掘进盾构设备用无卤中压电力电缆的制作方法

1.本实用新型属于电缆技术领域，具体是一种掘进盾构设备用无卤中压电力电缆。


背景技术：

2.掘进盾构设备是一种隧道掘进的专用工程机械，被誉为“工程机械之王”：现代掘进盾构设备集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高，属于技术密集型产品。
3.掘进盾构设备用无卤中压电力电缆作为掘进盾构设备的重要电气配套产品之一，该电路要求具有高导电性能、抗拉、柔软易弯曲，能够适用于多种复杂底层，安全可靠等特点。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，适应市场发展的需要，本实用新型提出一种具有高导电性能、抗拉、柔软易弯曲，能够适用于多种复杂底层，安全可靠等特点的掘进盾构设备用无卤中压电力电缆，具体来说：
5.一种掘进盾构设备用无卤中压电力电缆，其结构为：
6.由主线芯、地线芯和控制芯绞合构成缆芯，在缆芯的轴线位置有半导电填充 10，成缆节径比范围是10.5～12倍；
7.在缆芯外依次包裹缆芯绕包带9、内护套11、纤维编织加强层12和外护套 13；
8.所述主线芯是由主线芯镀锡铜导体1外依次包裹半导电绕包带层2、导体屏蔽层3、绝缘层4和绝缘屏蔽层5构成；
9.所述地线芯是由地线芯镀锡铜导体6外包裹半导电挤包层7构成；
10.所述控制芯是由2根控制线芯绞合后外包控制芯护套15构成，绞合节径比不大于12；控制线芯是由控制芯镀锡铜导体8外包控制芯导体绝缘层14构成；
11.所述缆芯绕包带9是无纺布绕包带；
12.所述内护套11是由热塑性聚氨酯弹性体tpu护套料构成，内护套的标称厚度是5.0～5.8mm；
13.所述纤维编织加强层12是由涤纶丝编织构成，编织角度范围是40
°
～50
ꢀ°
，编织密度不小于85％；
14.所述外护套13是由热塑性聚氨酯弹性体tpu护套料构成，外护套的厚度范围是3.0～3.5mm。
15.进一步的：
16.所述缆芯的成缆节径比是11倍；
17.所述半导电填充10是非硫化半导电橡皮填充条；
18.所述缆芯绕包带9的无纺布绕包带的宽是40mm，厚是0.1mm,绕包搭盖宽度为5.0～12.0mm；
19.所述内护套的标称厚度5.5mm；
20.所述纤维编织加强层12的涤纶丝是6600涤纶丝；涤纶丝预先左向束合，束丝节距是16.5mm
±
1.0mm；编织角度是45
°
,编织密度是80％；
21.所述外护套13是的厚度是3.3mm。
22.主线芯中：
23.主线芯镀锡铜导体是6类镀锡铜导体；主线芯镀锡铜导体的截面积是 35mm2～150mm2；
24.主线芯镀锡铜导体是由镀锡铜单丝先束合成单根股线，再由多根股线复绞构成；股线的束合方向为左向，股线的束合节径比为25～30倍，复绞的绞合方向为左向，内层复绞的绞合节径比范围值是15～20倍；外层复绞的绞合节径比范围值是14～16倍；镀锡铜单丝的标称直径为0.193mm或0.290mm；
25.半导电绕包带层2是由厚0.12mm、宽40mm的半导电尼龙带绕包构成,搭盖宽度不小于5mm；
26.导体屏蔽层3最薄点是0.50mm，绝缘层4的厚度4.5mm,绝缘屏蔽层5的厚度不小于0.60mm。导体屏蔽层是由半导电导体屏蔽料挤包构成；绝缘层是由中压乙丙绝缘料挤包构成；绝缘屏蔽层5是由可剥离绝缘屏蔽材料挤包构成。
