CN102486949A - 一种航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆 - Google Patents

Abstract

本发明属于电线电缆领域，涉及一种航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，包括缆芯和包裹于缆芯之外的外护套层，所述缆芯包括多组内芯，每组内芯包括复数根相互绞合的绝缘线芯和包裹于复数根相互绞合的绝缘线芯之外的金属屏蔽层，所述绝缘线芯包括导体及包裹于导体之外的绝缘层；所述外护套层为耐高温纤维编织层。本发明的电缆具有耐高温、柔软、高阻燃等性能，使用时安全可靠，可广泛应用于航天等领域。

Description

一种航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆

技术领域

本发明属于电线电缆领域，涉及一种航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆。

背景技术

随着我国经济的发展，人类对太空的认识逐渐深入，对太空的探索也逐年增强。每年国内的航天体发射任务逐年增加，对发射系统内每一种电缆的要求也提出了新的要求。航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆不仅要求具有耐高温，柔软等特性，而且在安装过程中要求耐磨，以防止在安装过程中对电缆造成损伤，同时由于箭体上升过程中，火焰要喷射到电缆上，由此提出该电缆要有很好的高温性能及阻燃性能，在每次使用后，电缆本身受到火焰的喷射，且必须保证电缆不受影响，以便再次重复使用。由于是室外安装，每次发射任务在不同时间段，同时我国的发射场在不同地区，环境温度差别较大，因此必须考虑电缆的高低温柔软性能等特性。

电缆的耐高温性能主要是通过选择耐高温性能优异的材料作为电缆的绝缘和护套材料，目前耐高温性能良好的绝缘材料有聚乙烯-四氟乙烯共聚物，交联聚乙烯-四氟乙烯共聚物，聚全氟乙丙烯，聚四氟乙烯，聚全氟烷基乙烯基醚，聚酰亚胺，以及硅橡胶等；但在该电缆中要求电缆具有良好的柔软性，方便安装、回收装盘，如采取聚乙烯-四氟乙烯共聚物，交联聚乙烯-四氟乙烯共聚物，聚全氟乙丙烯，聚四氟乙烯，聚全氟烷基乙烯基醚作为护套材料，电缆柔软性将非常差，因此不能采用与线芯相同的材料作为电缆护套材料；采用聚酰亚胺材料作为护套材料，工艺非常繁杂，且在护套生产过程中，需要采用很高的温度进行烧结，势必对电缆的关键部位——线芯造成影响，对产品质量的可靠性影响非常大；采用硅橡胶材料的话，电缆柔软性能良好，但是电缆在安装以及回收过程中容易被划伤，大大降低了电缆性能的可靠性。因此，考虑到该电缆的耐高温性能以及柔软性，电缆性能可靠性等要求，本发明旨在采用具有柔软性及可靠性等性能优异的护套材料。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种航天领域中可重复使用的耐高温且柔软的脱插及信号传输长线电缆，所述电缆在保证其工作运行可靠性的前提下，具有耐高温、柔软、高阻燃等性能，且能回收重复使用，从而降低了成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案来实现：

本发明的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，包括缆芯和包裹于缆芯之外的外护套层，所述缆芯包括多组内芯，每组内芯包括复数根相互绞合的绝缘线芯和包裹于复数根相互绞合的绝缘线芯之外的金属屏蔽层，所述绝缘线芯包括导体及包裹于导体之外的绝缘层；所述外护套层为耐高温纤维编织层。

所述复数根相互绞合的绝缘线芯的根数优选为两根。

所述导体选自裸铜丝绞合导体、镀锡铜丝绞合导体、镀银铜丝绞合导体或镀镍铜丝绞合导体。

所述绝缘层的材料选自耐高温绝缘材料，所述耐高温绝缘材料选自聚乙烯-四氟乙烯共聚物、交联聚乙烯-四氟乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯、聚全氟烷基乙烯基醚、聚酰亚胺或硅橡胶等材料。

