超高层超高速电梯用扁型电梯随行电缆

摘要

本发明公开了一种超高层超高速电梯用扁型电梯随行电缆，包括扁型护套，所述扁型护套内直线排列有偶数个线芯单元及承力元件，所述线芯单元具有一次成缆结构，由4根、5根、6根、7根或8根绝缘线芯围绕一根PVC填衬芯一次成缆绞合而成，再由2个、3个或4个所述一次成缆线芯单元排列成单元组线芯，所述单元组线芯排列时，应按照绝缘线芯的芯数和导体截面以扁型电缆中心线成轴对称。本发明解决了超高层超高速电梯用扁型电梯随行电缆的技术难题和其依赖进口的现状，扁型电缆安装垂直悬挂后扭转角度小，动态平衡度和移动稳定性好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在垂直状态下高速移动场合中使用的扁型电缆，尤其涉及在超高层建筑（高度100m以上）中使用的升降速度达到4M/S～12.5M/S的高速电梯用电梯随行扁型电缆。

背景技术

建筑高度超过100m以上的民用或商用建筑所使用电梯的随行控制电缆的总芯数都在40芯及以上。

目前，电梯行业的发展状况，电梯出现了日系品牌和欧系品牌。然而在高速电梯方面，由于日系电梯整个电梯平衡系数与欧系电梯有较大的差别，因而日系电梯运用于高速电梯的扁型电梯随行电缆均是采用了扁型随行电缆芯数超过90芯及以上，扁型电梯随行电缆单位重量大于3.0kg/m。而欧系高速电梯使用的扁型电梯随行电缆的芯数一般均在30~60芯，且扁型电梯随行电缆的单位重量一般在1.0~3.0kg/m。日系电梯使用于高速电梯电缆的自身重量重，给电梯安装、维护带来较大的困难，但日系高速电梯扁型随行电缆的技术要求高，因此，按照日系高速电梯扁型随行电缆的技术要求，开发生产适用于欧系高速电梯的超高速电梯用扁型随行电梯电缆。

提升高度100m以上、电梯运行速度达到4M/S以上的超高层超高速电梯通常都采用大轿厢。为此要求与之配套的扁型电梯随行电缆的U型弯曲直径必须达到500mm及以上。不采用特殊的电缆构造和特种电缆外护套材料无法满足此要求。

建筑开发商为追求建筑的高容积率，一般设计电梯安装井道都偏小。在狭小的井道空间里，垂直自由悬挂并要不断随电梯轿厢上下高速移动的扁型电梯随行电缆就必须要确保具有高度的动态平衡性能，以防止电缆在运行过程中产生前后、左右超范围的摆动，碰擦井道壁或电梯轿厢使电缆损坏。为此要求扁型电梯随行电缆在100m以上的大高度井道内垂直悬挂时其电缆的偏转角度不能超过20°。且扁型电缆垂直悬挂偏转角度与电梯提升高度恰成反比关系。提升高度越高，要求扁型电缆垂直悬挂偏转角度要越小。这是扁型电缆制造一个难度很大的问题，目前国内尚无厂商有较好的方法予以解决。

电梯提升高度超过100m后，现有的复合在扁型随行电缆内的同轴电缆和TPS屏蔽线对均无法满足传输高清晰图像的要求。必须复合光缆在扁型电梯随行电缆内。如何保证复合光缆的扁型电梯随行电缆在4M/S以上高速移动中光纤不断芯，其传输的图像和信号不衰减，也是需要重点解决的技术难点。

基于以上存在的技术难题，导致目前国内所有的安装在超高层建筑内的超高速电梯全使用进口随行电缆。

发明内容

本发明就是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种超高层超高速电梯用扁型电梯随行电缆。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种超高层超高速电梯用扁型电梯随行电缆，包括扁型护套，所述扁型护套内直线排列有偶数个线芯单元及承力元件，所述线芯单元具有一次成缆结构，由4根、5根、6根、7根或8根绝缘线芯围绕一根PVC填衬芯一次成缆绞合而成，再由2个、3个或4个所述一次成缆线芯单元排列成单元组线芯，所述单元组线芯排列时，应按照绝缘线芯的芯数和导体截面以扁型电缆中心线成轴对称。

