大载流柔软部分水密电力电缆及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种大载流柔软部分水密电力电缆，包括：由导体单线与亲水膨胀纱丝绞合成股的股线；由股线与亲水膨胀纱股复绞构成的水密导体，最外层股线的最外围的缝隙填注硅基弹性体阻水胶并绕包阻水聚酯带；挤包导体绝缘层；挤包阻水内衬层；编织芳纶纤维抗拉编织层，并在编织层的空隙内填充阻水胶，形成纵向防水屏障，然后绕包阻水聚酯带；挤包在最外层的防水外护套

【技术实现步骤摘要】
大载流柔软部分水密电力电缆及其制造方法


[0001]本专利技术涉及水密电缆
，具体而言涉及一种大载流柔软部分水密电力电缆及其制造方法
。

技术介绍

[0002]深海探测和水下舰船纵深发展趋势对配套的水下勘探设备提出了大水深
、
大功率要求，而水下勘探设备在深水作业后需通过水密电力电缆从舰船母船对其进行快速充电
。
用于充电的水密电力电缆不用时卷绕在布置于母船的小规格电缆卷盘上，应用时从母船卷盘上拖拽至勘探设备，用毕收回卷绕
。
[0003]根据深水环境下的大功率快充需求及收放卷绕要求，水密充电电缆要具备载流量大
(10℃
海水中的载流量不小于
1000A)、
超柔软
(
最小弯曲半径为3倍电缆直径
)、650m
水深水密等特性
。
但已有技术的水密电缆因存在重大缺陷而无法满足大功率深水勘探设备快速充电需要，具体表现在：
(1)
已有纵向水密电缆的最小弯曲半径只能做到不小于6倍的电缆外径，导致电缆的弯曲半径大，无法在母船狭小空间布放的小规格卷盘上卷绕；
(2)
已有水密电缆工作温度低，额定载流量小，如要实现
1000A
的载流量，则导体截面会达到
800mm2，导致电缆外径大
、
重量重
、
硬度大
、
难弯曲；
(3)
已有亲水型水胀聚合物阻水填充的水密电缆在既定水压下渗水长度无法预设，长度对使用影响无法判断
。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术的缺陷与不足，本专利技术目的在于提供一种基于亲水型水胀聚合物阻水填充膨胀速率的渗水长度计算的纵向水密电缆设计方法，并据此提出一种大载流柔软部分水密电力电缆，实现大载流量
(
不高于
10℃
海水中的载流量不小于
1000A)、
超柔软
(
最小弯曲半径为3倍电缆直径
)、650m
水深下水密
(6.75MPa)
的深海水下勘探设备使用性能需求
。
[0005]根据本专利技术目的的第一方面，提出一种大载流柔软部分水密电力电缆，包括：
[0006]由多根导体单线与亲水膨胀纱丝绞合成股并绕包阻水聚酯带构成的股线，其中导体单线与亲水膨胀纱丝交叉排布；
[0007]由股线与亲水膨胀纱股填充一起复绞构成的水密导体，其中复绞采用
1+6+12
正规绞合，在层间绕包阻水聚酯带，其中最外层股线的最外围的缝隙同时填注硅基弹性体阻水胶，然后在水密导体外绕包阻水聚酯带；
[0008]在绕包阻水聚酯带外部挤包的导体绝缘层，与所述硅基弹性体阻水胶相容粘结；
[0009]在导体绝缘层外挤包的阻水内衬层；
[0010]在阻水内衬层外编织成型的芳纶纤维抗拉编织层，并在编织层的空隙内填充硅基弹性体阻水胶，形成纵向防水屏障，然后绕包阻水聚酯带；以及
[0011]挤包在最外层的防水外护套
。
[0012]作为可选的实施例，所述芳纶纤维抗拉编织层的编织角为
55
±5°
，编织密度为
90
％
±5％
。
[0013]作为可选的实施例，所述阻水内衬层采用氯磺化聚乙烯或氯丁橡胶材质
。
[0014]作为可选的实施例，所述防水外护套采用氯丁橡胶
、
氯磺化聚乙烯
、
高密度聚乙烯或聚醚聚氨酯材质
。
[0015]作为可选的实施例，所述亲水膨胀纱丝
、
亲水膨胀纱股均采用阴离型聚丙烯酰胺和聚乙二醇与交联剂的混合接枝物作为阻水基体，其渗水长度
、
吸水膨胀速率与电缆缆芯满足：
[0016][0017]其中，其中，
L
表示承压时水的渗透长度，单位
m
；
Δ
F
是纵向水密性能测试压力，单位
MPa
；
R0是渗水通道的内半径，单位
mm
；
R1是渗水通道的外半径，单位
mm
；
σ
是水在
20℃
时的运动粘度，单位
MPa
·
S
；
ρ
是亲水膨胀纱丝
、
亲水膨胀纱股的阻水基体的吸水膨胀速率，单位为
mm/s
；
k1是成缆的电缆在径向方向上的压缩系数；
k2是绞合成缆时的水密导体绞合系数
