一种中空高柔性高强度抗拉耐弯曲软导体结构

摘要

本发明公开了一种中空高柔性高强度抗拉耐弯曲软导体结构，该软导体结构包括位于中心的支撑架和以支撑架为中心同向绞合分布的多层股线组组成。支撑架由抗拉件或抗拉件和挤包的保护层组成，抗拉件为高模量、高强度、特柔型的材料。每层股线组由多个股线单元构成，每个股线单元以股线抗拉件为中心用多个束线单元绞合而成，束线单元由多根导体单线绞合组成；多层股线组构成的软导体最外层包裹一层隔离带。本发明导体结构增加了导体的柔软度、抗拉强度以及耐弯曲能力。

权利要求

1.一种中空高柔性高强度抗拉耐弯曲软导体结构，其特征在于，整体导体结构中心层为中空结构；

该软导体结构包括一层或多层股线组，每层股线组由多个股线单元构成，，多个股线单元在每层股线组中沿着软导体中心的支撑架（1）圆周绞合排布，其中，所述股线单元由多个束线单元（6），沿着绞合中心的股线抗拉件（5）圆周绞合排布组成，股线抗拉件（5）内部填充柔性材料；

软导体的中心设置中心抗拉件（2），中心抗拉件（2）内部填充柔性的材料；中心抗拉件外圈包裹或挤包一层保护层（3），所述多层股线组的最外层包裹一层隔离带（7）。

2.如权利要求1所述的一种中空高柔性高强度抗拉耐弯曲软导体结构，其特征在于，所述多层股线组绞合装配。

3.如权利要求1所述的一种中空高柔性高强度抗拉耐弯曲软导体结构，其特征在于，各股线单元外设置有一层包带（4），所述包带包裹在各股 线单元的周向外。

4.如权利要求3所述的一种中空高柔性高强度抗拉耐弯曲软导体结构，其特征在于，所述包带（4）为半导电包带。

说明书

一种中空高柔性高强度抗拉耐弯曲软导体结构

技术领域

[0001] 本发明属于电缆技术领域，具体涉及长期频繁高速移动弯曲卷绕使用的拖曳型软电缆导体。

背景技术

[0002] 抗拉导体结构一般适用于长期频繁移动卷绕并且需要承受较大拉力的导体，电缆在长期频繁移动卷绕使用过程中，在电缆张力以及弯曲力的作用下，导体承受很大的拉力和弯曲侧压力，因此要求电缆导体柔软，同时还能够承受较大抗拉力。目前采用的技术是减小电缆导体单丝直径以提高电缆导体的柔软性，以及在导体单丝中增加细钢丝以提高导体的抗拉力，主要结构：1、导体采用0.15mm以下的软圆铜单线，提高导体的柔软程度；
2、束丝时采用多根细铜单丝+多根相同直径的细钢丝束绞，形成束丝股线，复绞时采用
1+6+12+18+24+N的正规绞合结构一次性复绞成整股导体，股线绞合方向与复绞的方向相反且相邻层绞向相反，增加导体抗拉强度；
3、在导体复绞时，采用与束丝股线外径一致的钢丝绳共同绞合提高导体的抗拉力。

[0003] 现有的抗拉导体存在如下问题和缺点：1、导体单丝太细，铜单丝抗拉强度以及断裂伸长率与粗铜单丝相比，其数值相对较低，在长期频繁移动卷绕使用过程中容易单丝拉断；
2、采用细钢丝与铜丝同时束丝时，由于铜丝与钢丝的延展性不同，所以作用于铜丝与钢丝的作用力不一致，无法充分发挥钢丝的承载抗拉能力；
3、采用与束丝股线外径一致的钢丝绳同时复绞时，由于钢丝绳较硬，弹性较大，无法保证股线之间张力一致，电缆圆整性和柔软性均较差。

[0004] 4、任何采用钢丝加强的导体结构，由于钢丝硬度偏大，长期使用过程中容易磨损电缆绝缘层，甚至在钢丝断芯后存在扎破绝缘的风险。

[0005] 5、导体采用束丝股线按照1+6+12+18+24+N的正规绞合结构，一次性复绞成型，其中心层相当于一个实体结构，反复弯曲必然引起最中心的铜丝最先断裂；股线绞合方向与复绞的方向相反且相邻层之间绞向相反，这样的导体结构相当于网状编织结构，极大地束缚了铜丝和线束之间的相对移动；针对上述问题，有必要提供一种解决电缆在快速卷绕拖曳过程中导体断裂问题的技术。

发明内容

[0006] 针对现有导体结构以及加强组件存在的不足，本发明在不影响导体柔软性能的前提下，适当增大导体的单丝直径，使其单丝抗拉强度与断裂伸长率都有所提高，提高导体的抗张强度。采用中心填充抗拉件的中空结构支撑架，避免导体在使用过程中从导体中心向外逐步断裂，从而导致整股导体断裂；具体为，提供一种中空高柔性高强度抗拉耐弯曲软导体结构，其特征在于，整体导体结构中心层为中空结构；
该软导体结构包括一层或多层股线组，每层股线组由多个股线单元构成，，多个股线单元在每层股线组中沿着软导体中心的支撑架圆周绞合排布，其中，
所述股线单元由多个束线单元，沿着绞合中心的股线抗拉件圆周绞合排布组成，股线抗拉件内部填充柔性材料；
软导体的中心设置中心抗拉件，中心抗拉件内部填充柔性的材料；中心抗拉件外圈包裹或挤包一层保护层，
所述多层股线组的最外层包裹一层隔离带。

