一种智能工程装备用光电复合缆的制作方法

本发明涉及电线电缆制造
技术领域：
，具体为一种智能工程装备用光电复合缆。
背景技术：
：光电复合电缆是一种复合光纤单元，实现通电或防雷功能的同时并进行光纤通信。现有的光电复合电缆的输电电芯间设有光缆线芯，可同时传输光和电信号，此外，现有的光电复合电缆具备重量轻、施工方便、成本低等优势，并且值得注意的是分布式光纤对环境温度具有很高的敏感性，因此，在高压与超高压交联电缆中，植入感温光纤，制备光电复合电缆，并将其引入远程遥控智能采煤工程中，实现了通电和通信的同时对电缆负荷和局部温升的实时连续监测。但由于矿山采煤工程工作环境相对恶劣，使用过程中频繁启停、多级变速、故障率高，尤其是在夜间作业时，光电复合电缆容易被运载设备碾压，而且在移动过程中会频繁发生“8”形或“s”形的严重弯曲和拖拉，同时光电复合电缆还会受到跌落的煤块和石块的冲击，因此，线缆的护套和绝缘层容易破损和开裂，同时导体和光纤也极易发生断裂，导致控制设备信号中断，线路发生短路、绝缘击穿或漏电，最终导致作业中断，带来了巨大的经济损失。目前我国有多家企业与研究机构在进行采煤机用光纤复合电缆的研究与开发，生产的光电缆产品已经有20种左右，但产品相对单一，同时产品生产设计缺乏统一规范，关键技术有待深入研究，相关产品的生产设计标准和产品性能试验规范都有待进一步统一化明确规定。因此国内综合性智能采煤工程用光电复合电缆目前主要依赖于进口，而且进口产品的材料成本较高，加工工艺复杂，成品线缆废品率较高，存在安全隐患。因此如何解决因线缆问题导致的电线路异常，并对可能发生的电气事故进行预防是煤矿安全生产一直需要解决的重要课题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种智能工程装备用光电复合缆以解决上述
背景技术：
中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能工程装备用光电复合缆，包括异型硫化半导电橡胶垫芯，动力线芯，控制线芯，监视线芯以及用于包裹线芯的保护层，所述异型硫化半导电橡胶垫芯是由“人”字形的半导电异形支架和光缆单元组成，且光缆单元位于半导电异形支架的中心处，所述光缆单元是由抗拉元件，包围在抗拉元件外侧的光纤以及用于包裹光纤的不锈钢螺旋软管组成，所述半导电异形支架的三个脚端设置有与控制线芯相适配的小弧形凹面，且每相邻两个小弧形凹面之间衔接有与绝缘动力线芯相适配的大弧形凹面，所述半导电异形支架、控制线芯以及绝缘动力线芯之间相互贴合，所述动力线芯是由动力线芯导体以及用于包裹动力线芯导体的动力线芯绝缘层组成，所述控制线芯表面套设有监控线芯，且控制线芯是由抗拉纤维，用于缠绕抗拉纤维的控制线芯导体以及用于包裹控制线芯导体的控制线芯绝缘层组成，所述控制线芯导体为镀锡铜导体，所述监视线芯是由监视线芯导体以及用于包裹监视线芯导体的监视线芯半导电层，所述保护层由内到外依次包括内护层，铠装层，防扭层以及外护层组成，且外护层沿其周长等间距设置有三个反光条纹，所述铠装层是由镀锌钢丝和铜丝混合绞合而成。优选的，所述抗拉元件是由聚对苯撑苯并二噁唑纤维绞合而成。优选的，所述不锈钢螺旋软管内侧设置有由尼龙12或聚全氟乙丙烯挤包而成的内衬层，且不锈钢螺旋软管外侧设置有编织加强层。优选的，所述编织加强层是由不锈钢丝与纤维编织加强层组合而成，且编织加强层设置有两层。优选的，所述纤维编织加强层是由聚对苯撑苯并二噁唑纤维组成。