功能单元线芯及其制造方法、智能复合采煤机电缆技术

本发明专利技术公开一种功能单元线芯，包括线芯铠装层、金属屏蔽层以及外层包裹有线芯绝缘层的功能线芯导体；线芯铠装层内壁与功能线芯导体外壁之间留有间隙，有利于功能线芯导体在线芯铠装层内以螺旋的方式放置，由此可以使得功能线芯导体相比电缆有一定的余长，该余长可以确保当电缆受拉伸且被拉长的情况下，功能线芯导体可以有一定的余长而确保不受力，从而确保功能线芯导体的抗拉性；当电缆频繁弯曲时，上述间隙的存在，使功能线芯导体有多余的空间可以进行伸缩不被弯折，从而大大提高功能单元线芯整体的耐弯曲性能，实现了铠装层用于频繁弯曲场合的突破。本发明专利技术还提供一种功能单元线芯的制造方法以及具有上述功能单元线芯的智能复合采煤机电缆。合采煤机电缆。合采煤机电缆。

【技术实现步骤摘要】
功能单元线芯及其制造方法、智能复合采煤机电缆


[0001]本专利技术属于电缆
，涉及一种采煤机电缆，特别是涉及一种功能单元线芯及其制造方法、智能复合采煤机电缆。

技术介绍

[0002]采煤机电缆作为采煤机械的电源连接线，在采煤机工作过程中需要跟随采煤机在采煤工作面上进行频繁的往复弯曲运行，在此过程中电缆会承受拉伸、小半径弯曲、扭转以及抗砸抗挤压等多种机械应力。随着采煤机智能化程度的加深，对电缆的功能要求也越来越高，电缆的结构也由传统的动力+控制的简单结构变成动力+控制+电通信+光通讯等多种功能复合的特种电缆。除动力以外的其他功能都需要由很小的截面积(通常为2.5mm2)或光纤单元来实现，而这些细小线径的功能单元在上述综合机械应力下极其容易损坏，特别是在拉伸时功能单元也会被拉伸，而弯曲时则会产生弯折，数千次拉伸和弯折的作用下就会发生断芯。据不完全统计，国产采煤机电缆大部分使用寿命为3个月至6个月，而进口采煤机电缆也仅仅在9个月至12个月，这里面绝大多数是由于功能单元断芯而导致电缆报废，部分则是由于绝缘层被煤矸石冲砸破损而损坏。一旦采煤机电缆发生故障，更换电缆带来的经济损失会达到数千万。因此开发一款高性能的采煤机复合软电缆具有良好的应用价值与商业前景。
[0003]进口电缆具有比国产电缆更长的使用寿命，通常是因为其所用的电缆材料性能更佳，比如绝缘和护套材料的强度超过标准要求50％以上，增大功能单元的外径以提高抗拉和耐弯曲性能，同时使用更先进的生产设备提高线芯之间的应力均衡性，这些方法能够从一定程度上改善电缆品质，但仅仅12个月的使用寿命并未让客户十分满意。
[0004]现有的电缆结构通常是功能单元外挤包橡胶护层，在橡胶护层外做金属编织层或缠绕铜丝作为屏蔽层。橡胶护层的作用是给功能单元提供包裹力，并且在经受外径冲砸时也有一定的缓冲作用；屏蔽层的作用是提高功能单元的抗干扰能力，但是由于金属屏蔽层硬度大，不利于功能单元的柔软性，因此它从一定程度上来说对功能单元的耐弯曲性能是不利的，通常没有屏蔽层的电缆会比有屏蔽层的电缆耐弯曲性能提高1.5～2倍左右。然而功能单元又必须得有金属屏蔽层才能确保不受动力单元强电磁场的干扰，从而实现正常控制和通信功能。此外，部分型号电缆为了提高抗砸抗挤压能力设置了钢丝铠装加强层，这种结构确实提高了电缆整体的抗砸抗挤压能力，但是钢丝的使用导致电缆外径粗大且柔软性下降，同时该方案也未能解决功能单元的耐弯曲性能，因此并非是良好的解决方案，距离预期的2年使用寿命依然存在差距。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种功能单元线芯及其制造方法、智能复合采煤机电缆，以解决上述现有电缆结构，如采煤机电缆控制线、通信线及光纤等不耐弯曲的难题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供一种功能单元线芯，包括：
[0008]外层包裹有线芯绝缘层的功能线芯导体；
[0009]线芯铠装层，所述线芯铠装层由钢丝在所述功能线芯导体的外层螺旋绕制而成；所述线芯铠装层的内壁与所述功能线芯导体的外壁之间留有间隙，且所述功能线芯导体呈螺旋分布；
[0010]金属屏蔽层，所述金属屏蔽层套设于所述线芯铠装层的外层。
[0011]可选的，所述线芯铠装层的内壁与所述功能线芯导体的外壁之间的间隙为0.3mm～1mm。
[0012]可选的，所述线芯铠装层由扁钢丝螺旋缠绕而成；且所述扁钢丝螺旋缠绕时形成的螺距为0.2mm～0.5mm。
[0013]可选的，所述金属屏蔽层由铜丝和纤维编织而成；或者，所述金属屏蔽层由铜丝股线缠绕而成。
[0014]可选的，所述功能线芯导体外层的所述线芯绝缘层内包裹有1～7根所述功能线芯导体。
[0015]可选的，所述线芯绝缘层内包裹有一根、两根或四根所述功能线芯导体。
[0016]可选的，所述金属屏蔽层的内壁与所述线芯铠装层的外壁之间设置有橡胶层或塑料护层；或者，所述金属屏蔽层的内壁直接贴合所述线芯铠装层的外壁。
