CN106981335A - 一种城市管廊用光电综合缆及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城市管廊用光电综合缆，它包括不锈钢光单元、同轴电缆、馈电线、隔热带、聚烯烃护套、铠装钢丝和聚烯烃护层，不锈钢光单元包括光纤和不锈钢管，同轴电缆和馈电线绞合在含有光纤的不锈钢管周围，并在外包覆隔热带形成缆芯，缆芯外挤包一层聚烯烃护套，再将铠装钢丝和紧包单或双芯光单元绞合在外，铠装钢丝绞合时嵌入紧包单或双芯光单元，最后挤包聚烯烃护层。缆具备通信、供电、视频监控、测温、振动传感等功能，敷设一根缆即可解决上述要求。这样可以避免生产几根光缆或电缆，达到节约材料的效果；只施工敷设一次，降低了多根缆敷设时的施工费用。通过此缆可以全面掌握管廊的运行状态，并可以对水、油、气管路实现自动化调控。

Description

一种城市管廊用光电综合缆及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种综合缆，尤其涉及一种城市管廊用光电综合缆。
本发明还涉及一种城市管廊用光电综合缆的制备方法。
背景技术
城市市政公用管线是城市赖以正常运行的生命线，传统的市政公用管线各自为政地敷设在道路的浅层空间内，因管线增容扩容不但造成了“拉链路”现象，而且导致了管线事故频发，极大地影响了城市的安全运行。据统计每年由于路面开挖造成的直接经济损失高达2000亿元。目前，我国城镇化进程十分迅速。为提升管线建设水平，保障市政管线的安全运行，有必要采用新的管线敷设方式-综合管廊。2015年4月国家已下发文件，包头、沈阳、苏州等十个城市为首批管廊建设试点城市，对综合管廊运行的状态进行实时监控，从而确保管廊安全运行是十分重要的，这就要求有一种能感知管廊运行状态的技术和载体。
发明内容
为了满足管理城市管廊运行状态的需要，本发明要解决的技术问题是在管廊内敷设一条综合缆，这条缆能同时具备通信、管廊内温度监测、水油气泄漏监测、外物入侵监测、供电等功能，这条缆还具备优异的耐火、高阻燃和防小动物啮咬特性。
本发明提供一种城市管廊用光电综合缆，它包括不锈钢光单元、同轴电缆、馈电线、隔热带、聚烯烃护套、铠装钢丝和聚烯烃护层，所述不锈钢光单元包括光纤和不锈钢管，所述不锈钢光单元、馈电线绞合在同轴电缆周围，并在外包覆隔热带形成缆芯，缆芯外挤包一层聚烯烃护套，再将铠装钢丝和紧包单或双芯光单元绞合在外，铠装钢丝绞合时嵌入紧包单或双芯光单元，最后挤包聚烯烃护层。也就是将含有光纤的同轴电缆、不锈钢光单元、馈电线以一定节距“S”或“SZ”绞合。
所述铠装钢丝为镀锌钢丝；所述馈电线为单芯软导体RV聚乙烯绝缘层无护套电缆；所述聚烯烃护套、聚烯烃护层的材料为可瓷化低烟无卤聚烯烃；所述不锈钢管为304不锈钢激光焊接的钢管；所述隔热带材料为聚酰亚胺；所述同轴电缆为SYWV75-5四屏蔽64网1.0无氧铜同轴电缆。
所述同轴电缆包括阻燃聚氯乙烯、屏蔽层、发泡绝缘和导体，所述导体外设有发泡绝缘，所述发泡绝缘外设有屏蔽层，所述屏蔽层外设有阻燃聚氯乙烯。
所述紧包单芯光单元包括低烟无卤聚烯烃、芳纶和一根紧包光纤；所述紧包双芯光单元均包括低烟无卤聚烯烃、芳纶和两根紧包光纤。
一种城市管廊用光电综合缆的制造方法，包括以下步骤：
（1）不锈钢光单元的制备
a、光纤着色：通过光纤着色机将光纤外涂敷不同颜色的油墨，通过紫外光固化使得颜色不迁徙、不褪色，着色层厚度3-5μm；
b、焊接拉拔工艺制备不锈钢光单元；
（2）馈电线的制备
a、导体的制备：采用拉丝机拉制铜丝并经过退火处理的单根软铜丝做导体；
b、绝缘层的挤制：采用聚乙烯挤出机在导体外挤包一层聚乙烯绝缘层，经过导体放线、挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、火花试验、牵引、计米印字、收线，完成馈电线的制备；聚乙烯需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为180℃、200℃、210℃、220℃、230℃、250℃、260℃；
