光纤复合耐火电缆的制作方法
【专利摘要】光纤复合耐火电缆，属于电缆【技术领域】。包括缆芯、包带和护套层,其特征是,缆芯由光单元组件、电力线芯构成，光单元组件由单模光纤、填充层、内护套、综合耐火层、高阻燃隔氧保护层构成；电力线芯由导体、线芯耐火层、绝缘层构成；缆芯上设有包带层，护套层由设置隔氧层、护套构成。本实用新型确保了在火灾发生时电缆能够继续正常传输电能和光信号，结构合理，将电力线芯和光单元组件有效结合到一根电缆中，减少了电缆和光纤同时使用时的敷设空间，降低了安装成本，提高系统安全性。
【专利说明】光纤复合耐火电缆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电缆的结构，尤其是一种光纤复合耐火电缆的结构，属于电缆【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近年来随着城市人口的急剧增长，高层建筑、大型宾馆、超市、医院、车站、机场的不断增加，地铁、城市轨道交通的建设、大型公共设施的兴建尤其是国家智能电网的建设等等，消防安全的重要性凸显出来，建筑中电缆的敷设量成倍增长，狭小空间内敷设过多电缆既耗材又耗能，因此大型建筑物开始采用耐火电缆进行供电，作为耐火电缆，耐火层在火焰温度下，不仅要耐火，而且要有较高的绝热性以保证外界的高温不损害内部绝缘和光单元组件，保证电缆在着火后一定时间内线路的完整性，继续给设备供电和信号传输，争取宝贵的逃生时间。
[0003]普通耐火电缆大都为弯曲性能极差的硬电缆，弯曲半径较大，通常至少需要20倍电缆直径，而且电缆重量大，不利于运输和施工敷设，只能用于大直径、大空间敷设，安装困难。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种耐火、柔软性好，着火后抗火灾能力强，能够保持较长时间安全供电和通信的光纤复合耐火电缆。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:光纤复合耐火电缆，包括缆芯、包带和护套层，其特征是，所述缆芯由光单元组件和四根电力线芯构成，四根电力线芯均匀设置在光单元组件周围，包带绕包在缆芯上，护套层挤包在包带上；
[0006]所述光单元组件由单模光纤、吸水膨胀材料填充层、内护套、综合耐火层、高阻燃隔氧保护层构成，单模光纤外设置吸水膨胀材料填充层，吸水膨胀材料填充层外设置内护套，内护套外设置综合耐火层，综合耐火层上挤包高阻燃隔氧保护层；
[0007]所述电力线芯由导体上依次设置云母耐火层、交联聚乙烯绝缘层构成，云母耐火层由合成云母带重复绕包在导体上构成，在云母耐火层上挤包交联聚乙烯绝缘层。
[0008]所述综合耐火层由设置在内护套外的无机纤维隔热层、无机纤维隔热层上设置的柔软型热固弹性体材料制成的挡火层、挤塑在挡火层上的降温层、降温层上设置的铠装层构成。
[0009]所述无机纤维隔热层由无机纤维材料填充层和绕包在无机纤维材料填充层上的无机纤维包带层构成。
[0010]所述导体由铜丝绞合而成，其横截面为扇形或瓦楞型结构。
[0011]所述护套层由设置在包带外的隔氧层、挤包在隔氧层上的无卤低烟阻燃材料制成的护套构成。
[0012]本实用新型在光单元组件中设计了四合一的综合耐火层结构，保证火灾发生时光信号的稳定传输。光单元组件不同于一般的光缆，因为此类电缆的耐火性能要求较高，必须从结构到材料进行优化设计，尽可能的阻止火焰的渗入，本实用新型采用高热阻系数的材料和结构，降低温度由外向内的扩散。
[0013]本实用新型中采用传输性能优异的单模光纤，并在其周围填充吸水膨胀材料，保证光纤部分的阻水性能；采用挤出成型的金属管材或高强度有机材料制成的内护套，可保护内部光纤不受外力破坏，并且为以后光纤的更换提供有效的通道。
