一种超柔性高抗拉水密电缆及其导体的制作方法

1.本实用新型涉及一种超柔性高抗拉水密电缆及其导体。


背景技术：

2.随着现代高新技术的发展，人类对水下资源的勘探、开发、利用和关注达到前所未有的高度，水下工程的规模越来越大，围绕水下环境的各种通信技术也层出不穷，负责在水下传输电能的水密电缆的性能对水下工程来说便至关重要。传统的水密电缆采用全导体结构，其重量大，柔软性差，抗拉性能差，无法应对水流流动、水流侵蚀及设备自重产生的拉力，使用寿命无法满足需求。


技术实现要素：

3.针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种电缆导体，以解决现有电缆柔软性差、抗拉性能不足等问题。
4.本实用新型提供了一种电缆导体，导体包括多个中心钢丝加强单元和多个中心芳纶加强单元；所述中心钢丝加强单元由设置在中心的一股钢丝以及围绕该股钢丝环形设置的多股铜丝绞合而成；所述中心芳纶加强单元由设置在中心的一股芳纶丝以及围绕该股芳纶丝环形设置的多股铜丝绞合而成。
5.优选地，所述导体为非紧压多层结构，由内向外按1 6 12 18的结构分为四层且绞合方向均为左。
6.优选地，所述导体的第一层为一个所述中心钢丝加强单元，第二层包括六个所述中心芳纶加强单元，第三层包括十二个所述中心芳纶加强单元，第四层包括十五个所述中心芳纶加强单元和三个所述中心钢丝加强单元。
7.优选地，所述导体的四层的节径比大小排序为：第一层》第二层》第三层》第四层。
8.本实用新型还提供了一种超柔性高抗拉水密电缆，包括由内向外依次设置的前述的导体、隔离层、绝缘层和护套层。
9.优选地，所述隔离层采用聚四氟乙烯生料带。
10.优选地，所述绝缘层采用橡胶制成。
11.优选地，所述护套层采用橡胶制成，包括内护层和外护层。
12.优选地，在所述绝缘层和护套层之间还设有加强编织层，所述加强编织层采用芳纶编织而成。
13.本实用新型提供的水密电缆具有重量轻，抗拉强度高，抗扭曲弯曲性能、水密性能、柔软性优异等优点。由于导体的单丝直径较小，且采用了中心芳纶加强单元，使得电缆具有良好的柔软性，配合中心钢丝加强单元，大大提高了电缆的抗拉力。
附图说明
14.图1是本实用新型超柔性抗拉水密电缆的结构示意图；
15.图2是中心钢丝加强单元的结构示意图；
16.图3是中心芳纶加强单元的结构示意图。
17.元件标号说明：
[0018]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
导体
[0019]
11
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中心钢丝加强单元
[0020]
12
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中心芳纶加强单元
[0021]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
隔离层
[0022]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
绝缘层
[0023]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
加强编织层
[0024]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
内护层
[0025]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
外护层
[0026]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
钢丝
[0027]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
铜丝
[0028]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
芳纶丝
具体实施方式
[0029]
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。
[0030]
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。
[0031]
如图1所示，本实用新型提供了一种超柔性高抗拉水密电缆导体，导体1包括多个中心钢丝加强单元11和多个中心芳纶加强单元12。
[0032]
