專利名稱：井下采掘機用拖曳電纜及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是對井下采掘機用拖曳電纜的改進(jìn)，尤其涉及一種抗拉強度高， 耐頻繁彎曲及移動，使用壽命長的井下采掘機用拖曳電纜。
背景技術(shù)：
井下例如鐵礦、磷礦、煤礦等采掘機用拖曳電纜，用于連接礦井巷道 中頻繁移動采掘機，與固定電源控制柜之間，電纜一端固定在電源控制柜， 另一端與采掘機上的收線滾筒連接，當(dāng)采掘機在礦井巷道內(nèi)頻繁往返移動 時，收線滾筒對電纜收放線。拖曳電纜收放巻繞頻度較高，每天收放巻繞
要達(dá)100多次，要求電纜具有很好抗拉和彎曲性能?，F(xiàn)有技術(shù)拖曳電纜，
為普通橡套軟電纜，在絞合纜芯填充成圓繞包扎緊后，擠包橡膠護(hù)層，護(hù) 套與纜芯分離，電纜頻繁巻繞收放拉力主要集中在護(hù)層，容易造成橡膠護(hù) 層鼓包、開裂，損壞，失去外護(hù)套保護(hù)作用，從而使得電纜絕緣性能下降， 通常電纜只能使用1個月左右?，F(xiàn)有拖曳電纜橡膠護(hù)套易損壞，是拖曳電 纜有效使用壽命短的主要原因。為提高井下采掘機用橡膠護(hù)套拖曳電纜的 抗拉強度及耐巻繞性能，也有采用擠制內(nèi)外雙橡膠護(hù)層結(jié)構(gòu)。制備內(nèi)外雙 護(hù)層，是在絞合纜芯外先擠制一層氯化聚乙烯橡膠，邊擠包邊連續(xù)硫化， 然后再擠包同樣材料的外護(hù)層并硫化。雖然內(nèi)護(hù)層與纜芯有較好的結(jié)合力， 內(nèi)護(hù)套可以與纜芯同時受力，但內(nèi)外護(hù)層呈分離的二層結(jié)構(gòu)，這樣內(nèi)護(hù)層 只是作為填充使用，對外護(hù)層抗拉強度提高基本沒有作用。
為此，現(xiàn)有技術(shù)還采用在護(hù)套內(nèi)側(cè)增加編織加強層方式，以提高拖曳
電纜護(hù)套抗拉和巻繞能力
中國專利CN2768160公開的隧道施工用高耐磨復(fù)合護(hù)套防水拖曳電 纜，在纜芯外包覆聚乙烯隔離套，外加鍍鋅細(xì)鋼絲編織鎧裝層，再在鎧裝 層外擠包聚氯乙烯外護(hù)套，鋼絲編織層嵌入外護(hù)套中成為加強型復(fù)合護(hù)套。 鋼絲嵌入聚氯乙烯外護(hù)套中，雖然提高了外護(hù)套的抗拉能力，但由于聚氯 乙烯護(hù)套與鋼絲均相對較硬，使得電纜彎曲性能較差，最小也要30倍于電 纜外徑，因此只適合于不頻繁巻繞的拖動場合，不適用于井下頻繁巻繞收 放線場合；其次，此結(jié)構(gòu)電纜，復(fù)合護(hù)套與纜芯分離，電纜拉力仍然主要 集中于外護(hù)套，容易導(dǎo)致在較短使用時間即出現(xiàn)外護(hù)套與鋼絲編織層脫離，
而失去加強作用，使得外護(hù)套仍然容易受力損壞。
中國專利CN2563709公開的海洋聲陣拖曳電纜，在纜芯外擠包聚氨酯 內(nèi)護(hù)套，內(nèi)護(hù)外纏繞有Kevlar加強層，再在Kevlar加強層外擠包聚氨酯外 護(hù)套。其解決的是平移拖動問題，同樣此電纜因纏繞Kevlar層，使內(nèi)外護(hù) 分離，導(dǎo)致受力仍然集中在外護(hù)層，纏繞Kevlar層對提高外護(hù)抗拉能力作 用不大；此外，聚氨酯外護(hù)，提高的是耐磨性，因材料相對較硬，也會導(dǎo) 致彎曲性能下降，不能滿足頻繁彎曲收放要求，同樣只能適用于平移拖動。
中國專利CN200972798公開的拖曳電纜，在絞合纜芯填充填充繩，外 包隔離帶，包覆芳綸抗拉加強層，包覆隔離帶，再擠包聚氨酯外護(hù)套。同 樣，因內(nèi)外護(hù)間包覆芳綸抗拉加強層，內(nèi)外護(hù)層仍然呈分離狀態(tài)，外護(hù)受 拉力仍然較大，外護(hù)易損壞。
中國專利CN1664619公開的分布式海洋地震勘探拖纜，拖纜內(nèi)部沿外 保護(hù)套長度方向設(shè)置有抗張力纖維繩，外擠包聚氨酯外護(hù)套。