优选的，所述动力线芯绝缘层内侧设置有动力线芯导体屏蔽层，且动力线芯绝缘层的外侧设置有绝缘屏蔽层。优选的，所述控制线芯绝缘层内侧设置有聚酯带隔离层，且控制线芯绝缘层外侧设置有氟塑料带隔离层。优选的，所述铠装层为不锈钢带波纹管状。优选的，所述防扭层是由frp材料制成。优选的，所述内护层和外护层是采用以三元乙丙橡胶为基料组成的低烟无卤阻燃型橡皮材料制成，且低烟无卤阻燃型橡皮材料的配方质量分数分别为：三元乙丙橡胶65份，丁腈橡胶20份，tpu15份，氧化锌5份，煅烧陶土20份，硬脂酸2.5份，dcbp4.5份，taic6份，rd1份，防老剂napm1.5份,己二酸二辛脂10份，白炭黑10份，磷酸三酯10份，硼酸锌10份，氢氧化铝30份。与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明中所述异型硫化半导电橡胶垫芯是由“人”字形的半导电异形支架和光缆单元组成，且光缆单元位于半导电异形支架的中心处，所述半导电异形支架的三个脚端设置有与控制线芯相适配的小弧形凹面，且每相邻两个小弧形凹面之间衔接有与绝缘动力线芯相适配的大弧形凹面，所述半导电异形支架、控制线芯以及绝缘动力线芯之间相互贴合，使带有光缆单元的半导电异形支架位于整个缆芯中心，电缆弯曲时光缆单元受力最小，从而可延长光缆单元使用寿命，当电缆以这种三大三小结构成缆时，可以分别对每个线芯进行支持，提高电缆整体结构的稳定性，另外，半导电异形支架还具有隔离缓冲的作用，能有效地将线芯隔离开，当电缆整体进行弯曲时，由于半导电异形支架是橡皮材料制成，可以有效减小因弯曲所产生的内应力对线芯的损伤，还可以减少线芯之间的相互摩擦，减小动力线芯对控制线芯的挤压，从而有效延长了线芯的使用寿命，此外，由于该支架是半导电材料组成的，可以将缆芯整体连接在一起，提高电缆的电气整体性能，同时也起到保护光缆的作用，当挤出外护层时，外护层需要在高温高压的硫化管道内交联，此时，能最大限度减小因温度传递到缆芯中心对光缆单元性能的影响。(2)本发明中所述控制线芯表面套设有设监控线芯，一方面是将控制线芯和监控线芯集合到一根电缆上，使得结构更为紧凑，缩小电缆整体外径，减少电缆的弯曲半径，间接提高电缆的抗弯曲性能，另一方面是利用监视线芯的导体可以作为控制线芯的屏蔽层，其作用是减少当电缆主线芯通电时所产生的电磁场对控制线路的干扰，另外还可以减少控制线芯之间的相互干扰，由于监视线芯既可以与动力线芯接触也可以与控制线芯接触，当动力线芯产生感应电荷或短路电流时，可以作为电流通道，快速与地接触，起到安全保护作用。(3)本发明中所述控制线芯绝缘层内侧设置有聚酯带隔离层，一方面起到隔离的作用，防止控制线芯绝缘层与控制线芯导体粘连，另一方面是起到滑动作用，当电缆整体弯曲时，聚酯带表面光滑，使得控制线芯导体发生轻微移动，减小因电缆整体弯曲产生的强大内应力对控制线芯导体的损伤，延长使用寿命。(4)本发明中所述外护层沿其周长等间距设置有三个反光条纹，当有光照射电缆表面时，将电缆任意位置置于地面时，均能实现反光的效果。(5)本发明中所述控制线芯绝缘层内侧设置有聚酯带隔离层，一方面起到隔离的作用，防止控制线芯绝缘层与控制线芯导体粘连，另一方面是起到滑动作用，当电缆整体弯曲时，聚酯带表面光滑，使得控制线芯导体发生轻微移动，减小因电缆整体弯曲产生的强大内应力对控制线芯导体的损伤，延长使用寿命，且控制线芯绝缘层外侧设置有氟塑料带隔离层，防止监视线芯导体对控制线芯绝缘层的损伤，还具有优异的电气性能绕包一层可以提到控制线芯的电绝缘性能和耐高温性能。