（3）紧包单或双芯光单元制备
a、光纤缓冲层涂覆：使用着色机在光纤外涂敷环氧丙烯酸酯，利用紫外光UV固化；
b、紧包护层挤制：使用聚氯乙烯挤出机生产，经过光纤放线、光纤预热、聚氯乙烯挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产；聚氯乙烯需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为70℃，螺杆各区的温度曲线为125℃、130℃、140℃、145℃、150℃；
c、外护套的挤制：使用低烟无卤聚烯烃挤出机生产，经过光纤和芳纶放线、低烟无卤聚烯烃挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产；低烟无卤聚烯烃需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为130℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃；
（4）缆芯的制备
将馈电线、同轴电缆、不锈钢管光单元、填充绳根据一定的节距S或SZ绞合，同时在外包覆隔热带形成缆芯；
（5）缆芯外挤制可瓷化低烟无卤聚烯烃护套，经过放线、可瓷化低烟无卤聚烯烃挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产；可瓷化低烟无卤聚烯烃需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为130℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、170℃；
（6）利用笼绞机在护套外铠装钢丝、单芯或双芯缆；
（7）挤制可瓷化低烟无卤聚烯烃外护层，经过放线、可瓷化低烟无卤聚烯烃挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产；可瓷化低烟无卤聚烯烃需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为130℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃。
在焊接拉拔工艺制备不锈钢光单元过程中，首先利用多组成型滚轮将不锈钢带逐渐滚压成管状，然后将一根或多根有色别的光纤同油膏一起填充在不锈钢管内部；与此同时，利用激光焊接技术将不锈钢管沿缝隙纵向焊接成一体，再经过两次拉拔，将不锈钢管拉拔至所需要的外形尺寸；最后，通过对不锈钢管施加张力的方法，促使不锈钢管发生弹性变形，从而形成一定的光纤余长，最终得到符合要求的不锈钢管光单。
缆中不锈钢光单元负责大容量数据信息的传输功能；馈电线负责为中间控制设备（如：摄像头、中继器、自动化控制阀门等）远程供电；同轴电缆负责视频信号传输；紧包单或双芯缆通过分布式传感技术负责测温、振动传感以及通信技术对自动控制设备的信号进行传输；铠装钢丝层承担光缆机械性能及防治小动物啮咬功能；可瓷化低烟无卤聚烯烃作用是当管廊发生火灾时燃烧无烟，同时经过一段时间燃烧转为陶瓷起到隔热作用，使得缆内光电单元性能不受影响，在火灾时缆仍能承担各种功能。
本发明的有益效果：本发明的综合缆具备通信、供电、视频监控、测温、振动传感等功能，敷设一根缆即可解决上述要求。这样可以避免生产几根光缆或电缆，达到节约材料的效果；只施工敷设一次，降低了多根缆敷设时的施工费用。通过此缆可以全面掌握管廊的运行状态，并可以对水、油、气管路实现自动化调控。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中同轴电缆的结构示意图。
图3a为图1中紧包单芯光单元的结构示意图。
图3b为图1中紧包双芯光单元的结构示意图。
图4为工艺流程图。
