專利名稱：環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力電纜，應(yīng)用于各類額定電壓的礦井下移動采煤設(shè)備的電 源連接以及礦井下巷道照明，輸送機聯(lián)鎖和控制與信號設(shè)備電源連接等等領(lǐng)域。特別是一 些石油、礦山、冶金、隧道等的自動安全消防系統(tǒng)和緊急供電系統(tǒng)中，作為電能傳輸?shù)膽?yīng)急 電力電纜。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，礦業(yè)開發(fā)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。特別是西部、北部省區(qū)煤炭資源非常豐富，這些地區(qū)屬于相對落后的地區(qū)。礦產(chǎn)資源 將占有很大的比例，在今后的發(fā)展過程中，開發(fā)這些資源勢在必行。另一方面，由于歷年來 煤礦行業(yè)事故頻頻，國務(wù)院三令五申關(guān)閉中小煤礦，并在今后的發(fā)展中國家將投入大量資 金優(yōu)先考慮對煤礦的安全系統(tǒng)及作業(yè)環(huán)境進行改造，這就為電纜制造廠家開發(fā)礦用電纜新 產(chǎn)品提供了良機。但是煤炭行業(yè)明令規(guī)定煤礦所用的電纜必須按煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT818. 1 818. 14-1999進行生產(chǎn)及檢驗，同時產(chǎn)品必須通過煤炭行業(yè)的檢驗，取得生產(chǎn)許可證產(chǎn)品才 允許進入煤礦使用。煤礦用移動軟電纜主要用于煤礦井下移動設(shè)備的電源連接。地下礦井 環(huán)境惡劣，很多礦石非常堅硬、鋒利；加之地下水滲漏，地面泥、水、礦石混雜，且有很多礦物 質(zhì)溶解在水中。在電纜運行的過程中，經(jīng)常受到礦石的砸、碰、刮等情況，使電纜的護套很容 易發(fā)生機械損傷而報廢。盡管國家標(biāo)準(zhǔn)對電纜的性能提出了更高的要求電纜護套的抗撕 強度不小于7. 5N/mm2。但是在實際使用過程中，還是經(jīng)常發(fā)生電纜護套損傷、線芯折斷等情 況，導(dǎo)致電纜報廢，尤其容易引發(fā)瓦斯爆炸事故，造成人員財產(chǎn)損失。尤其是石油、礦山、冶金、隧道等防火安全條件高的場合，所使用的電纜絕緣層，護 套層都不能采用含鹵的絕緣材料。否則，火災(zāi)一旦蔓延，不僅會產(chǎn)生大量的濃煙，而且會產(chǎn) 生具有“二次災(zāi)害”的腐蝕性很強的鹵化氫氣體，危及人的生命，危害設(shè)備和污染環(huán)境。隨著 經(jīng)濟的高速發(fā)展以及環(huán)境組織對環(huán)境保護的要求，亟待開發(fā)環(huán)保型安全電纜以滿足石油、 礦山、冶金、隧道等防火安全條件高的場合需求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是要提供一種防火、防水、防腐、環(huán)保、安全性高，適于特定災(zāi)難 情況下仍能維持通電的保安，救災(zāi)電源以及滅火，報警，照明，通信等的應(yīng)急電源所使用的 低煙無鹵，無毒無公害的綠色安全電纜——環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜。