本發(fā)明涉及機(jī)電電纜，特別地扭矩平衡的、耐擠壓的和帶護(hù)套的并且具有特殊的用途的用于在抽取地下自然資源時(shí)供給電力到井下設(shè)備的機(jī)電電纜。

背景技術(shù)：

機(jī)電電纜通常用來(lái)提供電力到油氣工業(yè)以及許多的其他地下活動(dòng)中的井下設(shè)備。這類(lèi)井下或下井應(yīng)用通常具有需要任何入口的密封的所述升高的壓力。因而，機(jī)電電纜到井的入口必須被密封。此外，當(dāng)電纜下降到井中時(shí)，連續(xù)的密封必須被維持。

用于維持電纜入口的密封的現(xiàn)有和通常的方法是要包裝(pack)與油脂的界面。油脂是對(duì)與其接觸的周?chē)h(huán)境具有不利影響的石油產(chǎn)品。另外，當(dāng)電纜在它從油或氣井引入和移除期間被收回并且重新纏繞時(shí)難以將油脂從機(jī)電電纜的外表面移除。

對(duì)于這樣的機(jī)電電纜還有利的是要耐壓的以使得密封的完整性在使用期間被維持。該耐擠壓性在機(jī)電電纜包括光學(xué)纖維數(shù)據(jù)線(xiàn)也是特別地有利的，其在工業(yè)中是常用的。

另外，井下油氣井可通常延伸數(shù)千英尺，由此需要機(jī)電電纜能夠適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮作用同時(shí)延伸這樣的距離。

因此，存在對(duì)不需要或很少需要用于井下或下井應(yīng)用的油脂的機(jī)電電纜的需求。另外，存在對(duì)耐擠壓的機(jī)電電纜的需求，以使得所述截面保持一致以維持油脂較少的密封并保護(hù)可結(jié)合到電纜中的光學(xué)纖維數(shù)據(jù)線(xiàn)的完整性。另外，因?yàn)闄C(jī)電電纜可延伸數(shù)千英尺到油或氣井中，在現(xiàn)有技術(shù)中存在對(duì)抗扭矩構(gòu)造的需要，允許增加的電纜長(zhǎng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種適合用于地下環(huán)境尤其地用于井下應(yīng)用的機(jī)電電纜。本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種機(jī)電電纜，該機(jī)電電纜與密封的電纜入口結(jié)合可被用于井下應(yīng)用，使用很少的油脂或不使用油脂同時(shí)保持密封入口的完整性。本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種合適的機(jī)電電纜，該機(jī)電電纜是耐擠壓的以保持密封入口在井下應(yīng)用的完整性并且保護(hù)結(jié)合到該電纜中的光學(xué)纖維線(xiàn)路。本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種機(jī)電電纜，該機(jī)電電纜是扭矩平衡的以允許在地下井下應(yīng)用中通常要求的延伸的電纜長(zhǎng)度。

本發(fā)明通常涉及一種扭矩平衡的機(jī)電電纜，其包括由多個(gè)護(hù)套層和鎧裝層圍繞的電纜芯。護(hù)套層和鎧裝層的布置和構(gòu)造便于電纜中的扭矩平衡和耐擠壓特性的建立。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電纜芯包括由由塑料或類(lèi)似的線(xiàn)涂覆材料制成的第一護(hù)套層圍繞的導(dǎo)體。該導(dǎo)體可以是單個(gè)線(xiàn)或多個(gè)成股線(xiàn)。擠壓在電纜芯之上的可以是由塑料或類(lèi)似的涂覆材料制成的第二護(hù)套層。多個(gè)線(xiàn)圍繞第二護(hù)套層纏繞以形成具有指定的捻(lay)方向的第一鎧裝層。線(xiàn)被部分地壓入到第二護(hù)套層中，建立第二護(hù)套層和第一鎧裝層之間的更好的結(jié)合并且移除第一鎧裝層的線(xiàn)之間的空隙空間。第一鎧裝層能因此由第三護(hù)套層圍繞。第三護(hù)套層可以是擠壓的塑料或類(lèi)似的涂覆材料并且可填充存在于第一鎧裝層的外部上的任何空隙以允許這些層之間的更好的粘附。