27.优选的：主线芯镀锡铜导体1中，股线的内层复绞的绞合节径比是18倍，外层复绞的绞合节径比是16倍。
28.地线芯中：
29.地线芯镀锡铜导体6是6类镀锡铜导体，地线芯镀锡铜导体的截面积是 16/3mm2～70/3mm2；
30.地线芯镀锡铜导体6是由镀锡铜单丝先束合成单根股线，再由多根股线复绞构成；股线的束合方向为左向，股线的束合节径比25～30倍，复绞的绞合方向为左向，内层复绞的绞合节径比范围值是15～20倍，外层复绞的绞合节径比范围值是14～16倍；镀锡铜单丝标称直径为0.290mm；
31.半导电挤包层7是由半导电料挤包构成，标称厚度是1.0mm，偏心度不大于 28％。
32.优选的：地线芯镀锡铜导体6中，股线的内层复绞的绞合节径比是18倍，外层复绞的绞合节径比是16倍。
33.控制芯中：
34.控制芯镀锡铜导体8的截面积为2.5mm2；
35.控制芯镀锡铜导体8是由镀锡铜单丝先束合成单根股线，再由多根股线复绞构成导体；股线的束合方向为左向，股线的束合节径比为25～30倍，复绞的绞合方向为左向，内层复绞的绞合节径比范围值是15～20倍；外层复绞的绞合节径比范围值是14～16倍；镀锡铜单丝标称直径稍是0.145mm；
36.控制芯导体绝缘层14是由半导电料挤包构成，厚度是0.9mm；
37.控制芯护套15是由半导电料挤包构成，厚度是1.8mm。
38.优选的：控制芯镀锡铜导体8中，股线的内层复绞的绞合节径比是18倍，外层复绞
的绞合节径比是16倍。
39.本技术方案的原理以及效果说明如下：
40.本电缆其结构为：主线芯+地线芯+控制芯成缆，tpu内护套挤包，特种纤维编织加强，tpu外护套挤包成型。
41.电缆导体(包括主线芯导体、地线芯导体和控制芯导体)采用多股复绞结构，改善大截面电缆的柔软性。由于多股导体较柔软易变形，本电缆采用合理的股线与复绞结构参数，满足导体绞合结构的稳定且外径符合设计安装要求，绞合后导体表面光洁、圆整。
42.电缆主线芯采用半导电导体屏蔽料、中压乙丙绝缘料和可剥离绝缘屏蔽料三层共挤生产，地线芯和控制芯则直接采用半导电屏蔽均匀紧密的挤包在导体表面，从而避免电缆在高电场下的游离放电现象，有效降低了局部放电水平，绝缘性能更佳。
43.成缆结构参数，对主线芯、地线芯、控制芯、加强填充芯比例进行合理设计，可适用退扭成缆设备，利于消除成缆过程中产生的应力，控制各线芯的收、放线张力。成缆适用“3+2+1”对称型结构(“3+2+1”为3根主线芯+2根地线芯+1根控制芯)，缆芯间隙可采用非吸湿性材料填充。成缆方向为右向。
44.采用纤维编织加强层在内护套表面，采用合适的编织角度达到电缆柔软弯曲要求，并提高了电缆抗拉性能。
45.电缆的内、外护套挤包tpu(热塑性聚氨酯弹性体)护套料，满足了抗斯性能好、耐磨、耐紫外线、耐油、耐低温、耐臭氧、阻燃等性能要求。
46.试制过程中，本电缆结构利于产品导入过程中的工装模具、挤出温度及挤出机收放线张力的调整，确保电缆的外径、厚度及偏心度都稳定控制在较高的水平，以及生产的流畅性。
47.本电缆的导体符合gb/t 3956规定的第5种(控制芯镀锡铜导体)或第6 种(主线芯镀锡铜导体、地线芯镀锡铜导体)镀锡铜线的规定。
48.主线芯、地线芯、控制芯的合理的结构尺寸设计要求，可以顺利通过连续硫化生产线，将半导电料均匀紧密挤包在导体表面进行生产。
