一種低膨脹高強度多芯信號電纜的製作方法

2023-12-06 10:05:36

一種低膨脹高強度多芯信號電纜的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及特種電纜【技術領域】。所要解決的問題在於：提供一種低膨脹高強度多芯信號電纜，可以滿足航空航天的特殊應用。其特徵在於：所述電纜從裡到外依次由中心高強度纖維加強芯、高強度纖維編織層、包帶層、芯線層、屏蔽層、外護套構成；所述芯線層由若干根絕緣導線以及若干根微細同軸電纜呈中心對稱排布在包帶層外部構成；電纜採用的中心高強度纖維加強芯和高強度纖維編織層有負熱膨脹係數，除此之外，電纜其餘部分材料的熱膨脹係數為正。本實用新型結構合理，性能可靠，具有低膨脹，高強度，小線徑，良好的耐高低溫環境性能等優點。
【專利說明】一種低膨脹高強度多芯信號電纜

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及特種電纜【技術領域】，特別涉及低膨脹高強度多芯信號電纜。
技術背景
[0002]目前，絕大多數帶有加強結構的高強度電纜著重於電纜抗拉強度的結構設計，如CN 202871359 U報導的一種耐寒、高強度電纜採用了鋼芯絞線增強電纜的防斷裂性能，申請號CN 200972799 Y報導了一種系留電纜，該電纜以芳綸纖維為抗拉元件，保證了電纜高強度的系留功能。
[0003]然而，在某些特殊應用領域，特別是在航空航天領域中，除了對抗拉強度的要求以夕卜，隨著航空航天探索領域的不斷擴大，對電纜自身熱脹冷縮特性產生特殊的需求，即，要求高強度電纜還需要具有低膨脹高強度信號的性能。而這種低膨脹高強度信號電纜在現有技術中未見有研究和關注。
[0004]這種電纜除了要有較高的抗拉強度(系留功能)，還需要低的熱膨脹係數，能適應±70°C苛刻的空間溫度交變環境，且能夠傳輸多路高低頻信號。這種電纜的典型應用是衛星上搭載的電場探測儀，該儀器擁有四個探測球，每個探測球通過5m電纜繫於衛星本體上，四個探測球在空間的位置構成一個空間四面體輪廓，每兩個探測球內的儀器通過測出兩個探測球上的電勢差得到兩球間的平均電場強度。由於電纜較長，如果在空間環境下電纜長度發生微小變化，也會導致兩個探測球間距發生明顯變化，這將引起測試基準線發生漂移，嚴重影響測試精度，因此，在苛刻的高低溫環境下，對電纜自身的低膨脹/收縮特性要求相當高。此外，在衛星發射前，電纜成圈卷繞在繞筒上，待衛星發射完成後，衛星上伸展機構對電纜施加瞬時力脈衝，將電纜快速從繞筒上伸展開成拉直狀態，這時，電纜將承受巨大的拉力，所以，電纜本身應具有高強度。由於空間飛行器空間狹小和要傳輸多路高低頻信號的任務要求，電纜還應採用細線徑芯線，儘可能減小電纜外徑。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種低膨脹高強度多芯信號電纜，在空間環境下具有低膨脹係數、高強度，並進一步的，可以滿足特定使用場合狹小空間的使用需要。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型的技術解決方案是:
[0007]—種低膨脹高強度多芯信號電纜，其特徵在於:所述電纜從裡到外依次由中心高強度纖維加強芯1、高強度纖維編織層2、聚四氟乙烯或聚酯包帶層3、芯線層、屏蔽層7、外護套8構成；所述芯線層由若干根絕緣導線5以及若干根微細同軸電纜4呈中心對稱排布在聚四氟乙烯或聚酯包帶層3外部構成；所述屏蔽層7為複合屏蔽層，其結構形式為:先用聚醯亞胺鋁塑複合薄膜層或聚酯鋁塑複合薄膜層6繞包在芯線層外，聚醯亞胺鋁塑複合薄膜層或聚酯鋁塑複合薄膜層6的鋁面向外，再在聚醯亞胺鋁塑複合薄膜層或聚酯鋁塑複合薄膜層6鋁面外用圓銅線或銅扁線編織屏蔽；所述高強度纖維加強芯I是Kevlar或Twaron或Zylon纖維或這些纖維經環氧樹脂或乙烯酯樹脂塗覆後高溫固化而成的纖維複合材料；所述高強度纖維編織層2是Kevlar或Twaron或Zylon纖維；所述絕緣導線5的絕緣、微細同軸電纜4的絕緣及護套材料均為氟塑料；
[0008]進一步的，所述外護套8為乙烯-四氟乙烯共聚物或聚酯或聚醯亞胺；
[0009]所述絕緣導線5的絕緣材料採用半定向聚四氟乙烯薄膜或微孔聚四氟乙烯薄膜或乙烯-四氟乙烯共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物；
[0010]所述微細同軸電纜4使用的絕緣及護套材料為四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物或聚四氟乙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物。
[0011]進一步的，所述微細同軸電纜4、絕緣導線5的芯線均採用30AWG?42AWG超細導體線。
[0012]本實用新型可帶來以下有益效果:
[0013]1、低膨脹
[0014]電纜採用的中心高強度纖維加強芯和外編織高強度纖維具有負熱膨脹係數，除此之外，電纜其餘部分材料的熱膨脹係數為正。通過調整加強芯結構和編織層的結構，使得高強度纖維材料負熱膨脹效應抵銷其它材料的部分或全部正熱膨脹效應，進而實現整根電纜低的熱膨脹係數。
[0015]2、高強度
[0016]中心高強度纖維加強芯均採用國際上公認的高強度纖維Kevlar、Twaron、或Zylon,兩者共同賦予電纜不低於1500 N的抗拉強度。
[0017]3、良好的耐高低溫環境性能