较佳地，所述线芯单元优选4个、6个、8个、10个或12个。

较佳地，所述线芯单元中，绝缘线芯一次成缆绞合方向与绝缘线芯导体束丝方向相同，成缆节距为线芯单元外径的10-12倍，可采用不退扭设备成缆，线芯放线张力适当控制。

较佳地，所述线芯单元排列时，相邻线芯单元的导体束丝方向、一次成缆绞合方向相反。

较佳地，所述扁型护套内线芯单元的中间位置还直线排列有偶数个单元的TPS屏蔽线对复合光缆；所述每一个单元的TPS屏蔽线对复合光缆中，PE绝缘线芯加光缆线芯数可以比线芯单元中的绝缘线芯数少2个；

所述每一个单元的TPS屏蔽线对复合光缆中，PE绝缘线芯加光缆线芯一次成缆绞合方向与PE绝缘线芯导体束丝方向相同；

所述偶数个单元的TPS屏蔽线对复合光缆排列时，相邻单元的TPS屏蔽线对复合光缆绞合方向相反，并与相邻线芯单元采用相反的绞合方向。

较佳地，所述承力元件为2根绞合方向相反、直径相同的高强度普通航空用钢丝绳，所述每根钢丝绳的破断力至少为电缆悬挂长度重量的8倍；所述2根钢丝绳设置在线芯单元外侧。

较佳地，所述扁型护套为邵氏A硬度指标值范围在65～80%的PVC外护套。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的超高层超高速电梯用扁型电梯随行电缆，解决了超高层超高速电梯用扁型电梯随行电缆的技术难题，解决了超高层超高速电梯用扁型电缆依赖进口的现状，使扁型电缆的控制线芯满足了建筑物高度超过100M以上的民用或商用建筑物的电梯使用，且扁型电缆安装垂直悬挂后的扭转角度小，动态平衡度和移动稳定性好。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明绝缘线芯的结构示意图；

图3为本发明线芯单元的结构示意图；

图4为本发明实施例2的结构示意图；

图5为本发明TPS屏蔽线对复合光缆的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明。

一、电缆结构的设计和验证

1、根据电梯用控制电缆在弱电流低电压状态下使用的特性，选择导体截面面积为0.5mm²（20/0.18mm）、0.75mm²（30/0.18mm）、1.0mm²（40/0.18mm）  3种规格的5类软结构束合铜丝作为导体线芯。

2、在扁型电缆内排列偶数个线芯单元，不能采用奇数个线芯单元。每个线芯单元的排列组合再由以下创新结构组成：每个线芯单元由4根、5根、6根、7根或8根绝缘线芯一次成缆绞合而成。

3、根据电缆不同功能使用要求，设计电缆有以下2种单元组合：

A.整条电缆各单元全部由控制线芯组成。

B.整条电缆中既有偶数个控制线芯单元，还包括偶数个单元的TPS屏蔽线对复合光缆，该偶数个单元的TPS屏蔽线对复合光缆放置在扁型电缆的中间，其他控制线芯单元的放置位置按照绝缘线芯的芯数和导体截面以扁型电缆中心线成轴对称。

4、控制线芯单元中，每根绝缘线芯中的导体截面必须完全相同。允许每一个单元的TPS屏蔽线对复合光缆中，PE绝缘线芯加光缆线芯数可以比控制线芯单元中的绝缘线芯数少2个。

5、高速电梯随行扁型电缆应具有高度动态平衡的特征，设计电缆的结构时应保证扁型电梯电缆以中心线为对称，成轴对称型。因此，无论是普通的控制线芯，还是复合光缆的屏蔽线对，以及复合动力线芯组成的单元，应形偶数个单元。线芯单元优选4个、6个、8个、10个或12个。由2个、3个或4个一次成缆线芯单元排列成单元组线芯，单元组线芯排列时，应按照绝缘线芯的芯数和导体截面以扁型电缆中心线成轴对称。该设计是充分考虑和权衡了电缆制造的经济性和合理性。

经济性：传统的电梯电缆生产线通过合理的结构设计就能满足高速电梯电缆的的装备生产。

6、根据电缆大长度垂直自由悬挂和电缆自身重量较大的特点，设计在电缆内复合2根相同直径的高强度普通航空用钢丝绳作为电缆的承力元件，每根钢丝绳的破断力最小为电缆悬挂长度重量的8倍。