上述專利公開的技術(shù)方案， 一個共同特點，均是提高平移拖動抗拉， 并且內(nèi)外護(hù)層仍然分離，外護(hù)受力仍然較大，對頻繁巻繞收放基本沒有作 用和啟發(fā)。
再就是，現(xiàn)有配電用拖曳電纜，其纜芯基本都是采用"3+l"4根絕緣 線芯絞合結(jié)構(gòu)，此種組合方式，電纜外徑相對較大，也會影響電纜的彎曲 巻繞性能，及頻繁彎曲的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種護(hù)層抗拉能力強， 內(nèi)、外護(hù)層及纜芯整體受力，使用壽命長的井下采掘機用拖曳電纜。
本發(fā)明另一目的在于提供一種電纜外徑更小，.彎曲性能好的井下采掘 機用拖曳電纜。
本發(fā)明再一目的在于提供一種上述井下采掘機用拖曳電纜制備方法。 本發(fā)明第一 目的實現(xiàn)，主要構(gòu)思是在絞合纜芯外直接擠包氯磺化聚乙 烯橡膠內(nèi)護(hù)層，內(nèi)護(hù)層外包覆編織密度較稀的編織加強層，再在編織加強 層外擠包氯磺化聚乙烯橡膠外護(hù)層，而后一次硫化，使內(nèi)外橡膠護(hù)層穿過 編織層粘連成，類似鋼絲或簾線子午輪胎結(jié)構(gòu)整體，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的 不足，實現(xiàn)本發(fā)明目的。具體說，本發(fā)明井下采掘機用拖曳電纜，包括絞 合軟纜芯，及內(nèi)外護(hù)層，其特征在于絞合軟纜芯外直接擠包氯磺化聚乙烯 橡膠內(nèi)護(hù)層，不硫化直接包覆由耐硫化溫度、編織密度為20-40%纖維編織
層，編織層外擠包氯磺化聚乙烯橡膠外護(hù)層， 一次硫化定型。 本發(fā)明所說
絞合軟纜芯，為通常軟電纜結(jié)構(gòu)，即由細(xì)銅絲絞合軟導(dǎo)體，外擠包橡 膠絕緣組成線芯，再絞合成纜，此屬于現(xiàn)有技術(shù)；此外纜芯可以是純電力 線芯，還可以是放有信號線芯及屏蔽結(jié)構(gòu)的纜芯。
內(nèi)外護(hù)層均采用氯磺化聚乙烯橡膠，是本發(fā)明護(hù)層一大特點，此材料 為經(jīng)試驗選擇結(jié)果，它不僅具有橡膠護(hù)套的柔軟性及機械性能，而且二次 擠包通過一次共同硫化，可以使分離的內(nèi)外護(hù)層在硫化時，能透過稀疏的 編織層融合成一整體結(jié)構(gòu)(類似鋼絲或簾線子午輪胎結(jié)構(gòu))，從而不僅大大提 高了橡膠外護(hù)層的抗拉強度及耐巻繞性能，而且因是在纜芯外直接擠包內(nèi) 護(hù)層，內(nèi)護(hù)層與纜芯也結(jié)合成一體，從而可以使纜芯與內(nèi)外護(hù)層同時受力， 克服了現(xiàn)有技術(shù)纜芯與護(hù)層分離，及內(nèi)外護(hù)層分離的缺陷。如果采用其他 橡膠護(hù)層材料，則內(nèi)外兩護(hù)層在硫化時不易結(jié)合成整體，只能成為分層的 內(nèi)外二層。
纖維編織層，在本發(fā)明中作為一種抗拉增強層，編織目的，交錯纖維 既有利于提高其抗拉強度，同時其較大空隙又能使內(nèi)外層橡膠在硫化時穿 過融為一體。纖維本身的抗拉強度將影響電纜抗拉強度，因此較好采用抗 拉強度高的纖維，從而提高電纜的抗拉強度。此外，因硫化是在一定溫度(例 如20(TC左右)下進(jìn)行，因此編織纖維材料應(yīng)選擇能耐硫化溫度材料。本發(fā) 明纖維，較好采用例如聚芳酰胺(芳綸)纖維、碳纖維、聚苯硫醚纖維、Kevlar 纖維、高強聚乙烯纖維、尼龍系列纖維(如尼龍-3纖維、尼龍-4纖維，尼龍 -46纖維、尼龍-6纖維、尼龍-5纖維、尼龍-610纖維、尼龍-12纖維、尼龍 -66纖維、尼龍-7纖維、尼龍-9纖維等)，滌綸纖維，玻璃纖維等等，它們 可以是各類單一纖維編織物，也可以是混合纖維編織物。纖維編織密度 20-40%，主要是平衡抗拉強度和橡膠硫化互融，既能使內(nèi)外護(hù)層在硫化時 能相互嵌入結(jié)合成整體(類似于鋼絲或簾線橡膠輪胎)，又有較好的纖維交 錯，較高的抗拉能力。如果編織密度過密，則硫化時里外二層橡膠不易穿 過編織層結(jié)合成一體；編織密度過稀，則又會降低編織層的抗拉作用。但 是編織密度20-40%，僅是一種試驗優(yōu)選值，并非極值，適當(dāng)偏離也同樣具 有基本作用。