[0014]本实用新型中四合一复合耐火结构(综合耐火层)由隔热层(无机纤维隔热层)、挡火层、降温层、铠装层构成。隔热层采用无机纤维材料填充和无机纤维包带绕包，在火焰袭击电缆时，高阻燃无机纤维填充及包带分解成金属氧化物并析出结晶水，金属氧化物分解后形成网状结构，对烟气有一定的吸附作用，析出的结晶水不但对烟粒起到明显的沉降作用，而且还具有较好的吸热效果。挡火层采用柔软型热固弹性体材料，此材料遇火转变为挡火隔热层，在遇火或高温时则迅速转变为壳管状耐火隔热结构，在救火环境中仍能维持一定时间不被破坏，有效阻挡火焰或高温对内层绝缘的损坏。降温层通过挤塑以Al (OH)3、Mg(OH)2为主体的隔氧层材料，此材料高温或燃烧后产生的结晶水分子，将与其临近层降温，充分保证传导到内层温度得到适当降低，同时保证电缆具有高阻燃及高载流的特性。铠装层是通过合适工艺制成的保护层，保证电缆在使用过程中对内部结构进行保护，并对火焰传播的温度进行及时的散热，避免热量集中产生的破坏。
[0015]本实用新型中的高阻燃隔氧保护层采用高氧指数的无卤阻燃聚烯烃材料挤出，避免在电缆生产安装过程中，光单元的表面钢带毛刺等问题对电力线芯绝缘可能造成的破坏，并提高光单元组件在火焰下的耐热性能。
[0016]电力线芯的导体采用铜丝，保证产品在具有良好电性能的同时具有一定的柔软性，便于安装敷设，在设计和制造过程中对截面进行合理地控制。导体的紧压度达到90%以上，圆整度达到98%以上，导体表面光洁，无毛刺、划痕，并可根据电缆芯数及截面范围采用扇形或瓦楞型结构，以进一步降低电缆外径，降低电缆生产成本，方便电缆安装和敷设。
[0017]电力线芯的线芯耐火层(云母耐火层)根据电缆使用的要求及耐火的特性，选用高性能的合成云母带进行重叠绕包，保证电缆在火焰燃烧绝缘破坏后线路继续安全运行。
[0018]电力线芯的绝缘材料采用具有柔韧性、机械强度和电气性能良好的交联聚乙烯绝缘材料，保证电缆电气绝缘性能的同时，增强绝缘层的抗拉强度和抗挤压性能。
[0019]由于无卤低烟电缆在燃烧时要求烟密度及透光率问题，必须设计一种有效的结构阻止火焰向内部传播，本实用新型设置了高氧指数的隔氧层护层，来达到此类电缆的要求。本实用新型的护套也使用无卤低烟阻燃材料挤出成型，其生产工艺较为重要，由于电缆敷设在户内或户外，不可忽视电缆长期经受日光直接照射，其外护套挤出工艺不当，就会发生表面开裂，同时，由于无机阻燃材料大量填充，使得材料的机械和加工性能大幅下降，对挤出温度范围和分布要求较高。本实用新型根据大量的工艺试验，确定了合理的挤出温度，并针对材料拉伸比较小的情况，对模具进行调整，实现了生产速度、外观质量、机械性能和无卤低烟阻燃性能的平衡。
[0020]本实用新型确保了在火灾发生时电缆能够继续正常传输电能和光信号。光单元组件采用特殊的四合一复合耐火结构(无机纤维隔热层、挡火层、降温层、铠装层)，充分保证中光单元组件在火灾发生时的稳定性、可靠性。内层为无机纤维隔热层；次外层采用自主研发的柔软型热固弹性体，此材料遇火转变为挡火隔热层，在遇火或高温时则迅速转变为壳管状耐火隔热结构，在救火过程中仍能维持一定时间不会破坏，有效阻挡火焰高温对内层绝缘的损坏；最外层采用降温层，此材料通过高温或燃烧后产生的结晶水分子，将与其临近层降温，充分保证传导到内层温度得到适当降低，达到良好的阻燃效果，提高电缆的载流量。
[0021]挡火层的柔软型热固性弹性体材料-陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶是以硅橡胶为基料，加入无机硅粉填充剂、结构控制剂以及其它助剂，经过密炼、捏合、混炼、压延而成，其具有优异的弹性、柔软性、阻燃性、电性能，同时还具备卓越的耐高低温性，耐臭氧、耐热氧及紫外线老化性能，特殊的表面性能，具有一定的耐油、防水、耐溶剂性。在1200°C -1500°C的高温烧蚀下，形成坚硬的陶瓷状壳体，具备一定的机械强度和良好的电绝缘性能。
