[发明专利]一种浮水电缆

说明书

技术领域

本发明涉及一种电缆，尤其涉及一种浮水电缆。

背景技术

浮水电缆是一种整体比重小于1，通常内含一条或者一条以上导电体的电线。由于浮水电缆的比重小于1，所以能够在水中浮起来。浮水电缆应用在水下作业的机械装置上，例如泳池清洁机，利用浮水电缆供电，大部份的电缆浮在水面。余下的一段就悬浮在池底工作的清洁机和水面之间，这种浮水电缆不会沉在泳底，否则将会影响清洁机的正常工作，或跟清洁机有缠绕，妨碍泳池清洁机的前进。为了达到上述目的，这就需要浮水电缆必须具有足够的浮力，这样才能够避免浮水电缆沉在水底，或者与其他水底的障碍物缠绕，承受一定的拉力；当浮水电缆所承受的拉力达到一个极限值时，就会断裂，造成损坏而失效。另外，浮水电缆必须具有一定的柔软性，否则将会限制泳池清洁机在泳池里的活动范围，或者影响其行走的速度和方向。如图1所示，是浮水电缆在工作时的受力分析，浮水电缆在工作状态下可能会受到外部物体所施加的扭力、压力以及拉力；为了防止这些作用力对浮水电缆的损坏，人们正在不断的研究开发具有较小比重、较好的柔软性，以及能够承受较大载荷的浮水电缆。

图2示出了现有技术中一种浮水电缆的横截面。填充物层21处于外皮层22与纤维织网层23之间，及纤维织网层23与导电体24之间，其采用的填充材料密度低于1，以达到使浮水电缆在水中浮起来的目的。纤维织网层23由纤维织网制成，用于承载浮水电缆所受到的拉力；导电体24为一对拉直或扭曲的电线，导电体24有防水的绝缘材料保护。

由图2所示的浮水电缆的结构，而演变出的其他浮水电缆的结构通常包括以下三种：

第一种是使用一条空心软管套着导电体，这样在同等质量下，浮水电缆的体积增大，具有较好的浮力。但是这样的浮水电缆，其空心体部分会由于没有承载压力的元件，而当受到外部压力时发生变形，导致浮水电缆体积变小而失去浮力。此外，由于该种电缆的外皮层22与填充物层21为不同的材料构成，中间容易形成离层，当浮水电缆受到扭力时，浮水电缆就容易变形，一旦发生变形后，所有的变形都集中在最先开始发生变形的部位，以至浮水电缆发生褶皱至永久变形。另外，当此种结构的浮水电缆的空心软管的任何一处受到损伤时，水就会进入整条软管内，导致整条浮水电缆失去浮力。同时，由于空心软管和包含在空心软管里面的导电体是分开的，当整条浮水电缆受到拉力时，它们所承受的拉力是不同的，所产生的应变力也是不同的，所以当浮水电缆承受拉力后，离层和永久变形就很容易发生。

第二种是使用泡沫塑料或者橡胶绝缘材料在导电体周围绕紧，以增加浮水电缆的浮力。但是，这种结构由于采用了多孔的泡沫塑料或者橡胶绝缘材料，将导致浮水电缆承载载荷的能力变弱。在日常使用，展开或回收浮水电缆受到拉力作用时；或者在工作状态下，浮水电缆受到深水压力作用下时，浮水电缆的泡沫塑料或者橡胶绝缘材料的多孔结构容易发生压缩变形，而导致浮水电缆损坏而失效。而离层的问题也同样存在。

第三种是使用塑料加空心微珠附着在导电体和同轴电缆上。这种浮水电缆由于采用了低密度的塑料或绝缘橡胶材料加空心微珠的外皮层，具有较好的浮力和承载压力的性能。但是，空心微珠与塑料不能熔合，彼此的界面之间只能承载有限的撕裂力，容易发生离层；再者，空心微珠并不能无限制地加入到塑料中，一般难以在塑料中加入40％以上的空心微珠。这种结构增加了浮水电缆的直径和浮力材料的厚度，降低了浮水电缆的易曲性；另外，将空心微珠加入到浮水电缆的塑料或绝缘橡胶材料的外皮层中，使得浮水电缆外皮的物理性能变差，不耐磨、容易被撕裂。

上述的浮水电缆由于存在有不同材料构成的多层次的结构，在制造的时候需要经过多次挤压过程才能完成整条电缆的制作，生产成本很高。

发明名称为“Buoyant tether cable”(浮水绳索电缆)的美国专利4110554提供了另一种具有多层套管结构的浮水绳索电缆。图3示出了该发明提供的浮水绳索电缆的横截面，该浮水绳索电缆包括一个圆形外皮层31，以及包含在圆形外皮层31中的一个压力中心核32，以及多个环绕在该压力中心核32周围的三组承载压力载荷的导电体33、34、35和一个同轴电缆36，每组承载压力载荷的导电体，包括两个相同的承载压力载荷的导电体。