合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜的製作方法

2023-04-27 20:04:46

合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高頻數據通訊和電力配送綜合電纜，用於航空航天、艦船和海上平臺等特種裝備場合。一種合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜，導體（1）外包絕緣層（2）後兩線絞合外繞包編織屏蔽層（3）作為數據芯線線對，多根數據芯線線對與多根電力配送線芯（5）成纜後外包繞包層（6），內有填充芯（4）位於多根線芯中心空隙填充，繞包層外包內護套（7），內護套外有編織屏蔽鎧裝層（8），外面再包外護套（9）；兩根數據芯線線對與一根電力配送線芯間隔排列；數據芯線導體絕緣層、電力配送線芯導體絕緣層採用耐寒交聯矽橡膠絕緣料，內護套為耐寒交聯矽橡膠護套料，外護套為多層高強度高柔性玻璃纖維和碳纖維編織。
【專利說明】合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種高頻數據通訊和電力配送綜合電纜，尤其涉及一種極端溫度條件下高頻高清晰大流量數據信息通訊和數據處理設備電力配送綜合電纜，用於航空航天、艦船和海上平臺等特種裝備場合。

【背景技術】
[0002]高頻通訊線纜是大流量高清晰信息通訊中重要的信息通道部分不可預設的裝備。在高低溫溫差變化大、阻燃要求高、通信要求嚴格的航空航天、艦船、海上平臺等重大裝備上，因通信產品需求量小、質量要求嚴格、性能因場合不同而不斷改變要求，至今在高端通信產品方面尤其是通信線纜產品方面還沒有形成專業的行業標準和產品系列。
[0003]現有通信數據電纜中通常採用光纖光纜、超六類和七類數據網絡線作為高頻通訊線纜。現有的網絡數據通信電纜結構如圖1所示，一般採用單根或絞合裸銅(鍍錫)作為導體11，高密度聚乙烯絕緣HDPE作為絕緣層12，兩芯線對絞後用鋁箔13屏蔽，然後多對絞對成纜，成纜後外包聚酯帶14繞包後用編織層15總屏蔽，阻燃聚氯乙烯(低煙無滷聚烯烴)16作為外護套。現有的光纖光纜結構如圖2所示，光纖21對絞後外包松套管(PBT管)23，內有光纖膏22填充，然後多對數成纜，其中填加有填充繩24和纖維強化塑料(FRP)加強芯25，成纜後外包阻水帶27，內有光纜膏26填充，再擠包中密度聚乙烯(MDPE)內護套28，夕卜包芳綸紗29後再擠包中密度聚乙烯(MDPE)外護套30。現有光纖光纜對安裝要求很高，尤其是接頭部位。在靜態布線的場合中，光纖產品具有流量大、使用壽命長、信號穩定等明顯優勢。然而在移動使用的裝備中，光纖產品應光信號折射要求彎曲半徑受限的不足、接頭輕微錯位帶來色散加劇信號衰減明顯等缺陷就成為實際應用中難以解決的技術問題。
[0004]然而光纖光纜和高頻數據網絡線纜的外護套和絕緣都採用聚烯烴材料。在航空航天、艦船等裝備的發動機、發電機等發熱元件的控制線纜安裝部位溫度會達到200°C以上，有時甚至達到500°C以上。普通的聚烯烴絕緣和外被材料瞬間就會被融化。
[0005]目前技術最為先進的七類數據網絡線採用線對平衡技術、信道獨立屏蔽技術和強電磁幹擾編織屏蔽技術等製造技術，使數據傳輸能力達到1000MHz、流量達到1Gbps以上。然而產品在航空航天、艦船等高端裝備中，因材料和結構限制，不能適應零下40°C以下、零上200°C以上嚴酷工作環境的考驗，隨時會成為昂貴的航空航天、艦船等裝備發生故障的危險源。
[0006]現有的航空航天、艦船和海上平臺等特種裝備的電力系統和數據通訊系統普遍採用相互獨立的線纜系統。為了推動航空航天、艦船和海上平臺等特種裝備的整體性能提升，對作為動力系統、通信系統和監控系統不可或缺的線纜產品在保障功能不減弱的前提下提出了體積小型化、負載高強度、環境耐抗能力高、安裝模塊化的要求。


【發明內容】

[0007]本實用新型的目的在於提供一種合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜，該綜合電纜有極好的反覆彎曲強度和機械強度，有極好的耐候耐腐蝕性能，在傳輸高頻段信號的同時也能提供電力配送電源，節約安裝空間，能實現電纜在超低溫和超高溫環境以及高腐蝕性環境中正常工作。