[0022]整个电缆结构中所用材料均为绿色环保型，在正常工作及火灾工况下均不会产生含毒烟气，而且PH值、透光率、烟密度、毒性气体释放、重金属含量等性能均符合绿色环保电缆要求，确保电缆可靠运行的同时，最大限度保障人员安全。
[0023]本实用新型结构合理，将电力线芯和光单元组件有效结合到一根电缆中，减少了电缆和光纤同时使用时的敷设空间，降低了安装成本，提高系统安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的结构示意图；
[0025]图中:1单模光纤、2内护套、3综合耐火层、4高阻燃隔氧保护层、5导体、6云母耐火层、7交联聚乙烯绝缘层、8包带、9护套层。
【具体实施方式】
[0026]光纤复合耐火电缆，包括缆芯、包带8和护套层9，包带绕包在缆芯上，护套层挤包在包带上，护套层9由设置在包带层外层的隔氧层、挤包在隔氧层上的无卤低烟阻燃材料制成的护套构成。缆芯由光单元组件和四根电力线芯构成，四根电力线芯均匀设置在光单元组件周围。
[0027]光单元组件由单模光纤1、单模光纤周围设置的吸水膨胀材料填充层、挤包在吸水膨胀材料填充层外的金属或高强度有机材料制成的内护套2、设置在内护套外的综合耐火层3、挤包在综合耐火层上的无卤阻燃聚烯烃材料制成的高阻燃隔氧保护层4构成。
[0028]综合耐火层3由设置在内护套外层上的无机纤维隔热层、无机纤维隔热层上设置的柔软型热固弹性体材料制成的挡火层、挤塑在挡火层上的降温层、降温层上设置的铠装层构成。隔热层由无机纤维材料填充层、绕包在填充层上的无机纤维包带层构成。
[0029]电力线芯由导体5、用合成云母带在导体上重复绕包而成的线芯耐火层(云母耐火层)6、设置在线芯耐火层上的交联聚乙烯绝缘层7构成。导体由铜丝绞合而成，其横截面为扇形或瓦楞型结构。
【权利要求】
1.一种光纤复合耐火电缆，包括缆芯、包带和护套层，其特征是，所述缆芯由光单元组件和四根电力线芯构成，四根电力线芯均匀设置在光单元组件周围，包带绕包在缆芯上，护套层挤包在包带上； 所述光单元组件由单模光纤、吸水膨胀材料填充层、内护套、综合耐火层、高阻燃隔氧保护层构成，单模光纤外设置吸水膨胀材料填充层，吸水膨胀材料填充层外设置内护套，内护套外设置综合耐火层，综合耐火层上挤包高阻燃隔氧保护层； 所述电力线芯由导体上依次设置云母耐火层、交联聚乙烯绝缘层构成，云母耐火层由合成云母带重复绕包在导体上构成，在云母耐火层上挤包交联聚乙烯绝缘层。
2.根据权利要求1所述的光纤复合耐火电缆，其特征是，所述综合耐火层由设置在内护套外的无机纤维隔热层、无机纤维隔热层上设置的柔软型热固弹性体材料制成的挡火层、挤塑在挡火层上的降温层、降温层上设置的铠装层构成。
3.根据权利要求2所述的光纤复合耐火电缆，其特征是，所述无机纤维隔热层由无机纤维材料填充层和绕包在无机纤维材料填充层上的无机纤维包带层构成。
4.根据权利要求1所述的光纤复合耐火电缆，其特征是，所述导体由铜丝绞合而成，其横截面为扇形或瓦楞型结构。
5.根据权利要求1所述的光纤复合耐火电缆，其特征是，所述护套层由设置在包带外的隔氧层、挤包在隔氧层上的无卤低烟阻燃材料制成的护套构成。
【文档编号】H01B7/295GK203950602SQ201420251604
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】房权生, 李明, 李昆鹏, 宋敬涛 申请人:宝胜科技创新股份有限公司, 宝胜（山东）电缆有限公司