要求放线张力中心尼龙绳大于导体股线，而其受张力的延伸应控制在3%以内，导体采用了4/6/0.2的复绞结构，复绞时绞合节径比为8倍，选择了3/5/210D的尼龙绳作为加强元件，并在导体复绞时以1+4的结构形式放置在导体中心，试验表明伸长率大于25%的尼龙丝能满足导体拉伸15%不产生断裂的问题，有利于提高电缆的使用寿命。

（4）本发明的采矿工程用卷绕光电复合电缆的监视线芯挤包前中心填充前表面涂覆滑石粉，电缆使用卷绕弯曲时能够自由适应。

（5）本发明的采矿工程用卷绕光电复合电缆的通过在马鞍形芯垫的送料装置的中心空管两端的进料端和出料端分别设置第一定位模具和第二定位模具，通过第一定位模具和第二定位模具对马鞍形芯垫进行导向，使其进入笼式成缆机时与其同轴；第二定位模具的出料端采用圆锥状能使马鞍形芯垫出料时更接近笼式成缆机，定位更加精确，绞合时通过模具使其相应的弧面均贴合在相应的各主线芯、控制线芯、光缆和地线芯表面，成缆张力均匀一致好。

（6）本发明的采矿工程用卷绕光电复合电缆的外护套中设有加强层，加强层采用芳纶丝进行编织，对比常规电缆使用镀锡铜丝或钢丝编织要更柔软，大大增加了电缆整体的抗拉性能，提高电缆使用寿命，同时加强层还具有警示作用，在电缆经常移动弯曲过程中，电缆与电缆之间和电缆与设备或地面之间的摩擦造成外护套磨损变薄，当外护套磨损至看到加强层的芳纶丝时，即可考虑对电缆进行更换或维修处理，防止进一步对电缆的损坏造成不必要的后果。

（7）本发明的采矿工程用卷绕光电复合电缆控制线芯采用6根控制线芯围绕控制线芯填充条绞合成缆，中间采用填充条而不设线芯的新结构（传统采用中心的线芯的方式容易造成中心的线芯弯曲损坏，因此中心不设置线芯），进一步提高了电缆的使用可靠性，提高电缆的使用弯曲拖拽次数。

（8）本发明的采矿工程用卷绕光电复合电缆的控制线芯、光缆和地线芯的外径相同，有利于电缆整体的圆整性，结构稳定。

附图说明

图1为本发明的采矿工程用卷绕光电复合电缆的结构示意图。

图2为图1中的光缆的放大结构示意图。

图3为图1中的控制线芯的放大结构示意图。

图4为第一定位模具的结构示意图。

图5为第二定位模具的结构示意图。

图6为从图5的后方观察时的示意图。

附图中的标号为：

主线芯1，主线芯导体1-1，第一屏蔽层1-2，绝缘层1-3，第二屏蔽层1-4，

监视线芯2，监视线芯导体2-1，监视线芯绝缘层2-2，

中心填充3，

控制线芯4，控制线芯4-1，控制线芯导体4-11，控制线芯绝缘层4-12，控制线芯填充条4-2，控制线芯屏蔽层4-3，控制线芯绕包层4-4，

光缆5，光纤5-1，光纤填充条5-2，光纤护套5-3，光纤绕包层5-4，

地线芯6，地线芯导体6-1，地线芯绕包层6-2，

加强层7，

外护套8，

第一定位模具91，第二定位模具92。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。本发明的方位的描述按照图1所示的方位进行，也即图1所示的上下左右方向即为描述的上下左右方向，图1所朝的一方为前方，背离图1的一方为后方。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系是基于附图所述的位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示必须具有的特定的方位。

(实施例1 )

见图1，本发明的地上采矿工程用拖拽光电复合电缆包括主线芯1、监视线芯2、中心填充3、控制线芯4、光缆5、地线芯6、加强层7和外护套8。

见图1，主线芯1有3根，3根主线芯1的结构相同，均包括主线芯导体1-1、第一屏蔽层1-2、绝缘层1-3和第二屏蔽层1-4。主线芯导体1-1采用若干镀锡铜丝绞合而成，主线芯导体1-1符合GJB 1916的要求。第一屏蔽层1-2、绝缘层1-3和第二屏蔽层1-4采用三层共挤挤包在主线芯导体1-1外。所述第一屏蔽层1-2为导体屏蔽层，第一屏蔽层1-2由半导电橡皮或氯丁橡皮材料制成；所述绝缘层1-3采用乙丙橡皮材料；所述第二屏蔽层1-4为绝缘屏蔽层，第二屏蔽层1-4由半导电橡皮或氯丁橡皮材料制成。