[0008]為了實現上述技術目的，本實用新型採用如下技術方案:
[0009]一種合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜，包括導體、絕緣層、編織屏蔽層、填充芯、電力配送線芯、繞包層、編織屏蔽鎧裝層和外護套，所述導體外包絕緣層後兩線絞合外繞包編織屏蔽層作為數據芯線線對，多根數據芯線線對與多根電力配送線芯成纜後外包繞包層，內有填充芯填充，填充芯位於多根數據芯線線對和電力配送線芯的中心空隙，繞包層外有編織屏蔽鎧裝層作為總屏蔽，外面再包外護套；所述兩根數據芯線線對與一根電力配送線芯間隔排列；
[0010]所述導體為精細絞合柔軟鍍銀銅絲，電力配送線芯的導體為精細絞合柔軟鍍銀銅絲，編織屏蔽層為鍍銀銅絲編織屏蔽，填充芯為高強度阻燃芳綸纖維股絞絲，繞包層為耐火塗膠玻璃絲布帶，編織屏蔽鎧裝層為耐高溫鋁鎂合金絲編織或鍍銀銅絲編織；
[0011]所述電纜還包括內護套，所述繞包層外包內護套，內護套外有編織屏蔽鎧裝層；
[0012]所述絕緣層為耐寒交聯矽橡膠絕緣料；
[0013]所述電力配送線芯的導體外包絕緣層為耐寒交聯矽橡膠絕緣料；
[0014]所述內護套為耐寒交聯矽橡膠護套料；
[0015]所述外護套為多層高強度高柔性玻璃纖維和碳纖維編織。
[0016]本實用新型合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜有極好的反覆彎曲強度和機械強度，能在高強度工作中能夠保持結構穩定；該綜合電纜有極好的耐候耐腐蝕性能，能夠適宜船舶穿越大洋和極地的工作需求，能夠承受海底探測儀器深海布線的高強水壓，能夠伴隨航空太空飛行器材在溫度環境複雜的外太空開展工作。該綜合電纜傳輸頻段高，通信信號清晰，流量大，在傳輸高頻段信號的同時也能提供電力配送電源，為大流量高清晰高頻段特種裝備用戶提供可靠的一次性通訊電器解決方案，節約安裝空間，提高安裝效率，能實現電纜在超低溫和超高溫環境以及高腐蝕性環境中正常工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為現有的網絡數據通信電纜結構示意圖；
[0018]圖2為現有的光纖光纜結構示意圖；
[0019]圖3為本實用新型合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜結構示意圖。
[0020]圖中:1導體，2絕緣層，3編織屏蔽層，4填充芯，5電力配送線芯，6繞包層，7內護套，8編織屏蔽鎧裝層，9外護套；11單根或絞合裸銅(鍍錫)導體，12高密度聚乙烯(HDPE)絕緣層，13鋁箔，14聚酯帶，15編織層，16阻燃聚氯乙烯(低煙無滷聚烯烴)外護套；21光纖，22光纖膏，23松套管(PBT管)，24填充繩，25纖維強化塑料(FRP)加強芯，26光纜膏，27阻水帶，28中密度聚乙烯(MDPE)內護套，29外包芳綸紗，30中密度聚乙烯(MDPE)外護套。

【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0022]參見圖3，一種合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜，包括導體1、絕緣層2、編織屏蔽層3、填充芯4、電力配送線芯5、繞包層6、內護套7、編織屏蔽鎧裝層8和外護套9，所述導體I外包絕緣層2後兩線絞合外繞包編織屏蔽層3作為數據芯線線對，多根數據芯線線對與多根電力配送線芯5成纜後外包繞包層6，內有填充芯4填充，填充芯4位於多根數據芯線線對和電力配送線芯5的中心空隙，繞包層6外包內護套7，內護套7外有編織屏蔽鎧裝層8作為總屏蔽，外面再包外護套9。所述兩根數據芯線線對與一根電力配送線芯5間隔排列；具體來說:數據芯線線對為四對，電力配送線芯5為兩根，填充芯4位於四對數據芯線線對和二根電力配送線芯5的中心空隙位置。
