一种流体冷却的抗拉增强型矿山机械用电缆的制作方法

1.本实用新型属于电缆技术领域，特别涉及一种流体冷却的抗拉增强型矿山机械用电缆。


背景技术：

2.矿山机械用电缆，由于其使用工况的特殊性，决定了其与常规电缆有着明显的区别。电缆的导体中通过很大的电流，这种大电流会使电缆的温度迅速升高，电缆长期处于高温工作状态，会导致绝缘材料和护套材料的加速老化，电缆使用寿命随之下降。另外，矿山机械用电缆在实用工作中都需要电缆频繁地绕动或移动，这个过程中电缆会受到拉力以及弯曲，尤其在高温条件下更容易加速导体断裂、护套撕裂等，最终影响机械的使用寿命。
3.为了提高矿山机械用电缆的使用寿命，需要电缆结构有进一步改进。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种流体冷却抗拉增强型矿山机械用电缆，其具有可靠的抗拉、抗弯曲、耐高温性能，同时也具有良好的耐低温性能、耐油性能等特点，可有效提升矿山机械用电缆的使用寿命。为实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种流体冷却的抗拉增强型矿山机械用电缆，电缆的外径范围是10.5～21.0mm，其特征是结构包括：由中空管构成的流体通道1、由镀锡铜单丝和芳纶丝构成的导体2、由加强型无纺布构成的隔离层3、由90℃高电性乙丙橡胶绝缘材料构成的绝缘层4、由芳纶丝编织构成的加强层5以及由105℃高抗撕cpe材料构成的护套层6；
6.所述流体通道1的材质是特氟隆，流体通道1的厚是0.6～1.0mm，流体通道1的外径是6.0～12.0mm；流体通道1内是流体冷却介质；
7.所述导体2是符合iec60228要求的第6类镀锡铜软导体；导体2包括多根股线，每根股线是由多根镀锡铜单丝以及一根芳纶丝束合构成，束合节径比是10～15倍；多根股线成一层绞合包裹在流体通道1外，绞合节径比不超过10倍；镀锡铜单丝的标称直径范围是0.150～0.200mm；导体2的截面积为各根股线截面积之和，导体2的截面积是16～95mm2；
8.所述隔离层3的加强型无纺布重叠绕包在导体2外，搭盖率≥20%；
9.所述绝缘层4的标称厚度是0.7～0.9mm；
10.所述加强层5的编织密度是30～40%；
11.所述护套层6是的标称厚度是1.3～1.7mm。
12.优选的，流体冷却介质是水、二氧化碳、氮气、油或普通空气。105℃高抗撕cpe材料的撕裂强度大于5n/mm。
13.以导体2的截面积是16mm2来说：
14.导体2的截面积是16mm2，镀锡铜单丝的标称直径是0.150mm，镀锡铜单丝的数量是912根，每根股线中有一根6300dex的芳纶丝，股线的束合节径比是12倍，绞合节径比是9.5倍。
15.流体通道1的管壁厚度是0.6mm，外径是6.0 mm。
16.电缆的外径是10.5mm。
17.隔离层3的加强型无纺布的厚度是0.2mm，搭盖率是25%。
18.绝缘层4的标称厚度是0.7mm。
19.加强层5的编织密度35%。
20.护套层6的标称厚度是1.3mm。
21.下面结合技术原理对本技术方案的效果进行说明：
22.流体通道1采用耐腐蚀的特氟隆材料，能够有效防止流体冷却介质如水、二氧化碳、氮气、油等对通道的腐蚀，同时利用特氟隆材料的高强度特性，可满足壁厚较小的要求，使热量交换更快，冷却效果更好。
23.导体2符合第6类镀锡铜软导体要求，单丝细，电缆柔软度高，束合、绞合节径比小。同时导体内加放了芳纶丝，可有效防止电缆导体在弯曲、拉动时的断裂问题。同时，由于导体中间采用了中空管结构，根据集肤效应原理，导体的载流能力得到较大幅度提升。由于导体层的内侧包了流体通道，使相同有效截面积导体的外径增加很多，电缆的整体弯曲性能受影响。为此，设计束合股线后再用多根股线在流体通道外绞合围成一层。该设计下，由于股线中各个单丝均向一个方向扭绞，在弯曲时，各个单丝之间的滑动余量大，抗弯曲力小，股线的弯曲性能好。而多根股线绞合包在流体通道外提高了导体的强度包括抗拉性能。
24.绝缘层4是乙丙橡胶类绝缘材料，由于乙丙绝缘材料的分子结构不含极性基因，因此具有优秀的电绝缘性能，能满足矿山机械用电缆较高的绝缘性能要求，同时由于乙丙绝缘材料的高弹性，使电缆能够适合移动弯曲场合的使用。
