一种防火阻燃型铁路计轴电缆的制作方法

1.本发明涉及铁路电缆技术领域，具体是一种防火阻燃型铁路计轴电缆。


背景技术：

2.计轴电缆在铁路系统中主要适用于额定电压交流500v/直流1500v及以下的信号设备用固定敷设列车计轴，其中低频通信四线组可作为计轴数据传输通道，适用于音频信息的传输，信号四线组适用于工频或直流供电传输，也可用于音频范围内信息的传输。
3.作为城市轨道交通计轴系统中重要的城市轨道交通用计轴电缆，是检测点信息传输的重要设备之一，实现了检测点与微机系统之间的信息传递。常见的城市轨道交通用计轴电缆虽然具有低衰减、高屏蔽的性能特点，能屏蔽轨道交通沿线各种电、磁环境和牵引机车设备的影响，但是，现有技术中普通计轴电缆柔韧性及耐温防火性能差，一旦发生火灾，容易造成火势蔓延扩大和有毒浓烟的产生，不仅威胁到乘客的生命安全，更给疏散和救援工作造成极大困难。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种防火阻燃型铁路计轴电缆，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种防火阻燃型铁路计轴电缆，包括缆芯以及缆芯防护组件，所述缆芯防护组件包括外防火层结构以及内防火层机构；
7.所述外防火层结构包括由内之外依次布置的防火腔、第二耐火层、第三耐火层、屏蔽层、复合隔热层、抗压屏蔽层和外护套；
8.所述内防火层结构包括布置在防火腔内部的电缆加强芯，所述电缆加强芯的外壁上固定有四个呈圆周阵列周向布置的加强支架，所述缆芯设置在相邻两个加强支架之间，相邻两个加强支架之间位于缆芯的两侧还设置有多个二氧化碳防火球；
9.所述缆芯由若干绝缘单线绞合而成，在各绝缘单线之间以及绝缘单线与防火腔之间的隔槽内紧密填充有耐火泥；
10.所述绝缘单线包括导体，在导体外侧由内至外依次包覆有绝缘层和第一耐火层。
11.优选的，所述防火腔内呈圆周阵列周向布置有多个隔氧管，所述隔氧管内填充二氧化碳气体，用于形成隔氧层，所述隔氧管采用高分子复合陶瓷化聚烯烃制成。
12.优选的，所述二氧化碳防火球内部固定有十字形导热柱，十字形导热柱的端部延伸至二氧化碳防火球外，十字形导热柱的外壁上固定有四块合成蜡分隔层，合成蜡分隔层与十字形导热柱、二氧化碳防火球的内壁密封贴合，十字形导热柱将二氧化碳防火球内部分隔成两个半球，且两个半球内分别填充有碳酸氢铵反应剂和乙酸反应液，二氧化碳防火球外壁开设有多个通孔，通孔内部设有密封塞。
13.优选的，所述二氧化碳防火球内壁设置有多个刺穿机构，所述刺穿机构内腔填充
热膨胀材料，所述刺穿机构内与热膨胀材料接触布置有刺穿钉。
14.优选的，所述加强支架沿着缆芯的延伸方向等距布置有多个散热管。
15.优选的，所述抗压屏蔽层采用波纹管钢带铠装层。
16.优选的，所述第二耐火层由陶瓷化耐火防火复合带和金云母带绕包而成。
17.优选的，所述复合隔热层包括合成云母纸基材及其两侧表面粘附的氧化铁红硅胶带。
18.优选的，所述缆芯中心处设置有中心加强结构，所述绝缘单线以中心加强结构为中心进行绞合；
19.所述抗压屏蔽层与外护套之间或是复合隔热层与抗压屏蔽层之间，设有数组外围加强结构，使得外围加强结构与中心加强结构相呼应，所述中心加强结构包括中心加强件和中心加强件外侧的陶瓷化硅橡胶护层，所述外围加强结构包括外围加强件及外围加强件外侧的陶瓷化硅橡胶护层；
20.所述外围加强结构以中心加强结构中心均布设有三个，各外围加强结构之间连线构成等边三角形。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1)所述缆芯由若干绝缘单线绞合而成，在各绝缘单线之间以及绝缘单线与防火腔之间的隔槽内紧密填充有耐火泥，耐火泥不仅有效的对缆芯部分形成整体防护，同时还分别对各个绝缘单线单独形成防护，并且，耐火泥填实缆芯内部结构，提高了计轴电缆的抗压能力，整体结构强度高、稳定性更好，使用寿命更长；
23.2)当所述隔氧管被烧结时，其内填充的二氧化碳溢出，阻止材料燃烧时与氧气反应，起到阻燃的效果，当发生明火时，热膨胀材料受热膨胀将刺穿钉顶出从而刺破合成蜡分隔层，从而加速碳酸氢铵反应剂和乙酸反应液的接触反应，使二氧化碳防火球在产生明火时可快速进行防火保护，进一步提高安全性。
附图说明