[0023]所述數據芯線的導體I為精細絞合柔軟鍍銀銅絲，金屬鍍層厚度>0.03mm，為高頻信號電流提供低電阻高流速的信號通道；導體I耐腐蝕性能好，在高溫下不易氧化，導體I表面具有良好的圓整度和光滑度。
[0024]所述數據芯線的絕緣層2為耐寒交聯矽橡膠絕緣料。該絕緣層2具有低電磁損耗、較高的抗張強度、良好的耐腐蝕和耐溫性能，確保超高頻數據信號電流的低衰減、低阻抗、高清晰度，同時保證了產品穩定的電容和波速比。交聯矽橡膠絕緣料具有較好的彈性和柔韌性，適用於頻繁彎曲的移動安裝場合，在極低溫的溫度下還要能正常工作。耐低溫交聯矽橡膠最大適用溫度範圍為_120°C?350°C。
[0025]所述數據芯線的高頻數據傳送線芯採用絞對，對絞和成纜工藝採用匹配的節距和完善的退扭工藝，對絞節距根據高頻波長設計巧妙避開電磁共振效應，(如蘭/白蘭:7.3mm ;橙/白橙:9.7mm ;綠/白綠:11.3mm ;棕/白棕:13.7mm),成纜節距80?85mm,使產品在高頻段保持良好的信息傳輸效果，串音、衰減、阻抗等關鍵指標控制在設計範圍內；高頻數據輸送線對具有強大的信號傳送功能，可以在太空飛行器材、艦船類海洋裝備等高端裝備提供可靠的高頻信號傳送通道。
[0026]所述編織屏蔽層3為鍍銀銅絲編織屏蔽，該屏蔽層既是電磁幹擾的屏蔽元件又是數據信號傳輸的外導體，該結構使產品在高頻段保持良好的信息傳輸效果，串音、衰減、阻抗等關鍵指標控制在設計範圍內。該屏蔽層不會因彎曲在接縫處出現屏蔽空隙而產生電磁洩漏。該編織屏蔽層3具有較好的結構穩定性(編織密度>80%)，對30MHz中低頻脈衝幹擾具有良好的屏蔽效果。該屏蔽層結構穩定可靠，綜合屏蔽頻段O?30MHz，電纜通信流量在2.5Gbps 以上。
[0027]所述電力配送線芯5的導體為精細絞合柔軟鍍銀銅絲，導體外包絕緣層為耐寒交聯矽橡膠絕緣料，該絕緣層材料具有很好的電氣絕緣性能，耐高溫性能好。交聯矽橡膠絕緣料具有較好的彈性和柔韌性，適用於頻繁彎曲的移動安裝場合，在極低溫的溫度下還能正常工作。耐低溫交聯矽橡膠最大適用溫度範圍為_120°C?350°C。電力配送線芯額定電壓U0/U:300/300V (或 300/500V、450/750V)。
[0028]所述填充芯4採用高強度阻燃芳綸纖維股絞絲，位於多對數據芯線和多根電力配送線芯中心空隙，增強電纜結構穩定性、承受拉力能力和耐火性能。該填充芯採用煙臺泰和新材料有限公司生產的阻燃耐溫芳綸纖維股絞絲，該填充芯又是加強芯，在安裝時將芳綸加強芯固定在連接部件上，減少工作線芯的承重拉力和震動，保證工作線芯穩定工作，延長產品壽命，在裝備劇烈搖晃、震動時工作線芯不會因受力而拉斷。在海底裝備工作時，可以跟隨裝備一同進入海底，可以承受海底高強水壓和裝備移動帶來的拉力。
[0029]所述繞包層6為耐火塗膠玻璃絲布帶，用於成纜時繞包，在遇火燃燒時，即使外層護套燃燒起火，由於內部有耐火玻璃絲布帶和金屬編織層的存在，內部工作單元也不會起火燃燒，從而確保裝備在遇火情況下，有足夠時間處置險情。
[0030]所述內護套7為耐寒交聯矽橡膠護套料，通過擠制徑向封閉的內護套，產品電纜內部關鍵工作部件得到一個封閉安全的空間，確保電纜工作時不受外來海水、泥漿、輻射等傷害的影響。耐寒交聯矽橡膠護套料具有耐化學性能較高、耐泥漿、耐紫外輻射性能。
[0031]所述編織屏蔽鎧裝層8為耐高溫鋁鎂合金絲或鍍銀銅絲編織，該編織屏蔽鎧裝層7具有較好的結構穩定性(編織密度>80%)，對30MHz中低頻脈衝幹擾具有良好的屏蔽效果，為產品提供金屬防護，編織層光滑平整，無毛刺和亂絲，保證產品具有良好的抗機械損傷能力、穩定的結構和完善的屏蔽系統。
[0032]所述外護套9為多層高柔性高強度玻璃纖維和碳纖維編織而成，該外護套耐蝕性能較好、電氣性能極佳、柔韌性好，能滿足裝備工作溫差較大、接觸物質腐蝕性強和防火要求極高的性能需求。該型材料應用於艦船、航空電子產品的護套，能保證產品在-80°C?300°C範圍內可以長期使用，在-120°C?350°C的工作環境中可以暫時應用。
