专利名称：井下采掘机用拖曳电缆及制备方法
技术领域：
本发明是对井下采掘机用拖曳电缆的改进，尤其涉及一种抗拉强度高， 耐频繁弯曲及移动，使用寿命长的井下采掘机用拖曳电缆。
背景技术：
井下例如铁矿、磷矿、煤矿等采掘机用拖曳电缆，用于连接矿井巷道 中频繁移动采掘机，与固定电源控制柜之间，电缆一端固定在电源控制柜， 另一端与采掘机上的收线滚筒连接，当采掘机在矿井巷道内频繁往返移动 时，收线滚筒对电缆收放线。拖曳电缆收放巻绕频度较高，每天收放巻绕
要达100多次，要求电缆具有很好抗拉和弯曲性能。现有技术拖曳电缆，
为普通橡套软电缆，在绞合缆芯填充成圆绕包扎紧后，挤包橡胶护层，护 套与缆芯分离，电缆频繁巻绕收放拉力主要集中在护层，容易造成橡胶护 层鼓包、开裂，损坏，失去外护套保护作用，从而使得电缆绝缘性能下降， 通常电缆只能使用1个月左右。现有拖曳电缆橡胶护套易损坏，是拖曳电 缆有效使用寿命短的主要原因。为提高井下采掘机用橡胶护套拖曳电缆的 抗拉强度及耐巻绕性能，也有采用挤制内外双橡胶护层结构。制备内外双 护层，是在绞合缆芯外先挤制一层氯化聚乙烯橡胶，边挤包边连续硫化， 然后再挤包同样材料的外护层并硫化。虽然内护层与缆芯有较好的结合力， 内护套可以与缆芯同时受力，但内外护层呈分离的二层结构，这样内护层 只是作为填充使用，对外护层抗拉强度提高基本没有作用。
为此，现有技术还采用在护套内侧增加编织加强层方式，以提高拖曳
电缆护套抗拉和巻绕能力
中国专利CN2768160公开的隧道施工用高耐磨复合护套防水拖曳电 缆，在缆芯外包覆聚乙烯隔离套，外加镀锌细钢丝编织铠装层，再在铠装 层外挤包聚氯乙烯外护套，钢丝编织层嵌入外护套中成为加强型复合护套。 钢丝嵌入聚氯乙烯外护套中，虽然提高了外护套的抗拉能力，但由于聚氯 乙烯护套与钢丝均相对较硬，使得电缆弯曲性能较差，最小也要30倍于电 缆外径，因此只适合于不频繁巻绕的拖动场合，不适用于井下频繁巻绕收 放线场合；其次，此结构电缆，复合护套与缆芯分离，电缆拉力仍然主要 集中于外护套，容易导致在较短使用时间即出现外护套与钢丝编织层脱离，
而失去加强作用，使得外护套仍然容易受力损坏。
中国专利CN2563709公开的海洋声阵拖曳电缆，在缆芯外挤包聚氨酯 内护套，内护外缠绕有Kevlar加强层，再在Kevlar加强层外挤包聚氨酯外 护套。其解决的是平移拖动问题，同样此电缆因缠绕Kevlar层，使内外护 分离，导致受力仍然集中在外护层，缠绕Kevlar层对提高外护抗拉能力作 用不大；此外，聚氨酯外护，提高的是耐磨性，因材料相对较硬，也会导 致弯曲性能下降，不能满足频繁弯曲收放要求，同样只能适用于平移拖动。
中国专利CN200972798公开的拖曳电缆，在绞合缆芯填充填充绳，外 包隔离带，包覆芳纶抗拉加强层，包覆隔离带，再挤包聚氨酯外护套。同 样，因内外护间包覆芳纶抗拉加强层，内外护层仍然呈分离状态，外护受 拉力仍然较大，外护易损坏。
中国专利CN1664619公开的分布式海洋地震勘探拖缆，拖缆内部沿外 保护套长度方向设置有抗张力纤维绳，外挤包聚氨酯外护套。
上述专利公开的技术方案， 一个共同特点，均是提高平移拖动抗拉， 并且内外护层仍然分离，外护受力仍然较大，对频繁巻绕收放基本没有作 用和启发。
再就是，现有配电用拖曳电缆，其缆芯基本都是采用"3+l"4根绝缘 线芯绞合结构，此种组合方式，电缆外径相对较大，也会影响电缆的弯曲 巻绕性能，及频繁弯曲的结构稳定性。
发明内容
本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种护层抗拉能力强， 内、外护层及缆芯整体受力，使用寿命长的井下采掘机用拖曳电缆。
本发明另一目的在于提供一种电缆外径更小，.弯曲性能好的井下采掘 机用拖曳电缆。
本发明再一目的在于提供一种上述井下采掘机用拖曳电缆制备方法。 本发明第一 目的实现，主要构思是在绞合缆芯外直接挤包氯磺化聚乙 烯橡胶内护层，内护层外包覆编织密度较稀的编织加强层，再在编织加强 层外挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，而后一次硫化，使内外橡胶护层穿过 编织层粘连成，类似钢丝或帘线子午轮胎结构整体，从而克服现有技术的 不足，实现本发明目的。具体说，本发明井下采掘机用拖曳电缆，包括绞 合软缆芯，及内外护层，其特征在于绞合软缆芯外直接挤包氯磺化聚乙烯 橡胶内护层，不硫化直接包覆由耐硫化温度、编织密度为20-40%纤维编织