[0017]同时，本专利技术提出一种基于上述功能单元线芯的制造方法，包括：在所述功能线芯导体外层加工所述线芯铠装层时，所述扁钢丝由缠绕机或编织机纵向拉伸，并在所述功能线芯导体的外层螺旋缠绕，同时采用无张力的形式将所述线芯铠装层中所述扁钢丝以及所述功能线芯导体进行主动放线，以防止所述线芯铠装层中所述扁钢丝的螺距变化；
[0018]在所述线芯铠装层外加工所述金属屏蔽层时，将1～6根不加捻纤维纵拖进入所述线芯铠装层与所述金属屏蔽层之间，所述1～6根不加捻纤维间隔分布于所述线芯铠装层的外周，且任意一根所述不加捻纤维均平行于所述线芯铠装层的轴向，以防止所述线芯铠装层的内壁与所述功能线芯导体的外壁之间的间隙变化。
[0019]本专利技术还提出一种智能复合采煤机电缆，包括由内至外依次设置的电缆线芯组合体、电缆铠装层和电缆外保护层，其中，所述电缆线芯组合体包括中心光纤、多根动力线芯和多根如上所述的功能单元线芯，多根所述动力线芯均匀分布于所述中心光纤的外周，且所述中心光纤的外壁与任意一所述动力线芯的外壁均相切；多根所述功能单元线芯均匀分布于多根所述动力线芯的外周，任意相邻两所述动力线芯之间均设置一所述功能单元线芯，且任意一所述功能单元线芯的外壁均和与其相邻的两所述动力线芯的外壁相切；任意一所述功能单元线芯的外壁均与所述电缆铠装层的内壁相切，任意一所述动力线芯的外壁均与所述电缆铠装层的内壁之间留有间隙。
[0020]可选的，所述电缆铠装层由扁钢丝螺旋缠绕而成，且扁钢丝螺旋缠绕时形成的螺距为2mm～10mm；
[0021]任意一所述动力线芯的外壁与所述电缆铠装层的内壁之间的间隙均为1mm～3mm。
[0022]可选的，所述中心光纤包括由内至外依次设置的光纤芯、油膏层、松套管、光纤铠装层和光纤保护层；其中，所述光纤铠装层由扁钢丝螺旋缠绕而成，且扁钢丝螺旋缠绕时形成的螺距为0.1mm～4mm；所述光纤铠装层的内壁与所述松套管的外壁之间留有0.1mm～5mm
的间隙，且由所述光纤芯、所述油膏层和所述松套管形成的组合体在所述光纤铠装层内呈螺旋分布。
[0023]可选的，所述光纤保护层为纤维编织保护层。
[0024]可选的，所述纤维编织保护层中纤维编织角度为45
°
～80，编织覆盖率大于80％。
[0025]可选的，所述电缆外保护层包括由内至外依次设置的内护橡胶套层、纤维编织加强层和外护橡胶套层；其中，所述纤维编织加强层的纤维编织角度为20
°
～60
°
。
[0026]可选的，所述内护橡胶套层和所述外护橡胶套层均为高性能高分子橡胶复合材料，其强度大于13MPa，抗撕大于6.5N/mm，且兼具耐磨、耐油以及高阻燃性能。
[0027]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0028]本专利技术提出的功能单元线芯，设置了由钢丝螺旋绕制而成的线芯铠装层，其可在螺旋铠装机上进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能单元线芯，其特征在于，包括：外层包裹有线芯绝缘层的功能线芯导体；线芯铠装层，所述线芯铠装层由钢丝在所述功能线芯导体的外层螺旋绕制而成；所述线芯铠装层的内壁与所述功能线芯导体的外壁之间留有间隙，且所述功能线芯导体呈螺旋分布；金属屏蔽层，所述金属屏蔽层套设于所述线芯铠装层的外层。2.根据权利要求1所述的功能单元线芯，其特征在于，所述线芯铠装层的内壁与所述功能线芯导体的外壁之间的间隙为0.3mm～1mm。3.根据权利要求1或2所述的功能单元线芯，其特征在于，所述线芯铠装层由扁钢丝螺旋缠绕而成；且所述扁钢丝螺旋缠绕时形成的螺距为0.2mm～0.5mm。4.根据权利要求3所述的功能单元线芯，其特征在于，所述金属屏蔽层由铜丝和纤维编织而成；或者，所述金属屏蔽层由铜丝股线缠绕而成。5.根据权利要求4所述的功能单元线芯，其特征在于，所述金属屏蔽层的内壁与所述线芯铠装层的外壁之间设置有橡胶层或塑料护层；或者，所述金属屏蔽层的内壁直接贴合所述线芯铠装层的外壁。6.一种基于权利要求3～5任意一项所述功能单元线芯的制造方法，其特征在于，在所述功能线芯导体外层加工所述线芯铠装层时，所述扁钢丝由缠绕机或编织机纵向拉伸，并在所述功能线芯导体的外层螺旋缠绕，同时采用无张力的形式将所述线芯铠装层中所述扁钢丝以及所述功能线芯导体进行主动放线，以防止所述线芯铠装层中所述扁钢丝的螺距变化；在所述线芯铠装层外加工所述金属屏蔽层时，将1～6根不加捻纤维纵拖进入所述线芯铠装层与所述金属屏蔽层之间，所述1～6根不加捻纤维间隔分布于所述线芯铠装层的外周，且任意一根所述不加捻纤维均平行于所述线芯铠装层的轴向，以防止所述线芯铠装层的内壁与所述功能线芯导体的外壁之间的间隙变化。7.一种智能复合采煤机电缆，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱章兴，王兵兵，丁静静，陆叶，
申请(专利权)人：上海蓝昊电气江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：