25.加强层5采用芳纶丝编织，利用了芳纶的高强度，使其在绝缘和护套中间成为骨架，提升了绝缘和护套的抗拉和抗弯曲能力；采用低的编织密度，可确保护套和绝缘能透过芳纶编织层相互接触，形成抗拉抗弯合力。
26.护套层6是105℃高抗撕cpe材料挤压制成，采用105℃耐温等级后，可有效提升电缆在高温工作条件下的使用寿命；与普通护套比较差的抗撕裂性能相比，高抗撕cpe（撕裂强度大于5n/mm），可有效防止电缆在移动使用过程中的刮伤。另外cpe护套材料具有的高弹橡胶特性，可以满足电缆在移动弯曲场合的使用，cpe护套材料具有的耐油、耐低温性能也确保了电缆能够在低温环境和油污环境下的正常使用。
27.本电缆融合多种技术手段从根本上提高了电缆的导体温升问题，同时解决了电缆的抗拉和柔软这一对互为矛盾的问题。在电缆设计中，根据现有材料的性能，选用成熟的材料，提高了电缆整体耐高/低温性能以及抗撕裂性能。
28.尤其是用于井下作业时候，还可以采用普通的空气作为冷媒，作为供氧系统的补充。
附图说明
29.图1为本实用新型实施例的径向截面结构示意图。
30.图中：流体通道1、导体2、隔离层3、绝缘层4、加强层5、护套层6。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步详细地说明。
32.如图1所示，一种流体冷却的抗拉增强型矿山机械用电缆，电缆的外径范围是10.5～21.0mm，其特征是结构包括：由中空管构成的流体通道1、由镀锡铜单丝和芳纶丝构成的导体2、由加强型无纺布构成的隔离层3、由90℃高电性乙丙橡胶绝缘材料构成的绝缘层4、由芳纶丝编织构成的加强层5以及由105℃高抗撕cpe材料构成的护套层6；
33.所述流体通道1的材质是特氟隆，流体通道1的厚是0.6～1.0mm，流体通道1的外径是6.0～12.0mm；流体通道1内是流体冷却介质；
34.所述导体2是符合iec60228要求的第6类镀锡铜软导体；导体2包括多根股线，每根股线是由多根镀锡铜单丝以及一根芳纶丝束合构成，束合节径比是10～15倍；多根股线成一层绞合包裹在流体通道1外，绞合节径比不超过10倍；镀锡铜单丝的标称直径范围是0.150～0.200mm；导体2的截面积为各根股线截面积之和，导体2的截面积是16～95mm2；
35.所述隔离层3的加强型无纺布重叠绕包在导体2外，搭盖率≥20%；
36.所述绝缘层4的标称厚度是0.7～0.9mm；
37.所述加强层5的编织密度是30～40%；
38.所述护套层6是的标称厚度是1.3～1.7mm。
39.优选的，流体冷却介质是水、二氧化碳、氮气、油或普通空气等。105℃高抗撕cpe材料的撕裂强度大于5n/mm。
40.具体到本例中：
41.本例电缆的导体截面积是16mm2，该规格导体下，本电缆的外径是10.5mm。为保证电缆的性能：
42.镀锡铜单丝的标称直径是0.150mm，镀锡铜单丝的数量是912根，每根股线中有一根6300dex的芳纶丝，股线的束合节径比是12倍，绞合节径比是9.5倍。
43.流体通道1的管壁厚度是0.6mm，外径是6.0 mm。
44.电缆的外径是10.5mm。
45.隔离层3的加强型无纺布的厚度是0.2mm，搭盖率是25%。
46.绝缘层4的标称厚度是0.7mm。
47.加强层5的编织密度35%。
48.护套层6的标称厚度是1.3mm。
49.本例的90℃高电性乙丙橡胶绝缘材料可选牌号为xj-30r、105℃高抗撕cpe材料可选牌号为xh-21b。
50.本电缆有载流量大、抗拉效果强的性能特点，能够有效降低使用过程中的温升，满足更长使用寿命的要求，适于低温、油污、大载流、移动、弯曲等环境条件下的使用。本例电缆的主要检测项目及指标如下：
51.1、护套空气箱老化试验：试验条件是135℃
×
10天，指标要求原始抗张强度≥12mpa，原始断裂伸长率≥300%，老化后抗张强度变化率最大
±
30%、断裂伸长率
±
30%%，结果是合格。
52.2、护套耐矿物油irm902试验：试验条件是100℃
×
24小时，指标要求是抗张强度保留率≥60%、断裂伸长率保留率≥60%，结果是合格。
53.3、护套抗撕裂强度试验：指标要求是大于5n/mm，结果是合格。
54.4、低温弯曲试验：试验条件是-35℃，指标要求是无裂纹，结果是合格。
55.5、静态曲挠试验：铅垂线间的最大距离应不超过45cm，结果是合格。