CN121237493A - 一种基于分段功能化的软硬结合电缆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于分段功能化的软硬结合电缆及其制造方法，涉及电缆设计技术领域。电缆从内向外设置有：导体、绝缘层和护套；绝缘层和护套之间，设定长度范围中从内向外设置有内衬层和铠装层，铠装层的端部设置大端朝向铠装层的锥筒形的缓冲部；缓冲部外侧包覆有固定层。本发明突破传统电缆“全软”或“全硬”的单一结构模式，在单根电缆上实现软硬段分区定制。电缆使用柔韧性较高，硬度较低的导体，使其易于弯折，方便敷设安装；在易受机械损伤区域加装铠装层，使得电缆不易被损伤。

Description

一种基于分段功能化的软硬结合电缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及电缆设计技术领域，尤其涉及一种基于分段功能化的软硬结合电缆及其制造方法。

背景技术

电缆铺设过程中需要采用整根电缆，尽量避免使用接头将两根线缆连接。现有电缆包括柔性电缆和铠装电缆等多种结构。柔性电缆的柔韧性高，在复杂环境中易安装，但是难以满足抗机械损伤的要求，且此类电缆采用软导体，存在生产工艺复杂和单丝受冲击易断裂的缺点。铠装硬结构电缆虽能对电缆进行保护，但是电缆柔韧性差，敷设半径大，在复杂环境中不易安装。

在目前电缆的安装与使用过程中，当一根电缆需要在多变的敷设环境中敷设时，需要电缆满足柔性敷设要求（如拐角的狭窄空间）与抗机械损伤（如过道）的矛盾要求，此时，柔性电缆或铠装电缆都不能满足要求。

发明内容

针对目前现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于分段功能化的软硬结合电缆及其制造方法，在连续的导体外侧，在设定范围内设置铠装成为硬段，不设铠装的位置成为软段，硬段和软段之间设置过渡软垫，并在最外侧包覆护套，使一根电缆满足敷设环境中不同位置各自的要求。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，一种基于分段功能化的软硬结合电缆，从内向外设置有：导体、绝缘层和护套；绝缘层和护套之间存在间隙，在间隙沿电缆长度方向的设定长度范围内，从内向外设置有内衬层和铠装层，内衬层和铠装层的端部设置锥筒形的缓冲部，锥筒形的大端朝向内衬层和铠装层；缓冲部外侧包覆有固定层。

第二方面，上述的基于分段功能化的软硬结合电缆的制备方法，包括步骤：

S1、在导体外侧包覆绝缘层，在设定长度范围内包覆内衬层和铠装层；

S2、在铠装层的端部包覆缓冲部，并在缓冲部外侧包覆固定层，获得无护套电缆；

S3、在无护套电缆外侧采用挤塑方式制备护套，获得基于分段功能化的软硬结合电缆。

本发明的有益效果如下：

本发明突破传统电缆“全软”或“全硬”的单一结构模式，在单根电缆上实现软硬段分区定制。电缆使用柔韧性较高，硬度较低的导体，使其易于弯折，方便敷设安装；在易受机械损伤区域加装铠装层，使得电缆不易被损伤。这样，在不加装铠装层的地方易弯折，在加装铠装层的地方耐损伤能力强，根据实际安装环境进行定制化设计，用一根电缆满足跨越多种安装场景的使用需求。且仅在需要保护的区域加装铠装层，能够显著降低材料成本，降低产品重量。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1中的基于分段功能化的软硬结合电缆的结构示意图；其中，1、导体；2、绝缘层；3、内衬层；4、铠装层；5、缓冲部；6、固定层；7、外护套。

图2为实施例1中的丁基橡胶自粘带的形状示意图；其中，（A）为主视图，（B）为侧视图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的一种或多种的具体实施方式提供了一种基于分段功能化的软硬结合电缆，从内向外设置有：导体、绝缘层和护套；绝缘层和护套之间存在间隙，在间隙沿电缆长度方向的设定长度范围内，从内向外设置有内衬层和铠装层，内衬层和铠装层的端部设置锥筒形的缓冲部，锥筒形的大端朝向内衬层和铠装层；缓冲部外侧包覆有固定层。

通过以上结构，将电缆分为软段和硬段：软段不设置铠装层，敷设半径小，适用于需要弯折的狭窄空间（如折角处）；硬段设置铠装层，保护效果好，敷设半径大，适用于过道等空间。软段和硬段中采用同一根连续的导体，外侧包覆有连续的护套，能够满足导电和安全要求。

示例性的，导体为第5种软铜导体或经特殊加工的具有低反弹性质的第2种绞合铜导体，导体性质符合现有标准GB/T 3956的规定，易于弯折，符合敷设场景中的弯折要求和导电性能要求。