二、制造工艺

1、研发特殊成缆工艺制造线芯单元

A、每个线芯单元制造从导体束丝方向、绝缘线芯一次成缆绞合方向选择相同方向，导体束丝方向如采用S向，则绝缘线芯一次成缆绞合方向也必须采用S向。每个线芯单元中间填充一根PVC填衬芯。成缆节距控制在线芯单元外径的10-12倍，可用不退扭设备成缆，线芯放线张力适当控制。

B、相邻线芯单元从导体束丝方向、绝缘线芯一次成缆绞合方向均采用完全相反的方向进行制造。

1单元导体S向束丝，一次成缆S向绞合；

2单元导体Z向束丝，一次成缆Z向绞合；

3单元导体S向束丝，一次成缆S向绞合；

以此类推……

采用上述研发工艺制造扁型电缆其最终目的是为了彻底消除线芯单元在成缆过程中产生的应力。为此，相邻线芯单元从导体束丝、 一次成缆采用完全相反的绞合方向能使残余应力一一抵消。试验证明：采用此研发工艺制造的扁型电缆在垂直悬挂高速移动时的均衡性和稳定性得到进一步提高，同时对减小扁型电缆垂直自由悬挂偏转角度也有很大的帮助。

2、扁型电缆内复合光缆制造工艺

选择与控制线芯完全相同截面的5类软结构束丝铜导体，见图5，在铜导体5外被敷PE绝缘材料6作为绝缘线芯，2根绝缘线芯对绞成缆，在对绞间隙处填充PP填衬芯，并绕包聚酯带薄膜，在聚酯带薄膜外编织铜丝网8，在铜网外挤包PVC内护套，构成TPS屏蔽线对。

复合光缆方法：

A．在TPS线对内去掉PP填衬芯，在2根PE绝缘线芯对绞成缆间隙处镶嵌2根光缆7，构成2根PE绝缘线芯加2根单芯光缆的4芯成缆线芯组。此时2根PE绝缘线芯便构成光缆的骨架。

B．PE绝缘线芯挤出外径与单芯光缆外径之比必须严格控制在±0.04mm的公差范围内。PE线芯过大，易造成光缆在U形弯曲高速移动时产生位移而断芯；PE线芯外径过小，则会使光缆在U形弯曲移动时受到挤压力使光缆中的光纤损伤。

C．复合光缆的TPS 线对在成缆时必须采用完全退扭的设备进行制造，并要同时分别控制好PE绝缘线芯、光缆的放线张力和成缆节距。经过反复试验，用放线张力精度能达到0.1N的成缆设备制造，PE绝缘线芯的张力控制在不小于5kg，光缆放线张力控制在不大于0.2kg，成缆节距设定为4芯成缆外径的6～8倍时，能保证电缆在U型移动弯曲时，所有的受力点都在PE绝缘线芯上，镶嵌在其中的光缆完全不受力。

D．复合光缆的TPS线对组成缆后，不能采用聚酯薄膜绕包，在外必须采用抽真空方式挤包一层半导电PVC材料9。采用此工艺目的一是使成缆节距能长久固定，确保复合光缆能经受长期U型移动弯曲不受损伤，二是半导电PVC又能和铜丝编织层8构成组合屏蔽，提高屏蔽效果。挤包半导电PVC材料必须严格控制好挤出厚度，要求越薄越好，因为与铜网编织层、PVC内护套厚度相加每一单元的TPS屏蔽线对复合光缆其外径必须和相邻控制线芯单元的外径相一致。

每一单元的TPS屏蔽线对复合光缆，其导体束丝方向、PE绝缘线芯加光缆线芯一次成缆绞合方向以及相邻单元的成缆方向均与前述控制线芯单元成缆方法相同。每一个单元的TPS屏蔽线对复合光缆中，PE绝缘线芯加光缆线芯一次成缆绞合方向与PE绝缘线芯导体束丝方向相同；相邻单元的TPS屏蔽线对复合光缆绞合方向相反，并与相邻线芯单元采用相反的绞合方向。

3、扁型电缆内复合承力元件

在扁型电缆内必须复合2根相同直径的钢丝绳作为电缆的承力元件。2根钢丝绳的绞合方向与前述线芯单元成缆工艺一样，也必须选用相反绞合方向。1根采用S向，1根采用Z向。2根钢丝绳设置在线芯单元外侧。

因扁型电缆在电梯井道内大长度（超过100M）垂直自由悬挂，其承载电缆的重量及其扁型电缆在高速移动时产生的加速重力全靠2根钢丝绳固定负重，为此必须选用高强度超柔性完全退扭的钢丝绳。