第二鎧裝層，具有指定的捻方向，可形成為圍繞所述第三護(hù)套層。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二鎧裝層包括圍繞第三護(hù)套層圓周地分開(kāi)的多個(gè)3-線(xiàn)股。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二鎧裝層包括圍繞第三護(hù)套層圓周地分開(kāi)的多個(gè)單個(gè)線(xiàn)。在又一個(gè)實(shí)施例中，3-線(xiàn)股和單個(gè)線(xiàn)的組合用來(lái)構(gòu)造所述第二鎧裝層。第二鎧裝層可以以與第一鎧裝層的捻方向相反的捻方向圍繞所述第三護(hù)套層纏繞以實(shí)現(xiàn)機(jī)電電纜的更大的扭矩平衡。第二鎧裝層能因此由包括塑料或類(lèi)似的涂覆材料的第四護(hù)套層圍繞以完成扭矩平衡的機(jī)電電纜。第四護(hù)套層被擠壓在第二鎧裝層之上并且圍繞所述線(xiàn)和/或線(xiàn)股，填充第二鎧裝層的線(xiàn)和/或線(xiàn)股之間的任何空隙空間。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將從以下優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述和附圖是顯而易見(jiàn)的。在附圖中，其形成說(shuō)明書(shū)的一部分并且要與其結(jié)合閱讀，其中在各個(gè)視圖中相同的附圖標(biāo)記用來(lái)指示相同或相似的部件：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有帶交替的對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股的鎧裝層的機(jī)電電纜的示意性截面圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有帶Z形的線(xiàn)的鎧裝層的機(jī)電電纜的示意性截面圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有帶梯形的線(xiàn)的鎧裝層的機(jī)電電纜的示意性截面圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有帶對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股的鎧裝層的機(jī)電電纜的示意性截面圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有帶單個(gè)線(xiàn)的鎧裝層的機(jī)電電纜的示意性截面圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有替代的電纜芯設(shè)計(jì)的機(jī)電電纜的示意性截面圖；

圖6A是示出電纜芯的、圖6的機(jī)電電纜的示意性截面圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有替代的實(shí)施例的機(jī)電電纜的示意性截面圖；

圖7A是示出電纜芯的、圖7的機(jī)電電纜的示意性截面圖；以及

圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有帶H形的線(xiàn)的鎧裝層的機(jī)電電纜的示意性截面圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記在整個(gè)附圖中指的是相同的部件。為了在示出本發(fā)明的特征時(shí)的清楚的目的，元件的比例關(guān)系不必總維持在附圖中。

以下的本發(fā)明的詳細(xì)描述參照其中可實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例。這些實(shí)施例用來(lái)以足夠詳細(xì)的方式描述本發(fā)明以能使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員實(shí)施本發(fā)明。其他的實(shí)施例可被采用并且在沒(méi)有背離本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行改變。本發(fā)明由所附的權(quán)利要求限定，因此所述說(shuō)明書(shū)不應(yīng)當(dāng)被理解為限制的意義并且不應(yīng)當(dāng)限制這樣的權(quán)利要求所擁有權(quán)利的等同物的范圍。

本發(fā)明通常致力于一種如在整個(gè)附圖中的各個(gè)實(shí)施例中示出的扭矩平衡的機(jī)電電纜10。機(jī)電電纜10可包括電纜芯12和一個(gè)或更多個(gè)護(hù)套層和/或鎧裝層，如在下面更詳細(xì)地描述的。如在圖1中所示的，電纜芯12可包括芯導(dǎo)體14，包括至少一個(gè)導(dǎo)體線(xiàn)16，和第一護(hù)套層18。如在圖1中所示的，芯導(dǎo)體14包括單個(gè)導(dǎo)體線(xiàn)16。替代地，如在圖2中所示的，芯導(dǎo)體14包括多個(gè)導(dǎo)體線(xiàn)16。在又一個(gè)替代實(shí)施例中，電纜芯12可包括多個(gè)芯導(dǎo)體14，如在圖6和6A中所示的，每個(gè)包括至少一個(gè)導(dǎo)體線(xiàn)16，如在下面更詳細(xì)地描述的。導(dǎo)體14還可以是金屬管中的纖維(“FIMT”)，銅導(dǎo)體或用于信號(hào)和/或電力傳送的其它適合的導(dǎo)體。導(dǎo)體14的直徑可根據(jù)機(jī)電電纜10的預(yù)期的應(yīng)用變化。在圖4中示出的實(shí)施例中，導(dǎo)體線(xiàn)16每個(gè)具有如通常在現(xiàn)有技術(shù)中使用的大約0.0142英寸(0.0361厘米)的直徑，以使得導(dǎo)體14具有大約0.071英寸(0.180厘米)的直徑。然而，用于導(dǎo)體線(xiàn)16和導(dǎo)體14的更大和更小的直徑被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