所述绝缘层经挤包而成或经绕包而成；所述绝缘层的厚度为0.20～1.0mm。

所述金属屏蔽层为金属丝编织层，所述金属丝选自裸铜丝、镀锡铜丝、镀银铜丝、镀镍铜丝或纯镍丝等金属材料。

所述金属丝编织层的编织密度不小于85％，编织角度为30°～60°。

所述耐高温纤维选自玻璃纤维、涤纶纤维、聚酰亚胺纤维或芳纶纤维等耐高温纤维材料。

所述耐高温纤维编织层的编织机锭数选自16锭、24锭或32锭，编织角度为30°～60°，编织密度不小于85％。

本发明的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆的制备方法，包括以下步骤：

1)、将多根裸铜丝、镀锡铜丝、镀银铜丝或镀镍铜丝铜线经同芯绞合形成圆整的裸铜丝绞合导体、镀锡铜丝绞合导体、镀银铜丝绞合导体或镀镍铜丝绞合导体；

2)、在裸铜丝绞合导体、镀锡铜丝绞合导体、镀银铜丝绞合导体或镀镍铜丝绞合导体外采用颗粒状或块状耐高温绝缘材料经挤出工艺形成绝缘层，得到绝缘线芯；或在裸铜丝绞合导体、镀锡铜丝绞合导体、镀银铜丝绞合导体或镀镍铜丝绞合导体外绕包耐高温绝缘薄膜形成绝缘层，得到绝缘线芯；

3)、将多根绝缘线芯相互绞合，再在相互绞合的线芯外进行金属丝编织形成网状的金属丝编织层，得到一组内芯；

4)、将多组内芯经成缆工艺形成缆芯，其中，成缆工艺中的成缆节距为8D～16D；

5)、在缆芯外进行纤维的绕包编织形成耐高温纤维编织层，最终得到所述航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其中，所用的编织机锭数为16锭、24锭或36锭，编织角度为30°～60°，编织密度不小于85％。

在所述电缆的生产过程中，通过调整耐高温纤维材料绕包编织的工艺参数，如编织锭数、编织丝支数、并丝股数、编织角度、编织节距等，得到所需性能的编织密度，使电缆外观不出现线芯的绞合痕迹。

将本发明的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆的性能进行测试，测试的结果如下：

火焰测试：在火焰条件下，火焰温度为750度，时间为35～60秒，所述电缆不发生碳化现象；

电缆柔软性测试：通过对所述电缆进行弯曲试验，弯曲半径为电缆外径的8倍，弯曲次数为500次，电缆线芯不发生短路、短线等情况，电缆导通性良好，耐压测试(1500V*1min)不发生短路；

高温性能测试：所述电缆在200℃的条件下，不发生绝缘层软化变形等现象；

低温性能测试：所述电缆置于-65℃的温度下，4小时后对其弯曲，弯曲半径为电缆外径的8倍，电缆线芯不发生短路、短线，绝缘层不发生开裂等情况，电缆导通性良好，耐压测试(1500V*1min)不发生短路。

本发明所述的电缆，通过采用聚乙烯-四氟乙烯共聚物、交联聚乙烯-四氟乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯、聚全氟烷基乙烯基醚、聚酰亚胺、硅橡胶等耐高温材料作为电缆线芯的绝缘材料，不仅能保证电缆的耐高温性能，同时由于材料本身的耐低温性能优越，适用于不同温度环境条件下，不同发射场的安装、使用。外护套层采用玻璃纤维、涤纶纤维、聚酰亚胺纤维、芳纶纤维等耐高温纤维材料，在高温情况下，不分解，同时在火焰条件下，不燃烧、不碳化，保证了所述电缆在使用后可回收装盘，重复使用；另外，由于耐高温纤维材料本身具有非常好的耐磨性能，使得电缆在安装过程中不易被划伤，提高了电缆本身的可靠性，采用纤维材料编织，使得电缆本身的柔软性大大提高，使安装、回收更方便、快捷。

附图说明

图1航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆示意图

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

实施例1：

内芯为38芯的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆如图1所示，包括缆芯和包裹于缆芯之外的外护套层2，所述缆芯包括19组内芯1，每组内芯1包括两根相互绞合的绝缘线芯和包裹于两根相互绞合的绝缘线芯之外的金属屏蔽层13，所述绝缘线芯包括导体11及包裹于导体11之外的绝缘层12；所述外护套层2为耐高温纤维编织层。

内芯为38芯的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆的制备，包括如下步骤：

1)、采用19/0.18mm的镀银铜绞线经同芯绞合形成圆整的镀银铜绞合导体；其中，绞合节距为16D(D为镀银铜绞合导体外径)，镀银铜绞合导体外径为0.90mm；

2)、在镀银铜绞合导体外采用高温挤出机将颗粒状耐高温绝缘材料经挤出工艺形成绝缘层，得到绝缘线芯，其中，所述绝缘层的厚度为0.25mm，所述绝缘线芯的外径为1.40±0.05mm；

