具有双层护套的软电缆制造技术

本发明专利技术公开了一种柔性多导体电缆以及一种制造柔性多导体电缆的方法，其中，所述电缆尤其适于在机械电缆轨道式提升设备中使用。所述电缆包括由双层护套包围的两个或更多个绝缘导体。所述双层护套包括内层和外层，所述内层包括具有更高拉伸模量的热塑性弹性体材料，所述外层包括具有更低拉伸模量的热塑性弹性体材料。所述电缆的材料选择成使得所述电缆能在适应机械电缆轨道的外部物理要求，以及还防止将擦抹效应传递到所述导体上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及软电缆，而且尤其涉及供机械电缆轨道中使用的多导体电缆(多芯 电缆)ο
技术介绍
电缆利用适合于内部和外部机械、环境以及Listing Agency标准及要求的材料和 方法以各种方式制造。还利用各种制造具有独特性质和性能特性的构造的方法来组装导 体的组合，包括适用于弯曲应用场合所需的那些。这些实践领域和这些方法都有良好地 文献记载。现有技术包括机械电缆轨道，机械电缆轨道容纳用于在构造设备上将动力从一 个位置传送到另一位置的各种电线以及液压线。具体而言，有用于将工人升降至某一高 度并允许执行具体任务的这种类型的提升设备。这些任务与设备自身的控制共同要求使 用各种单导体(芯)和多导体电缆。置于一个保护护套下的多电导体是一种紧凑设计中 需要的集束多条电线(wire)的有效方式，也提供了连接电缆的有效方式。出于成本和空 间的原因，柔性轨道空间被最小化，因而有效使用该空间是重要的。因为轨道提供设备 的动力及控制，而且设备由篮筐中的一个人来运行，所以电缆的耐久性和可靠性是关键 的。图1是现有技术中的提升设备的一个实例。典型构件包括底座单元、具有机械 电缆轨道的铰接动臂和作业平台。针对在如此所述的这样一种环境下的电缆的优良构造，申请人已进行了大量的 研发工作。在现有技术的一个实施例中，轨道应用涉及链环型轨道，行业称之为“C”轨 道。图2示出了在枢转位置处相连的模拟机械电缆轨道的链环，其带有用来连接链环的 横向延伸的条。链环设计成便于较小半径弯曲(参见图3)，且用于允许设备在提升/延 伸及操纵序列过程中的连续操作。轨道容纳用于提供底座单元和在延伸的“臂”或吊杆 的端部处的一些设备(例如用于工人的篮筐或笼子)之间的动力和控制连接的电缆。轨 道的链环包括在各端部处的枢轴关节(pivotjoint)，且这些链环通过平的板、条或辊来左 右连接，以形成“轨道或链环”。这些轨道沿两个方向在一个平面内行进。它们具有延 伸模式和收缩模式。在延伸模式期间，电缆接触链条链环的内轨道链环连接装置/手段 (即所述平的板、条或辊)，且在链环或链条的枢转处存在着电缆对设备的相当显著的接 触、摩擦(rubbing)或擦拭(wiping)。这发生在轨道的各枢转或接触点处。依赖于所需 的到达范围或延伸范围而定，轨道以变化的长度使用。如橡胶(CPE)和/或氯丁二烯橡 胶之类的材料尤其受到这种“光滑表面”摩擦的损害，而且尽管这些材料具有相当的拉伸模量性能，但是这些材料相当快速地被破坏并被磨损(例如低于15,000轨道周期)，由 此露出绝缘导体。相反，典型的热塑性弹性体和PVC通常具有更低拉伸模量性能及更低 表面摩擦系数，允许它们在光滑表面摩擦接触条件下良好地工作，但是它们通常在防止 轨道擦拭效应(track wiping effect)的传递方面不够可靠。在收缩模式期间，电缆被允许松弛。然而，施加在电缆上的力未发生反向。因 此，电缆上的应力仅仅而且经常沿一个方向，例如设备的延伸模式。按照常识，会试图 将施加在电缆上的力描述成在本质上是扭力。这种错误的结论在观察电缆之后得出。尤 其是，电缆呈现当电缆经受过度扭转载荷或力时发生的扭曲的或拧绳状的外观。