如在圖6A中所示的，導(dǎo)體芯12可具有多個(gè)導(dǎo)體100。每個(gè)導(dǎo)體100包括具有導(dǎo)電特性的多個(gè)線(xiàn)102，例如銅線(xiàn)，其由絕緣體護(hù)套104圍繞。絕緣體護(hù)套104可由若干不同材料或材料組合構(gòu)造而成，包括而不限于乙烯基四氟乙烯(“ETFE”)，聚四氟乙烯(“PTFE”)，由制作的ePTFE帶，全氟烷氧基樹(shù)脂(“PFA”)，氟化乙丙烯(“FEP”)，或現(xiàn)在已知的或以后研發(fā)的任何絕緣材料。在圖6和6A中示出的實(shí)施例中，每個(gè)導(dǎo)體100包括七個(gè)(7)線(xiàn)102，其中六個(gè)(6)線(xiàn)102圍繞中心線(xiàn)102c纏繞。每個(gè)導(dǎo)體100還可以以類(lèi)似于下面參照?qǐng)D7A所述的方式被壓緊。多個(gè)導(dǎo)體100可在導(dǎo)體芯12內(nèi)取向。在這樣的實(shí)施例中，六個(gè)(6)導(dǎo)體100圍繞中心線(xiàn)100c成螺旋形地纏繞。然而，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，其他通常數(shù)量的多個(gè)導(dǎo)體100可被使用。導(dǎo)體芯12經(jīng)常包括在從1-10的范圍內(nèi)的導(dǎo)體數(shù)目，其取決于井下要求和所需要的電纜的總直徑。然而，任何數(shù)量的導(dǎo)體在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

如圖7和7A中所示的，導(dǎo)體芯12可包括具有多個(gè)線(xiàn)102的單個(gè)導(dǎo)體100，其中導(dǎo)體100在絕緣體護(hù)套104的施加之前被壓緊。導(dǎo)體100可被壓緊以使多個(gè)線(xiàn)102的外表面光滑或變平。如圖7A中所示的，壓緊步驟使最初圓形的多個(gè)線(xiàn)102的截面顯著地變形成為“D”或三角形的形狀，其中每個(gè)外部線(xiàn)102e具有圓形的外部面110。壓緊減少了線(xiàn)102之間的空隙從而建立了導(dǎo)體100中的線(xiàn)的更密集分布。如進(jìn)一步在圖7A中示出的，線(xiàn)102的壓緊可使中心線(xiàn)102c的外表面108的一部分106顯著地凹進(jìn)。在多個(gè)線(xiàn)102被壓緊之后，絕緣體護(hù)套104可被施加以通過(guò)將絕緣體護(hù)套104共同擠壓在多個(gè)線(xiàn)102之上來(lái)包封多個(gè)線(xiàn)102。

電纜芯12還可以包括圍繞導(dǎo)體14的第一護(hù)套層18。第一護(hù)套層18包括通常被用于商業(yè)線(xiàn)或線(xiàn)繩中的任何套護(hù)或涂覆材料。在圖1中示出的實(shí)施例中，第一護(hù)套層18由FEP構(gòu)造而成。在替代的實(shí)施例中，第一護(hù)套層18可由其他聚合物構(gòu)造而成，例如ETFE，PFA聚合物，聚偏二氟乙烯(“PVDF”)，全氟甲氧基聚合物，和它們的任何混合物。

第一護(hù)套層18的厚度可根據(jù)機(jī)電電纜10的預(yù)期的應(yīng)用變化。在這些圖中示出的實(shí)施例中，第一護(hù)套層18具有大約在0.005英寸和0.035英寸(0.013厘米-0.089厘米)之間的厚度范圍。然而，在該范圍之外的厚度在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

第一護(hù)套層18圍繞導(dǎo)體14以形成電纜芯12。第一護(hù)套層18可通過(guò)擠壓或現(xiàn)有技術(shù)中通常使用的任何其他套護(hù)方法被施加到導(dǎo)體14。這樣的方法可包括，但不限于，帶繞，熱變形(volcanizing)，沖頭擠壓等。電纜芯12的總直徑取決于導(dǎo)體14的直徑和第一護(hù)套層18的厚度。在圖1中示出的實(shí)施例中，電纜芯12具有大約0.098英寸(0.249厘米)的直徑；然而，在替代實(shí)施例中電纜芯12的直徑可以是在現(xiàn)有技術(shù)中有用的任何直徑。

如在圖1中所示的，電纜芯12由第二護(hù)套層20圍繞。第二護(hù)套層20可包括任何套護(hù)或涂覆材料，例如FEP，ETFE，PFA，PVDF或它們的任何組合。在圖1中示出的實(shí)施例中，第二護(hù)套層20包括ETFE。第二護(hù)套層20還可以包括如上所述的改進(jìn)耐磨特性或靜電消除降低的填充物。

第二護(hù)套層20可擠壓或現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何其他套護(hù)方法被施加到電纜芯12。第二護(hù)套層20的厚度根據(jù)機(jī)電電纜10的預(yù)期的應(yīng)用變化，以及在這些圖中示出的實(shí)施例中，第二護(hù)套層20具有大約在0.005和0.035英寸(0.013厘米-0.089厘米)之間的厚度范圍。然而，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在整個(gè)該公開(kāi)內(nèi)容中闡述的尺寸、厚度和直徑的范圍可容易按比例增大或減小以導(dǎo)致根據(jù)某些應(yīng)用的需要或預(yù)期來(lái)變化層厚度和整個(gè)尺寸的機(jī)電電纜。