24.图1为一种防火阻燃型铁路计轴电缆的结构示意图；
25.图2为一种防火阻燃型铁路计轴电缆中二氧化碳防火球的结构示意图；
26.图3为一种防火阻燃型铁路计轴电缆中刺穿机构的结构示意图；
27.图4为一种防火阻燃型铁路计轴电缆中刺穿钉的结构示意图；
28.图5为一种防火阻燃型铁路计轴电缆中中心加强结构的结构示意图。
29.图中：1
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缆芯；2
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第二耐火层；3
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第三耐火层；4
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屏蔽层；5
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复合隔热层；6
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抗压屏蔽层；7
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外护套；8
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绝缘单线；9
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耐火泥；10
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导体；11
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绝缘层；12
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第一耐火层；13
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中心加强结构；14
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外围加强结构；15
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隔氧管；16
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隔槽；17
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加强支架；18
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防火腔；19
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二氧化碳防火球；20
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通孔；21
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十字形导热柱；22
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碳酸氢铵反应剂；23
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乙酸反应液；24
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合成蜡分隔层；25
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电缆加强芯；26
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散热管；27
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刺穿机构；28
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热膨胀材料；29
‑
刺穿钉。
具体实施方式
30.下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
31.请参阅图1
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5，一种防火阻燃型铁路计轴电缆，包括缆芯1以及缆芯防护组件，所述
缆芯防护组件包括外防火层结构以及内防火层机构，所述外防火层结构包括由内之外依次布置的防火腔18、第二耐火层2、第三耐火层3、屏蔽层4、复合隔热层5、抗压屏蔽层6和外护套7，所述内防火层结构包括布置在防火腔18内部的电缆加强芯25，所述电缆加强芯25的外壁上固定有四个呈圆周阵列周向布置的加强支架17，所述缆芯1设置在相邻两个加强支架17之间，相邻两个加强支架17之间位于缆芯1的两侧还设置有多个二氧化碳防火球19；
32.具体的，所述缆芯1由若干绝缘单线8绞合而成，在各绝缘单线之间以及绝缘单线与防火腔18之间的隔槽16内紧密填充有耐火泥9，耐火泥不仅有效的对缆芯1部分形成整体防护，同时还分别对各个绝缘单线8单独形成防护，并且，耐火泥填实缆芯1内部结构，提高了计轴电缆的抗压能力，整体结构强度高、稳定性更好，使用寿命更长。
33.作为本发明实施例进一步的方案，所述防火腔18内呈圆周阵列周向布置有多个隔氧管15，所述隔氧管15内填充二氧化碳气体，用于形成隔氧层，所述隔氧管15采用高分子复合陶瓷化聚烯烃制成；
34.具体的，在本实施例中，所述高分子复合陶瓷化聚烯烃是由聚乙烯、聚丙烯或它们共聚物中的一种作为基材，加入特殊的玻璃粉、云母填料、相容剂混合而成，用以替代传统防火/耐火电缆使用的陶瓷化硅橡胶材料，该材料会在极短的时间内被烧蚀，快速形成非常坚硬、密实的结壳，可以做到垂直自熄，不熔融、不滴落、不脱落，不会造成二次火灾，能烧成坚硬的陶瓷状销体，温度越高、时间越长烧后的陶瓷状铠体越坚硬，起到很好的防火效果，且当所述隔氧管15被烧结时，其内填充的二氧化碳溢出，阻止材料燃烧时与氧气反应，起到阻燃的效果。
35.作为本发明实施例进一步的方案，所述二氧化碳防火球19内部固定有十字形导热柱21，十字形导热柱21的端部延伸至二氧化碳防火球19外，十字形导热柱21的外壁上固定有四块合成蜡分隔层24，合成蜡分隔层24与十字形导热柱21、二氧化碳防火球19的内壁密封贴合，十字形导热柱21将二氧化碳防火球19内部分隔成两个半球，且两个半球内分别填充有碳酸氢铵反应剂22和乙酸反应液23，二氧化碳防火球19外壁开设有多个通孔20，通孔20内部设有密封塞；
36.具体的，在本实施例中，当电缆出现明火导致温度骤升时，十字形导热柱21将感应到的温度均匀传导至合成蜡分隔层24，合成蜡分隔层24受热后软化脱落，位于合成蜡分隔层24两侧的碳酸氢铵反应剂22和乙酸反应液23接触产生反应，反应产生大量的二氧化碳，此时二氧化碳防火球19内部压强增大，并将位于液面以上的密封塞由通孔20内部顶出，此时二氧化碳迅速喷出，起到隔绝氧气的作用，从而使明火在短时间内迅速熄灭，同时碳酸氢铵反应剂22和乙酸反应液23反应时会吸热，从而对电缆内部进行迅速降温，配合隔绝氧气的效果，有效的避免火势进一步扩大，增强电缆的防火效果。
37.作为本发明实施例进一步的方案，所述二氧化碳防火球19内壁设置有多个刺穿机构27，所述刺穿机构27内腔填充热膨胀材料28，所述刺穿机构27内与热膨胀材料28接触布置有刺穿钉29；
38.具体的，在本实施例中，当发生明火时，热膨胀材料28受热膨胀将刺穿钉29顶出从而刺破合成蜡分隔层24，从而加速碳酸氢铵反应剂22和乙酸反应液23的接触反应，使二氧化碳防火球7在产生明火时可快速进行防火保护，进一步提高安全性。
39.作为本发明实施例进一步的方案，所述加强支架17沿着缆芯1的延伸方向等距布
置有多个散热管26，进一步提高缆芯1的散热效果。
40.作为本发明实施例进一步的方案，所述抗压屏蔽层6优选采用一次成型的综合护套，作为举例，抗压屏蔽层6是将铜带通过焊接轧纹并挤塑高阻燃护套成型，具有优越的屏蔽性能，电缆在使用过程中，不受其它外界因素的干扰，从而保证信号传输的稳定，使传输信号不失真、不变形，提高电缆的安全可靠性。