但是， 本申请人已发现所施加的力非扭力。所述力可以最好被描述成施加到电缆外接触面上的 擦拭或“挤奶(milking)”力，例如图4所看到的那样。假定所述力在本质上为扭力，则 导体会呈现规则扭曲形状，而导体扭绞长度(Iaylength)沿着暴露于所述力下的长度均勻 地减少。相反，本申请人已发现，发生的是沿着长度非均勻分布的扭绞长度的明显持续 变化。这种结果被认为仅发生在轨道的电缆与链环连接机构的所述平的板、条或辊相接 触处的枢转端附近。据认为，护套的伸长性能允许护套发生位移(拉长)以及随后将力 传递至导体层。因为接触发生在所述轨道托板(track blade)的整个宽度上(例如约3英 寸)，所以压力擦拭导体，影响扭绞并形成拧绳或扭曲效应，例如图5和图6所示。较不 易于拉长或伸长(即具有高拉伸模量性能)的材料不能有效地用作外护套材料，因为它们 在轨道的规律接触和擦拭下破裂或磨损，且柔性不足以安装于并用于典型C轨道的较小 弯曲半径。现有技术包括多导体电缆，其制造有允许电缆承受反复弯曲的导体铰距长度。 尤其是，导体扭绞或螺旋允许导体能避免在同一位置和同一平面内反复受到应力。然 而，如果导体经历扭绞加紧，从而导体呈现行业中称之为“Z”扭结的情况，导体将被有 效地锁定某一位置。结果，导体将遭到损坏。所述损坏是铜股线遭受导致导体加工硬化 并丧失延长率的弯曲和应力的结果。延长率的丧失和加工硬化导致导体破坏和电失效。申请人:针对擦拭对电缆的影响进行了研究，所述电缆具有多导体并以特定扭绞 长度制备。尤其是，在轨道测试之后，可再测量扭绞长度并记录效应。申请人发现的 是，扭绞的加长陡然跟随有扭绞长度的减少。这种效应也可在电缆的外侧见到。就是 说，电缆呈现了扭曲或拧绳状外观。所述外观实际上是在一个点的扭绞长度加长跟随有 相邻点的扭绞长度加紧或积聚的结果。这些间隔的加紧和积聚将沿着已经经历轨道效应 的电缆的长度重复，而且将不会发生在同一电缆长度未曾经历该接触处。在采用反螺旋 导体层的情况下时，力(轨道擦拭)可从外导体层传递到刚好在其下的层，因为所述层沿 着相对反向缠绕，外层可强迫内层导体皱折(这已在实际轨道测试中观察到)。在扭绞“加紧”(或者更精确地说，积聚或减短)的最极端情况下，所述效应非常极端以致造成 导体聚成一团。在没有扭绞长度是明显的情况下，导体不能进一步向下擦拭，且作为这 种弯曲的结果，导体可成为被损坏的对象。行业中称此为“Z”扭结。图7示出了呈现 这种特征的样本导体。为了更好地示出导体上的这种效应，已将护套去除。图7A示出 了扭绞的加长，其后跟随有导体扭绞减小。Gl样本仅包括单层压力挤出护套。图7B中 的G3样本为相同导体组合，然而其中正如本专利技术所教导的且进一步如下说明的，采用了 内外层构思。
技术实现思路
本专利技术提供一种柔性多导体电缆以及一种制造柔性多导体电缆的方法，其中， 所述电缆尤其适于在机械电缆轨道中使用。电缆的材料优选地选择成使得所述电缆能适 应机械电缆轨道的外部物理要求，而且还防止将擦抹效应传递到所述导体上；允许与 绝缘导体和导体层的低摩擦紧密接触；防止压缩内导体层以产生由单导体或多导体发生 Z扭结的机会；和适用于光滑表面摩擦应用场合。在一个实施例中，电缆包括18AWG或 更大的导体以用于动力和控制应用。电缆设计成承受长期暴露于-40°C温度下而电缆不会 运动继之以重复的延伸和收缩周期。此外，电缆设计成能承受紫外线照射、天气、灰尘 和污物、混凝土、以及偶然发生的油或油脂接触。附图说明图1是现有技术中的提升设备的正视图。图2是提升设备的机械电缆轨道的一部分以及多条现有技术电缆的立体图，所 述电缆各具有多个导体。图3是图2的机械电缆轨道和现有技术电缆的一部分的立体图。