一种轻量化的多功能盾构机用动力电缆的制作方法

1.本实用新型涉及电缆技术领域，尤其涉及一种轻量化的多功能盾构机用动力电缆。


背景技术：

2.盾构机电缆用于额定电压30kv及以下重型地下盾构掘进机电源的连接，可常见于地铁、铁路、公路、市政以及水电等隧道工程。电缆随着盾构机的掘进前行而延伸来保证盾构机的不间断工作。电缆要求具备耐弯曲、耐磨、抗拉等性能，在地下隧道有限的空间内，为了方便运输安装还需要尽可能做到轻量化，减轻人员的工作强度，另外随着国家智能制造的推广，智能监视、远程操控是将来的发展趋势。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提出了一种轻量化的多功能盾构机用动力电缆。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
5.一种轻量化的多功能盾构机用动力电缆，包括缆芯、内护层、加强层和外护层，所述加强层和外护层由内至外包裹缆芯，所述缆芯与加强层之间填充设有内护层，所述缆芯由若干动力线、地线、监视线、通讯线和光单元绞合而成，所述光单元设于缆芯中心，若干动力线沿着光单元圆周相邻设置，地线设于两相邻动力线的间隙中，监视线、通讯线分开设于另外两相邻动力线的间隙中；
6.所述动力线包括动力线芯导体、动力线抗拉芯、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘半导电屏蔽层和金属屏蔽层，所述动力线芯导体的中心设有动力线抗拉芯，所述导体屏蔽层、绝缘层、绝缘半导电屏蔽层和金属屏蔽层由内至外包裹所述动力线芯导体，所述金属屏蔽层与地线并联，所述地线为裸线；
7.所述光单元包括裸纤部、和由内至外包裹于裸纤部外部的抗拉纤维层、金属带螺旋管和金属编织层；
8.所述监视线包括监视线导体、和包裹于监视线导体外部的监视线绝缘层；
9.所述通讯线包括采用短节距对绞绞合在一起的若干通讯线芯、和包裹于若干通讯线芯外部的通讯线芯缓冲层。
10.优选的，所述动力线芯导体由多根单丝直径不大于0.3mm的铝合金丝采用短节距绞合而成。
11.优选的，所述动力线抗拉芯为多股加捻涤纶绳。
12.优选的，所述通讯线芯包括通讯线导体、和包裹于通讯线导体外部的通讯线绝缘层。
13.优选的，所述加强层为涤纶绳加强层。
14.优选的，所述裸纤部包括若干裸纤、抗拉纤维、硅基纤膏、pbt套管，所述抗拉纤维设于若干裸纤外部，所述pbt套管包裹若干裸纤、抗拉纤维，所述pbt套管与若干裸纤、抗拉
纤维之间填充设有硅基纤膏。
15.与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.(1)设置了监视线，在电缆故障时起到监视漏电电流作用，提高了电缆的安全性；
17.(2)设置了通讯线，通讯线采用短节距对绞绞合，符合can总线规范，可以传输高频数据信号；
18.(3)实现动力、数控承载于一根电缆，简化地下隧道中的工作流程，提高效率，方便快捷。
附图说明
19.图1为本实用新型的整体结构示意图；
20.图2为本实用新型的光单元结构示意图。
21.图中：1、动力线抗拉芯；2、动力线芯导体；3、导体屏蔽层；4、绝缘层；5、地线；6、绝缘半导电屏蔽层；7、金属屏蔽层；8、监视线导体；9、监视线绝缘层；10、光单元；11、内护层；12、涤纶绳加强层；13、外护层；14、通讯线导体；15、通讯线绝缘层；16、通讯线芯缓冲层；101、裸纤；102、抗拉纤维层；103、硅基纤膏；104、pbt套管；105、抗拉纤维层；106、金属带螺旋管；107、金属编织层。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.实施例：
26.参照图1
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2，一种轻量化的多功能盾构机用动力电缆，包括缆芯、内护层11、加强层12和外护层13。
27.缆芯由3根动力线、地线5、监视线、通讯线和光单元10绞合而成，光单元10设于缆芯中心，3根动力线沿着光单元10圆周相邻设置，地线5设于两相邻动力线的间隙中，监视线、通讯线分开设于另外两相邻动力线的间隙中。
28.动力线包括动力线芯导体2、动力线抗拉芯1、导体屏蔽层3、绝缘层4、绝缘半导电屏蔽层6和金属屏蔽层7，动力线芯导体2的中心设有动力线抗拉芯1，导体屏蔽层3、绝缘层
