一种智能化阻燃扁平采煤机橡套电缆的制作方法

本发明涉及采煤机电缆领域，具体的涉及一种智能化阻燃扁平采煤机橡套电缆。

背景技术：

煤炭是我国重要能源之一，随着我国经济建设不断发展电力需要量日益加大，煤炭用量也越来越大，面临着枯竭的危险。各大煤矿加紧对薄煤层的开采，常规采煤机电缆不能满足薄煤层采煤机的需要。

由于采煤机在采煤过程中是来回移动，采煤机和电源控制柜很远，需要用很长的电缆来连接。而在移动过程中电缆甚至会发生“8”字形或“s”形的严重弯曲。弯曲的电缆的内圈线芯受到很大的压力而电缆的外圈线芯受到很大的拉力，在采煤机行走时对电缆又形成很大的纵向拉力。一般的采煤机电缆为圆型，使用到薄煤层工作面上时由于弯曲半径小导体易断裂，电缆遇火时能起到阻燃无有毒气体释放，有抗干扰作用，由于薄煤层空间狭小，人很难到现场操作。这样就要求一方面采煤机系统应具备对电缆弯曲和燃烧的保护功能，抗干扰和监视功能。采煤机在井下这种恶劣的条件下，这显然是很难做到的，另一方面必须考虑电缆本身应具有一定的柔软性和抗弯曲能力，在燃烧时微烟无有毒气体释放，抗干扰和信息传输功能。即在一定温度下电缆弯曲某特定半径，连续几千次甚至上万次，电缆仍然能够保持正常运行，电缆导体不发生断线，绝缘和护套材料也不发生开裂，在燃烧时微烟无有毒气体释放，抗干扰能力强和信息传输功能。迄今为止还没有一种具有智能化、耐弯曲、低烟无卤、阻燃等特性的薄煤层采煤机专用电缆。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种智能化阻燃扁平采煤机橡套电缆，其具有智能化、耐弯曲、低烟无卤、阻燃等特性，可应用于薄煤层各种采煤机及类似设备的电源的连接，电缆可随采煤机及类似设备自由移动，提高了电缆的使用范围和使用寿命。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种智能化阻燃扁平采煤机橡套电缆，包括外护套及包裹于外护套内部的控制线芯和动力线芯，所述动力线芯由内至外依次设有动力线芯导体、动力线芯导体屏蔽层、动力线芯绝缘层、动力线芯绝缘屏蔽层及动力线芯金属屏蔽层，所述动力线芯金属屏蔽层兼作地线；所述控制线芯由内至外依次设有控制线芯导体、控制线芯绝缘层及控制线芯金属屏蔽层；

所述外护套呈扁形，所述动力线芯和控制线芯排列成一行，所述控制线芯导体内设有抗拉丝，所述控制线芯金属屏蔽层内侧还设有射频线芯和光传输单元，所述射频线芯由内至外依次设有射频线芯导体、射频线芯绝缘层、射频线芯屏蔽层及射频线芯护套层；所述光传输单元为圆心中心管式的非金属松套结构，所述光传输单元置于控制线芯金属屏蔽层的圆心处，所述射频线芯和包覆有控制线芯绝缘层的控制线芯导体环绕于光传输单元周侧，所述控制线芯金属屏蔽层外包覆有缆芯护套；所述动力线芯绝缘层、控制线芯绝缘层及射频线芯绝缘层的材质均为同一种以三元乙丙胶为基料的低烟无卤橡皮，所述外护套的材质是与各绝缘层不同的以三元乙丙胶为基料的低烟无卤橡皮。

进一步地，所述动力线芯导体、控制线芯导体和射频线芯导体均采用镀锡软铜导体。

更进一步地，所述控制线芯导体采用以高强度纺纶丝纤维作抗拉丝，用镀锡软铜线分层缠绕在纺纶丝纤维上的方法制得。其节距很小，导体单丝展开后其长度是原长度的1.5倍以上，电缆在弯曲和拖拉时，导体犹如一根弹簧，大部分的作用力都集中在纺纶丝纤维材料上，从而有效地避免了控制线芯导体被拉断和弯断。