本實用新型設(shè) 計環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜，包括電纜內(nèi)芯、電纜外層，其特征在于電纜內(nèi)芯由導(dǎo)電 線芯、耐火層、屏蔽層組成，耐火層繞包在導(dǎo)電線芯上，在耐火層外為屏蔽層，電纜外層由內(nèi) 而外依此由半導(dǎo)電阻水帶、內(nèi)襯層、銅絲銅帶組合屏蔽層、半導(dǎo)電阻水緩沖帶、阻燃內(nèi)襯層、 雙鋼帶鎧裝層和膨脹型無鹵阻燃保護層組成。其特征在于所述的耐火層為合成云母帶 GSG，所述的導(dǎo)電阻水帶是由高吸水性、導(dǎo)電性材料和無紡布帶構(gòu)成，高吸水材料有羧甲基 纖維素、乙烯醇-丙烯酸共聚物等，分子內(nèi)含有大量的親水基團，所述的內(nèi)襯層是由阻燃玻璃纖維帶繞包而成，所述的半導(dǎo)電阻水緩沖帶是由一種經(jīng)過加工的具有微型泡沫的半導(dǎo)電 阻水帶繞包構(gòu)成，所述的阻燃內(nèi)襯層采用氧指數(shù)高的阻燃型交聯(lián)聚烯烴電纜料。其特征在 于電纜外層內(nèi)的電纜內(nèi)芯可以有一個以上。其特征在于電纜外層內(nèi)的電纜內(nèi)芯有三個 或四個或五個。其特征在于屏蔽層是由CCV干法交聯(lián)三層共擠形成，內(nèi)層為半導(dǎo)電導(dǎo)體屏 蔽料，外層為半導(dǎo)電絕緣屏蔽料，中間為交聯(lián)聚乙烯絕緣料，三層均由低煙無鹵電纜材料擠 壓成型，通過交聯(lián)處理，將聚乙烯的線型分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)。其特征在于 導(dǎo)電線芯由若干根直徑相同的軟圓銅絲絞制而成。其特征在于電纜外層的銅絲銅帶組合 屏蔽層由一層銅絲外一層銅帶繞包組成。其特征在于雙鋼帶鎧裝層是由非導(dǎo)磁鋼帶間隙 繞包構(gòu)成。其特征在于電纜外層的膨脹型無鹵阻燃聚烯烴保護層，由酸源(脫水劑)、碳 源(成炭劑)及氣源(發(fā)泡劑)三部分組成的護套材料。本實用新型的優(yōu)點是由于采用了 上述結(jié)構(gòu)，從而提高了防火、安全效果。不會蔓延、燃燒及產(chǎn)生鹵化氫有害氣體，同時還有短 路保護的屏蔽系統(tǒng)，達(dá)到了綠色環(huán)保型安全電纜的設(shè)計要求。

圖一為本實用新型的具有三個電纜內(nèi)芯的結(jié)構(gòu)剖視圖，圖二為本實用新型的具有四個電纜內(nèi)芯的結(jié)構(gòu)剖視圖，
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型作詳細(xì)說明。
具體實施方式
圖中包括電纜內(nèi)芯、電纜外層，其特征在于電纜內(nèi)芯由導(dǎo)電線芯1、耐火層2、屏 蔽層組成，耐火層2繞包在導(dǎo)電線芯1上，在耐火層2外為屏蔽層(包括導(dǎo)體屏蔽3、交聯(lián) 聚乙烯絕緣料4、絕緣屏蔽5)，電纜外層由內(nèi)而外依此由半導(dǎo)電阻水帶6、內(nèi)襯層7、銅絲銅 帶組合屏蔽層8、半導(dǎo)電阻水緩沖帶9、阻燃內(nèi)襯層10、雙鋼帶鎧裝層11和膨脹型無鹵阻燃 保護層12組成。其特征在于所述的耐火層為合成云母帶GSG，所述的導(dǎo)電阻水帶6是由 高吸水性、導(dǎo)電性材料和無紡布帶構(gòu)成，高吸水材料有羧甲基纖維素、乙烯醇_丙烯酸共聚 物等，分子內(nèi)含有大量的親水基團，所述的內(nèi)襯層7是由阻燃玻璃纖維帶繞包而成，所述的 半導(dǎo)電阻水緩沖帶9是由一種經(jīng)過加工的具有微型泡沫的半導(dǎo)電阻水帶繞包構(gòu)成，所述的 阻燃內(nèi)襯層采用氧指數(shù)高的阻燃型交聯(lián)聚烯烴電纜料。