因此，本发明提供的一种智能工程装备用光电复合缆具有同时传输电能、信号控制、传输视频通信等功能，电缆还具备优异的抗挤压、抗冲击、抗弯曲、可直接拖拽等特殊性能，提高了电缆的耐用性，还具备夜间反光功能，同时，电缆燃烧时不产生有毒有害气体，符合绿色环保的发展理念。附图说明图1为本发明的结构示意图；图2为异型硫化半导电橡胶垫芯的结构示意图；图3为光缆单元的结构示意图。图中：1、异型硫化半导电橡胶垫芯；1a、半导电异形支架；1b、光缆单元；2、动力线芯；2a、动力线芯导体；2b、动力线芯绝缘层；3、控制线芯；3a、抗拉纤维；3b、控制线芯导体；3c、控制线芯绝缘层；4、监视线芯；4a、监视线芯导体；4b、监视线芯半导电层；5、抗拉元件；6、光纤；7、不锈钢螺旋软管；8、内护层；9、铠装层；10、防扭层；11、外护层；12、反光条纹；13、内衬层；14、编织加强层；15、动力线芯导体屏蔽层；16、绝缘屏蔽层。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1-3，本发明提供的一种实施例：一种智能工程装备用光电复合缆，包括异型硫化半导电橡胶垫芯1，动力线芯2，控制线芯3，监视线芯4以及用于包裹线芯的保护层，所述异型硫化半导电橡胶垫芯1是由“人”字形的半导电异形支架1a和光缆单元1b组成，且光缆单元1b位于半导电异形支架1a的中心处，所述光缆单元1b是由抗拉元件5，包围在抗拉元件5外侧的光纤6以及用于包裹光纤6的不锈钢螺旋软管7组成，所述的不锈钢螺旋软管7起到抗压、抗弯曲、抗扭转的作用，由于挤压力对光缆衰减影响很大，因此，所述的不锈钢螺旋软管7可提高光缆的抗挤压能力，将其设置成螺旋状是提高光缆的抗弯曲性能，所述不锈钢螺旋软管7内侧设置有由尼龙12或聚全氟乙丙烯挤包而成的内衬层13，内衬层13采用尼龙12或聚全氟乙丙烯目的是为了提高电缆的耐温等级，且不锈钢螺旋软管7外侧设置有编织加强层14，所述编织加强层14是由不锈钢丝与纤维编织加强层组合而成，且编织加强层14设置有两层，提高了电缆的抗扭转性能，所述纤维编织加强层是由聚对苯撑苯并二噁唑纤维组成，具有强度高、耐高温的性能，从而提高了整个光缆的使用寿命，所述抗拉元件5是由聚对苯撑苯并二噁唑纤维绞合而成，所述半导电异形支架1a的三个脚端设置有与控制线芯3相适配的小弧形凹面，且每相邻两个小弧形凹面之间衔接有与绝缘动力线芯2相适配的大弧形凹面，所述半导电异形支架1a、控制线芯3以及绝缘动力线芯2之间相互贴合，使带有光缆单元1b的半导电异形支架1a位于整个缆芯中心，电缆弯曲时光缆单元1b受力最小，从而可延长光缆单元1b使用寿命，当电缆以这种三大三小结构成缆时，可以分别对每个线芯进行支持，提高电缆整体结构的稳定性，另外，半导电异形支架1a还具有隔离缓冲的作用，能有效地将线芯隔离开，当电缆整体进行弯曲时，由于半导电异形支架1a是橡皮材料制成，可以有效减小因弯曲所产生的内应力对线芯的损伤，还可以减少线芯之间的相互摩擦，减小动力线芯2对控制线芯3的挤压，从而有效延长了线芯的使用寿命，此外，由于该支架是半导电材料组成的，可以将缆芯整体连接在一起，提高电缆的电气整体性能，同时也起到保护光缆的作用，当挤出外护层11时，外护层11需要在高温高压的硫化管道内交联，此时，能最大限度减小因温度传递到缆芯中心对光缆单元1b性能的影响，所述动力线芯2是由动力线芯导体2a以及用于包裹动力线芯导体2a的动力线芯绝缘层2b组成，所述动力线芯绝