当电缆为多芯结构时，多根包覆有绝缘层的电缆芯绞合成缆，其与护套之间的间隙中，从内向外依次设置包带、内衬层和铠装层；其中，包带用于固定多根电缆芯的相对位置。

可选的，内衬层和绝缘层之间设置电磁屏蔽层，满足电磁屏蔽的相关技术要求。

可选的，缓冲部的材质包括丁基橡胶、发泡聚乙烯、热塑性聚氨酯中的一种或多种，其材料弹性好、与电缆绝缘、护套等材料相容性好、耐温等级满足电缆运行要求；缓冲部的材质与内部结构通过粘接的形式连接，加工便捷。

可选的，缓冲部的锥角为15-20°，缓冲层填充了硬段与软段之间的高度差和形成的直角空隙，形成一个弹性的、模量渐变的过渡区，大大降低了结构刚度突变，同时也消除了护套挤塑时因“悬空”或填充不实导致的开裂点和内部孔隙。

可选的，固定层包覆缓冲部，并分别在缓冲部两端露出的铠装层和绝缘层的表面延伸设定长度，能够将铠装层端部、缓冲层和绝缘内衬层整合包裹成一个整体，增强过渡区的结构刚性和稳定性，为后续护套挤出提供一个平整、稳固的基面。

本发明的一种或多种的具体实施方式提供了上述的基于分段功能化的软硬结合电缆的制备方法，包括步骤：

S1、在导体外侧包覆绝缘层，在设定长度范围内包覆内衬层和铠装层；

S2、在铠装层的端部包覆缓冲部，并在缓冲部外侧包覆固定层，获得无护套电缆；

S3、在无护套电缆外侧采用挤塑方式制备护套，获得基于分段功能化的软硬结合电缆。

在以上过程中，将连续的导体加工为包括软段和硬段的电缆，能够满足多变的敷设环境要求，在硬段和软段之间设置缓冲部并在缓冲部外包覆固定层，能够有效防止铠装层分离并且提高后续的护套挤塑质量。

可选的，S1中，导体在绞制后经过退火处理，示例性的，采用符合GB/T 3956—2008规定的第2种铜导体，绞制后在惰性气氛中加热至350~450℃退火，提高柔韧性（即为具有低反弹性质的第2种绞合铜导体）；或者，示例性的，采用符合GB/T 3956—2008规定的第5种铜导体。

可选的，S1中，内衬层以挤包或绕包的方法制备，用于隔离铠装层与内部结构，防止铠装层的制备过程损伤内部结构；铠装层的材质为铠装钢带，铠装层的厚度范围符合产品相应标准规定，用于保护内部的导体；对于单芯电缆，在绝缘层外侧挤包或者绕包内衬层；对于多芯电缆，制备完绝缘层后将该多根绝缘电缆芯绞合成缆，用包带固定后在外侧以绕包的方式制备内衬层。

可选的，S2中，用楔形的弹性材料的大端包覆铠装层端部，用楔形的弹性材料的小端包覆未覆盖铠装层的绝缘层，使多个楔形的弹性材料围绕导体组成锥筒形缓冲部；其包覆铠装层端部，能够在电缆弯曲时能有效吸收和缓冲集中在铠装端点的剪切应力和剥离应力，防止这些应力直接作用在护套上导致开裂，同时防止内衬层与铠装层因应力而分离。

可选的，S2中，固定层在电缆长度方向上的包覆范围大于缓冲部，且包覆范围的两端各超过缓冲部20~30cm；对于铠装层，能够对铠装钢带的终端施加一个径向的约束力，直接阻止钢带端部因弹性或外力作用而“翘起”或“张开”，将其牢牢地压在内衬层和缓冲带上；对于锥筒形缓冲部，能够将其紧密地束缚在预定位置，在护套挤塑前保护柔软的缓冲带表面不被刮伤或污染，还能防止其在后续护套挤出过程中移位、变形或脱落。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种基于分段功能化的软硬结合电缆，如图1所示，从内向外设置有：导体1、绝缘层2和护套7；绝缘层2和护套7之间，绝缘层2和护套7之间存在间隙，在间隙沿电缆长度方向的设定长度范围内，从内向外设置有内衬层3和铠装层4，内衬层3和铠装层4的端部设置锥筒形的缓冲部5，锥筒形5的大端朝向内衬层3和铠装层4；缓冲部外侧包覆有固定层设定长度范围内从内向外设置有内衬层3和铠装层4，铠装层4的端部设置大端朝向铠装层的锥筒形的缓冲部5；缓冲部5外侧包覆有固定层6。

导体1为铜材质的绞合导体，为低反弹导体易于弯折。

内衬层3采用耐磨性好的高分子材质，用于隔离铠装层4与绝缘层2，防止铠装层的制备过程损伤内部结构。

缓冲部5的材质为丁基橡胶，具体采用丁基橡胶自粘带，即缓冲部与内部结构的连接方式为粘接。

缓冲部5的锥角为15°，使电缆的硬段和软段平滑过渡。

固定层6材质为无纺布聚酯纤维带，包覆缓冲部5，和缓冲部5两端以外20cm长度的铠装层4和绝缘层2。

本实施例的基于分段功能化的软硬结合电缆的制备方法，包括步骤：

S0、针对实际现场施工环境要求情况对电缆整体结构进行设计，对于需要对电缆进行保护的长度范围中设计铠装层，其他位置不设计铠装层；

S1、采用符合GB/T 3956—2008规定的第2种铜导体，绞制后在惰性气氛中加热至400℃退火，使其符合柔韧性要求；在导体外侧周向螺旋缠绕绝缘层2或挤包绝缘层2，在设定长度范围内挤塑的方法制备内衬层3，之后用铠装钢带螺旋缠绕，形成铠装层4；