更进一步地，所述动力线芯导体和射频线芯导体均采用多股细镀锡铜线股绞和复绞的方法制得，且股绞和复绞的方向相同。使得电缆的柔软性和延展性较好，电缆在弯曲和拖拉时，导体受力很小，有效的避免了动力线芯导体和射频线芯导体被拉断和弯断。

进一步地，所述动力线芯金属屏蔽层由镀锡软铜线编织而成，所述动力线芯金属屏蔽层外绕包有尼龙包带层，所述控制线芯金属屏蔽层内侧设有包裹于射频线芯和包覆有控制线芯绝缘层的控制线芯导体外的缆芯尼龙包带层。动力线芯表层为由镀锡软铜线编织而成的动力线芯金属屏蔽层，能有效控制动力线芯对外界的干扰，而控制线芯外侧设有的控制线芯金属屏蔽层能有效控制外界的干扰，从而可高效避免采煤机误动作。因为尼龙的表面摩擦系数小，可减少动力线芯与外护套之间，射频线芯及包覆有控制线芯绝缘层的控制线芯导体与控制线芯金属屏蔽层之间的摩擦，使得尼龙包带层两侧的部件之间可以产生轻微的滑动，进而可防止电缆长期弯曲时受弯曲点处的线芯发生疲劳断裂。

进一步地，所述光传输单元外包覆有连锁铠装层。连锁铠装层在将光传输单元与射频线芯及控制线芯导体分隔开的同时，能对光传输单元起到防护作用，并增强光传输单元的机械性能。

具体地，所述外护套内设有三根动力线芯和一根控制线芯，所述控制线芯内设有三根射频线芯，一根光传输单元及三根包覆有控制线芯绝缘层的控制线芯导体。

本发明还提供了绝缘橡皮材料和护套橡皮材料的配方及制备方法：

所述动力线芯绝缘层、控制线芯绝缘层及射频线芯绝缘层采用的橡皮材料的配方如下：

三元乙丙胶1721型100kg；

低密度聚乙烯22kg；

氧化锌15kg；

防老剂am型1kg；

防老剂mbz型2kg；

石蜡3kg；

氢氧化铝110kg；

偶联剂a-172型1kg；

交联剂dcp型5kg；

交联助剂tmpt型3kg；

着色剂3kg；

该橡皮材料的制备方法包括如下步骤：

(1)首先将三元乙丙胶1721型、低密度聚乙烯加入密炼机内等料翻转均匀后，再将氧化锌、防老剂am型、防老剂mbz型、石蜡、氢氧化铝、偶联剂a-172型加入密炼机内等料翻转均匀后，第三次再将交联剂dcp型、交联助剂tmpt型和着色剂加入密炼机内，要把密炼机加工温度控制在120℃以下，炼制好的胶卸料后应在压片机上翻料冷却，翻料机至少要往复冷却3次，等料翻转冷却均匀后再虑胶，以防止提前发生交联；

(2)虑胶时滤网为3层，内外层为40目中间为80目，机身和螺杆开车前应加温至80±5℃，然后才能开始虑胶，在虑胶过程中把机身和螺杆温度控制在120±5℃以内，以免损坏设备，并防止胶料提前发生交联；