缘层2b内侧设置有动力线芯导体屏蔽层15，且动力线芯绝缘层2b的外侧设置有绝缘屏蔽层16，此三层材料采用的是设备一次加工成型，其中动力线芯导体屏蔽层15作用是改善导线表面的电场分布，消除导线与绝缘之间的间隙的作用，从而提高电缆整体的电气性能，绝缘屏蔽层15的作用是当动力线芯绝缘层2b表面产生感应电荷时，可以通过绝缘屏蔽层15快速传到出去，所述控制线芯3表面套设有监控线芯4，一方面是将控制线芯3和监控线芯4集合到一根电缆上，使得结构更为紧凑，缩小电缆整体外径，减少电缆的弯曲半径，间接提高电缆的抗弯曲性能，另一方面是利用监视线芯4的导体可以作为控制线芯3的屏蔽层，其作用是减少当电缆主线芯通电时所产生的电磁场对控制线路的干扰，另外还可以减少控制线芯3之间的相互干扰，由于监视线芯4既可以与动力线芯2接触也可以与控制线芯3接触，当动力线芯2产生感应电荷或短路电流时，可以作为电流通道，快速与地接触，起到安全保护作用，且控制线芯3是由抗拉纤维3a，用于缠绕抗拉纤维3a的控制线芯导体3b以及用于包裹控制线芯导体3b的控制线芯绝缘层3c组成，所述抗拉纤维3a可以提高其整体的抗拉力，延长其使用寿命，所述控制线芯绝缘层3c内侧设置有聚酯带隔离层，一方面起到隔离的作用，防止控制线芯绝缘层3c与控制线芯导体3b粘连，另一方面是起到滑动作用，当电缆整体弯曲时，聚酯带表面光滑，使得控制线芯导体3b发生轻微移动，减小因电缆整体弯曲产生的强大内应力对控制线芯导体3b的损伤，延长使用寿命，且控制线芯绝缘层3c外侧设置有氟塑料带隔离层，防止监视线芯导体4a对控制线芯绝缘层3c的损伤，还具有优异的电气性能绕包一层可以提到控制线芯4的电绝缘性能和耐高温性能，此外，氟塑料带还具有耐高温性能，当电缆经过高温高压(1.2mpa,200℃)的蒸汽管道硫化时，该材料不发生任何性能的改变，所述控制线芯导体3b为镀锡铜导体，所述监视线芯4是由监视线芯导体4a以及用于包裹监视线芯导体4a的监视线芯半导电层4b，所述保护层由内到外依次包括内护层8，铠装层9，防扭层10以及外护层11组成，所述内护层8和外护层11是采用以三元乙丙橡胶为基料组成的低烟无卤阻燃型橡皮材料制成，且低烟无卤阻燃型橡皮材料的配方质量分数分别为：三元乙丙橡胶65份，丁腈橡胶20份，tpu15份，氧化锌5份，煅烧陶土20份，硬脂酸2.5份，dcbp4.5份，taic6份，rd1份，防老剂napm1.5份,己二酸二辛脂10份，白炭黑10份，磷酸三酯10份，硼酸锌10份，氢氧化铝30份，电缆燃烧时不产生有毒有害气体，符合绿色环保的发展理念，所述外护层11沿其周长等间距设置有三个反光条纹12，当有光照射电缆表面时，将电缆任意位置置于地面时，均能实现反光的效果，所述防扭层10是由frp材料制成，提高光缆的抗扭转性能，所述铠装层9是由镀锌钢丝和铜丝混合绞合而成，所述铠装层9为不锈钢带波纹管状，可提高光缆的抗挤压性能、抗弯曲性能、抗扭转性能。以下为本实施例的电缆与普通的光电复合电缆(现有的光电复合电缆是由输电电芯和设置在输电电芯间的光缆线芯构成)的弯曲性能、抗挤压性能以及抗扭转性能的测试对比结果：表1：弯曲性能对比表2：抗挤压性能对比光纤种类载荷光纤状态普通型10kg光纤断裂铠装型300kg光纤仍正常传输表3：抗扭转性能对比因此，本发明提供的一种智能工程装备用光电复合缆的弯曲性能、抗挤压性能以及抗扭转性能较高。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12