4、扁型电缆用PVC外护套材料

试验证明：决定扁型电缆U形弯曲直径大小的因素，90%以上取决于被覆在电缆外层的PVC护套材料的邵氏A硬度指标值。邵氏A硬度值大，PVC材料就硬，制成扁型电缆弯曲直径也相应大。但常用的硬的PVC材料有其致命的缺陷——耐低温性能差。尤其是在用于移动场合情况下，环境温度一低，采用邵氏A硬度值大的材料制成的电缆U形弯曲直径急剧增大，改变扁型电缆移动的U形弯曲直径，从而导致扁型电缆绝缘线芯断裂。并且在环境温度低时，电缆护套极容易开裂。

邵氏A硬度值在65～80%范围内的扁型电缆用材料均能通过-25℃低温脆化试验，符合低温性能指标。

下面通过具体实施例来说明。

实施例1

一种超高层超高速电梯用扁型电梯随行电缆，如图1-3所示，包括扁型护套11，扁型护套11内直线排列有10个线芯单元12及承力元件13。

线芯单元12具有一次成缆结构。选择截面面积为0.5mm²（20/0.18mm）的5类软结构束合铜丝作为导体线芯1，在导体线芯1外被敷PE绝缘材料2作为绝缘线芯3；由6根绝缘线芯3围绕一根PVC填衬芯4一次成缆绞合而成线芯单元12，一次成缆绞合方向与绝缘线芯导体束丝方向相同，成缆节距为线芯单元外径的10-12倍，可采用不退扭设备成缆，线芯放线张力适当控制。再分别由3个、4个、3个上述线芯单元12排列成单元组线芯，线芯单元12排列时，相邻线芯单元的导体束丝方向、一次成缆绞合方向相反，各单元组线芯排列时，应按照绝缘线芯的芯数和导体截面以扁型电缆中心线成轴对称。

承力元件13为2根绞合方向相反、直径相同的高强度普通航空用钢丝绳，每根钢丝绳的破断力至少为电缆悬挂长度重量的8倍；2根钢丝绳设置在线芯单元12的外侧。

扁型护套11为邵氏A硬度指标值范围在65～80%的PVC外护套。

实施例2

一种超高层超高速电梯用扁型电梯随行电缆，如图4-5所示，包括扁型护套21，扁型护套21内直线排列有6个线芯单元22及承力元件23，扁型护套内线芯单元22的中间位置还直线排列有4个单元的TPS屏蔽线对复合光缆24。

线芯单元22具有一次成缆结构。选择截面面积为1.0mm²（40/0.18mm）的5类软结构束合铜丝作为导体线芯，在导体线芯外被敷PE绝缘材料作为绝缘线芯；由6根绝缘线芯围绕一根PVC填衬芯一次成缆绞合而成线芯单元22，一次成缆绞合方向与绝缘线芯导体束丝方向相同，成缆节距为线芯单元外径的10-12倍，可采用不退扭设备成缆，线芯放线张力适当控制。再分别由2个上述线芯单元22、1个线芯单元22加2个单元的TPS屏蔽线对复合光缆24、2个单元的TPS屏蔽线对复合光缆24加1个线芯单元22、2个线芯单元22排列成单元组线芯，线芯单元22排列时，相邻线芯单元的导体束丝方向、一次成缆绞合方向相反。各单元组线芯排列时，应按照绝缘线芯的芯数和导体截面以扁型电缆中心线成轴对称。

选择与线芯单元中截面面积相同的5类软结构束丝铜导体，在铜导体5外被敷PE绝缘材料6作为绝缘线芯，每一个单元的TPS屏蔽线对复合光缆包括2根PE绝缘线芯加2根光缆线芯7，其一次成缆绞合方向与PE绝缘线芯导体束丝方向相同；4个单元的TPS屏蔽线对复合光缆24排列时，相邻单元的TPS屏蔽线对复合光缆绞合方向相反，并与相邻线芯单元采用相反的绞合方向。

承力元件23为2根绞合方向相反、直径相同的高强度普通航空用钢丝绳，每根钢丝绳的破断力至少为电缆悬挂长度重量的8倍；2根钢丝绳设置在线芯单元22外侧。

扁型护套21为邵氏A硬度指标值范围在65～80%的PVC外护套。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。