一种抗共振光电复合缆及其应用的制作方法

1.本发明涉及光电复合缆技术领域，具体涉及一种抗共振光电复合缆及其应用。


背景技术：

2.高铁作为国家重要基础设施和大众化交通工具，在近几十年的中国经济社会发展发挥了重要作用。我国高速铁路虽然起步晚，但发展速度快，通过引进国外技术再创新，已经完全能够具备自主建设高速铁路的能力，在短短几年中得到了飞速发展。我国已成为世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家。目前我国主要采用350km(预留380)+250km组合的方式，极大提高了人民的出行效率和便利。
3.在硬件设施飞速发展的同时，对信息化数字化系统的需求越来越高，信息化系统主要包括了：通信系统、电力系统、信号系统、电气化系统和信息系统，光电缆作为现代信息化数字化系统的传输媒介，承担着信号传输、运行控制以及铁路数据语音和图像等综合业务通信等功能，其稳定可靠性是铁路安全、稳定、高效、舒适运行的关键。
4.在现有技术中，主要采用gyta,gyts等普通光缆作为铁路通信缆，其结构主要由缆芯、金属铠装层、普通pe护套组成，主要需要解决防潮气、抗拉伸压扁等问题，在高铁、化工石油以及矿区等高频震动场合光缆会受到周边高频振动的影响，光纤直径仅0.250mm,仅适合用于静态敷设通信需求，在350km高速振动下会直接导致信号传输中断。
5.现有铁路使用的普通通信光缆技术中存在如下缺陷：
6.(1)传统的通信光缆，采用中心管或层绞式结构，使用塑料pbt松套管作为光单元，管外径仅1.8mm左右，管内光纤余长不稳定，光缆抗压及抗拉性能极差；
7.(2)传统的通信光缆，采用的钢丝加强件在高频振动状态下会加剧光缆的振动效应；
8.(3)传统的通信光缆，一般使用薄钢带或铝带铠装，在吸潮后机械性能变差，在共振状态下无法化解应力，造成重要数据丢失或信号中断；
9.(4)传统通信光缆，使用普通pe护套，抗撕裂性能较差，在高频振动环境中受到摩擦而破坏，影响光缆寿命。


