Электрический кабель связи

Классификация по МПК: H01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2338279
Дата публикации: 
Понедельник, Ноябрь 10, 2008
Начало действия патента: 
Пятница, Август 4, 2006

Изобретение относится к кабелям связи и сигнализации коаксиального типа. Кабель содержит внутренний проводник в полимерной изоляции, внешний проводник, причем указанные проводники имеют равные значения электрического сопротивления постоянному току, а также оболочку, выполненную из трех слоев, средний из которых выполнен из упрочняющих нитей, а два других из полимерной композиции. Электрический кабель связи может состоять также по меньшей мере из двух названных кабелей, заключенных в общую защитную оболочку, поверх которой могут быть наложены слой водоблокирующего материала, броня из круглых стальных проволок и влагозащитный полиэтиленовый шланг. Изобретение обеспечивает минимальное затухание низкочастотных сигналов, сигналов управления, сигнализации и низковольтного электропитания при одновременном сохранении коэффициента затухания высокочастотных сигналов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.


Изобретение относится к кабельной промышленности и может быть использовано в конструкциях кабелей связи и сигнализации, в частности подвергающихся существенным растягивающим и раздавливающим нагрузкам.

Кабели связи, обеспечивающие работу в условиях воздействия растягивающих нагрузок, относятся к группе полевых кабелей.

Известны кабельные изделия марок П-274М и П-268, выпускаемые по ТУ 16-505.221-78 (Информационно-технический сборник «Изделия кабельные, том 2, Кабели, провода и шнуры связи, часть I» Москва, ОАО «ВНИИКП»). П-274М и П-268 имеют гибкие комбинированные жилы, скрученные из медных и стальных проволок, что позволяет подвешивать их на опорах или местных предметах. Однако никакой защиты от раздавливающих усилий не предусмотрено. П-274М и П-268 имеют симметричную относительно электрических параметров конструкцию: две одинаковые токопроводящие жилы, изолированные полиэтиленом, скрученные в пару. Но в механическом плане в радиальном направлении симметричная пара является не самым лучшим решением. Общеизвестно, что для противодействия радиальным нагрузкам обычно применяется осесимметричная конструкция, другими словами: коаксиальная.

Известны кабели марок П-296 и П-296М, выпускаемые по ТУ 16-505.293-81. Это кабели с медными токопроводящими жилами, изолированными полиэтиленом и скрученными в четверку, с экраном в виде повива из медных проволок, с оболочкой из полиэтилена, с обмоткой в виде двух повивов стальной луженой или оцинкованной проволоки в защитном шланге из ПВХ пластиката. Этот кабель хорошо выдерживает радиальные нагрузки, но из-за большой массы неудобен при подвеске и при многократных прокладках.

Также известны кабели симметричные марки П-269М трех, пяти, десяти и двадцатипарные с изоляцией и оболочкой из полиэтилена и грузонесущим элементом из технических нитей. К ним предъявляются требования к растягивающим и раздавливающим усилиям. Однако парная симметричная конструкция не обеспечивает достаточной стойкости к радиальным раздавливающим воздейтсвиям.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому изобретению является гибкий радиочастотный кабель (патент на полезную модель RU №50706 от 26.08.2005 г.), имеющий гибкий внутренний проводник, скрученный из мягких медных или медных луженых проволок, покрытый изоляцией из вспененного полиэтилена, внешний проводник в виде оплетки из мягкой медной или медной луженой проволоки, поверх которого уложен слой водоблокирующего материала, а затем влагозащитная оболочка из термоэластичного материала.

Этот кабель имеет осесимметричную коаксиальную конструкцию, но в нем не обеспечивается стойкость к растягивающим усилиям и отсутствует симметрия на низких частотах по электрическому сопротивлению постоянному току внутреннего и внешнего проводников.

Задачей, решаемой предложенным изобретением, является создание электрического кабеля связи, обеспечивающего условия одновременной передачи с физическим разделением каналов связи высокочастотных и низкочастотных сигналов, сигналов управления, сигнализации и низковольтного электропитания, и минимальным затуханием низкочастотных сигналов, сигналов управления, сигнализации и низковольтного электропитания при одновременном сохранении коэффициента затухания высокочастотных сигналов и обеспечении стойкости к растягивающим и раздавливающим механическим воздействиям, изгибам и истиранию.

Технический результат достигается тем, что в электрическом кабеле связи, включающем внутренний гибкий проводник из скрученных мягких металлических проволок, покрытый полимерной изоляцией, внешний проводник и полимерную оболочку, внутренний и внешний проводники имеют равное значение электрического сопротивления постоянному току, а оболочка выполнена из трех слоев, причем средний из них выполнен из упрочняющих нитей, а два других из полимерной композиции на основе термоэластопласта, и изоляция выполнена из полимерной композиции.