49.采用合理的成缆节径比，确保每根线芯放线张力均匀一致，防止由于张力不匀而影响电缆的弯曲性能，有利于既有“退扭”式成缆机设备的消除绝缘线芯成缆时产生的应力。
50.本电缆作为掘进盾构设备的主供电电缆，适用于掘进盾构设备隧道掘进时与外部中压电缆的移动连接。
附图说明
51.图1是本实施例的径向截面示意图；
52.图中：主线芯镀锡铜导体1、半导电绕包带层2、导体屏蔽层3、绝缘层4、绝缘屏蔽层5、地线芯镀锡铜导体6、半导电挤包层7、控制芯镀锡铜导体8、缆芯绕包带9、半导电填充10、内护套11、纤维编织加强层12、外护套13、控制芯导体绝缘层14、控制芯护套15。
具体实施方式
53.下面结合附图与具体实施方式对本技术方案进一步说明如下：
54.参考图1的掘进盾构设备用无卤中压电力电缆，其结构为：
55.由主线芯、地线芯和控制芯绞合构成缆芯，在缆芯的轴线位置有半导电填充 10，成缆节径比范围是10.5～12倍；
56.在缆芯外依次包裹缆芯绕包带9、内护套11、纤维编织加强层12和外护套 13；
57.所述主线芯是由主线芯镀锡铜导体1外依次包裹半导电绕包带层2、导体屏蔽层3、绝缘层4和绝缘屏蔽层5构成；
58.所述地线芯是由地线芯镀锡铜导体6外包裹半导电挤包层7构成；
59.所述控制芯是由2根控制线芯绞合后外包控制芯护套15构成，绞合节径比不大于12；控制线芯是由控制芯镀锡铜导体8外包控制芯导体绝缘层14构成；
60.所述缆芯绕包带9是无纺布绕包带；
61.所述内护套11是由热塑性聚氨酯弹性体tpu护套料构成，内护套的标称厚度是5.0～5.8mm；
62.所述纤维编织加强层12是由涤纶丝编织构成，编织角度范围是40
°
～50
ꢀ°
，编织密度不小于85％；
63.所述外护套13是由热塑性聚氨酯弹性体tpu护套料构成，外护套的厚度范围是3.0～3.5mm。
64.具体到本例中：
65.主线芯有3根、地线芯有2根、控制芯有1根；3根主线芯成轴对称，2根地线芯和1根控制芯分别在相邻主线芯之间。
66.所述缆芯的成缆节径比是11倍；
67.所述半导电填充10是非硫化半导电橡皮填充条；
68.所述缆芯绕包带9的无纺布绕包带的宽是40mm，厚是0.1mm,绕包搭盖宽度为5.0～12.0mm；
69.所述内护套的标称厚度5.5mm；
70.所述纤维编织加强层12的涤纶丝是6600涤纶丝；涤纶丝预先左向束合，束丝节距是16.5mm
±
1.0mm；编织角度是45
°
,编织密度是80％；
71.所述外护套13是的厚度是3.3mm。
72.主线芯中：
73.主线芯镀锡铜导体是6类镀锡铜导体；主线芯镀锡铜导体的截面积是 35mm2～150mm2；
74.主线芯镀锡铜导体是由镀锡铜单丝先束合成单根股线，再由多根股线复绞构成；股线的束合方向为左向，股线的束合节径比为25～30倍，复绞的绞合方向为左向，内层复绞的绞合节径比范围值是15～20倍；外层复绞的绞合节径比范围值是14～16倍；镀锡铜单丝的标称直径为0.193mm或0.290mm；
75.半导电绕包带层2是由厚0.12mm、宽40mm的半导电尼龙带绕包构成,搭盖宽度不小于5mm；
76.导体屏蔽层3最薄点是0.50mm，绝缘层4的厚度4.5mm,绝缘屏蔽层5的厚度不小于0.60mm。