如图2所示，中心钢丝加强单元11由设置在中心的一股钢丝7以及围绕该股钢丝7环形设置的六股铜丝8绞合而成，绞合方向为左。具体地，每股钢丝7包括7根直径为0.28mm的镀锌钢丝；每股铜丝8由25根直径为0.147mm的第六类镀锡软铜丝一次性束合而成，束合方向为左。
[0033]
如图3所示，中心芳纶加强单元12由设置在中心的一股芳纶丝9以及围绕该股芳纶丝9环形设置的六股铜丝8绞合而成。具体地，每股芳纶丝9包括4根直径为0.3mm的芳纶丝；每股铜丝8由25根直径为0.147mm的第六类镀锡软铜丝一次性束合而成，束合方向为左向。
[0034]
中心钢丝加强单元11和中心芳纶加强单元12中均采用镀锡铜丝的原因在于，镀锡铜丝表面光滑，活动性好，当电缆弯曲时，镀锡铜丝之间的摩擦阻力和相互约束力较小，有利于沿同一方向螺旋滑行与伸展。
[0035]
为了确保电缆的导电性能，导体单丝采用上公差，其中单丝公差要求为
[0036]
如图1所示，导体1为非紧压多层绞合结构，其由内向外按1 6 12 18的结构分为四层，包括33个中心芳纶加强单元12和4个中心钢丝加强单元11。其中，第一层为一个中心钢丝加强单元11，其绞合方向为左；第二层以第一层为中心，由六个中心芳纶加强单元12组成，并以1 6结构进行成缆绞合，绞合方向为左；第三层由十二个中心芳纶加强单元12组成，并以1 6 12的结构进行成缆绞合，绞合方向为左；第四层由十五个中心芳纶加强单元12和三个中心钢丝加强单元11组成，每五个中心芳纶加强单元12为一组，相邻两组中心芳纶加
强单元12之间设置一个中心钢丝加强单元11，并以1 6 12 18的结构进行最后一次成缆绞合，绞合方向为左。在导体成缆工序中，由具有退扭兼张力控制功能的成缆机分3次完成绞合成缆，成缆时保证中心钢丝加强单元11和中心芳纶加强单元12中的张力均匀一致，3次成缆方向统一为左向，与导体的绞合方向一致，这样获得的导体结构中的弯曲模量较小，可以增强整根电缆的抗扭曲性能，同时也可以使导体1的整体结构更为紧实。考虑到成股的导体单丝在经过紧压后，其断裂伸长率会明显下降，本实用新型采用的非紧压多层结构可以大大提高导体的单丝断裂伸长率，使单丝断裂伸长率γ≥20％。
[0037]
在本实用新型中，导体1的四层的节径比大小排序为：第一层》第二层》第三层》第四层，其中第一层的节径比为25倍，第二层的节径比为18倍，第三层的节径比为16倍，第四层的节径比为14倍。此种导体结构稳定，抗扭转性能相比普通导体有所加强，重量轻。
[0038]
本实用新型还提供了一种超柔性高抗拉水密电缆，该电缆包括由内向外依次设置的前述导体1、隔离层2、绝缘层3、加强编织层4和护套层。
[0039]
在成缆后的导体1外侧绕包一层隔离层2，隔离层2采用聚四氟乙烯生料带，其可以在保持导体1柔性的同时提高导体1的圆整度。
[0040]
绝缘层3采用以乙丙橡胶为基材的高弹性橡胶材料，其耐温等级达到100℃，体积电阻率可达1
×
10
16
ω
·
cm。与传统的聚乙烯材料相比，本实用新型的绝缘层3的耐热性和机械性能大大提升，同时减少了收缩性，受热后不再融化，并能保持优良的电气性能。生产时，采用挤压式模具，使绝缘层3挤包在导体1和隔离层2的外侧，这样在大大提高电缆的稳定性与水密性的同时，还可以避免电缆在制造过程中以及后续使用过程中出现变形。
[0041]
编织加强层4由36锭卧式编织机对单丝直径约为0.40mm的dtex：6440型进口芳纶丝进行编织而成，其可以使电缆中各层结构位置稳固，同时提高了电缆的耐扭曲性能。
[0042]
护套层采用橡胶材料制成，包括由内向外设置的内护层5和外护层6。内护层5的主要作用是使绝缘层3、编织加强层4与内护层5三者之间更加紧密，使电缆圆整，结构稳定。为了达到所需紧密效果，依据橡胶分子之间的相似相容原理，内护层5采用与绝缘层3相同的橡胶材料。外护层6采用水密性优良的以氯磺化橡胶为基材的橡胶材料。内护层5和外护层6均采用连续硫化一次性共挤方式挤出，这种挤出方式的好处在于可以使两者在连续硫化管道内高温高压的作用下紧密接触，不会分层。挤出时上牵引采用导轮式放线牵引装置，避免传统的履带式牵引使成缆线芯压扁变形，机头处采用双层共挤式挤压式模具，并调整模具的位置，适用时增大中间模具与外模具的距离，从而增加连续硫化挤橡机的挤出压力，使护套层紧密包覆电缆表面，增强整体电缆的稳定性及水密性。
[0043]
在本实用新型中，中心芳纶加强单元12增加了导体的柔性与抗拉力，中心钢丝加强单元11则对电缆整体起到支撑作用，使得电缆更加笔直，抗扭曲性能得到进一步提升。
[0044]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。