其中：1、聚烯烃护层，2、紧包单或双芯光单元，21、低烟无卤聚烯烃，22、芳纶，23、紧包光纤，3、铠装钢丝，4、聚烯烃护套，5、隔热带，6、填充绳，7、馈电线，8、同轴电缆，81、阻燃聚氯乙烯，82、屏蔽层，83、发泡绝缘，84、导体，9不锈钢光单元，91、光纤，92、不锈钢管。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
如图1所示，本发明的一种城市管廊用光电综合缆，它包括不锈钢光单元9、同轴电缆8、馈电线7、隔热带5、聚烯烃护套4、铠装钢丝3和聚烯烃护层1，不锈钢光单元9包括光纤91和不锈钢管92，将不锈钢光单元9、馈电线7绞合在同轴电缆8周围，也可以加入填充绳6与不锈钢光单元9、馈电线7进行绞合，并在外包覆隔热带5形成缆芯，缆芯外挤包一层聚烯烃护套4，再将铠装钢丝3和紧包单或双芯光单元2绞合在外，铠装钢丝3绞合时嵌入紧包单或双芯光单元2，最后挤包聚烯烃护层1。
同轴电缆8包括阻燃聚氯乙烯81、屏蔽层82、发泡绝缘83和导体84，导体84外设有发泡绝缘83，发泡绝缘83外设有屏蔽层82，屏蔽层82外设有阻燃聚氯乙烯81。
紧包单芯光单元或紧包双芯光单元均包括低烟无卤聚烯烃21、芳纶22和紧包光纤23。
上述所述的铠装钢丝3为镀锌钢丝；上述所述的馈电线7为单芯软导体RV聚乙烯绝缘层无护套电缆；上述所述的聚烯烃护套4、聚烯烃护层1材料为可瓷化低烟无卤聚烯烃；上述所述的不锈钢管92为304不锈钢激光焊接的钢管；上述所述的隔热带5材料为聚酰亚胺；上述所述的同轴电缆8为SYWV75-5四屏蔽64网1.0无氧铜同轴电缆。
本发明的综合缆具有通信、管廊内温度监测、水油气泄漏监测、外物入侵监测、供电等功能，还具备优异的耐火、高阻燃和防小动物啮咬特性。
本发明的一种城市管廊用光电综合缆的制备方法，包括如下步骤：
（1）不锈钢光单元的制备
a、光纤着色：通过光纤着色机将光纤外涂敷不同颜色的油墨通过紫外光固化使得颜色不迁徙、不褪色，着色层厚度3-5μm。将48根光纤标识不同色谱和色标。
b、焊接拉拔工艺制备不锈钢光单元，其工艺流程见图4。
首先利用多组成型滚轮将不锈钢带逐渐滚压成管状，然后将一根或多根有色别的光纤同油膏一起填充在不锈钢管内部；与此同时，利用激光焊接技术将不锈钢管沿缝隙纵向焊接成一体，再经过两次拉拔，将不锈钢管拉拔至所需要的外形尺寸；最后，通过对不锈钢管施加张力的方法，促使不锈钢管发生弹性变形，从而形成一定的光纤余长，最终得到符合要求的不锈钢管光单。采用0.2mm厚度304不锈钢，光单元外径4.2mm，生产速度20m/min。为了获得想要的各种余长，而且余长控制准确；拉拔过程对焊缝质量进行了验证，降低了焊缝缺陷流入下道工序的几率。
（2）馈电线的制备
a、导体的制备：采用拉丝机拉制铜丝并经过退火处理的单根软铜丝做导体，导体截面为6平方；
b、绝缘层的挤制：采用普通聚乙烯挤出机在导体外挤包一层聚乙烯绝缘层，经过导体放线、挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、火花试验、牵引、计米印字、收线，完成馈电线的制备；聚乙烯需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为180℃、200℃、210℃、220℃、230℃、250℃、260℃；采用挤套式配模方式，拉伸比为2，挤出速度100m/min。
（3）单或双芯光单元制备
单或双芯光单元制备与传统的单或双芯制备增加了一道工序，采用先在光纤外涂敷缓冲层，提高光纤的强度和抗侧压性能。
a、光纤缓冲层涂覆：使用着色机在光纤外涂敷环氧丙烯酸酯，利用紫外光UV固化。外径为400μm。生产速度1200m/min。
b、紧包护层挤制：使用普通聚氯乙烯挤出机生产，经过光纤放线、光纤预热、聚氯乙烯挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产。聚氯乙烯需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为70℃，螺杆各区的温度曲线为125℃、130℃、140℃、145℃、150℃。外径为700微米。采用挤压式挤出配模方式，生产速度80m/min。