(3)虑完胶后进行第二次炼胶，第二次炼胶时应将加入交联剂dcp型的混炼胶密炼机的温度控制在120±5℃，如机温过高应待密炼机冷却后再加工，防止胶料提前发生交联；

(4)加过交联剂dcp型的混炼胶卸料后应在压片机上冷却，翻料机要往复数次，待料充分冷却后再辗页，辗页宽度为300mm-500mm，厚度为1.2-1.5mm；

(5)第二次加工的混炼胶的门尼粘度为40±5；

(6)加工好的混炼胶应标注清楚，以免下道工序用错；

(7)第二次加工的混炼胶数量根据生产需要，停放时间夏天应不能超过15天，冬天不超过40天，其他季节不超过30天，超过上述停放时间的混炼胶应重新加工后才能使用。

所述外护套采用的橡皮材料的配方如下：

三元乙丙胶4028型60kg；

三元乙丙胶4033型50kg；

低密度聚乙烯20kg；

氧化锌5kg；

防老剂495型3kg；

煅烧陶土140kg；

炭黑n550型30kg；

石蜡油50kg；

偶联剂a-172型2kg；

阻燃剂tbc型18kg；

液体1,2聚丁二烯15kg；

交联剂bipb-40p型10kg；

着色剂3kg；

该橡皮材料的制备方法包括如下步骤：

(1)首先将三元乙丙胶4028型、三元乙丙胶4033型、低密度聚乙烯加入密炼机内等料翻转均匀后，再将氧化锌、防老剂495型、煅烧陶土、炭黑n550型、石蜡油、阻燃剂tbc型、液体1，2聚丁二烯、偶联剂a-172型加入密炼机内等料翻转均匀后，第三次再将交联剂bipb-40p型和着色剂加入密炼机内，要把密炼机加工温度控制在120℃以下，炼制好的胶卸料后应在压片机上翻料冷却，翻料机至少要往复冷却3次，等料翻转冷却均匀后再虑胶，以防止提前发生交联；

(2)虑胶时滤网为3层，内外层为50目中间为100目，机身和螺杆开车前应加温至80±5℃，然后才能开始虑胶，在虑胶过程中把机身和螺杆温度控制在120±5℃以内，以免损坏设备，并防止胶料提前发生交联；

(3)虑完胶后进行第二次炼胶，第二次炼胶时应将加入交联剂bipb-40p型的混炼胶密炼机的温度控制在120±5℃，如机温过高应待密炼机冷却后再加工，防止胶料提前发生交联；

(4)加过交联剂bipb-40p型的混炼胶卸料后应在压片机上冷却，翻料机要往复数次，待料充分冷却后再辗页，辗页宽度为300mm-500mm，厚度为1.2-1.5mm；

(5)第二次加工的混炼胶门尼粘度为50±5；

(6)加工好的混炼胶应标注清楚，以免下道工序用错；

(7)第二次加工的混炼胶数量根据生产需要，停放时间夏天应不能超过10天，冬天不超过20天，其他季节不超过15天，超过上述停放时间混炼胶应重新加工后才能使用。

3.有益效果

(1)本发明包括呈扁形的外护套，整个电缆呈扁平状，减小了采煤机电缆的弯曲半径；各导体均采用镀锡软铜材料经过特殊的方法制成，使得电缆在弯曲和拖拉时，导体受力很小，有效的避免了导体被拉断和弯断；两者协作，使得电缆柔软性好，延展性好，耐弯曲，可随采煤机前后左右自由移动，有利于薄煤层采掘，解决了薄煤层采煤机的供电问题。

(2)本发明的控制线芯中增加了射频线芯和光传输单元，可实现信息传输功能，光传输单元可以将工作场所的实时画面传输到地面，以便于监控，实现智能化。

(3)本发明中的绝缘层和外护套都是采用以三元乙丙胶为基料的的低烟无卤橡皮材质制成，使电缆的耐磨、阻燃等机械性能有了很大的提高，同时在电缆遇火灾时无有毒气体放出，延长了电缆在井下的使用寿命。

综上，本发明具有智能化、耐弯曲、低烟无卤且阻燃等特性，可应用于薄煤层各种采煤机及类似设备的电源的连接，电缆可随采煤机及类似设备自由移动，提高了电缆的使用范围和使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

附图标记：1、动力线芯导体；2、动力线芯导体屏蔽层；3、动力线芯绝缘层；4、动力线芯绝缘屏蔽层；5、动力线芯金属屏蔽层；6、尼龙包带层；7、射频线芯导体；8、射频线芯绝缘层；9、射频线芯屏蔽层；10、射频线芯护套层；11、光传输单元；12、连锁铠装层；13、抗拉丝；14、控制线芯导体；15、控制线芯绝缘层；16、缆芯尼龙包带层；17、控制线芯金属屏蔽层；18、缆芯护套；19、外护套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1所示的一种智能化阻燃扁平采煤机橡套电缆，包括外护套19及成行排列于外护套19内部的一根控制线芯及三根动力线芯，所述外护套19呈扁形，所述动力线芯由内至外依次设有动力线芯导体1、动力线芯导体屏蔽层2、动力线芯绝缘层3、动力线芯绝缘屏蔽层4、动力线芯金属屏蔽层5及尼龙包带层6；