S2、将丁基橡胶自粘带加工为如图2所示的楔形条，多个楔形条如图2中的（A）所示根部相连，便于操作；图2中的（B）中左上角的缺口位置用于包裹铠装层，使缓冲部5外表面平滑过渡；在铠装钢带缠绕完成并固定好端点后，立即在铠装层4的终点处的断面进行施工，将楔形丁基橡胶自粘带的最厚端紧密且无褶皱地缠绕在铠装层4的端部，并包覆铠装层4的设定范围，确保楔形条完全覆盖住铠装钢带尖锐的边缘和端点；将楔形条展平后沿电缆长度方向贴合在绝缘层上，确保楔形条平滑地过渡到软段的绝缘层上，利用其自粘性粘牢，获得锥筒形的缓冲部5，在缓冲部5外侧沿电缆周向螺旋缠绕固定层6，使固定层6完全包覆缓冲部5，和缓冲部5两端外露的20cm范围内的铠装层4和绝缘层2，获得无护套电缆；

S3、在无护套电缆外侧采用挤塑方式制备护套7，获得基于分段功能化的软硬结合电缆。

实施例2

一种基于分段功能化的软硬结合电缆，与实施例1的区别在于：为多芯电缆，导体采用符合GB/T 3956—2008规定的第5种软铜导体，且缓冲部的材质为发泡聚乙烯。

本实施例中，多根绝缘电缆芯绞合成缆，之后用包带固定多根电缆芯的相对位置，包带外侧以绕包的方式制备内衬层，内衬层外侧依次设置铠装层和护套。

实施例3

一种基于分段功能化的软硬结合电缆，与实施例1的区别在于：在绝缘层和内衬层之间设置电磁屏蔽层，起电磁屏蔽的作用。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于分段功能化的软硬结合电缆，其特征在于，从内向外设置有：导体、绝缘层和护套；所述绝缘层和所述护套之间存在间隙，在所述间隙沿电缆长度方向的设定长度范围内，从内向外设置有内衬层和铠装层，所述内衬层和铠装层的端部设置锥筒形的缓冲部，所述锥筒形的大端朝向所述内衬层和铠装层；所述缓冲部外侧包覆有固定层。

2.如权利要求1的基于分段功能化的软硬结合电缆，其特征在于，所述导体为铜材质的绞合导体；所述铠装层的材质为铠装钢带。

3.如权利要求1的基于分段功能化的软硬结合电缆，其特征在于，所述内衬层和所述绝缘层之间设置电磁屏蔽层；

或，所述缓冲部的材质包括丁基橡胶、发泡聚乙烯和热塑性聚氨酯中的一种或多种；

或，所述缓冲部的锥角为15~20°。

4.如权利要求1的基于分段功能化的软硬结合电缆，其特征在于，所述软硬结合电缆为多芯结构，多根包覆有绝缘层的电缆芯绞合成缆，其与所述护套之间的间隙中，从内向外依次设置包带、所述内衬层和所述铠装层。

5.如权利要求1的基于分段功能化的软硬结合电缆，其特征在于，所述固定层包覆缓冲部，并分别在缓冲部两端露出的所述铠装层和所述绝缘层的表面延伸设定长度。

6.一种如权利要求1-5任一所述的基于分段功能化的软硬结合电缆的制备方法，其特征在于，包括步骤：

S1、在导体外侧包覆绝缘层，在设定长度范围内包覆内衬层和铠装层；

S2、在所述铠装层的端部包覆缓冲部，并在缓冲部外侧包覆固定层，获得无护套电缆；

S3、在所述无护套电缆外侧采用挤塑方式制备护套，获得基于分段功能化的软硬结合电缆。

7.如权利要求6的基于分段功能化的软硬结合电缆的制备方法，其特征在于，S1中，所述导体在绞制后经过退火处理。

8.如权利要求6的基于分段功能化的软硬结合电缆的制备方法，其特征在于，S1中，所述内衬层以挤包或绕包的方法制备。

9.如权利要求6的基于分段功能化的软硬结合电缆的制备方法，其特征在于，S2中，用楔形的弹性材料环绕绝缘层形成锥筒形的缓冲部，所述锥筒形的大端包覆粘结于所述铠装层端部，小端与未覆盖所述铠装层的所述绝缘层贴合粘连。

10.如权利要求6的基于分段功能化的软硬结合电缆的制备方法，其特征在于，S2中，所述固定层在电缆长度方向上的包覆范围大于所述缓冲部，且所述包覆范围的两端各超过所述缓冲部20~30cm。