В зависимости от уровня раздавливающих воздействий целесообразно проволоки, используемые для изготовления внутреннего и внешнего проводников, выбирать из ряда: мягкие медные, комбинированные мягкие медные и стальные, биметаллические сталемедные. Для упрощения технологии пайки вместо мягких медных могут быть использованы медные луженые проволоки.

Также в зависимости от уровня раздавливающих воздействий целесообразно выбирать изоляцию из ряда композиций на основе: вспененного полиэтилена, вспененной композиции на основе термоэластопласта, сплошной композиции на основе термоэластопласта, сплошной композиции на основе сплошного полиэтилена.

Для обеспечения многократного развертывания и свертывания мобильных средств связи при отрицательных температурах окружающей среды до минус 50°С полимерные слои оболочки целесообразно изготавливать из композиции на основе термоэластопласта.

Для защиты от электромагнитных помех поверх слоя упрочняющих нитей или под ним прокладывается экран. С целью удобства монтажа под экраном прокладывают экранную проволоку.

Для длительной прокладки кабелей однокоаксиальных и многокоаксиальных непосредственно в грунт целесообразно поверх защитной полимерной оболочки накладывать слой водоблокирующего материала, броню из круглых стальных проволок и влагозащитный полиэтиленовый шланг.

Для обеспечения стабильной работы кабеля в диапазоне высоких частот целесообразно под внешним проводником проложить с перекрытием металлополимерную ленту металлом кверху.

Равенство значений электрического сопротивления внутреннего и внешних проводников может быть обеспечено, в частности, путем подбора количества проволок и шага их наложения.

Для обеспечения одновременной паралельной прокладки нескольких телефонных линий целесообразно использовать кабель (многопарный), содержащий несколько, по меньшей мере два, кабеля связи коаксиального типа, размещенных в общей защитной полимерной оболочке.

В этом случае по меньшей мере два названные кабеля в общей оболочке могут быть скручены в сердечник.

Защитная полимерная оболочка может быть выполнена трехслойной. При этом средний слой выполнен из упрочняющих нитей, а два других из композиции на основе термоэластопласта, не распространяющей горение.

Поверх защитной полимерной оболочки последовательно могут быть наложены слой водоблокирующего материала, броня из круглых стальных проволок и влагозащитный полиэтиленовый шланг.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показаны кабель в разрезе: кабель по п.п.1-9 (фиг.1) и кабель по п.10 (фиг.2).

Электрический кабель связи 1 коаксиального типа (фиг.1) состоит из внутреннего проводника 2, полимерной изоляции 3, металлополимерной ленты 4, наложенной с перекрытием металлом кверху, внешнего проводника 5, выполненного из проволок обмоткой по спирали или в виде оплетки, первого полимерного слоя оболочки 6, экранной проволоки 7, экрана 8, слоя упрочняющих нитей 9 и последнего 10 полимерного слоя оболочки.

Электрический кабель связи многокоаксиальный (фиг.2) состоит из нескольких коаксиальных кабелей 1, защитной полимерной оболочки 11, слоя водоблокирующего материала 12, брони 13 и полиэтиленового шланга 14.

Далее приводятся сведения, подтверждающие промышленную применимость избретения.

Технология изготовления кабеля сводится к следующему

Медные проволоки для изготовления внутреннего 2 и внешнего 5 проводников, изготавливаются из медной катанки, как правило диаметром 8 мм, методом волочения. В зависимости от диаметра получаемой проволоки могут использоваться следующие операции: грубое и среднее волочение или грубое, среднее и тонкое волочение. Стальные и биметаллические проволоки закупаются готовыми требуемого диаметра.

Нелуженые медные проволоки подвергают отжигу, чтобы обеспечить мягкость. Для получения луженых жил отжиг не требуется. Лужение производится горячим способом, в результате чего жила становится мягкой.

Внутренний проводник 2 скручивается из отдельных проволок на машинах сигарного или рамочного типа.

Изоляция 3 наносится методом экструзии из гранулированного полимера.

Внешний проводник 5 накладывается методом обмотки или оплетки на обмоточных или оплеточных машинах. На этой же операции накладывается металлополимерная лента 4.

Полимерные слои оболочки 6 и 10 накладываются методом экструзии из гранулированного полимера.

Экран 8 может изготавливаться из металлополимерных лент или из мягких медных или медных луженых проволок. Металлополимерные ленты могут накладываться обмоткой по спирали на обмоточных машинах или продольно на операциях наложения слоя упрочняющих нитей или последнего слоя полимерной оболочки в процессе экструдирования.

Экран из проволок может накладываться обмоткой на обмоточной машине или оплеткой на оплеточной машине.

Экранная проволока 7 в сочетании с медным экраном 8 изготавливается в виде мягкой медной проволоки в сочетании с алюминиевым экраном - в виде луженой медной проволоки может прокладываться прямолинейно и зигзагообразно, предварительно изогнутой (гофрированной) на специальном устройстве. В отдельных случаях экранная проволока изготавливается гибкой многопроволочной.