见图1，监视线芯2沿其径向由内向外依次设有监视线芯导体2-1和监视线芯绝缘层2-2。监视线芯导体2-1由1根尼龙绳和4根导体复绞而成，复绞时绞合节径比为8倍，导体由6根镀锡铜丝绞合而成，1根尼龙绳采用1+4的结构设置在4根导体中。监视线芯绝缘层2-2由硬度为 60A至80A的乙丙橡胶连续硫化制作而成。尼龙绳采用3/5/210D尼龙丝制成，即每股尼龙绳由5根210D尼龙丝绞合，再3股进行绞合形成尼龙绳。

中心填充3采用马鞍型芯垫。马鞍型芯垫采用半导电橡皮或氯丁橡皮材料挤包在监视线芯2外，监视线芯2外表涂覆滑石粉。

见图1和图3，控制线芯4包括6根控制线芯4-1、控制线芯填充条4-2、控制线芯屏蔽层4-3和控制线芯绕包层4-4。6根控制线芯4-1的结构相同，均包括控制线芯导体4-11和控制线芯绝缘层4-12。控制线芯导体4-11采用若干镀锡铜丝绞合而成。控制线芯绝缘层4-12采用氟塑料或热塑性聚酯弹性体（TPEE）材料挤包在控制线芯导体4-11外，本实施例采用热塑性聚酯弹性体材料挤包在控制线芯导体4-11。控制线芯填充条4-2采用氯丁橡皮材料制成，控制线芯填充条4-2的直径与控制线芯4-1直径相同。6根控制线芯4-1围绕控制线芯填充条4-2绞合成缆。控制线芯屏蔽层4-3采用镀锡铜丝编织在绞合成缆的6根控制线芯4-1和线芯填充条4-2外，编织覆盖率为88%至95%，本实施例为90 %。控制线芯绕包层4-4采用半导电尼龙带绕包在控制线芯屏蔽层4-3外，绕包搭盖率为10%至50%，本实施例为30%。

见图1和图2，光缆5包括6根光纤5-1、光纤填充条5-2、光纤护套5-3和光纤绕包层5-4。6根光纤5-1均采用A1b多模紧套分支光纤。光纤填充条5-2采用氯丁橡皮材料制成，光纤填充条5-2直径与光纤5-1直径相同。6根光纤5-1围绕光纤填充条5-2绞合成缆后再挤包光纤护套5-3，光纤护套5-3采用热塑性聚酯弹性体（TPEE）材料制成。光纤绕包层5-4采用半导电尼龙带绕包在光纤护套5-3外，光纤绕包层5-4的绕包搭盖率为10%至50%，本实施例为30%。

地线芯6包括地线芯导体6-1和地线芯绕包层6-2。地线芯导体6-1采用若干镀锡铜丝绞合而成。地线芯导体6-1符合GJB 1916的要求。地线芯绕包层6-2由半导电尼龙带绕包在地线芯导体6-1外。

控制线芯4、光缆5和地线芯6的外径相同。

3根主线芯1、控制线芯4、光缆5、地线芯6和中心填充3绞合成缆。控制线芯4、光缆5和地线芯6分别位于相邻的2根主线芯1的间隙中，且与主线芯相互接触。

外护套8采用氯丁橡皮材料挤包在绞合成缆的3根主线芯1、控制线芯4、光缆5、地线芯6和中心填充3外，加强层7设置在外护套8中，外护套8将加强层7完全包覆，加强层7采用芳纶丝稀疏编织形式编织而成，编织覆盖率为5%至20%，本实施例为10%。