本發(fā)明第二目的實現(xiàn)，改進(jìn)是將地線芯分成三根，分別排列于三根主 線芯間，使纜芯成為"3+3"結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)絞合纜芯，既可以縮小電纜外徑，
同樣規(guī)格電纜，采用此結(jié)構(gòu)，其外徑可以減少約16%，有利于提高電纜的 彎曲性能，減小彎曲半徑；同時又增加了電纜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有利于耐彎 曲疲勞。
本發(fā)明第三目的實現(xiàn)，井下采掘機用拖曳電纜制備方法，其特征是纜 芯絞合后直接擠包氯磺化聚乙烯橡膠內(nèi)護(hù)層，包覆耐硫化溫度、編織密度 為20-40%纖維編織層，擠包氯磺化聚乙烯橡膠外護(hù)層，硫化定型。
為進(jìn)一步提高硫化護(hù)層的緊密度和內(nèi)外護(hù)層的結(jié)合緊密， 一種較好是 擠包外護(hù)層后，用能耐硫化溫度不膨脹材料繞包扎緊，放入硫化缸中硫化， 硫化后除去繞包帶。
本發(fā)明在擠包外護(hù)層后繞包扎緊再硫化，繞包扎緊作用是限制硫化時 橡膠受高溫影響膨脹，使護(hù)層硫化更緊密，提高橡膠護(hù)層強度。所說耐硫 化溫度不膨脹材料，是指在硫化溫度下不喪失扎緊作用，其中一種較好為 優(yōu)選采用棉布帶，既能耐硫化溫度，又基本無膨脹性，可以確保硫化緊密。
本發(fā)明硫化，可以是通常橡套電纜硫化方式，但其中一種更好為采用 硫化缸硫化，硫化缸硫化，更適合硫化護(hù)層厚度厚，并且硫化更徹底，能 夠使內(nèi)護(hù)層也能充分硫化。
本發(fā)明井下采掘機用拖曳電纜，釆用在絞合軟纜芯外直接擠包氯磺化 聚乙烯橡膠內(nèi)護(hù)層，不硫化直接包覆耐硫化溫度、編織密度為20-40%纖維 編織層，再擠包氯磺化聚乙烯橡膠外護(hù)層， 一次硫化定型。此電纜纜芯與 內(nèi)護(hù)層結(jié)合好，內(nèi)外護(hù)層在硫化時又能融合為不分離整體結(jié)構(gòu)，且其中夾 有編織加強層，不僅使得內(nèi)外護(hù)層整體受力，而且纜芯也同時受力，這樣 電纜頻繁巻繞抗拉受力，為整體電纜，而不主要是外護(hù)層，從而顯著提高 了電纜抗拉及巻繞能力，使得電纜整體抗拉能力大大增強，克服了拖曳電 纜外護(hù)層易損壞的不足，延長了有效使用壽命，使用壽命可提高10-15倍。 內(nèi)外護(hù)層硫化結(jié)合成一整體，內(nèi)夾有增強纖維編織，此為本發(fā)明拖曳電纜 與現(xiàn)有技術(shù)拖曳電纜的一個重要區(qū)別。此外，將地線芯三等分后分別放置 于主線芯成纜間隙，形成"3+3"纜芯結(jié)構(gòu)，減小了電纜外徑和電纜重量(成 圓填充少)，加之纖維編織增強層不影響電纜彎曲，使得電纜彎曲性能得到 提高，彎曲半徑可以降至電纜直徑的6倍(通常橡套電纜為8倍)；并且"3+3" 纜芯結(jié)構(gòu)，還增強了電纜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，也有利于耐彎曲疲勞。此外本發(fā) 明方法中，硫化前在外護(hù)層外面采用棉布包扎后硫化，及硫化缸硫化方式， 可以使橡膠護(hù)層硫化更致密，內(nèi)外護(hù)層融合程度高，更有利于抗拉強度的
提高。
以下結(jié)合一個具體實施方式
，示例性說明本發(fā)明。