图4是图2的机械电缆轨道和现有技术电缆的一部分的侧立体图。图5是图2的机械电缆轨道和现有技术电缆的一部分的端立体图。图6是图2的机械电缆轨道和现有技术电缆的一部分的局部端立体图。图7A是现有技术电缆的平面图，其中去除护套以暴露出多个导体G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多导体电缆，尤其适于在机械电缆轨道中使用，其中，所述电缆在所述轨道的延伸模式下经受收缩，且擦拭或挤奶作用施加于所述电缆的外接触表面，所述电缆包括：　　两个或更多个绝缘导体，所述导体在尺寸上为２０ＡＷＧ或更大；以及　　双层护套，所述双层护套具有内层护套和外层护套，所述内层护套具有拉伸模量为至少１５５０ｐｓｉ的热塑性弹性体，以抵抗外部施加给所述电缆的拉伸力，所述外层具有拉伸模量不大于１３００ｐｓｉ的热塑性弹性体，其中，所述内层和所述外层被共挤出，所述共挤出在所述内层护套和外层护套之间自然地形成不同的但不可分离的层而无需粘合剂或粘接剂，所述电缆呈现柔性，且能承受长时间暴露于－４０℃温度下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2009-3-2 61/156,6751.一种多导体电缆，尤其适于在机械电缆轨道中使用，其中，所述电缆在所述轨道 的延伸模式下经受收缩，且擦拭或挤奶作用施加于所述电缆的外接触表面，所述电缆包 括两个或更多个绝缘导体，所述导体在尺寸上为20AWG或更大；以及双层护套，所述双层护套具有内层护套和外层护套，所述内层护套具有拉伸模量为 至少1550psi的热塑性弹性体，以抵抗外部施加给所述电缆的拉伸力，所述外层具有拉伸 模量不大于1300psi的热塑性弹性体，其中，所述内层和所述外层被共挤出，所述共挤出 在所述内层护套和外层护套之间自然地形成不同的但不可分离的层而无需粘合剂或粘接 剂，所述电缆呈现柔性，且能承受长时间暴露于-40°C温度下。2.如权利要求1所述的电缆，其中，所述两个或更多个绝缘导体包括用于控制应用的 导体和用于动力应用的导体。3.如权利要求1所述的电缆，其中，所述内层护套的热塑性弹性体的拉伸模量约为 1570psi,而所述外层护套的热塑性弹性体的拉伸模量约为1230psi。4.如权利要求1所述的电缆，其中，所述内层护套的热塑性弹性体的拉伸模量处于 1550-1650Pa的范围内，而所述外层护套的热塑性弹性体的拉伸模量处于1180_1280Pa的 范围内。5.如权利要求1所述的电缆，其中，所述内层护套的热塑性弹性体的拉伸强度约为 2390Pa,而所述外层护套的热塑性弹性体的拉伸强度约为2180Pa。6.如权利要求1所述的电缆，其中，所述内层护套的热塑性弹性体的延长率处于 310% -370%的范围内，而所述外层护套的热塑性弹性体的延长率处于290% -340%的范 围内。7.如权利要求1所述的电缆，其中，所述内层护套的热塑性弹性体的延长率约为 340%,而所述外层护套的热塑性弹性体的延长率约为323%。8.如权利要求1所述的电缆，其中，所述内层护套的拉伸强度额定值比所述外层护套 的拉伸强度额定值大了约9.8%，而所述内层护套的延长率比所述外层护套的延长率大了 约5.3%，且所述内层护套的拉伸模量比所述外层护套的拉伸模量大了约27.6%。9.如权利要求1所述的电缆，其中，所述电缆形成为管状护套。10.如权利要求1所述的电缆，其中，所述电缆通过围绕所述两个或更多个绝缘导体 而压力挤出所述内层和所述外层来形成。11.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：HG卡恰，
申请(专利权)人：科尔曼电缆公司，
类型：发明
国别省市：US