4、绝缘半导电屏蔽层6和金属屏蔽层7由内至外包裹动力线芯导体2，地线5放置于两根动力线之间，地线5为裸线，地线5与金属屏蔽层7并联，降低了地线电阻提高了短路电流容量。
29.动力线芯导体2由多根单丝直径不大于0.3mm的铝合金丝采用短节距绞合而成，3根动力线芯紧挨绞合在一起，电缆外径最小化。动力线抗拉芯1为多股加捻涤纶绳。
30.监视线包括监视线导体8、和包裹于监视线导体8外部的监视线绝缘层9，在电缆故障时起到监视漏电电流作用，提高了电缆的安全性。
31.通讯线包括采用短节距对绞绞合在一起的若干通讯线芯、和包裹于若干通讯线芯外部的通讯线芯缓冲层16。通讯线芯包括通讯线导体14、和包裹于通讯线导体14外部的通讯线绝缘层15，通讯线采用短节距对绞绞合，符合can总线规范，可以传输高频数据信号，通讯线芯缓冲层16可以采用高弹性橡胶。
32.光单元包括裸纤部、和由内至外包裹于裸纤部外部的抗拉纤维层105、金属带螺旋管106和金属编织层107。裸纤部包括若干裸纤101、抗拉纤维102、硅基纤膏103、pbt套管104，抗拉纤维102设于若干裸纤101外部，pbt套管104包裹若干裸纤101、抗拉纤维102，pbt套管104与若干裸纤101、抗拉纤维102之间填充设有硅基纤膏103。
33.涤纶绳加强层12和外护层13由内至外包裹缆芯，缆芯与涤纶绳加强层12之间填充设有内护层11。护层为两层，中间为涤纶绳加强层12，两层护层采用相同材料，双层护层和中间的加强层采用串挤一次成型工艺，两层护层总厚度为标准厚度的2/3。
34.本实用新型的优点为：
35.导体采用铝合金或铜包铝线采用短节距绞合而成，铜密度8.9g/cm3，铝合金密度2.7g/cm3～2.8g/cm3，在相同的载流量条件下，采用铝合金比用铜减轻重量40％～60％，明显减轻了电缆重量，是可实现轻量化的关键因素。
36.地线放置于三根动力线芯之间，三根动力线芯紧挨绞合在一起，结构紧凑，电缆外径可做到最小。外径越小，消耗护层材料越少，在保证性能的前提下，进一步达到减轻重量的目的。
37.光单元设在电缆中心位置，与设置在动力线间隙之间相比较，可减少外部压力对光单元的影响，同时还减弱了内护层硫化时温度对光单元中光纤传输性的影响。
38.光单元中硅基纤膏粘稠度合适，耐高温，热稳定性好，在遇到电缆短路产生短时高温或者遭遇雷击产生瞬时高温时有效保护裸纤不受温度影响，保证光纤的传输性。硅基纤膏与抗拉纤维共同作用使裸纤处于宏观的“悬浮”状态，在电缆弯曲时，裸纤有足够的缓冲空间而不受到外力的影响，保证光纤的完整性。容纳纤膏的pbt套管为pbt材质，pbt具有极好的高温稳定性以及极小的吸水性，在电缆制造和运行过程中也能够保持优秀的尺寸稳定性，因此光纤余长不会发生变化，提高光纤的可靠性。同样的，在pbt套管的外围设置多股高强度纤维，使pbt套管处于宏观的“悬浮”状态，即金属带螺旋管中心位置，金属带螺旋管的内径相对与pbt套管外径的最小比值为1.2/1，依据实际可容纳的光纤根数越大越好，可以控制的pbt套管余长越大。同样的，通过控制光单元的放线张力，必要时零张力放线，光单元相对于缆芯也有一定余长。综合以上三重余长，总余长可达1.2％，明显提高了光纤的可靠性。另外裸纤、pbt套管在金属带螺旋管内部有足够的缓冲空间，保证了光纤在电缆弯曲、受拉力时不受影响。即使局部受到牵扯，1.2％的余长也能保证光纤的完整性。
39.护层为两层，中间为涤纶绳加强层，两层护层采用相同材料，双层护层和中间的加
强层采用串挤一次成型工艺，即第一层护层完成后立即采用涤纶绳加强，再完成第二层护层，最后进入硫化工序，两层护层同时完成交联，两层护层形成一体，在涤纶绳加强层的作用下，外护层的拉伸强度成倍增加，抗撕裂强度由原来的5n/mm提升至29n/mm，极大地提高了电缆耐磨性、耐弯曲性，由此两层护层总厚度为标准厚度的2/3，电缆总重量降低至原来的60％～70％。
40.一种轻量化的多功能盾构机用电缆，其重量降低至原来的60％～70％，含光纤，可以传输大流量的数据，可借助实现盾构机工作面的实时监视，远程操控，减少人员人数和工作强度，电缆耐磨、耐弯曲，安全可靠，使用寿命长，能够满足用户需要。
41.以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。