一种智能化抗干扰低烟无卤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技术领域，具体的涉及一种智能化抗干扰低烟无卤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、抗干扰、低烟无卤、阻燃等特性的采煤机橡套电缆。

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抗干扰低烟无卤阻燃扁平采煤机橡套电缆，其具有智能化、抗干扰、低烟无卤、阻燃等性能和较好的抗压性能，可应用于薄煤层各种采煤机及类似设备的电源的连接。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种智能化抗干扰低烟无卤阻燃扁平采煤机橡套电缆，包括线芯及设于线芯外侧的呈扁形的护套，所述线芯包括光传输单元、动力线芯导体及三根控制线芯导体，所述控制线芯导体和动力线芯导体外均设有绝缘层和屏蔽层，所述护套包括由内至外依次设置的内护套层和外护套层；每根控制线芯导体外均设有绝缘层，且三根所述控制线芯导体聚拢在一起并在其外侧套设有所述屏蔽层，形成控制芯线，所述光传输单元、控制芯线及动力线芯导体排列成一行，所述线芯内设有沿电缆宽度方向呈波浪形延伸的支架，所述支架的宽度方向结构由线芯一端迂回式绕过动力线芯导体、控制芯线及光传输单元并延伸至线芯的另一端；所述线芯外绕包式设有纤维包带层，所述支架的顶端和底端均与纤维包带层内侧接触，所述纤维包带层内侧及支架之间填充式设有填充料，所述内护套层挤包于纤维包带层外侧；所述内护套层和外护套层均由添加了阻燃剂的低烟无卤绝缘橡皮材料挤包而成。

进一步地，所述线芯内设有一组光传输单元、一组控制芯线及三组动力线芯导体，所述光传输单元和控制芯线的直径均小于动力线芯导体的直径，三根动力线芯导体分别等间距位于线芯的两端及中部，所述光传输单元和控制芯线分别位于三根动力线芯导体之间形成的两个间隙处。三根动力线芯导体均匀分布在线芯内可为光传输单元和控制芯线支撑起相对较大的空间，从而有利于防护光传输单元和控制芯线。

进一步地，所述光传输单元和控制芯线外均套设有外径等于动力线芯导体直径的附加层，所述附加层为弹性防护层。附加层具有弹性在受压时可缓冲压力，从而可增强光传输单元和控制芯线的抗压性能；另外，附加层的设置可使光传输单元、控制芯线及动力线芯导体的外表面直径相同，从而可使支架规格的设计均匀化，可简化支架的生产。

进一步地，所述纤维包带层的材质为尼龙。因为尼龙的表面摩擦系数小，可减少线芯与内护套层之间的摩擦，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。

进一步地，所述填充料包括玻璃纤维绳和涤纶纤维。玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好和机械强度高等优点，是一种较好的绝热、防火屏蔽材料；涤纶纤维强度高、耐压力强、耐热、耐磨、耐腐蚀，可作为绝缘材料。玻璃纤维绳和涤纶纤维混合作为填充料，可促进电缆的防火阻燃、抗压、绝缘等性能。

进一步地，所述内护套层与外护套层之间设有钢丝铠装层，所述钢丝铠装层由高强度钢丝绞合后包覆在内护套层上形成。钢丝铠装层可有效提升电缆的抗机械冲击、抗静电及抗干扰能力。