附圖為本發(fā)明一種井下采掘機用拖曳電纜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
實施例參見附圖，本發(fā)明井下采掘機用拖曳電纜，采用5類、6類鍍
錫銅絲，按束絲和復(fù)絞全部采用同向絞合方式，節(jié)徑倍比控制在12以下，
絞合成主線芯軟導(dǎo)體l，地線芯按截面等分成三份，分別束絲和復(fù)絞成地線
導(dǎo)體3，主線芯和地線芯外，分別擠包有乙丙橡皮絕緣2和4，將三根地線 芯分別放置于三根主線芯間隙中，按"3+3"結(jié)構(gòu)絞合成纜，成纜節(jié)徑比控 制在8倍以下。絞合纜芯外不填充，采用外擠出方式直接擠包氯磺化聚乙 烯橡膠內(nèi)護(hù)層5，在內(nèi)護(hù)層外編織編織密度為20%-30%的芳淪纖維編織層6， 在纖維編織層外采用外擠出方式擠包氯磺化聚乙烯橡膠外護(hù)層7。重疊繞包 高強度棉布，放置于硫化缸中，按現(xiàn)有技術(shù)加溫加壓硫化。最后除去電纜 外繞包棉布帶，即獲得具有很好彎曲性能和，高抗拉強度的井下采掘機用 拖曳電纜。
此外本發(fā)明電纜，還可以做成帶屏蔽結(jié)構(gòu)的高壓拖曳電纜；纜芯間還 可以放置信號線，等等。
權(quán)利要求
1、井下采掘機用拖曳電纜，包括絞合軟纜芯，及內(nèi)外護(hù)層，其特征在于絞合軟纜芯外直接擠包氯磺化聚乙烯橡膠內(nèi)護(hù)層，不硫化直接包覆由耐硫化溫度、編織密度為20-40％纖維編織層，編織層外擠包氯磺化聚乙烯橡膠外護(hù)層，一次硫化定型。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述井下采掘機用拖曳電纜，其特征在于地線芯三等 分成三根，分別放置于主線芯間隙中，使纜芯呈"3+3"結(jié)構(gòu)。
3、 井下采掘機用拖曳電纜制備方法，其特征是纜芯絞合后直接擠包氯磺 化聚乙烯橡膠內(nèi)護(hù)層，包覆耐硫化溫度、編織密度為20-40%纖維編織層，擠 包氯磺化聚乙烯橡膠外護(hù)層，硫化定型。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述井下采掘機用拖曳電纜，其特征在于擠包外護(hù)層 后，用能耐硫化溫度且不膨脹材料繞包扎緊，放入硫化缸中硫化，硫化后除 去繞包帶。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述井下采掘機用拖曳電纜，其特征在于能耐硫 化溫度且不膨脹材料為棉布。
全文摘要
本發(fā)明是對井下采掘機用拖曳電纜的改進(jìn)，其特征是絞合軟纜芯外直接擠包氯磺化聚乙烯橡膠內(nèi)護(hù)層，不硫化直接包覆由耐硫化溫度、編織密度為20-40％纖維編織層，編織層外擠包氯磺化聚乙烯橡膠外護(hù)層，一次硫化定型。此電纜纜芯與內(nèi)護(hù)層、內(nèi)外護(hù)層結(jié)合好，不僅使得內(nèi)外護(hù)層整體受力，而且纜芯也同時受力，電纜頻繁卷繞抗拉受力，為整體電纜，而不主要是外護(hù)層，電纜整體抗拉能力大大增強，使用壽命可提高10-15倍。纜芯“3+3”結(jié)構(gòu)，不僅可使彎曲半徑降至電纜直徑的6倍，而且還增強了電纜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，也有利于耐彎曲疲勞。本發(fā)明電纜，彎曲性能好，耐頻繁移動和頻繁收線放線，并護(hù)層具有很高抗拉強度。
文檔編號H01B7/02GK101202132SQ200710190370
公開日2008年6月18日 申請日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者勇 張, 胡清平, 魏金蓉 申請人:遠(yuǎn)東電纜有限公司;江蘇新遠(yuǎn)東電纜有限公司;遠(yuǎn)東復(fù)合技術(shù)有限公司