[0018]該電纜所採用絕緣及護套材料選用的氟塑料例如:聚四氟乙烯或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物或乙烯-四氟乙烯共聚物均能夠在溫度±70°C長期使用，所採用的中心高強度纖維，即Kevlar、Twaron或Zylon纖維,它們長期使用溫度-150 °C10(TC，所採用的聚醯亞胺鋁塑複合薄膜或聚酯鋁塑複合薄膜長期使用溫度±70°C，上述材料均能滿足空間飛行器±70°C的空間溫度環境。
[0019]4、小線徑
[0020]多芯信號電纜芯線採用AWG30 ?AWG42導體，導體截面積小，可以有效縮小整個電纜外徑，滿足空間飛行器狹小空間的安裝要求。
[0021]綜上，本實用新型結構合理，性能可靠，具有低膨脹，高強度，小線徑，良好的耐高低溫環境性能等優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1:本實用新型一個較佳試試例的電纜結構圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0024]本實施例的電纜結構示意圖如圖1所示，圖中I是中心高強度纖維加強芯；2是高強度纖維編織層；3是聚四氟乙烯或聚酯包帶層；4是微細同軸電纜，5是絕緣導線；6是聚醯亞胺鋁塑複合薄膜或聚酯鋁塑複合薄膜；7是銅扁線編織屏蔽；8是外護套。所述編織屏蔽7除了可以用銅扁線編織外還可以用銅圓線編織。
[0025]本實施例的製作過程如下:
[0026]中心高強度纖維加強芯1，可以採用高強度纖維原紗或經過一定程度加捻紗線，也可以是高強度纖維浸潰環氧樹脂或乙烯基酯樹脂後，通過200 1:定型固化模具拉擠成圓形截面的複合材料；
[0027]以中心高強度纖維加強芯I為引線，用高速編織機在中心高強度纖維加強芯I上編織高強度纖維編織層2，然後，繞包包帶層3 ;包帶層3的材料可以是聚四氟乙烯或聚酯。
[0028]微細同軸電纜4的護套擠塑在超細同軸電纜生產線上進行，控制外徑公差±0.03mm，外觀均勻，並通過在線1500 V火花電壓試驗；
[0029]絕緣導線5繞包:利用高精度繞包機在小線規導體上繞包半定向聚四氟乙烯薄膜或微孔聚四氟乙烯薄膜，最外層薄膜為半定向聚四氟乙烯薄膜時，需要在400 °C下燒結；
[0030]八根聚四氟乙烯絕緣導線5和四根微細同軸電纜4共同成纜:成纜節距為12倍?16倍外徑，成纜後外徑均勻，無跳股；聚醯亞胺鋁塑複合薄膜或聚酯鋁塑複合薄膜6繞包:搭蓋率不大於50%，鋁面向外；
[0031]圓銅線或銅扁線編織屏蔽:鍍銀圓線採用高速編織機，鍍銀扁線採用低速編織機，編織密度不高於80%;
[0032]上述工序完成後，最後擠出一層外護套8，外護套8可以為乙烯-四氟乙烯共聚物或聚酯；也可以採用聚醯亞胺薄膜繞包。
[0033]上述的對實施例的描述是為便於該【技術領域】的普通技術人員能理解和應用本實用新型。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本實用新型不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本實用新型的揭示，不脫離本實用新型範疇所做出的改進和修改都應該在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種低膨脹高強度多芯信號電纜，其特徵在於:所述電纜從裡到外依次由中心高強度纖維加強芯(I)、高強度纖維編織層(2)、聚四氟乙烯或聚酯包帶層(3)、芯線層、屏蔽層(7)、外護套(8)構成；所述芯線層由若干根絕緣導線(5)以及若干根微細同軸電纜(4)呈中心對稱排布在聚四氟乙烯包帶層(3)外部構成；所述屏蔽層(7)為複合屏蔽層，其結構形式為:先用聚醯亞胺鋁塑複合薄膜層或聚酯鋁塑複合薄膜層(6)繞包在芯線層外，聚醯亞胺鋁塑複合薄膜層或聚酯鋁塑複合薄膜層(6)的鋁面向外，再在聚醯亞胺鋁塑複合薄膜層或聚酯鋁塑複合薄膜層(6)鋁面外用圓銅線或銅扁線編織屏蔽；所述高強度纖維加強芯(I)是Kevlar或Twaron或Zylon纖維或這些纖維經環氧樹脂或乙烯酯樹脂塗覆後高溫固化而成的纖維複合材料；所述高強度纖維編織層(2)是Kevlar或Twaron或Zylon纖維；所述絕緣導線(5)的絕緣、微細同軸電纜(4)的絕緣及護套材料均為氟塑料；所述外護套(8)為氟塑料或聚酯或聚醯亞胺。
2.按照權利要求1所述的一種低膨脹高強度多芯信號電纜，其特徵在於:所述外護套(8)為乙烯-四氟乙烯共聚物或聚醯亞胺；所述絕緣導線(5)的絕緣材料採用半定向聚四氟乙烯薄膜或微孔聚四氟乙烯薄膜或乙烯-四氟乙烯共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物；所述微細同軸電纜(4)使用的絕緣及護套材料為四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物或聚四氟乙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物。
3.按照權利要求1或2所述的一種低膨脹高強度多芯信號電纜，其特徵在於:所述微細同軸電纜(4)、絕緣導線(5)的芯線均採用30AWG?42AWG超細導體線。
【文檔編號】H01B7/17GK203839127SQ201420199590
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】宋旭鵬, 閔峻 申請人:中國電子科技集團公司第二十三研究所