层，编织层外挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层， 一次硫化定型。 本发明所说
绞合软缆芯，为通常软电缆结构，即由细铜丝绞合软导体，外挤包橡 胶绝缘组成线芯，再绞合成缆，此属于现有技术；此外缆芯可以是纯电力 线芯，还可以是放有信号线芯及屏蔽结构的缆芯。
内外护层均采用氯磺化聚乙烯橡胶，是本发明护层一大特点，此材料 为经试验选择结果，它不仅具有橡胶护套的柔软性及机械性能，而且二次 挤包通过一次共同硫化，可以使分离的内外护层在硫化时，能透过稀疏的 编织层融合成一整体结构(类似钢丝或帘线子午轮胎结构)，从而不仅大大提 高了橡胶外护层的抗拉强度及耐巻绕性能，而且因是在缆芯外直接挤包内 护层，内护层与缆芯也结合成一体，从而可以使缆芯与内外护层同时受力， 克服了现有技术缆芯与护层分离，及内外护层分离的缺陷。如果采用其他 橡胶护层材料，则内外两护层在硫化时不易结合成整体，只能成为分层的 内外二层。
纤维编织层，在本发明中作为一种抗拉增强层，编织目的，交错纤维 既有利于提高其抗拉强度，同时其较大空隙又能使内外层橡胶在硫化时穿 过融为一体。纤维本身的抗拉强度将影响电缆抗拉强度，因此较好采用抗 拉强度高的纤维，从而提高电缆的抗拉强度。此外，因硫化是在一定温度(例 如20(TC左右)下进行，因此编织纤维材料应选择能耐硫化温度材料。本发 明纤维，较好采用例如聚芳酰胺(芳纶)纤维、碳纤维、聚苯硫醚纤维、Kevlar 纤维、高强聚乙烯纤维、尼龙系列纤维(如尼龙-3纤维、尼龙-4纤维，尼龙 -46纤维、尼龙-6纤维、尼龙-5纤维、尼龙-610纤维、尼龙-12纤维、尼龙 -66纤维、尼龙-7纤维、尼龙-9纤维等)，涤纶纤维，玻璃纤维等等，它们 可以是各类单一纤维编织物，也可以是混合纤维编织物。纤维编织密度 20-40%，主要是平衡抗拉强度和橡胶硫化互融，既能使内外护层在硫化时 能相互嵌入结合成整体(类似于钢丝或帘线橡胶轮胎)，又有较好的纤维交 错，较高的抗拉能力。如果编织密度过密，则硫化时里外二层橡胶不易穿 过编织层结合成一体；编织密度过稀，则又会降低编织层的抗拉作用。但 是编织密度20-40%，仅是一种试验优选值，并非极值，适当偏离也同样具 有基本作用。
本发明第二目的实现，改进是将地线芯分成三根，分别排列于三根主 线芯间，使缆芯成为"3+3"结构，此结构绞合缆芯，既可以縮小电缆外径，
同样规格电缆，采用此结构，其外径可以减少约16%，有利于提高电缆的 弯曲性能，减小弯曲半径；同时又增加了电缆结构的稳定性，有利于耐弯 曲疲劳。
本发明第三目的实现，井下采掘机用拖曳电缆制备方法，其特征是缆 芯绞合后直接挤包氯磺化聚乙烯橡胶内护层，包覆耐硫化温度、编织密度 为20-40%纤维编织层，挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，硫化定型。
为进一步提高硫化护层的紧密度和内外护层的结合紧密， 一种较好是 挤包外护层后，用能耐硫化温度不膨胀材料绕包扎紧，放入硫化缸中硫化， 硫化后除去绕包带。
本发明在挤包外护层后绕包扎紧再硫化，绕包扎紧作用是限制硫化时 橡胶受高温影响膨胀，使护层硫化更紧密，提高橡胶护层强度。所说耐硫 化温度不膨胀材料，是指在硫化温度下不丧失扎紧作用，其中一种较好为 优选采用棉布带，既能耐硫化温度，又基本无膨胀性，可以确保硫化紧密。
本发明硫化，可以是通常橡套电缆硫化方式，但其中一种更好为采用 硫化缸硫化，硫化缸硫化，更适合硫化护层厚度厚，并且硫化更彻底，能 够使内护层也能充分硫化。