技术实现要素：

10.为了解决上述技术问题，本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，不仅能够有效平衡应力，化解掉共振效应，缆芯的稳定性能优异，而且提高了光电复合缆的抗压性能，更提高了光电复合缆的使用寿命。
11.本发明提供一种抗共振光电复合缆，包括：异形抗共振缆芯，在所述异形抗共振缆芯上从里到外依次包覆有凯夫拉纤维绕包加强层、双层正反绕包玻璃纤维加强带层和高密度聚乙烯和尼龙双层共挤加强护套层。
12.本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，不仅能够有效平衡应力，化解掉共
振效应，缆芯的稳定性能优异，而且提高了光电复合缆的抗压性能，更提高了光电复合缆的使用寿命。
13.作为优选技术方案，所述异形抗共振缆芯包括：ev电导体单元、光信号单元和frp加强杆，所述ev电导体单元、所述光信号单元和所述frp加强杆在所述异形抗共振缆芯的中间位置螺旋绞合并呈等边三角形分布形成正三角形光电单元。
14.作为优选技术方案，所述异形抗共振缆芯包括：至少3个螺旋形尼龙填充绳，所述螺旋形尼龙填充绳填充于所述正三角形光电单元的间隙处并相对于正三角形光电单元呈倒等边三角形分布形成倒三角填充单元。
15.作为优选技术方案，所述螺旋形尼龙填充绳包括：第一螺旋形尼龙填充绳、第二螺旋形尼龙填充绳和第三螺旋形尼龙填充绳，所述第一螺旋形尼龙填充绳填充于所述ev电导体单元与所述光信号单元之间的间隙中，所述第二螺旋形尼龙填充绳填充于所述ev电导体单元和所述frp加强杆之间的间隙中，所述第三螺旋形尼龙填充绳填充于光信号单元和frp加强杆之间的间隙中。
16.作为优选技术方案，所述螺旋形尼龙填充绳为螺旋中空弹性结构。
17.作为优选技术方案，所述螺旋形尼龙填充绳外径为2.5～3mm。
18.作为优选技术方案，所述光信号单元包括：柔性pbt套管，所述柔性pbt套管内填充有阻水纤膏，所述柔性pbt套管外层上设有pe垫层。
19.作为优选技术方案，所述双层正反绕包玻璃纤维加强带层的厚度为0.2～0.3mm。
20.本发明还提供一种抗共振光电复合缆作为通信缆在高频震动环境中的应用。
21.作为优选技术方案，所述高频震动环境为高铁、化工石油和矿区中的任一项。
22.本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，具有以下有益效果：
23.(1)本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，相比传统的层绞式普通光缆，本发明提供的异形抗共振缆芯采用0+3+3异形方式绞合，无中心加强单元，保证了异形抗共振缆芯中的光信号单元管径最大化，从而使得光信号单元拥有较大余长，提高光信号单元的抗振动性能；
24.(2)本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，相比传统的层绞式普通光缆，本发明提供的异形抗共振缆芯采用双三角形绞合方式，能够有效平衡应力，在共振状态下螺旋尼龙填充绳特有的中空弹性结构会迅速改变电缆的振动频率，化解掉共振效应，提高缆芯的稳定性；
25.(3)本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，异形抗共振缆芯外正反绕包双层玻璃纤维加强带具有良好的缓冲性能，能够有效平衡应力；
26.(4)本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，采用了frp加强杆和凯夫拉纤维绕包加强层作为抗拉元件，抗拉性能达到≥4.5kn,抗压性能达到≥3kn，比传统的钢带铠装光缆抗拉和抗压性至少能高出一倍，在遇到突发振动灾害时能够稳定持续工作，保障线路的控制通信功能；
27.(5)本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，高密度聚乙烯(pe)和尼龙双层共挤加强护套层采用高密度聚乙烯(pe)和尼龙双层共挤技术，缆体表面光滑，韧性好，有效防止物理摩擦和动物啃咬，提高光电复合缆的使用寿命。
附图说明
28.图1为一种抗共振光电复合缆的结构图；
29.图2为一种抗共振光电复合缆中异形抗共振缆芯的结构图；
30.其中，1-异形抗共振缆芯；2-凯夫拉纤维绕包加强层；3-双层正反绕包玻璃纤维加强带层；4-高密度聚乙烯和尼龙双层共挤加强护套层；5-正三角形光电单元；6-倒三角填充单元；11-ev电导体单元；12-光信号单元；13-frp加强杆；14-螺旋形尼龙填充绳；15-第一螺旋形尼龙填充绳；16-第二螺旋形尼龙填充绳；17-第三螺旋形尼龙填充绳。
具体实施方式
31.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明提供的一种抗共振光电复合缆及其应用做进一步详细的描述。
32.如图1所示，本发明提供的一种抗共振光电复合缆，包括：异形抗共振缆芯1，在所述异形抗共振缆芯1上从里到外依次包覆有凯夫拉纤维绕包加强层2、双层正反绕包玻璃纤维加强带层3和高密度聚乙烯和尼龙双层共挤加强护套层4；所述异形抗共振缆芯1包括：ev电导体单元11、光信号单元12和frp加强杆13，所述ev电导体单元11、所述光信号单元12和所述frp加强杆13在所述异形抗共振缆芯1的中间位置螺旋绞合并呈等边三角形分布形成正三角形光电单元5；所述异形抗共振缆芯1包括：至少3个螺旋形尼龙填充绳14，所述螺旋形尼龙填充绳14填充于所述正三角形光电单元5的间隙处并呈等边三角形分布形成倒三角填充单元6；所述螺旋形尼龙填充绳14包括：第一螺旋形尼龙填充绳15、第二螺旋形尼龙填充绳16和第三螺旋形尼龙填充绳17，所述第一螺旋形尼龙填充绳15填充于所述ev电导体单元11与所述光信号单元12之间的间隙中，所述第二螺旋形尼龙填充绳16填充于所述ev电导体单元11和所述frp加强杆13之间的间隙中，所述第三螺旋形尼龙填充绳17填充于光信号单元12和frp加强杆13之间的间隙中；所述螺旋形尼龙填充绳14为螺旋中空弹性结构；所述螺旋形尼龙填充绳14外径约2.5～3mm；所述光信号单元12包括：柔性pbt套管，所述柔性pbt套管内填充有阻水纤膏，所述柔性pbt套管外层上设有pe垫层；所述双层正反绕包玻璃纤维加强带层3的厚度为0.2～0.3mm。