c、外护套的挤制：使用普通低烟无卤聚烯烃挤出机生产，经过光纤和芳纶放线、低烟无卤聚烯烃挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产；低烟无卤聚烯烃需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为130℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃。外径2.0mm，采用挤套式配模方式，拉伸比1.5。
（4）缆芯的制备
将馈电线、同轴电缆、不锈钢管光单元、填充绳根据一定的节距S或SZ绞合，同时在外包覆0.05mm厚度的隔热带形成缆芯；缆芯的制备需要特制款笼式成缆机，放线摇篮要采用主动放线装置，同时对于不锈钢光单元和馈电线需进行预成型。确保馈电线、不锈钢管光单元绞合后不散股，同时无应力。
（5）缆芯外挤制可瓷化低烟无卤聚烯烃护套，经过放线、可瓷化低烟无卤聚烯烃挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产；可瓷化低烟无卤聚烯烃需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为130℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、170℃；本工序采用了缆芯外挤制可瓷化低烟无卤聚烯烃护套，在低烟无卤聚烯烃基料中加入一定比例的陶瓷化粉，再加入耦合剂等添加剂。制成的护套在经过600℃燃烧后转成陶瓷，对缆芯起到隔热作用，避免缆芯烧坏。缆在发生火灾时仍然能正常使用。
（6）利用笼绞机在护套外铠装27根低碳镀锌软钢丝、单芯或双芯缆。绞合节径比12倍。采用低碳软钢丝，可以改善光缆的弯曲性能。
（7）挤制可瓷化低烟无卤聚烯烃外护层，经过放线、可瓷化低烟无卤聚烯烃挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产。可瓷化低烟无卤聚烯烃需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为130℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃。采用挤压式配模方式。外径24mm，生产速度40m/min。
本发明的缆具备通信、供电、视频监控、测温、振动传感等功能，敷设一根缆即可解决上述要求。这样可以避免生产几根光缆或电缆，达到节约材料的效果；只施工敷设一次，降低了多根缆敷设时的施工费用。通过此缆可以全面掌握管廊的运行状态，并可以对水、油、气管路实现自动化调控。

Claims (11)

1.一种城市管廊用光电综合缆，其特征在于： 它包括不锈钢光单元、同轴电缆、馈电线、隔热带、聚烯烃护套、铠装钢丝和聚烯烃护层，所述不锈钢光单元包括光纤和不锈钢管，所述不锈钢光单元、馈电线绞合在同轴电缆周围，并在外包覆隔热带形成缆芯，缆芯外挤包一层聚烯烃护套，再将铠装钢丝和紧包单或双芯光单元绞合在外，铠装钢丝绞合时嵌入紧包单或双芯光单元，最后挤包聚烯烃护层。
2.根据权利要求1所述的一种城市管廊用综合缆，其特征在于：所述铠装钢丝为镀锌钢丝。
3.根据权利要求1所述的一种城市管廊用光电综合缆，其特征在于：所述馈电线为单芯软导体RV聚乙烯绝缘层无护套电缆。
4.根据权利要求1所述的一种城市管廊用光电综合缆，其特征在于：所述聚烯烃护套、聚烯烃护层的材料为可瓷化低烟无卤聚烯烃。
5.根据权利要求1所述的一种城市管廊用光电综合缆，其特征在于：所述不锈钢管为304不锈钢激光焊接的钢管。
6.根据权利要求1所述的一种城市管廊用光电综合缆，其特征在于：所述隔热带材料为聚酰亚胺。
7.根据权利要求1所述的一种城市管廊用光电综合缆，其特征在于：所述同轴电缆为SYWV75-5四屏蔽64网1.0无氧铜同轴电缆。
8.根据权利要求1所述的一种城市管廊用光电综合缆，其特征在于：所述同轴电缆包括阻燃聚氯乙烯、屏蔽层、发泡绝缘和导体，所述导体外设有发泡绝缘，所述发泡绝缘外设有屏蔽层，所述屏蔽层外设有阻燃聚氯乙烯。