如圖1中所示的，機(jī)電電纜10可進(jìn)一步包括圍繞第二護(hù)套層20并圍繞其設(shè)置的第一鎧裝層22。第一鎧裝層22可包括圍繞第二護(hù)套層20和電纜芯12成螺旋形地纏繞的多個(gè)線(xiàn)24。包括第一鎧裝層22的多個(gè)線(xiàn)24可具有各種形狀和構(gòu)造，其取決于機(jī)電電纜10的具體應(yīng)用。如圖1中所示的，在一個(gè)實(shí)施例中，第一鎧裝層22包括多個(gè)圓形線(xiàn)24a。在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖2中所示的，第一鎧裝層22包括多個(gè)Z形狀的線(xiàn)24b。在又一個(gè)實(shí)施例中，如圖3中所示的，第一鎧裝層22包括多個(gè)梯形形狀的線(xiàn)24c。在又一個(gè)實(shí)施例中，如圖8中所示的，第一鎧裝層22包括多個(gè)交替的圓形的線(xiàn)24a和H形的線(xiàn)24d。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，多個(gè)線(xiàn)24可具有任何數(shù)目的附加形狀或形狀組合。多個(gè)線(xiàn)24可包括通常在現(xiàn)有技術(shù)中采用的任何線(xiàn)材料或類(lèi)型，包括超高強(qiáng)度(“EHS”)的線(xiàn)。每個(gè)線(xiàn)24的直徑或厚度，以及相應(yīng)地第一鎧裝層22的厚度可根據(jù)機(jī)電電纜10的具體應(yīng)用變化。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1中所示的，每個(gè)線(xiàn)24具有大約0.04英寸(0.102厘米)的直徑。

第一鎧裝層22可以各種捻(lay)構(gòu)造圍繞纏繞第二護(hù)套層20，取決于如在下面更詳細(xì)描述的具體實(shí)施例。一旦圍繞第二護(hù)套層20纏繞，第一鎧裝層22可壓縮到第二護(hù)套層20中以使得多個(gè)線(xiàn)24建立在第二護(hù)套層20中的凹口并且嵌套在其中，如在圖1中最佳示出的。如還在圖1中示出的，多個(gè)線(xiàn)24可嵌套在第二護(hù)套層20中以使得在多個(gè)線(xiàn)24的每個(gè)之間的多個(gè)空間或空隙26被基本上填充。第二護(hù)套層20的厚度可大于多個(gè)線(xiàn)24a中的每個(gè)的半徑或者多個(gè)線(xiàn)24b或24c或24d中的每個(gè)的半個(gè)深度以便保證第一鎧裝層22可足夠地壓縮到第二護(hù)套層20中以基本上填充多個(gè)線(xiàn)24中的每個(gè)之間的多個(gè)空隙26。將第一鎧裝層22壓縮到第二護(hù)套層20中減少了機(jī)電電纜10的總直徑。多個(gè)線(xiàn)24可以變化角度的左捻或右捻方式纏繞。在圖1的實(shí)施例中，第一鎧裝層22的多個(gè)線(xiàn)24以大約1.4英寸(3.6厘米)的捻和大約21.1度的捻角以右捻構(gòu)造施加；然而，其它的捻構(gòu)造，捻和捻角可被使用。在圍繞第一鎧裝層22施加附加層之前，第一鎧裝層22可使用等離子體清理方法被清理以改進(jìn)聚合物到線(xiàn)的粘附。

如進(jìn)一步在圖1中示出的，第三護(hù)套層28可圍繞第一鎧裝層22設(shè)置。第三護(hù)套層28可以與第一和第二護(hù)套層18和20相似的方式構(gòu)造并且包括FEP，ETFE，PFA材料等。第三護(hù)套層28還可以包括填充物材料并且通過(guò)擠壓或現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何其他套護(hù)方法被施加，如上所述的。第三護(hù)套層26可填充在第一鎧裝層22的外表面32上的多個(gè)線(xiàn)24之間的多個(gè)空間或空隙30。這可在第三護(hù)套層22的擠壓期間和/或通過(guò)將第三護(hù)套層壓縮在第一鎧裝層22的多個(gè)線(xiàn)24之上得以實(shí)現(xiàn)。這可導(dǎo)致多個(gè)線(xiàn)24的周邊完全地或基本上由第二護(hù)套層20和第三護(hù)套層28圍繞，如圖1，4和5中所示的。

第三護(hù)套層28的厚度可根據(jù)機(jī)電電纜10的預(yù)期的應(yīng)用變化。在這些圖中示出的實(shí)施例中，第三護(hù)套層28具有大約在0.002和0.035英寸(0.005和0.089厘米)之間的厚度范圍；然而在該范圍之外的厚度還可被使用，取決于具體應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1中所示的，第三護(hù)套層28具有大約0.005英寸(0.0127厘米)的厚度。