其特征在于電纜外層內(nèi)的電纜內(nèi) 芯可以有一個以上。其特征在于電纜外層內(nèi)的電纜內(nèi)芯有三個或四個或五個。其特征在 于屏蔽層是由CCV干法交聯(lián)三層共擠形成，內(nèi)層3為半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽料，外層5為半導(dǎo)電 絕緣屏蔽料，中間4為交聯(lián)聚乙烯絕緣料，三層均由低煙無鹵電纜材料擠壓成型，通過交聯(lián) 處理，將聚乙烯的線型分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)。其特征在于導(dǎo)電線芯1由若干 根直徑相同的軟圓銅絲絞制而成。其特征在于電纜外層的銅絲銅帶組合屏蔽層8由一層 銅絲外一層銅帶繞包組成。其特征在于雙鋼帶鎧裝層11是由非導(dǎo)磁鋼帶間隙繞包構(gòu)成。 其特征在于電纜外層的膨脹型無鹵阻燃聚烯烴保護層12，由酸源(脫水劑)、碳源(成炭 劑)及氣源(發(fā)泡劑)三部分組成的護套材料。本實用新型的技術(shù)方案是這樣來完成的。電纜由導(dǎo)電線芯1、耐火層2、屏蔽層(包括導(dǎo)體屏蔽3、交聯(lián)聚乙烯絕緣料4、絕緣屏蔽5)、半導(dǎo)電阻水帶6、內(nèi)襯層7、銅絲銅帶組合 屏蔽層8、半導(dǎo)電阻水緩沖帶9、阻燃內(nèi)襯層10、雙鋼帶鎧裝11和膨脹型無鹵阻燃保護層12共同組成。電纜的導(dǎo)電線芯1是由許多根軟園銅單線按同心分層式絞制而成的絞合導(dǎo)體。 耐火層2是由優(yōu)質(zhì)的耐火合成云母帶組成，包繞在導(dǎo)電線芯1上，屏蔽層為三層共擠由導(dǎo)體 屏蔽3——交聯(lián)聚乙烯絕緣料(XLPE)4——絕緣屏蔽5組成依次包覆于耐火層2的外側(cè)， 半導(dǎo)電阻水帶6重疊繞包在絕緣屏蔽5的外側(cè)，低煙無鹵內(nèi)襯層7擠包在外面。銅絲銅帶 組合屏蔽層8是由多根軟圓銅絲疏繞在內(nèi)襯層7的外側(cè)，再反向繞包一根銅帶扎緊來完成， 半導(dǎo)電緩沖阻水帶9繞包在銅絲銅帶組合屏蔽層8的外側(cè)，起緩沖阻水作用。再擠包阻燃 內(nèi)襯層10在半導(dǎo)電緩沖阻水帶9的外側(cè)，再加上雙鋼帶鎧裝的抗壓保護層11，最外面再擠 包一層膨脹型低煙無鹵阻燃耐火聚烯烴護套12作外保護層，這是一種新型的膨脹型阻燃 耐火護套。遇火會迅速膨脹，具有良好的隔熱效應(yīng)。本實用新型的導(dǎo)電線芯1的截面積為1.5 300mm2，幾何形狀是圓型的，是由若干 根直徑相同的軟圓銅絲有規(guī)則的，同心式的，且相繼各層次依不同的方向絞制而成的。絕緣 線芯可以是單芯的，也可以是三芯、四芯的，幾何形狀固定，穩(wěn)定性高，對電纜的可曲度影響很小。本實用新型的耐火層2是用耐火安全電纜專用的優(yōu)質(zhì)云母帶繞包而成，有優(yōu)良的 耐火阻燃效果，且在燃燒溫度下仍能保持良好的介電強度。本實用新型的屏蔽層由三層組 成，為三層共擠形成，內(nèi)層為半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽層3 ，外層為半導(dǎo)電絕緣屏蔽層5，中間則為交 聯(lián)聚乙烯絕緣層4，三層均由低煙無商特殊絕緣材料擠壓成型，通過交聯(lián)特殊處理，將聚乙 烯的線型分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，大大提高了產(chǎn)品的電氣性能、物理性能、機械 性能和其他特殊性能，不僅耐高溫且具有不延燃和不會產(chǎn)生鹵化氫氣體的特點。這樣電纜 在燃燒時就可以不釋放有害氣體及煙霧，不致造成“二次災(zāi)害”。本實用新型的銅絲銅帶組合屏蔽層8是由一層銅絲，一層銅帶繞包組成，屏蔽層