本发明还提供了绝缘层材质和护套层材质的配方及制备方法：

所述绝缘层的材质为一种以三元乙丙胶为基料的低烟无卤橡皮，其配方重量份如下：

三元乙丙胶1721型100份；

低密度聚乙烯22份；

氧化锌15份；

防老剂am型1份；

防老剂mbz型2份；

石蜡3份；

氢氧化铝110份；

偶联剂a-172型1份；

交联剂dcp型5份；

交联助剂tmpt型3份；

着色剂3份；

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。

所述内护套层与外护套层的材质是与绝缘层不同的以三元乙丙胶为基料的低烟无卤橡皮，其配方重量份如下：

三元乙丙胶4028型60份；

三元乙丙胶4033型50份；

低密度聚乙烯20份；

氧化锌5份；

防老剂495型3份；

煅烧陶土140份；

炭黑n550型30份；

石蜡油50份；

偶联剂a-172型2份；

阻燃剂tbc型18份；

液体1,2聚丁二烯15份；

交联剂bipb-40p型10份；

着色剂3份；

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)本发明在线芯内设有沿电缆宽度方向呈波浪形延伸的支架，支架的宽度方向呈迂回式穿梭于各线芯和光传输单元之间的结构，线芯内在支架周围填充式设有填充料。当电缆受压时，压力作用于支架上凸弧段的顶部，支架直接承受压力的弧段本身能够起到一定的抗压作用，同时，该弧段受压产生将其两侧部分向外推的趋势，而压实后的填充料可阻止支架向两侧延展，从而进一步发挥抗压作用。光传输单元、控制线芯导体及动力线芯导体位于支架的弧段内侧，支架的抗压作用可较好的防护光传输单元、控制线芯导体及动力线芯导体。即本发明具有较好的抗压性能。

(2)本发明的光传输单元、控制芯线及动力线芯导体排列成一行，可减少电缆的高度，从而可减少受挤压冲击的可能性，适用于薄煤层采煤机；整个电缆呈扁平状，减小了电缆的弯曲半径，从而可提升电缆的耐弯曲性能。

(3)本发明在线芯外绕包式设有纤维包带层，可优化电缆的性能，还能为内护套层成型于电缆上提供方便。

(4)本发明在线芯中设有光传输单元，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。

(5)本发明的控制线芯导体和动力线芯导体外均设有屏蔽层，能有效控制动力线芯导体对外界的干扰和来自外界的干扰，从而可避免采煤机误动作；内护套层与外护套层之间设有钢丝铠装层，可进一步提升电缆的抗干扰能力。

(6)本发明的绝缘层采用以三元乙丙胶为基料的低烟无卤橡皮制成，护套包括内护套层和外护套层，内护套层和外护套层均由添加了阻燃剂的低烟无卤绝缘橡皮材料挤包而成，可有效实现低烟无卤且阻燃的功能。

综上，本发明具有智能化、抗干扰、低烟无卤、阻燃等性能和较好的抗压性能，可应用于薄煤层各种采煤机及类似设备的电源的连接，提高了电缆的使用范围和使用寿命。

附图说明

图1为本发明的截面结构示意图；

附图标记：1、屏蔽层；2、控制线芯导体；3、填充料；4、附加层；5、纤维包带层；6、内护套层；7、钢丝铠装层；8、外护套层；9、光传输单元；10、支架；11、绝缘层；12、动力线芯导体。

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所示的一种智能化抗干扰低烟无卤阻燃扁平采煤机橡套电缆，包括线芯及设于线芯外侧的呈扁形的护套，所述线芯包括光传输单元9、动力线芯导体12及三根控制线芯导体2，所述控制线芯导体2和动力线芯导体12外均设有绝缘层11和屏蔽层1；每根控制线芯导体2外均设有绝缘层11，且三根所述控制线芯导体2聚拢在一起并在其外侧套设有所述屏蔽层1，形成控制芯线，所述光传输单元9、控制芯线及动力线芯导体12排列成一行，所述线芯内设有沿电缆宽度方向呈波浪形延伸的支架10，所述支架10的宽度方向结构由线芯一端迂回式绕过动力线芯导体12、控制芯线及光传输单元9并延伸至线芯的另一端；所述线芯外绕包式设有纤维包带层5，所述支架10的顶端和底端均与纤维包带层5内侧接触，所述纤维包带层5内侧及支架10之间填充式设有填充料3，所述内护套层6挤包于纤维包带层5外侧；