如圖1中所示的，第二鎧裝層34可被成螺旋形地纏繞并圍繞第三護(hù)套層28。第二鎧裝層34可以類(lèi)似于第一鎧裝層22的各種構(gòu)造捻，如下面更詳細(xì)描述的。第二鎧裝層34可由不同類(lèi)型線(xiàn)或線(xiàn)股構(gòu)造而成，包括如圖4中所示的對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股36，如圖1中所示的對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股38，如圖5中所示的單個(gè)線(xiàn)40，或它們的任何組合。在一些實(shí)施例中，3-線(xiàn)股36和/或38可被壓緊，如圖1和3中所示的，以改變所述線(xiàn)股的周邊形狀和截面。壓緊可提供所述線(xiàn)股36和/或38的“圓形(rounder)”外部形狀。線(xiàn)股36和/或38和/或線(xiàn)40可具有間隔開(kāi)的構(gòu)造因此在如圖1中所示的線(xiàn)股36和/或38的每個(gè)和/或線(xiàn)40之間存在空隙或間隙。3-線(xiàn)股36和38的線(xiàn)和單個(gè)線(xiàn)40可包括在工業(yè)中已知的任何線(xiàn)或線(xiàn)股材料或類(lèi)型。線(xiàn)或線(xiàn)股材料可包括鋼絲線(xiàn)，其可以是超高強(qiáng)度(“EHS”)的、高強(qiáng)度鋼線(xiàn)、鍍鋅鋼或不銹鋼。如現(xiàn)有技術(shù)中已知的鋁和合成線(xiàn)也可被使用。在一些實(shí)施例中，在每個(gè)鎧裝層內(nèi)使用的線(xiàn)可以是金屬的、合成纖維的，或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，在本機(jī)電電纜中使用的線(xiàn)和/或線(xiàn)股將通常具有大約250ksi-400ksi(每平方英寸的千磅數(shù))的極限強(qiáng)度；然而，具有其它極限強(qiáng)度的線(xiàn)也可以被結(jié)合到該設(shè)計(jì)中。

對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股36可包含三個(gè)相同直徑的線(xiàn)42，如在圖4中最佳示出的。在圖4中示出的實(shí)施例中，線(xiàn)42具有大約0.02英寸(0.051厘米)的直徑，線(xiàn)股36可具有大約0.039英寸(0.099厘米)的總直徑。在替代實(shí)施例中，線(xiàn)42可具有大約在0.01英寸和0.10英寸(0.025和0.254厘米)之間的直徑。該直徑可減小，如果3-線(xiàn)股36被壓緊，如圖3中所示的。用于線(xiàn)42和線(xiàn)股36的更大和更小的直徑可被使用，取決于本發(fā)明的具體應(yīng)用。對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股36還可以被扭絞或者以如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他方式形成。

不對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股38可包含兩個(gè)相同的直徑的線(xiàn)44和一個(gè)較大直徑的線(xiàn)46，如在圖1中最佳示出的。較大直徑的線(xiàn)46可具有大約在0.01英寸和0.20英寸(0.025和0.051厘米)之間的直徑，較小直徑的線(xiàn)44可具有大約在0.005英寸和0.10英寸(0.013和0.254厘米)之間的直徑，取決于本發(fā)明的具體應(yīng)用。線(xiàn)44和46可以各個(gè)其他的直徑構(gòu)造；然而線(xiàn)46的直徑應(yīng)當(dāng)大于在大約1.25到10的比率下在具體實(shí)施例中大約1.333到3的比率下的線(xiàn)44的直徑。類(lèi)似于對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股36的線(xiàn)42，不對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股38可被扭絞或者以如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他方式形成。

單個(gè)線(xiàn)40還可以用于如圖5中所示的第二鎧裝層34中。單個(gè)線(xiàn)40可由鋼、鋁或通常用來(lái)構(gòu)造線(xiàn)包括EHS線(xiàn)的其他材料，構(gòu)造而成。單個(gè)線(xiàn)40的直徑，取決于本發(fā)明的具體實(shí)施例，可具有大約在0.02英寸和0.05英寸(0.051和0.127厘米)之間的范圍；然而，該直徑可以是更大或更小，取決于機(jī)電電纜10的預(yù)期應(yīng)用。在圖5中示出的實(shí)施例中，單個(gè)線(xiàn)40具有大約0.035英寸(0.889厘米)的直徑。