截面與主線芯截面按一定的比例配置，由16、25、35、50......多種規(guī)格。此結(jié)構(gòu)的屏蔽電
纜可抗電磁感應(yīng)，接地不良和電源線傳導(dǎo)干擾，減小電感，防止感應(yīng)電動勢過大等特點。屏 蔽層既起到抑制電磁波對外發(fā)射的作用，又可作為短路電流的通道，能起到中性線芯的保 護作用。本實用新型的半導(dǎo)電阻水帶6具有半導(dǎo)電、阻水的雙重功效，在電纜絕緣屏蔽層5 外重疊繞包，作為防水結(jié)構(gòu)。選用0. 5毫米厚的阻水帶，當(dāng)其遇水后，能迅速膨脹至12毫米 的高度，從而達(dá)到很好的阻水效果。具有半導(dǎo)電、緩沖、阻水三重功效的半導(dǎo)電緩沖阻水帶 9，重疊繞包在銅絲銅帶組合屏蔽層8外，具有同樣的阻水原理，還有緩沖的作用。該帶遇水 膨脹后，能將銅絲銅帶組合屏蔽層堵的水泄不通。有效的防止水分、潮氣的侵入。本實用新型采用的雙鋼帶鎧裝11，能提高電纜的抗壓能力，和新型的膨脹型阻燃 耐火護套11配合，減緩了熱的傳導(dǎo)。在高于1000°c的火焰溫度條件下，經(jīng)過90min后，內(nèi) 部的溫度不超過450°C。而采用普通低煙無鹵阻燃耐火護套(ATH) +鋁箔的結(jié)構(gòu)，在高于 1000°C的火焰溫度條件下，經(jīng)過20min后，內(nèi)部的溫度也超不過600°C，根本不會熔融。本實用新型使用膨脹型阻燃耐火護套12，采用膨脹型阻燃技術(shù)以氮為阻燃元素， 在火焰的環(huán)境下，由酸源(脫水劑)、碳源(成炭劑)及氣源(發(fā)泡劑)三部分組成的護套 材料迅速膨脹，表面形成致密的多孔碳質(zhì)泡沫層，牢固地附著在電纜上，起到很好的隔熱、 隔氧、抑煙，并能防止產(chǎn)生溶滴的作用。耐火外護套具有良好的阻燃抑煙和自熄的功能，低 煙、無鹵、阻燃以及具有高的斷裂伸長率(> 350%)，且加工方便。膨脹型阻燃耐火護套的阻燃耐火作用主要是通過膨脹炭層的隔熱-泡沫結(jié)構(gòu)的低熱傳導(dǎo)和對熱輻射的反射、隔氣 作用，限制了對下層聚合物供氧及抑制可燃性降解氣體的放出以及有效地制止聚合物燃燒 產(chǎn)生的融溶滴落行為以達(dá)到阻燃耐火的作用。 本實用新型所使用的絕緣材料是向生產(chǎn)材料的廠商購買。
權(quán)利要求環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜，包括電纜內(nèi)芯、電纜外層，其特征在于電纜內(nèi)芯由導(dǎo)電線芯、耐火層、屏蔽層組成，耐火層繞包在導(dǎo)電線芯上，在耐火層外為屏蔽層，電纜外層由內(nèi)而外依此由半導(dǎo)電阻水帶、內(nèi)襯層、銅絲銅帶組合屏蔽層、半導(dǎo)電阻水緩沖帶、阻燃內(nèi)襯層、雙鋼帶鎧裝層和膨脹型無鹵阻燃保護層組成。
2.按權(quán)利要求1所述的環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜，其特征在于所述的耐火層為 合成云母帶GSG，所述的導(dǎo)電阻水帶是由高吸水性、導(dǎo)電性材料和無紡布帶構(gòu)成，高吸水材 料有羧甲基纖維素、乙烯醇_丙烯酸共聚物等，分子內(nèi)含有大量的親水基團，所述的內(nèi)襯層 是由阻燃玻璃纖維帶繞包而成，所述的半導(dǎo)電阻水緩沖帶是由一種經(jīng)過加工的具有微型泡 沫的半導(dǎo)電阻水帶繞包構(gòu)成，所述的阻燃內(nèi)襯層采用氧指數(shù)高的阻燃型交聯(lián)聚烯烴電纜 料。