本发明井下采掘机用拖曳电缆，釆用在绞合软缆芯外直接挤包氯磺化 聚乙烯橡胶内护层，不硫化直接包覆耐硫化温度、编织密度为20-40%纤维 编织层，再挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层， 一次硫化定型。此电缆缆芯与 内护层结合好，内外护层在硫化时又能融合为不分离整体结构，且其中夹 有编织加强层，不仅使得内外护层整体受力，而且缆芯也同时受力，这样 电缆频繁巻绕抗拉受力，为整体电缆，而不主要是外护层，从而显著提高 了电缆抗拉及巻绕能力，使得电缆整体抗拉能力大大增强，克服了拖曳电 缆外护层易损坏的不足，延长了有效使用寿命，使用寿命可提高10-15倍。 内外护层硫化结合成一整体，内夹有增强纤维编织，此为本发明拖曳电缆 与现有技术拖曳电缆的一个重要区别。此外，将地线芯三等分后分别放置 于主线芯成缆间隙，形成"3+3"缆芯结构，减小了电缆外径和电缆重量(成 圆填充少)，加之纤维编织增强层不影响电缆弯曲，使得电缆弯曲性能得到 提高，弯曲半径可以降至电缆直径的6倍(通常橡套电缆为8倍)；并且"3+3" 缆芯结构，还增强了电缆结构的稳定性，也有利于耐弯曲疲劳。此外本发 明方法中，硫化前在外护层外面采用棉布包扎后硫化，及硫化缸硫化方式， 可以使橡胶护层硫化更致密，内外护层融合程度高，更有利于抗拉强度的
提高。
以下结合一个具体实施方式
，示例性说明本发明。
附图为本发明一种井下采掘机用拖曳电缆结构示意图。
具体实施例方式
实施例参见附图，本发明井下采掘机用拖曳电缆，采用5类、6类镀
锡铜丝，按束丝和复绞全部采用同向绞合方式，节径倍比控制在12以下，
绞合成主线芯软导体l，地线芯按截面等分成三份，分别束丝和复绞成地线
导体3，主线芯和地线芯外，分别挤包有乙丙橡皮绝缘2和4，将三根地线 芯分别放置于三根主线芯间隙中，按"3+3"结构绞合成缆，成缆节径比控 制在8倍以下。绞合缆芯外不填充，采用外挤出方式直接挤包氯磺化聚乙 烯橡胶内护层5，在内护层外编织编织密度为20%-30%的芳沦纤维编织层6， 在纤维编织层外采用外挤出方式挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层7。重叠绕包 高强度棉布，放置于硫化缸中，按现有技术加温加压硫化。最后除去电缆 外绕包棉布带，即获得具有很好弯曲性能和，高抗拉强度的井下采掘机用 拖曳电缆。
此外本发明电缆，还可以做成带屏蔽结构的高压拖曳电缆；缆芯间还 可以放置信号线，等等。
权利要求
1、井下采掘机用拖曳电缆，包括绞合软缆芯，及内外护层，其特征在于绞合软缆芯外直接挤包氯磺化聚乙烯橡胶内护层，不硫化直接包覆由耐硫化温度、编织密度为20-40％纤维编织层，编织层外挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，一次硫化定型。
2、 根据权利要求l所述井下采掘机用拖曳电缆，其特征在于地线芯三等 分成三根，分别放置于主线芯间隙中，使缆芯呈"3+3"结构。
3、 井下采掘机用拖曳电缆制备方法，其特征是缆芯绞合后直接挤包氯磺 化聚乙烯橡胶内护层，包覆耐硫化温度、编织密度为20-40%纤维编织层，挤 包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，硫化定型。
4、 根据权利要求3所述井下采掘机用拖曳电缆，其特征在于挤包外护层 后，用能耐硫化温度且不膨胀材料绕包扎紧，放入硫化缸中硫化，硫化后除 去绕包带。
5、 根据权利要求3或4所述井下采掘机用拖曳电缆，其特征在于能耐硫 化温度且不膨胀材料为棉布。
全文摘要
本发明是对井下采掘机用拖曳电缆的改进，其特征是绞合软缆芯外直接挤包氯磺化聚乙烯橡胶内护层，不硫化直接包覆由耐硫化温度、编织密度为20-40％纤维编织层，编织层外挤包氯磺化聚乙烯橡胶外护层，一次硫化定型。此电缆缆芯与内护层、内外护层结合好，不仅使得内外护层整体受力，而且缆芯也同时受力，电缆频繁卷绕抗拉受力，为整体电缆，而不主要是外护层，电缆整体抗拉能力大大增强，使用寿命可提高10-15倍。缆芯“3+3”结构，不仅可使弯曲半径降至电缆直径的6倍，而且还增强了电缆结构的稳定性，也有利于耐弯曲疲劳。本发明电缆，弯曲性能好，耐频繁移动和频繁收线放线，并护层具有很高抗拉强度。
文档编号H01B7/02GK101202132SQ200710190370
公开日2008年6月18日 申请日期2007年11月21日 优先权日2007年11月21日
发明者勇 张, 胡清平, 魏金蓉 申请人:远东电缆有限公司;江苏新远东电缆有限公司;远东复合技术有限公司