第二鎧裝層34可以右捻或左捻纏繞，取決于本發(fā)明的具體應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施例中，第二鎧裝層34以與第一鎧裝層22相反的捻纏繞。在第一和第二鎧裝層22和34之間的分別相對(duì)的捻方向可提供機(jī)電電纜10中的更大的扭矩平衡。第二鎧裝層34的捻長(zhǎng)度可以大約在2.5英寸到2.6英寸(6.35到6.60厘米)之間并且捻角可大約在18.2度和18.4度之間，取決于具體實(shí)施例；然而，更大或更小的捻長(zhǎng)度和捻角可被用于替代實(shí)施例中。第二鎧裝層34還可以具有大約在0.207英寸到0.234英寸(0.526到0.594厘米，或70％到75％)之間的螺旋高度以及大約在2.45英寸到2.55英寸(0.622到0.648厘米)之間的螺旋高度，取決于本發(fā)明的具體應(yīng)用。

一旦纏繞以類(lèi)似于第一鎧裝層22的方式完成，第二鎧裝層34可壓縮成到第三護(hù)套層28中。在第二鎧裝層34的施加之后，局部組裝的本機(jī)電電纜10的外徑可大約在0.295-0.316英寸(0.749-0.803厘米)之間，取決于具體的實(shí)施例。然而，如上所述的，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，成比例變化在本發(fā)明的范圍內(nèi)。第二鎧裝層34還可以被等離子體清理以改進(jìn)塑料粘附。

如圖1中所示的，第四護(hù)套層50可圍繞第二鎧裝層34。第四護(hù)套層50可通過(guò)擠壓或現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何其它套護(hù)方法被施加。在一個(gè)實(shí)施例中，第四護(hù)套層50由ETFE構(gòu)造而成。第四護(hù)套層50可刺入線(xiàn)股36和/或38和/或單個(gè)線(xiàn)40之間的多個(gè)間隙48中以便基本上圍繞線(xiàn)股和/或線(xiàn)36，38，和/或40。第四護(hù)套層50還可以包括光滑的外表面52。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，第四護(hù)套層50的厚度應(yīng)當(dāng)覆蓋整個(gè)的第二鎧裝層34。

在圖1中示出的實(shí)施例中，第四護(hù)套層50的厚度可以是大約0.02-0.10英寸(0.0508-0.254厘米)。然而，第四護(hù)套層40可以是在從0.01到0.5英寸(0.0254到1.27厘米)的范圍內(nèi)的其他厚度的。在施加第四護(hù)套層40之后實(shí)現(xiàn)的本扭矩平衡的機(jī)電電纜10的外徑可以是大約0.333-0.365英寸(0.846-0.927厘米)，取決于本發(fā)明的具體實(shí)施例。然而，如上所述的，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，成比例變化在本發(fā)明的范圍內(nèi)以及其他最終直徑在本發(fā)明的范圍內(nèi)。特別地，本扭矩平衡的機(jī)電電纜10可被構(gòu)造為具有在1/8英寸和五英寸(0.318和12.700厘米)之間的范圍內(nèi)的最終外徑。

機(jī)電電纜10的各個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造和第一和第二鎧裝層22和34的捻取向建立了機(jī)電電纜10中的“扭矩-平衡”作用。理論上的第一鎧裝層22和第二鎧裝層24之間的扭矩-平衡是通過(guò)扭矩比等于1實(shí)現(xiàn)的。因此，本發(fā)明的實(shí)施例的目的在于實(shí)現(xiàn)扭矩比接近1.0。在圖1中示出的實(shí)施例具有等于1.36的扭矩比。圖2中示出的實(shí)施例具有等于1.01的扭矩比。圖3中示出的實(shí)施例具有等于1.18的扭矩比。圖4中示出的實(shí)施例具有等于1.009的扭矩比。最后，圖5中示出的實(shí)施例具有等于0.94的扭矩比。

下面的非限制性示例，具體參照?qǐng)D1，4和5，描述了機(jī)電電纜10的具體特有的實(shí)施例；然而，替代實(shí)施例或這些具體實(shí)施例的組合在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，其中第二鎧裝層34包括交替對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股36和不對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股38。在電纜芯12內(nèi)的芯導(dǎo)體14包括直徑大約為0.0142英寸(0.036厘米)的十九個(gè)(19)銅導(dǎo)體線(xiàn)16。第一護(hù)套層18是氟化乙丙烯(FEP)護(hù)套。電纜芯12的總直徑是大約0.098英寸(0.249厘米)。擠壓在電纜芯12之上的是具有大約0.019英寸(0.048厘米)的厚度并包含乙烯基四氟乙烯(ETFE)的第二護(hù)套層20。在施加第二護(hù)套層20之后電纜10的外徑是大約0.136英寸(0.345厘米)。圍繞第二護(hù)套層20纏繞的是第一鎧裝層22。第一鎧裝層22包括多個(gè)線(xiàn)24，其包含12個(gè)圓形的線(xiàn)24a。線(xiàn)24a是直徑大約為0.04英寸(0.102厘米)的EHS線(xiàn)。第一鎧裝層22以大約1.4英寸(3.5厘米)的捻和大約21.1度的捻角以右捻構(gòu)造被成螺旋形地纏繞。第一鎧裝層22也被“壓”入到第二護(hù)套層20中，引起圓形線(xiàn)24a凹進(jìn)到第二護(hù)套層20中從而完全地填充線(xiàn)24a之間的多個(gè)空隙26。擠壓在第一鎧裝層22之上的是第三護(hù)套層28，其是厚度大約為0.005英寸(0.0127厘米)的ETFE護(hù)套。第三護(hù)套層28完全地填充在第一鎧裝層22內(nèi)的多個(gè)空隙30。在施加第三護(hù)套層28之后，機(jī)電電纜10的外徑是大約0.226英寸(0.574厘米)。