Технология изготовления экранной проволоки такая же, как и технология изготовления внутреннего проводника.

Слой упрочняющих нитей 9 накладывается методом обмотки на обмоточной машине или методом оплетки на оплеточной машине.

Сердечник многопарного кабеля изготавливается методом скрутки на машинах фонарного типа из однопарных кабелей 1.

Поверх сердечника накладывается защитная оболочка 11 из термоэластопласта, не распространяющего горение, методом экструзии из гранулированного материала.

На защитную оболочку 11 накладывается слой водоблокирующего материала 12 обмоткой по спирали на обмоточной машине или продольно на операции бронирования.

Броня 13 из круглых проволок накладывается обмоткой по спирали на бронировочной машине или методом оплетки на оплеточной машине.

Полиэтиленовый влагозащитный шланг 14 накладывается методом экструзии из гранулированного полиэтилена.

Для подтверждения технического результата были изготовлены образцы электрического кабеля 1 коаксиального типа.

Два образца №1 и №2 изготовлены с примерно равным электрическим сопротивлением внешнего и внутреннего проводников постоянному току, образец №3 - с электрическим сопротивлением внутреннего проводника меньшим, чем у внешнего. Результаты измерений электрических параметров сведены в таблицу 1.









Таблица 1
Номер образца Электрическое сопротивление постоянному току Ом на 1 км проводников Электрическое сопротивление переменному току коаксиальной пары на частоте, Ом на 1 км Коэффициент затухания дБ/км на частоте
800 Гц 10000000 Гц 800 Гц 10000000 Гц
внутр. внешн.
1 34,14 34,77 68,93 479,51 1,13 65,11
2 34,51 34,43 68,96 488,23 1,17 64,88
3 34,33 59,33 93,69 469,95 1,41 65,05

Образцы были подвергнуты испытаниям на разрыв и раздавливание, результаты представлены в таблице 2.







Таблица 2
Номер образца Растягивающее усилие, кН Радиальное сжатие, кН/см
Нормируемое у известного кабеля П-269 М Разрыва при испытаниях Нормируемое у известного кабеля П-269 М Раздавливания при испытаниях
1 1,73 0,77
2 1,2 1,88 0,45 0,73
3 1,69 0,75

Как видно из таблицы 1, коэффициент затухания на частоте 800 Гц образцов с равным электрическим сопротивлением постоянному току внутреннего и внешнего проводников в пределах погрешности измерений совпадают, а у образца с неравными сопротивлениями токопроводящих жил постоянному току коэффициент затухания на той же частоте примерно на 20% выше. На частоте 10000000 Гц электромагнитное поле в металл практически не проникает и коэффициент затухания у всех образцов в пределах погрешности измерений совпадает. Это подтверждает достижение технического результата.

Формула изобретения

1. Электрический кабель связи коаксиального типа, включающий внутренний проводник, покрытый полимерной изоляцией, внешний проводник и полимерную оболочку, отличающийся тем, что внутренний и внешний проводники имеют равное значение электрического сопротивления постоянному току, оболочка выполнена из трех слоев, причем средний из них выполнен из упрочняющих нитей, а два других из полимерной композиции.

2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что внутренний проводник является гибким, скрученным из мягких металлических проволок, а внешний проводник выполнен в виде оболочки или оплетки из мягких металлических проволок.

3. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что изоляция выполнена из сплошной или вспененной композиции на основе полиэтилена.

4. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что изоляция выполнена из сплошной или вспененной композиции на основе термоэластопласта.

5. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что оба полимерных слоя оболочки выполнены из композиции на основе термоэластопласта, не распространяющей горение.

6. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что под внешним проводником проложена продольно с перекрытием металлополимерная лента металлическим слоем кверху.

7. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен электрическим экраном, проложенным поверх слоя упрочняющих нитей или под ним.

8. Кабель по п.7, отличающийся тем, что под электрическим экраном проложена экранная проволока.

9. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что поверх оболочки из трех слоев последовательно наложены слой водоблокирующего материала, броня из круглых проволок и наружный защитный шланг из полимерного материала.

10. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что во все промежутки между элементами конструкции введен полимерный герметик.

11. Электрический кабель связи, включающий, по меньшей мере, два кабеля по п.1, размещенные в защитной полимерной оболочке.

12. Кабель по п.11, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два кабеля по п.1, размещенные в защитной оболочке, скручены в сердечник.

13. Электрический кабель по п.11 или 12, отличающийся тем, что защитная полимерная оболочка выполнена трехслойной, причем средний из них выполнен из упрочняющих нитей, а два других из композиции на основе термоэластопласта, не распространяющей горение.

14. Кабель по п.11 или 12, отличающийся тем, что поверх защитной полимерной оболочки последовательно наложены слой водоблокирующего материала, броня из круглых стальных проволок и наружный защитный шланг из полимерного материала.

15. Кабель по п.11 или 12, отличающийся тем, что во все промежутки между элементами конструкции кабеля введен полимерный герметик.