[0033]本實用新型合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜外徑在3_?20_之間，可以同時具備多對數據線對和電力配送線芯，具有高頻數據信號傳輸和電力配送等綜合功能、從而降低了裝備成本，便於維護和安裝。本實用新型安裝方便，設計合理，使用壽命長，是_80°C?300°C區間耐溫產品的理想選擇，適應航空航天、艦船等重大裝備的特種工作環境。
[0034]本實用新型合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜的外護套9採用多層高柔性高強度玻璃纖維和碳纖維編織。有機交聯耐溫材料長期與高溫介質接觸會加快材料的老化縮短產品壽命，因此選用不同材料的無機柔性材料作為外面的兩層構件，這樣對工作構件起到很好的隔熱作用。本產品高頻數據輸送電器綜合電纜利用了玻璃纖維和碳纖維熱擴散係數較小的物質特性，玻璃纖維和碳纖維具有良好的耐溫隔熱作用。
[0035]在低溫環境下玻璃纖維和碳纖維編織層起到保溫作用，讓工作電流產生的熱量保證電纜絕緣層和內護套層等關鍵工作部件保持必要的柔韌性和強度從而保證電纜在極端低溫下不被振動、彎曲和移動使用等產生的動能所損壞。
[0036]在高溫環境下玻璃纖維和碳纖維編織層起到良好的隔熱作用。即使本實用新型的電纜布置在高溫區域，由於玻璃纖維和碳纖維合成編織層的隔熱作用，電纜內部構件依然保持較低的溫度且不會因高溫裂解而加快電纜老化。同時編織屏蔽鎧裝層8的鋁鎂合金絲具有較好的導熱性能，可以將高溫熱區的熱量向低溫區域迅速釋放。
[0037]無機材料具有優秀的耐溫、耐腐蝕、高強度等材料性能。然而電纜產品需要相當高的柔性，所以本實用新型的電纜選擇採用無機材料編織的工藝。該工藝保證了產品的柔性以便於電纜安裝。
[0038]本實用新型的數據芯線的絕緣層2採用耐寒交聯矽橡膠絕緣料，電力配送線芯5的導體外包絕緣層為耐寒交聯矽橡膠絕緣料，多對數據芯線和多根電力配送線芯絞合成纜後電纜內護套7採用耐寒交聯矽橡膠護套料。耐溫耐腐蝕交聯矽橡膠內護套是彌補編織構件容易被腐蝕性液態物質侵蝕之不足的必要構件。通過上述結構的特有設計和材料的合理選擇，是實現電纜在超低溫和超高溫環境以及高腐蝕性環境中正常工作的可靠保障，與其它溫度和環境中使用的電纜產品有著明顯不同。
[0039]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本實用新型的保護範圍，因此，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種合成纖維編織護套耐極端溫度高頻數據輸送電器綜合電纜，包括導體(I)、絕緣層(2)、編織屏蔽層(3)、填充芯(4)、電力配送線芯(5)、繞包層(6)、編織屏蔽鎧裝層(8)和外護套(9)，所述導體(I)外包絕緣層(2)後兩線絞合外繞包編織屏蔽層(3)作為數據芯線線對，多根數據芯線線對與多根電力配送線芯(5)成纜後外包繞包層(6)，內有填充芯(4)填充，填充芯(4)位於多根數據芯線線對和電力配送線芯的中心空隙，繞包層(6)外有編織屏蔽鎧裝層(8)作為總屏蔽，外面再包外護套(9);所述兩根數據芯線線對與一根電力配送線芯(5)間隔排列； 所述導體(I)為精細絞合柔軟鍍銀銅絲，電力配送線芯(5)的導體為精細絞合柔軟鍍銀銅絲，編織屏蔽層(3)為鍍銀銅絲編織屏蔽，填充芯(4)為高強度阻燃芳綸纖維股絞絲，繞包層(6)為耐火塗膠玻璃絲布帶，編織屏蔽鎧裝層(8)為耐高溫鋁鎂合金絲編織或鍍銀銅絲編織； 其特徵是:所述電纜還包括內護套(7),所述繞包層(6)外包內護套(7),內護套(7)外有編織屏蔽鎧裝層(8); 所述絕緣層(2)為耐寒交聯矽橡膠絕緣料； 所述電力配送線芯(5)的導體外包絕緣層為耐寒交聯矽橡膠絕緣料； 所述內護套(7)為耐寒交聯矽橡膠護套料； 所述外護套(9)為多層高強度高柔性玻璃纖維和碳纖維編織。
【文檔編號】H01B7/02GK204130207SQ201420586281
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月11日 優先權日:2014年10月11日
【發明者】徐梁, 周曉榮 申請人:上海熊貓線纜股份有限公司, 上海熊貓電線有限公司, 上海熊貓特種線材有限公司