所述护套包括由内至外依次设置的纤维包带层5、内护套层6、钢丝铠装层7及外护套层11，所述支架10的顶端和底端均与纤维包带层5内侧接触，所述纤维包带层5内侧及支架10之间填充式设有填充料3，所述内护套层6和外护套层11均由添加了阻燃剂的低烟无卤绝缘橡皮材料挤包而成。

在本实施例中，所述光传输单元9和控制芯线的直径均小于动力线芯导体12的直径，三根动力线芯导体12分别等间距位于线芯的两端及中部，所述光传输单元9和控制芯线分别位于三根动力线芯导体12之间形成的两个间隙处。三根动力线芯导体12均匀分布在线芯内可为光传输单元9和控制芯线支撑起相对较大的空间，从而有利于防护光传输单元9和控制芯线。

在本实施例中，所述光传输单元9和控制芯线外均套设有外径等于动力线芯导体12直径的附加层4，所述附加层4为弹性防护层。附加层4具有弹性在受压时可缓冲压力，从而可增强光传输单元9和控制芯线的抗压性能；另外，附加层4的设置可使光传输单元9、控制芯线及动力线芯导体12的外表面直径相同，从而可使支架10规格的设计均匀化，可简化支架10的生产。

在本实施例中，所述纤维包带层5的材质为尼龙。因为尼龙的表面摩擦系数小，可减少线芯与内护套层6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。

在本实施例中，所述填充料3包括玻璃纤维绳和涤纶纤维，且它们的质量比为5:3。玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好和机械强度高等优点，是一种较好的绝热、防火屏蔽材料；涤纶纤维强度高、耐压力强、耐热、耐磨、耐腐蚀，可作为绝缘材料。玻璃纤维绳和涤纶纤维混合作为填充料3，可促进电缆的防火阻燃、抗压、绝缘等性能。

在本实施例中，所述钢丝铠装层7由高强度钢丝绞合后包覆在内护套层6上形成。钢丝铠装层7可有效提升电缆的抗机械冲击、抗静电及抗干扰能力。

上述绝缘层11的材质和护套层的材质的配方及制备方法如下：

所述绝缘层11的材质为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。

所述内护套层6与外护套层11的材质是与绝缘层11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。

上述智能化抗干扰低烟无卤阻燃扁平采煤机橡套电缆的具体作用原理为：

(1)光传输单元9、控制芯线及动力线芯导体12排列成一行，可减少电缆的高度，从而可减少受挤压冲击的可能性，适用于薄煤层采煤机；整个电缆呈扁平状，减小了电缆的弯曲半径，从而可提升电缆的耐弯曲性能；

(2)光传输单元9可实现信息传输功能，光传输单元9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)控制线芯导体2和动力线芯导体12外均设有屏蔽层1，能有效控制动力线芯导体12对外界的干扰和来自外界的干扰，从而可避免采煤机误动作；内护套层6与外护套层11之间设有钢丝铠装层7，可进一步提升电缆的抗干扰能力；

(4)内护套层6和外护套层11均由添加了阻燃剂的低烟无卤绝缘橡皮材料挤包而成，可有效实现低烟无卤且阻燃的功能；

(5)纤维包带层5可优化电缆的性能，还能为内护套层6成型于电缆上提供方便；

(6)当电缆受压时，压力作用于支架10上凸弧段的顶部，支架10直接承受压力的弧段本身能够起到一定的抗压作用，同时，该弧段受压产生将其两侧部分向外推的趋势，而压实后的填充料3可阻止支架10向两侧延展，从而进一步发挥抗压作用。光传输单元9、控制线芯导体2及动力线芯导体12位于支架10的弧段内侧，支架10的抗压作用可较好的防护光传输单元9、控制线芯导体2及动力线芯导体12。即本发明具有较好的抗压性能。

由上述内容可知，本发明具有智能化、抗干扰、低烟无卤、阻燃等性能和较好的抗压性能，可应用于薄煤层各种采煤机及类似设备的电源的连接，提高了电缆的使用范围和使用寿命。

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。