9.根据权利要求1所述的一种城市管廊用光电综合缆，其特征在于：所述紧包单芯光单元包括低烟无卤聚烯烃、芳纶和一根紧包光纤；所述紧包双芯光单元均包括低烟无卤聚烯烃、芳纶和两根紧包光纤。
10.根据权利要求1所述的一种城市管廊用光电综合缆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）不锈钢光单元的制备
a、光纤着色：通过光纤着色机将光纤外涂敷不同颜色的油墨，通过紫外光固化使得颜色不迁徙、不褪色，着色层厚度3-5μm；
b、焊接拉拔工艺制备不锈钢光单元；
（2）馈电线的制备
a、导体的制备：采用拉丝机拉制铜丝并经过退火处理的单根软铜丝做导体；
b、绝缘层的挤制：采用聚乙烯挤出机在导体外挤包一层聚乙烯绝缘层，经过导体放线、挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、火花试验、牵引、计米印字、收线，完成馈电线的制备；聚乙烯需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为180℃、200℃、210℃、220℃、230℃、250℃、260℃；
（3）紧包单或双芯光单元制备
a、光纤缓冲层涂覆：使用着色机在光纤外涂敷环氧丙烯酸酯，利用紫外光UV固化；
b、紧包护层挤制：使用聚氯乙烯挤出机生产，经过光纤放线、光纤预热、聚氯乙烯挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产；聚氯乙烯需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为70℃，螺杆各区的温度曲线为125℃、130℃、140℃、145℃、150℃；
c、外护套的挤制：使用低烟无卤聚烯烃挤出机生产，经过光纤和芳纶放线、低烟无卤聚烯烃挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产；低烟无卤聚烯烃需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为130℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃；
（4）缆芯的制备
将馈电线、同轴电缆、不锈钢管光单元、填充绳根据一定的节距S或SZ绞合，同时在外包覆隔热带形成缆芯；
（5）缆芯外挤制可瓷化低烟无卤聚烯烃护套，经过放线、可瓷化低烟无卤聚烯烃挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产；可瓷化低烟无卤聚烯烃需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为130℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、170℃；
（6）利用笼绞机在护套外铠装钢丝、单芯或双芯缆；
（7）挤制可瓷化低烟无卤聚烯烃外护层，经过放线、可瓷化低烟无卤聚烯烃挤出、热水槽、温水槽、冷水槽、吹干、牵引、计米、收线过程完成生产；可瓷化低烟无卤聚烯烃需装入带有烘干功能的挤出机，烘干设置温度为90℃，螺杆各区的温度曲线为130℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃。
11.根据权利要求10所述的一种城市管廊用光电综合缆的制造方法，其特征在于：在焊接拉拔工艺制备不锈钢光单元步骤中：首先利用多组成型滚轮将不锈钢带逐渐滚压成管状，然后将一根或多根有色别的光纤同油膏一起填充在不锈钢管内部；与此同时，利用激光焊接技术将不锈钢管沿缝隙纵向焊接成一体，再经过两次拉拔，将不锈钢管拉拔至所需要的外形尺寸；最后，通过对不锈钢管施加张力的方法，促使不锈钢管发生弹性变形，从而形成一定的光纤余长，最终得到符合要求的不锈钢光单元。
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