所述控制线芯由内至外依次设有控制线芯导体14、控制线芯绝缘层15、缆芯尼龙包带层16、控制线芯金属屏蔽层17及缆芯护套18；所述控制线芯金属屏蔽层17内侧设有三根射频线芯、一根光传输单元11及三根包覆有控制线芯绝缘层15的控制线芯导体14，所述射频线芯由内至外依次设有射频线芯导体7、射频线芯绝缘层8、射频线芯屏蔽层9及射频线芯护套层10；所述光传输单元11置于控制线芯金属屏蔽层17的圆心处，所述射频线芯和包覆有控制线芯绝缘层15的控制线芯导体14环绕于光传输单元11周侧；

所述动力线芯导体1和射频线芯导体7均采用多股细镀锡铜线股绞和复绞的方法制得，且股绞和复绞的方向相同。使得电缆的柔软性和延展性较好，电缆在弯曲和拖拉时，导体受力很小，有效的避免了动力线芯导体1和射频线芯导体7被拉断和弯断。

所述动力线芯金属屏蔽层5由镀锡软铜线编织而成，其兼作地线，具有超强的抗干扰能力；其外侧绕包有尼龙包带层6。动力线芯表层为由镀锡软铜线编织而成的动力线芯金属屏蔽层5，能有效控制动力线芯对外界的干扰；因为尼龙的表面摩擦系数小，可减少动力线芯与外护套19之间的摩擦，使得尼龙包带层6两侧的部件之间可以产生轻微的滑动，进而可防止电缆长期弯曲时受弯曲点处的动力线芯发生疲劳断裂。

所述控制线芯导体14内设有抗拉丝13，具体地，控制线芯导体14采用以高强度纺纶丝纤维作抗拉丝13，用镀锡软铜线分层缠绕在纺纶丝纤维上制成。其节距很小，导体单丝展开后其长度是原长度的1.5倍以上，电缆在弯曲和拖拉时，导体犹如一根弹簧，大部分的作用力都集中在纺纶丝纤维材料上，从而有效地避免了控制线芯导体14被拉断和弯断。

所述控制线芯导体14、光传输单元11及射频线芯组成的整体外包裹有缆芯尼龙包带层16和控制线芯金属屏蔽层17。控制线芯外侧设有的控制线芯金属屏蔽层17能有效控制外界的干扰，从而可高效避免采煤机误动作；因为尼龙的表面摩擦系数小，可减少射频线芯及包覆有控制线芯绝缘层15的控制线芯导体14与控制线芯金属屏蔽层17之间的摩擦，使得缆芯尼龙包带层16两侧的部件之间可以产生轻微的滑动，进而可防止电缆长期弯曲时受弯曲点处的线芯发生疲劳断裂。

所述光传输单元11为圆心中心管式的非金属松套结构，所述光传输单元11外包覆有连锁铠装层12。光传输单元11可以将工作场所的实时画面传输到地面；连锁铠装层12在将光传输单元11与射频线芯及控制线芯导体14分隔开的同时，能对光传输单元11起到防护作用，并增强光传输单元11的机械性能。

所述动力线芯绝缘层3、控制线芯绝缘层15及射频线芯绝缘层8的材质均为同一种以三元乙丙胶为基料的低烟无卤橡皮，其配方如下：

三元乙丙胶1721型100kg；

低密度聚乙烯22kg；

氧化锌15kg；

防老剂am型1kg；

防老剂mbz型2kg；

石蜡3kg；

氢氧化铝110kg；

偶联剂a-172型1kg；

交联剂dcp型5kg；

交联助剂tmpt型3kg；

着色剂3kg；

该绝缘橡皮材料的制备方法包括如下步骤：

(1)首先将三元乙丙胶1721型、低密度聚乙烯加入密炼机内等料翻转均匀后，再将氧化锌、防老剂am型、防老剂mbz型、石蜡、氢氧化铝、偶联剂a-172型加入密炼机内等料翻转均匀后，第三次再将交联剂dcp型、交联助剂tmpt型和着色剂加入密炼机内，要把密炼机加工温度控制在120℃以下，炼制好的胶卸料后应在压片机上翻料冷却，翻料机至少要往复冷却3次，等料翻转冷却均匀后再虑胶，以防止提前发生交联；