见图1至图5，本发明的地上采矿工程用卷绕拖拽光电复合电缆的生产工艺包括以下步骤：

1）将若干镀锡铜线束绞后复绞，形成主线芯导体1-1。

2）采用三层共挤挤包第一屏蔽层1-2、绝缘层1-3和第二屏蔽层1-4在主线芯导体1-1外，制成主线芯1。所述第一屏蔽层1-2为导体屏蔽层，第一屏蔽层1-2由半导电橡皮或氯丁橡皮材料制成；所述绝缘层1-3采用乙丙橡皮材料；所述第二屏蔽层1-4为绝缘屏蔽层，第二屏蔽层1-4由半导电橡皮或氯丁橡皮材料制成。

3）监视线芯导体2-1采用1根尼龙绳和4根导体复绞而成，在绞合时放线张力中心尼龙绳大于导体，其受张力的延伸控制在3%以内。导体采用6根0.2mm的镀锡铜丝绞合而成。4根导体采用了4/6/0.2的复绞结构，即每根导体由6根0.2mm的镀锡铜丝绞合，再4股进行复绞，复绞时绞合节径比为8倍，尼龙绳采用3/5/210D，即每股尼龙绳由5根210D尼龙丝绞合，再3股进行绞合形成尼龙绳，并在4根导体复绞时以1+4的结构形式放置在4根导体中心。将乙丙橡胶挤包在监视线芯导体2-1外，然后进行连续硫化形成监视线芯绝缘层2-2，从而制成监视线芯2。

4）将半导电橡皮或氯丁橡皮材料挤包在监视线芯2外形成马鞍型垫心，从而制成中心填充3，挤包前在监视线芯2外表涂覆滑石粉。

马鞍型垫心采用罐式硫化设备或水平干烘管道进行，挤包时在冷却水槽中应放入大量滑石粉，使马鞍型垫心表面充分粘连滑石粉。

5）控制线芯导体4-11采用若干镀锡铜丝绞合而成，控制线芯绝缘层4-12采用氟塑料或热塑性聚酯弹性体（TPEE）材料挤包在控制线芯导体4-11外形成控制线芯4-1。控制线芯填充条4-2采用氯丁橡皮材料制成，控制线芯填充条4-2的直径与控制线芯4-1直径相同。控制线芯填充条4-2和6根控制线芯4-1采用0+6结构绞合，绞合后编织一层镀锡铜丝形成控制线芯屏蔽层4-3，编织覆盖率为88%至95%，本实施例为90 %，从而制成控制线芯4。

6）光纤填充条5-2采用氯丁橡皮材料制成，光纤填充条5-2直径与光纤5-1直径相同。光纤填充条5-2和6根光纤5-1采用0+6绞合型式，绞合后挤包热塑性聚酯弹性体材料形成光纤护套5-3，挤包后绕包一层半导电尼龙带形成光纤绕包层5-4，从而制成光缆5。光缆5和控制线芯4的外径相同。

7）地线芯导体6-1采用若干镀锡铜丝绞合而成。由半导电尼龙带绕包在地线芯导体6-1外形成地线芯绕包层6-2，从而制成地线芯6。地线芯6和控制线芯4的外径相同。

8）使用笼式成缆机对3根主线芯1、控制线芯4、光缆5、地线芯6和中心填充3进行绞合，主线芯1在成缆转动的同时中心填充3的马鞍型垫心的送料装置与绞笼转动方向同步转动，保证马鞍型垫心的每个弧面均贴合在相应的主线芯1、控制线芯4、光缆5和地线芯6的表面。

所述马鞍形芯垫的送料装置的中心空管两端的进料端和出料端分别设有第一定位模具91和第二定位模具92。通过第一定位模具91和第二定位模具92对马鞍形芯垫进行导向，使其进入笼式成缆机时与其同轴。

所述第一定位模具91为圆盘形，中央沿其轴向设有贯穿其两端的与马鞍形芯垫形状相对应的过线通孔。

所述第二定位模具92为一体件，包括呈圆柱状的进料端和呈圆锥状的出料端，中央沿其轴向设有贯穿其两端的与马鞍形芯垫形状相对应的过线通孔，出料端采用圆锥状能使马鞍形芯垫出料时更接近笼式成缆机的绞合模具，定位更加精确。

9）采用氯丁橡皮材料挤包在绞合成缆的3根主线芯1、控制线芯4、光缆5、地线芯6和中心填充3外形成外护套8，外护套8中设有加强层7，加强层7采用芳纶丝稀疏编织形式编织而成，编织覆盖率为5%至20%，本实施例为10%，外护套8将加强层7完全包覆。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。