圍繞第三護(hù)套層28纏繞的是第二鎧裝層34，其包括以交替方式構(gòu)造的九個(gè)壓緊的對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股36和九個(gè)非壓緊的不對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股38。線(xiàn)股36和38具有大約0.039英寸(0.099厘米)的總尺寸并由EHS線(xiàn)構(gòu)造而成。第二鎧裝層34以左捻(與第一鎧裝層22的相反)被成螺旋形地纏繞，該捻是大約2.6英寸(6.6厘米)并且捻角是大約18.38度。螺旋高度是大約0.22-0.236英寸(0.56-0.60厘米)并且螺旋長(zhǎng)度是大約2.55-2.6英寸(6.48-6.60厘米)。一旦第二鎧裝層34被纏繞，它被壓縮到第三護(hù)套層28中。擠壓在第二鎧裝層34之上的是第四護(hù)套層50，其包含具有0.02英寸(0.0508厘米)的厚度的ETFE護(hù)套。第一和第二鎧裝層22和34的捻提供了大約等于1.36的扭矩比。

圖4示出本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，其中第二鎧裝層34包括對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股36。電纜芯12包括銅芯導(dǎo)體14和FEP擠壓的第一護(hù)套層18。芯導(dǎo)體14包含十九個(gè)0.0142英寸(0.036厘米)直徑的銅線(xiàn)。擠壓在導(dǎo)體芯14之上的是包括ETFE并具有大約0.019英寸(0.048厘米)的厚度的第二護(hù)套層20。第一鎧裝層22圍繞第二護(hù)套層20成螺旋形地纏繞并包括十一個(gè)EHS線(xiàn)24a，限定了多個(gè)線(xiàn)24。每個(gè)線(xiàn)24a具有大約0.047英寸(0.119厘米)的直徑。線(xiàn)24a之間的余隙是大約2.3％。線(xiàn)24a以大約18.3度的捻角在大約1.7英寸的右捻方向上被纏繞。第一鎧裝層22在纏繞之后被壓入到第二護(hù)套層20中以使得在線(xiàn)24a之間的多個(gè)內(nèi)部空隙空間26被第二護(hù)套層20完全填充。細(xì)的第三塑料護(hù)套層28圍繞第一鎧裝層22擠壓。第三護(hù)套層28具有大約0.004英寸(0.0102厘米)的厚度并且完全地填充由第一鎧裝層22的線(xiàn)24a建立的多個(gè)外部空隙空間30。

第二鎧裝層34圍繞第三護(hù)套層28纏繞。第二鎧裝層34包括十四個(gè)具有線(xiàn)股直徑大約等于0.043英寸(0.109厘米)的不壓緊對(duì)稱(chēng)的3-線(xiàn)股36。在3-線(xiàn)股36中的每個(gè)線(xiàn)是直徑大約等于0.020英寸(0.051厘米)的EHS線(xiàn)。三線(xiàn)股36以0.3英寸(0.762厘米)的捻和13.5度的捻角以右捻方向形成。一旦每個(gè)3-線(xiàn)股36形成，第二鎧裝層34在左捻方向上以大約2.55英寸(6.48厘米)的捻長(zhǎng)度和大約18.3度的捻角來(lái)圍繞第三護(hù)套層28纏繞。螺旋高度是大約0.218-0.234英寸(0.554-0.594厘米)以及螺旋長(zhǎng)度是大約2.50-2.55英寸(6.35-6.48厘米)。線(xiàn)股36之間的余隙是大約35％。圍繞第二鎧裝層34擠壓的是第四護(hù)套層50，其完全地填充圍繞3-線(xiàn)股36的外部產(chǎn)生的多個(gè)空隙空間48。第四護(hù)套層50是厚度大約等于0.02英寸(0.051厘米)的ETFE護(hù)套。機(jī)電電纜10的最終直徑是大約0.349-0.355英寸(0.886-0.902厘米)并且具有大約等于1.009的扭矩比。