41.作为本发明实施例进一步的方案，所述绝缘单线8包括导体10，导体优选采用绞合导体，在导体外侧由内至外依次包覆有绝缘层11和第一耐火层12，第一耐火层12、第三耐火层3是由以氢氧化镁或氢氧化铝为主要原料的复合陶土材料制成的耐火管，采用了复合陶土材料制成耐火管对缆芯1部分形成防护，即使发生火情或在高温下，电缆的导电线芯依然可以在由复合陶土材料形成的具有隔热防火的瓷管中安然工作。
42.作为本发明实施例进一步的方案，绝缘层优选采用陶瓷化硅橡胶绝缘层，陶瓷化硅橡胶绝缘能够遇火烧蚀形成一层坚硬的保护层，该保护层阻挡火焰的继续燃烧，有效隔绝外界火焰，从而保护位于陶瓷化硅橡胶耐火层内的缆芯不受损坏，烧蚀时间越长，温度越高，壳体越坚硬，提高电缆的耐温防火性能，上述防火阻燃的结构设计，使得电缆耐火时间长，承受火焰温度高，确保信号传输稳定可靠，可有效保障列车的运行安全。
43.作为本发明实施例进一步的方案，所述第二耐火层2由陶瓷化耐火防火复合带和金云母带绕包而成；
44.具体的，第二耐火层通过采用绕包工艺绕包一层重叠率不小于20％的陶瓷化防火耐火复合带和绕包两层重叠率不小于50％的金云母带组成的，具有高耐火、耐高温等特性，能有效防止电缆在火灾场合进一步延燃，提高电缆的耐温防火性能。
45.作为本发明实施例进一步的方案，所述复合隔热层5包括合成云母纸基材及其两侧表面粘附的氧化铁红硅胶带；
46.具体的，在进一步改进的方案中，氧化铁红硅胶带外侧包覆有玻璃纸，即氧化铁红硅胶带与抗压屏蔽层间设有玻璃纸，在氧化铁红硅胶带的外侧通过耐高温粘结剂粘附玻璃纸组成复合带，具有很好的隔热防火效果，即便在火焰温度1000℃的条件下，也能保证电缆正常工作时间大于30分钟以上，为救援工作提供强有力的保障。
47.作为本发明实施例进一步的方案，所述抗压屏蔽层6采用波纹管钢带铠装层，钢带用量小、生产效率高、机械强度高、弯曲性能好等优点，大幅提高电缆的抗压耐冲击性能，安全可靠性高。上述外护套采用陶瓷化硅橡胶护套，能够遇火烧蚀形成一层坚硬的保护层，该保护层阻挡火焰的继续燃烧，有效隔绝外界火焰，从而保护位于陶瓷化硅橡胶耐火层内的缆芯不受损坏，烧蚀时间越长，温度越高，壳体越坚硬，提高电缆的耐温防火性能。
48.制作本电缆时：先采用挤塑工艺在绞合导体外挤塑一层陶瓷化硅橡胶绝缘层，然后在陶瓷化硅橡胶绝缘层外包覆第一耐火层，完成绝缘单线的制作，再利用高速成缆机采用成缆和填充工艺将上述生产好的数根绝缘单线进行绞合，并在绞合的数根绝缘单线的间隙里填充耐火泥制成缆芯；然后在缆芯外采用绕包工艺绕包一层重叠率不小于20％的陶瓷化防火耐火复合带和绕包两层重叠率不小于50％的金云母带制得第二耐火层后；之后在第二耐火层外侧依次包覆第三耐火层3、屏蔽层4、复合隔热层5、抗压屏蔽层6和外护套7，即制成本铁路计轴电缆。
49.由于计轴电缆应用工况条件较为恶劣，在进行敷设及使用时容易扭转变形甚至或
扭断，也有可能被拉伸变形或拉断，因此，在一个可选的实施例中，如图5所示，为提高电缆结构强度，在缆芯中心处设置有中心加强结构13；
50.具体的，各绝缘单线以中心加强结构13为中心进行绞合，在进一步改进的方案中，在抗压屏蔽层与外护套之间或是复合隔热层5与抗压屏蔽层6之间，设有数组外围加强结构14，使得外围加强结构14与中心加强结构13相呼应，对电缆结构强度有明显提升，通常，中心加强结构13包括中心加强件和中心加强件外侧的陶瓷化硅橡胶护层，外围加强结构14包括外围加强件及外围加强件外侧的陶瓷化硅橡胶护层。中心加强件及外围加强件可以采用钢丝。
51.作为举例，外围加强结构14以中心加强结构13中心(即缆芯的中心)均布设有三个，即各外围加强结构之间连线构成等边三角形，结构稳定性非常好，有效提高了本计轴电缆的抗拉、抗压以及抗扭转的能力，在敷设及使用过程中，电缆不易打结、不易损坏。
52.本发明创造结构设计合理，即便在火灾条件下,电缆设置的耐火泥、绝缘层、复合隔热层、外护套和第二耐火层起到很好的隔热防火效果，不会产生剧毒浓烟。绝缘层、外护套和第二耐火层会转化为烧结陶瓷，共同起到绝缘作用，加之所设置的第一耐火层和第三耐火层,电缆可在由复合陶土材料形成的具有隔热防火的瓷管中安然工作，即便在火焰温度1000℃的条件下，也能保证电缆正常工作时间大于30分钟以上，为救援工作提供强有力的保障。
53.上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。