[0007] 对上述方案的进一步改进，多层股线组绞合装配。

[0008] 对上述方案的进一步改进，各股线单元外设置有一层包带，所述包带包裹在各股线单元的周向外。

[0009] 对上述方案的进一步改进，包带为半导电包带。

[0010] 本发明的有益效果在于：本发明结构采用股线单元和软导体整体复绞时采用中空同向绞合结构，中心空层采用高模量、高强度、特柔型的材料替代铜股线、铜+细钢丝股线或者钢丝绳，在提高导体柔软程度的同时，可以保证导体在拖曳弯曲过程中的拉力及侧压力主要集中在中心抗拉填充上，减少了铜单线的受力，提高了铜导体的使用寿命。

附图说明

[0011] 图1为本发明的整体示意图。

[0012] 图2为螺旋形变试验装置。

具体实施方式

[0013] 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0014] 如图1-2所示：一种中空高柔性高强度抗拉耐弯曲软导体结构，其特征在于，整体导体结构中心层为中空结构；每组绞线股中心中空结构该软导体结构包括一层或多层股线组，每层股线组由多个股线单元构成，，多个股线单元在每层股线组中沿着软导体中心的支撑架1圆周绞合排布，其中，
所述股线单元由多个束线单元6，沿着绞合中心的股线抗拉件5圆周绞合排布组成，股线抗拉件5内部填充柔性材料；高模量、高强度、特柔型的材料，
软导体的中心设置中心抗拉件2，中心抗拉件2内部填充柔性的材料；中心抗拉件外圈包裹或挤包一层保护层3，
所述多层股线组的最外层包裹一层隔离带7。

[0015] 对上述方案的进一步改进，多层股线组绞合装配。

[0016] 对上述方案的进一步改进，各股线单元外设置有一层包带4，所述包带包裹在各股线单元的周向外。如图1所示，此处列举出了各个股线单元外设置有一层包带4的情形，在实际应用中，也可以是部分股线单元外设置有一层包带4，或者不设置包带4，这里不一一列举。

[0017] 对上述方案的进一步改进，包带4为半导电包带。

[0018] 本实施例中，此处的股线单元为束丝单元绞合而成。

[0019] 2、导体绞合方式2.1 束丝单元结构
束丝单元采用多根细铜单线恒张力、主动放线式束丝，束丝方向与股线单元的绞向相同或相反。

[0020] 由于束丝单元中未加入钢丝，可以保证束丝单元的柔软性能，同时束丝方向与股线单元的绞向相同或相反，可以防止导体内部形成相互编织咬合的网状结构，提高导体柔软性以及股线单元之间的相关滑移性；2.2股线单元结构(第一次股线单元复绞)
采用0+N（中空结构）束丝单元复绞结构，中心层不放置束丝单元，中心层采用高模量、高强度、特柔型的材料作为中心加强件， N股束丝单元围绕在高模量、高强度、特柔型的材料外围排列，股线单元方向与束丝单元相同或相反。

[0021] 0+N（中空结构）束丝单元复绞后形成股线单元，股线单元外层允许包裹或不包裹一层或多层半导电包带扎紧。

[0022] 由于采用的是0+N（中空结构），中心采用的是高模量、高强度、特柔型的材料，可以避免中心放置束丝单元时，由于中心束丝单元无活动空间，从而受弯曲挤压力变形扭断。

[0023] 绕包半导电包带的作用是在不影响电性能的基础上对股线单元扎紧，提高股线单元整体抗张强度以及圆整性，同时保证每组股线单元之间铜丝不直接相互摩擦，起到隔离与滑移的作用，减小导体内部的滑移阻力，加大相对移动，从而释放导体内部的扭转应力，避免磨损断裂。

[0024] 2.3软导体整体复绞结构（第二次整体软导体复绞）将若干股采用0+N（中空结构）的股线单元再次按照0+N（中空结构）结构（中空结构）整体二次绞合成型，中心层同样采用的是高模量、高强度、特柔型的材料作为中心支撑架，N股股线单元围绕在高模量、高强度、特柔型的材料外围排列，软导体整体复绞方向与股线单元方向相同或相反。

[0025] 0+N（中空结构）整体复绞后，在绞合成型的软导体外层包裹一层或多层无纺布、半导电带或薄型编织加强布。

[0026] 由于整体复绞同样采用的是0+N（中空结构），中心采用的是高模量、高强度、特柔型的材料作为支撑架，提高整体股线的抗拉强度与柔软程度，可以避免中心放置股线单元受弯曲挤压力变形扭断。

[0027] 具体试验如下：本发明的中空高柔性高强度抗拉导体结构做成的电缆9，在图2所示的连续弯曲形变试验装置上，一端固定在测试设备8上，在挂重10有300kg的条件下，进行连续弯曲形变对比试验。

[0028] 试验验证结果如下：1、1+6+12+18+24+N结构：纯软铜绞合导体一次性复绞的排布结构为1+6+12+18+24+N结构，在试验230个周期后，进行耐电压试验与绝缘电阻试验均不合格，剖开电缆，导体整体粉碎性断裂。

[0029] 2、1+6+12+18+24+N结构：束丝单元+细钢丝绞合导体，在试验370个周期后，进行耐电压试验与绝缘电阻试验均不合格，剖开电缆，导体与钢丝整体粉碎性断裂。

[0030] 3、1+6+12+18+24+N结构：束丝单元+钢丝绳绞合导体，在试验720个周期后，进行耐电压试验与绝缘电阻试验均不合格，剖开电缆，导体粉碎性断裂，钢丝绳未断裂。

[0031] 4、新型中空高柔性高强度抗拉耐弯曲软导体结构，试验10000个周期后，进行耐电压试验与绝缘电阻试验均通过，剖开电缆，导体无任何扭曲变形、断裂。显然，上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

[0032] 最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。