。
[0018]根据本专利技术目的的第二方面，还提出一种大载流柔软部分水密电力电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0019]首先，按照电缆的渗水长度与吸水膨胀速率
、
电缆缆芯的关系以及所需要的渗水长度，确定电缆缆芯以及填充的亲水型水胀聚合物阻水基体的设计参数，然后按照设计参数进行电缆的制备，具体包括以下步骤：
[0020]步骤
1、
将直径为镀锡铜单线与耐海水腐蚀亲水膨胀纱丝一起绞合并绕包一层阻水聚酯带后构成股线，纱丝与铜单丝交叉排布；
[0021]步骤
2、
将股线与耐海水腐蚀亲水膨胀纱股一起复绞构成水密导体，其中水密导体绞合时最外层股线的最外围的缝隙填注耐
125℃
高温的硅基弹性体阻水胶，整体水密导体外绕包阻水聚酯带；
[0022]步骤
3、
采用
125℃
柔软型乙丙橡胶挤包导体绝缘层；
[0023]步骤
4、
在导体绝缘层外挤包氯磺化聚乙烯或氯丁橡胶，构成阻水内衬层；
[0024]步骤
5、
在阻水内衬层外以
(55
±
5)
°
的编织角度编织芳纶纤维抗拉编织层，编织密度为
(90
±
5)
％；在编织层的空隙内填充耐
125℃
高温的硅基弹性体阻水胶，形成纵向防水屏障，然后绕包阻水聚酯带；
[0025]步骤
6、
最后在最外层挤包氯丁橡胶
、
氯磺化聚乙烯
、
高密度聚乙烯或聚醚聚氨酯，构成防水外护套；
[0026]其中，所述电缆的渗水长度与吸水膨胀速率
、
电缆缆芯的关系为：
[0027][0028]其中，其中，
L
表示承压时水的渗透长度，单位
m
；
Δ
F
是纵向水密性能测试压力，单位
MPa
；
R0是渗水通道的内半径，单位
mm
；
R1是渗水通道的外半径，单位
mm
；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大载流柔软部分水密电力电缆，其特征在于，包括：由多根导体单线与亲水膨胀纱丝绞合成股并绕包阻水聚酯带构成的股线，其中导体单线与亲水膨胀纱丝交叉排布；由股线与亲水膨胀纱股填充一起复绞构成的水密导体，其中复绞采用
1+6+12
正规绞合，在层间绕包阻水聚酯带，其中最外层股线的最外围的缝隙同时填注硅基弹性体阻水胶，然后在水密导体外绕包阻水聚酯带；在绕包阻水聚酯带外部挤包的导体绝缘层，与所述硅基弹性体阻水胶相容粘结；在导体绝缘层外挤包的阻水内衬层；在阻水内衬层外编织成型的芳纶纤维抗拉编织层，并在编织层的空隙内填充硅基弹性体阻水胶，形成纵向防水屏障，然后绕包阻水聚酯带；以及挤包在最外层的防水外护套
。2.
根据权利要求1所述的大载流柔软部分水密电力电缆，其特征在于，所述股线的绞合节径比为6～8倍
。3.
根据权利要求1所述的大载流柔软部分水密电力电缆，其特征在于，所述水密导体的复绞节径比为7～9倍
。4.
根据权利要求1所述的大载流柔软部分水密电力电缆，其特征在于，所述芳纶纤维抗拉编织层的编织角为
55
±5°
，编织密度为
90
％
±5％
。5.
根据权利要求1所述的大载流柔软部分水密电力电缆，其特征在于，所述阻水内衬层采用氯磺化聚乙烯或氯丁橡胶材质
。6.
根据权利要求1所述的大载流柔软部分水密电力电缆，其特征在于，所述防水外护套采用氯丁橡胶
、
氯磺化聚乙烯
、
高密度聚乙烯或聚醚聚氨酯材质
。7.
根据权利要求1‑6中任意一项所述的大载流柔软部分水密电力电缆，其特征在于，所述亲水膨胀纱丝
、
亲水膨胀纱股均采用阴离型聚丙烯酰胺和聚乙二醇与交联剂的混合接枝物作为阻水基体，其渗水长度
、
吸水膨胀速率与电缆缆芯满足：其中，其中，
L
表示承压时水的渗透长度，单位
m
；
Δ
F
是纵向水密性能测试压力，单位
MPa
；
R0是渗水通道的内半径，单位
mm
；
R1是渗水通道的外半径，单位
mm
；
σ
是水在
20℃
时的运动粘度，单位
MPa
·
S
；
ρ
是亲水膨胀纱丝
、
亲水膨胀纱股的阻水基体的吸水膨胀速率，单位为
mm/s
；
k1是成缆的电缆在径向方向上的压缩系数；
k2是绞合成缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永江，洪永飞，樊群，杨佳昱，
申请(专利权)人：南京全信传输科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：