圖5示出本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，其中第二鎧裝層34包括單個(gè)線(xiàn)40。電纜芯12、第二護(hù)套層20、第一鎧裝層22以及第三護(hù)套層28被構(gòu)造成與以前描述的實(shí)施例的電纜芯12、第二護(hù)套層20、第一鎧裝層22和第三護(hù)套層28是完全相同的。與以前描述的實(shí)施例相反，在本實(shí)施例中的第二鎧裝層34包括十二個(gè)單個(gè)的EHS線(xiàn)40，每個(gè)具有大約等于0.035英寸(0.089厘米)的直徑。第二鎧裝層34在左捻方向上以大約2.50英寸(6.35厘米)的捻長(zhǎng)度和大約18.2度的捻角圍繞第三護(hù)套層28螺旋地纏繞。螺旋高度是大約0.207-0.222英寸(0.526-0.564厘米)以及螺旋長(zhǎng)度是大約2.45-2.50英寸(6.22-6.35厘米)。具有0.020英寸厚度(0.051厘米)的第四ETFE護(hù)套層50被擠壓在第二鎧裝層34之上以完成機(jī)電電纜10的構(gòu)造。第四護(hù)套層50填充由第二鎧裝層34的線(xiàn)40產(chǎn)生的多個(gè)空隙空間48。機(jī)電電纜10的最終直徑是大約0.333-0.339英寸(0.846-0.861厘米)以及扭矩比是大約0.94。

第二鎧裝層34的構(gòu)造導(dǎo)致第二鎧裝層34和第四護(hù)套層50之間的機(jī)械粘附的顯著改進(jìn)。該粘附的增加可以是第四護(hù)套層50到第二鎧裝層34的多個(gè)空隙或空間48中的增加的刺入的結(jié)果。另外，螺旋通道和凹槽的尺寸使用對(duì)稱(chēng)的線(xiàn)股36、不對(duì)稱(chēng)的線(xiàn)股38和/或單個(gè)線(xiàn)40建立。該粘附可通過(guò)交替如圖1中所示的3-線(xiàn)股36，38和/或單個(gè)線(xiàn)40來(lái)構(gòu)造第二鎧裝層34得以改進(jìn)。

本扭矩平衡的機(jī)電電纜10的感應(yīng)扭矩可通過(guò)使第一鎧裝層22和第二鎧裝層34中的扭矩的量平衡得以最小化。扭矩平衡還可以分別通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)第二、第三和第四護(hù)套層20，28和50將第一和第二鎧裝層22和34的線(xiàn)的位置分別鎖定就位和/或填充線(xiàn)股中的多個(gè)空隙和凹槽得以實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，第四護(hù)套層50比其他護(hù)套層對(duì)扭矩抗力具有更大的影響。因而，本扭矩平衡的機(jī)電電纜10在當(dāng)軸向張緊時(shí)經(jīng)歷電纜旋轉(zhuǎn)的降低的趨勢(shì)。

另外，當(dāng)線(xiàn)之間的所有的空隙、凹槽和空間用護(hù)套層填充時(shí)，機(jī)電電纜可以是耐擠壓的。該特征在當(dāng)FIMT被包括在電纜芯12時(shí)是特別地重要的以允許在本電纜被使用時(shí)的更好的數(shù)據(jù)傳送和維持的數(shù)據(jù)傳送。

由前述，將看到，該發(fā)明是非常適合于獲得在上面與是明顯的且是該結(jié)構(gòu)固有的其他優(yōu)點(diǎn)一起闡述的所有目的和目標(biāo)的發(fā)明。將理解到，某些特征和子組合是多用途的并且可在不參照其他特征和子組合的情況下被采用。這是通過(guò)權(quán)利要求的范圍構(gòu)想到的并且在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。因?yàn)榭稍诓槐畴x本發(fā)明的范圍的情況下構(gòu)想到本發(fā)明的許多可能的實(shí)施例，因此還要理解到，在此闡述或示出在附圖中的所有材料是要解釋為是說(shuō)明性的而非限制的。

如上所述的和示出在附圖中的結(jié)構(gòu)是僅通過(guò)示例示出的并且不是用來(lái)限制本發(fā)明的構(gòu)思和原理。由此，已示出和描述了新穎的發(fā)明的若干實(shí)施例。如從前述描述中是顯而易見(jiàn)的，本發(fā)明的某些方面是不受由在此示出的示例的具體細(xì)節(jié)限制的，因此構(gòu)想到：其他修改和應(yīng)用，或者其等同物將由本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員構(gòu)想到。用于前述說(shuō)明書(shū)中的術(shù)語(yǔ)“具有(having)”和“包括(including)”以及相似術(shù)語(yǔ)是在“可選擇的”或“可包括”的意義上使用的而不是根據(jù)“需要”。然而，本結(jié)構(gòu)的許多改變、修改、變化及其他使用和應(yīng)用對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言在考慮了說(shuō)明書(shū)和附圖之后是顯而易見(jiàn)的。不背離本發(fā)明的精神和范圍的所有這樣的改變、修改、變化及其他使用和應(yīng)用被認(rèn)為是由僅由以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明所涵蓋。