33.如图2所示，本发明提供一种异形抗共振缆芯，所述异形抗共振缆芯1包括：ev电导体单元11、光信号单元12和frp加强杆13，所述ev电导体单元11、所述光信号单元12和所述frp加强杆13在所述异形抗共振缆芯1的中间位置螺旋绞合并呈等边三角形分布形成正三角形光电单元5；所述异形抗共振缆芯1包括：至少3个螺旋形尼龙填充绳14，所述螺旋形尼龙填充绳14填充于所述正三角形光电单元5的间隙处并呈等边三角形分布形成倒三角填充单元6；所述螺旋形尼龙填充绳14包括：第一螺旋形尼龙填充绳15、第二螺旋形尼龙填充绳16和第三螺旋形尼龙填充绳17，所述第一螺旋形尼龙填充绳15填充于所述ev电导体单元11与所述光信号单元12之间的间隙中，所述第二螺旋形尼龙填充绳16填充于所述ev电导体单元11和所述frp加强杆13之间的间隙中，所述第三螺旋形尼龙填充绳17填充于光信号单元12和frp加强杆13之间的间隙中；本发明提供的异形抗共振缆芯采用双三角形绞合方式，能够有效平衡应力，在共振状态下螺旋尼龙填充绳特有的中空弹性结构会迅速改变电缆的振动频率，化解掉共振效应，提高缆芯的稳定性。
34.所述ev电导体单元11采用6类导体复绞丝，束复绞丝节径比为15～20，增加了电缆
柔软度，复绞丝的丝径为0.152～0.15mm,所述ev电导体单元11外径为4.5～5mm；
35.所述光信号单元12采用柔性pbt套管内填充阻水纤膏的方式，所述柔性pbt套管外径为2.5～3.0mm,所述柔性pbt套管外层挤pe垫层，所述光信号单元的外径为4.5～5mm；
36.所述frp加强杆13为玻纤加强杆，玻纤加强杆具备高强度及韧性，外径约3.5mm,弹性模量为65gpa；在玻纤加强杆外层挤pe垫层得到frp加强杆13，frp加强杆13外径为4.5～5mm。
37.所述ev电导体单元11、所述光信号单元12、所述frp加强杆13采用螺旋绞合，所述ev电导体单元11、所述光信号单元12和所述frp加强杆13在所述异形抗共振缆芯1的中间位置螺旋绞合并呈等边三角形分布形成正三角形光电单元5。
38.所述螺旋形尼龙填充绳14外径约2.5～3mm,所述螺旋形尼龙填充绳14周向填充于正三角形光电单元5之间的间隙中，所述螺旋形尼龙填充绳14相对于正三角形光电单元5呈倒等边三角形分布形成倒三角填充单元6，所述螺旋形尼龙填充绳14采用螺旋中空弹性结构能够及时调整电缆的振动频率，减弱共振效应。
39.所述双层正反绕包玻璃纤维加强(frp)带层3采用0.2～0.3mm厚度的玻璃纤维加强(frp)正反向绕包，抵消缆体的应力以及提高缓冲性能。
40.所述高密度聚乙烯和尼龙双层共挤加强护套层4采用高密度pe和尼龙双层共挤技术，所述高密度聚乙烯和尼龙双层共挤加强护套层4的厚度为2.2～2.5mm,采用该技术制得的缆体表面光滑，韧性好，能够防止物理摩擦及动物啃咬，提高光电复合缆的使用寿命。
41.本发明还提供一种抗共振光电复合缆作为通信缆在高频震动环境中的应用；所述高频震动环境为高铁、化工石油和矿区中的任一项环境。
42.本发明提供的一种抗共振光电复合缆，兼具光电双通讯功能，异形抗共振缆芯1采用双三角形绞合方式，螺旋型尼龙填充绳14和双层正反绕包玻璃纤维加强(frp)带层3具有很好的缓冲性能，能够有效平衡应力，提高光缆抗压和抗震动性能，结构更稳定，尤其适用于高铁、化工石油以及矿区等高频震动场合，可靠性更高。
43.本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，具有以下有益效果：
44.(1)本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，相比传统的层绞式普通光缆，本发明提供的异形抗共振缆芯采用0+3+3异形方式绞合，无中心加强单元，保证了异形抗共振缆芯中的光信号单元管径最大化，从而使得光信号单元拥有较大余长，提高光信号单元的抗振动性能；
45.(2)本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，相比传统的层绞式普通光缆，本发明提供的异形抗共振缆芯采用双三角形绞合方式，能够有效平衡应力，在共振状态下螺旋尼龙填充绳特有的中空弹性结构会迅速改变电缆的振动频率，化解掉共振效应，提高缆芯的稳定性；
46.(3)本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，异形抗共振缆芯外正反绕包双层玻璃纤维加强带具有良好的缓冲性能，能够有效平衡应力；
47.(4)本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，采用了frp加强杆和凯夫拉纤维绕包加强层作为抗拉元件，抗拉性能达到≥4.5kn,抗压性能达到≥3kn，比传统的钢带铠装光缆抗拉和抗压性至少能高出一倍，在遇到突发振动灾害时能够稳定持续工作，保障线路的控制通信功能；
48.(5)本发明提供一种抗共振光电复合缆及其应用，高密度聚乙烯(pe)和尼龙双层共挤加强护套层采用高密度聚乙烯(pe)和尼龙双层共挤技术，缆体表面光滑，韧性好，有效防止物理摩擦和动物啃咬，提高光电复合缆的使用寿命。
49.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。