(2)虑胶时滤网为3层，内外层为40目中间为80目，机身和螺杆开车前应加温至80±5℃，然后才能开始虑胶，在虑胶过程中把机身和螺杆温度控制在120±5℃以内，以免损坏设备，并防止胶料提前发生交联；

(3)虑完胶后进行第二次炼胶，第二次炼胶时应将加入交联剂dcp型的混炼胶密炼机的温度控制在120±5℃，如机温过高应待密炼机冷却后再加工，防止胶料提前发生交联；

(4)加过交联剂dcp型的混炼胶卸料后应在压片机上冷却，翻料机要往复数次，待料充分冷却后再辗页，辗页宽度为300mm-500mm，厚度为1.2-1.5mm；

(5)第二次加工的混炼胶的门尼粘度为40±5；

(6)加工好的混炼胶应标注清楚，以免下道工序用错；

(7)第二次加工的混炼胶数量根据生产需要，停放时间夏天应不能超过15天，冬天不超过40天，其他季节不超过30天，超过上述停放时间的混炼胶应重新加工后才能使用。

经检测，上述橡皮材料的物性为：强度达到10mpa、申率为350％、经160℃×20d老化后强度保持率达到81％、申率保持率达到75％，抗撕力为7n/mm，体积电阻率为2.1×1015ω·cm。

所述外护套19的材质是与各绝缘层不同的以三元乙丙胶为基料的低烟无卤橡皮，其配方如下：

三元乙丙胶4028型60kg；

三元乙丙胶4033型50kg；

低密度聚乙烯20kg；

氧化锌5kg；

防老剂495型3kg；

煅烧陶土140kg；

炭黑n550型30kg；

石蜡油50kg；

偶联剂a-172型2kg；

阻燃剂tbc型18kg；

液体1,2聚丁二烯15kg；

交联剂bipb-40p型10kg；

着色剂3kg；

该橡皮材料的制备方法包括如下步骤：

(1)首先将三元乙丙胶4028型、三元乙丙胶4033型、低密度聚乙烯加入密炼机内等料翻转均匀后，再将氧化锌、防老剂495型、煅烧陶土、炭黑n550型、石蜡油、阻燃剂tbc型、液体1，2聚丁二烯、偶联剂a-172型加入密炼机内等料翻转均匀后，第三次再将交联剂bipb-40p型和着色剂加入密炼机内，要把密炼机加工温度控制在120℃以下，炼制好的胶卸料后应在压片机上翻料冷却，翻料机至少要往复冷却3次，等料翻转冷却均匀后再虑胶，以防止提前发生交联；

(2)虑胶时滤网为3层，内外层为50目中间为100目，机身和螺杆开车前应加温至80±5℃，然后才能开始虑胶，在虑胶过程中把机身和螺杆温度控制在120±5℃以内，以免损坏设备，并防止胶料提前发生交联；

(3)虑完胶后进行第二次炼胶，第二次炼胶时应将加入交联剂bipb-40p型的混炼胶密炼机的温度控制在120±5℃，如机温过高应待密炼机冷却后再加工，防止胶料提前发生交联；

(4)加过交联剂bipb-40p型的混炼胶卸料后应在压片机上冷却，翻料机要往复数次，待料充分冷却后再辗页，辗页宽度为300mm-500mm，厚度为1.2-1.5mm；

(5)第二次加工的混炼胶门尼粘度为50±5；

(6)加工好的混炼胶应标注清楚，以免下道工序用错；

(7)第二次加工的混炼胶数量根据生产需要，停放时间夏天应不能超过10天，冬天不超过20天，其他季节不超过15天，超过上述停放时间混炼胶应重新加工后才能使用。

经检测，上述橡皮材料的物性为：强度18mpa、伸长率450％、耐油性好，经2号标准油、121℃×24h老化后强度保持率达到84％、伸长率保持率达到71％；抗撕力为8n/mm、氧指数为33、烟密度(最小透光率)为68％，电导率为7.9μs/mm。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。