77.优选的：主线芯镀锡铜导体1中，股线的内层复绞的绞合节径比是18倍，外层复绞
的绞合节径比是16倍。
78.地线芯中：
79.地线芯镀锡铜导体6是6类镀锡铜导体，地线芯镀锡铜导体的截面积是 16/3mm2～70/3mm2；
80.地线芯镀锡铜导体6是由镀锡铜单丝先束合成单根股线，再由多根股线复绞构成；股线的束合方向为左向，股线的束合节径比25～30倍，复绞的绞合方向为左向，内层复绞的绞合节径比范围值是15～20倍，外层复绞的绞合节径比范围值是14～16倍；镀锡铜单丝标称直径为0.290mm；
81.半导电挤包层7是由半导电料挤包构成，标称厚度是1.0mm，偏心度不大于 28％。
82.优选的：地线芯镀锡铜导体6中，股线的内层复绞的绞合节径比是18倍，外层复绞的绞合节径比是16倍。
83.控制芯中：
84.控制芯镀锡铜导体8的截面积为2.5mm2；
85.控制芯镀锡铜导体8是由镀锡铜单丝先束合成单根股线，再由多根股线复绞构成导体；股线的束合方向为左向，股线的束合节径比为25～30倍，复绞的绞合方向为左向，内层复绞的绞合节径比范围值是15～20倍；外层复绞的绞合节径比范围值是14～16倍；镀锡铜单丝标称直径稍是0.145mm；
86.控制芯导体绝缘层14是由半导电料挤包构成，厚度是0.9mm；
87.控制芯护套15是由半导电料挤包构成，厚度是1.8mm。
88.优选的：控制芯镀锡铜导体8中，股线的内层复绞的绞合节径比是18倍，外层复绞的绞合节径比是16倍。
89.本例中：
90.构成导体屏蔽层3的半导电导体屏蔽料的牌号ypj
‑
35。
91.构成绝缘层4的中压乙丙绝缘料的牌号是xj
‑
30d。
92.构成绝缘屏蔽层5的可剥离绝缘屏蔽材料的牌号是xpb
‑
30a。
93.构成半导电挤包层7的半导电料的牌号是xd
‑
30d。
94.构成控制芯导体绝缘层14的半导电料的牌号是xd
‑
30d。
95.构成控制芯护套15的半导电料的牌号是xd
‑
30d。
96.本例电缆的主要技术指标检测如下，各项性能指标均能满足要求：
97.1)绝缘抗张强度及断裂伸长率：≥4.2mpa/200％；
98.2)绝缘满足老化箱(135
±
1℃)，168h，要求抗张强度变化率及断裂伸长率变化率≤
±
30％；
99.3)内外护套抗张强度及断裂伸长率：≥25.5mpa/400％；
100.4)内外护套满足老化箱(100
±
1℃)，168h，要求抗张强度保留率:≥50％, 断裂伸长率保留率:≥75％；
101.5)内外护套200％定伸强度≥5.5n/mm；
102.6)内外护套抗撕强度≥14n/mm；
103.7)内外护套满足耐臭氧试验；
104.8)满足耐油试验(121℃
×
18h)；
105.9)满足低温试验(
‑
40℃
×
4h)；
106.10)满足耐刮磨试验：作用力25n，25次，无开裂；
107.11)满足耐紫外线试验：温度23℃，时间16h，经42d老化后与老化前对比，外护套的抗张强度和伸长率的变化率不超过
±
30％；21d老化后试样与42d老化后试样对比，抗张强度和伸长率变化率应不超过
±
15％；
108.12)满足单根阻燃试验：上支架下缘与炭化部分七点间距离大于50mm，燃烧向下延伸至上支架下缘距离不大于540mm；
109.13)满足无卤试验：符合gb/t 17650.1和gb/t 17650.2的要求。