3.按權(quán)利要求1所述的環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜，其特征在于電纜外層內(nèi)的電 纜內(nèi)芯可以有一個以上。
4.按權(quán)利要求1所述的環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜，其特征在于電纜外層內(nèi)的電 纜內(nèi)芯有三個或四個或五個。
5.按權(quán)利要求1所述的環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜，其特征在于屏蔽層是由CCV 干法交聯(lián)三層共擠形成，內(nèi)層為半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽料，外層為半導(dǎo)電絕緣屏蔽料，中間為交聯(lián) 聚乙烯絕緣料，三層均由低煙無鹵電纜材料擠壓成型，通過交聯(lián)處理，將聚乙烯的線型分子 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)。
6.按權(quán)利要求1所述的環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜，其特征在于導(dǎo)電線芯由若干 根直徑相同的軟圓銅絲絞制而成。
7.按權(quán)利要求1所述的環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜，其特征在于電纜外層的銅絲 銅帶組合屏蔽層由一層銅絲外一層銅帶繞包組成。
8.按權(quán)利要求1所述的環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜，其特征在于雙鋼帶鎧裝層是 由非導(dǎo)磁鋼帶間隙繞包構(gòu)成。
9.按權(quán)利要求1所述的環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜，其特征在于電纜外層的膨脹 型無鹵阻燃聚烯烴保護層，由酸源、碳源及氣源三部分組成的護套材料。
專利摘要本實用新型涉及一種環(huán)保安全型耐火礦用電力電纜。耐火層繞包在導(dǎo)電線芯上，在耐火層外為屏蔽層，電纜外層由內(nèi)而外依此由半導(dǎo)電阻水帶、內(nèi)襯層、銅絲銅帶組合屏蔽層、半導(dǎo)電阻水緩沖帶、阻燃內(nèi)襯層、雙鋼帶鎧裝層和膨脹型無鹵阻燃保護層組成。其特征在于所述的耐火層為合成云母帶GSG，所述的導(dǎo)電阻水帶是由高吸水性、導(dǎo)電性材料和無紡布帶構(gòu)成，高吸水材料有羧甲基纖維素、乙烯醇-丙烯酸共聚物等，分子內(nèi)含有大量的親水基團，所述的內(nèi)襯層是由阻燃玻璃纖維帶繞包而成，所述的半導(dǎo)電阻水緩沖帶是由一種經(jīng)過加工的具有微型泡沫的半導(dǎo)電阻。本實用新型的優(yōu)點是由于采用了上述結(jié)構(gòu)，從而提高了防火、安全效果。不會蔓延、燃燒及產(chǎn)生鹵化氫有害氣體，同時還有短路保護的屏蔽系統(tǒng)，達(dá)到了綠色環(huán)保型安全電纜的設(shè)計要求。
文檔編號H01B9/02GK201570304SQ200920208358
公開日2010年9月1日 申請日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者金偉龍, 金毅 申請人:上海索谷電纜集團有限公司