3)、将分别为蓝色和透明色的2根绝缘线芯对绞，再在对绞的绝缘线芯外采用0.12mm的镀银铜丝编织形成网状的金属丝编织层，得到一组内芯；其中，绞合节距为14D(D为绝缘线芯绞合外径)，所述金属丝编织层的编织密度为90％。所述蓝色和透明色的2根绝缘线芯，采用不同的颜色，以方便在安装过程中更容易识别，不同绝缘线芯颜色主要是通过在基料中加入色母粒的方式而制成。

4)、将19组内芯经成缆工艺形成缆芯，所述成缆节距为16D(D为缆芯绞合外径)；

5)、在缆芯外进行纤维的绕包编织形成耐高温纤维编织层，最终得到所述航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其中采用的耐高温纤维的规格为5支，编织机锭数为32锭，编织角度为42°，编织密度为97％。

本实施例所得到的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆在安装过程中，安装环境温度在-30℃时，未出现材料变硬现象，没有出现电缆安装带来不便的情形，同时也未发现外护套层被划伤的情况；在使用过程中，性能稳定，可靠，同时在火焰的喷射下，未发生碳化，分解等现象，其中，火焰的温度为750度，时间为60秒。

实施例2

内芯为50芯的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆的制备，包括如下步骤：

1)、采用19/0.18mm的镀银铜绞线经同芯绞合形成圆整的镀银铜绞合导体；其中，绞合节距为16D(D为镀银铜绞合导体外径)，镀银铜绞合导体外径为0.90mm；

2)、在镀银铜绞合导体外采用高温挤出机将颗粒状或块状耐高温绝缘材料经挤出工艺形成绝缘层，得到绝缘线芯，其中，所述绝缘层的厚度为0.25mm，所述绝缘线芯的外径为1.40±0.05mm；

3)、将分别为蓝色和透明色的2根绝缘线芯对绞，再在对绞的绝缘线芯外采用0.12mm的镀银铜丝编织形成网状的金属丝编织层，得到一组内芯；其中，绞合节距为14D(D为绝缘线芯绞合外径)，所述金属丝编织层的编织密度为95％。所述蓝色和透明色的2根绝缘线芯，采用不同的颜色，以方便在安装过程中更容易识别，不同绝缘线芯颜色主要是通过在基料中加入色母粒的方式而制成。

4)、将25组内芯经成缆工艺形成缆芯，所述成缆节距为8D(D为缆芯绞合外径)；

5)、在缆芯外进行纤维的绕包编织形成耐高温纤维编织层，最终得到所述航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其中采用的耐高温纤维的规格为5支，编织机锭数为32锭，编织角度为30°，编织密度为90％。

本实施例所得到的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆在安装过程中，安装环境温度在-60℃时，未出现材料变硬现象，没有出现电缆安装带来不便的情形，同时也未发现外护套层被划伤的情况；在使用过程中，性能稳定，可靠，同时在火焰的喷射下，未发生碳化，分解等现象，其中，火焰的温度为750度，时间为60秒。

实施例3

内芯为28芯的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆的制备，包括如下步骤：

1)、采用19/0.18mm的镀银铜绞线经同芯绞合形成圆整的镀银铜绞合导体；其中，绞合节距为16D(D为镀银铜绞合导体外径)，镀银铜绞合导体外径为0.90mm；

2)、在镀银铜绞合导体外采用高温挤出机将颗粒状耐高温绝缘材料经挤出工艺形成绝缘层，得到绝缘线芯，其中，所述绝缘层的厚度为1.0mm，所述绝缘线芯的外径为2.90±0.10mm；

3)、将分别为蓝色和透明色的2根绝缘线芯对绞，再在对绞的绝缘线芯外采用0.12mm的镀银铜丝编织形成网状的金属丝编织层，得到一组内芯；其中，绞合节距为14D(D为绝缘线芯绞合外径)，所述金属丝编织层的编织密度为90％。所述蓝色和透明色的2根绝缘线芯，采用不同的颜色，以方便在安装过程中更容易识别，不同绝缘线芯颜色主要是通过在基料中加入色母粒的方式而制成。

4)、将14组内芯经成缆工艺形成缆芯，所述成缆节距为12D(D为缆芯绞合外径)；

5)、在缆芯外进行纤维的绕包编织形成耐高温纤维编织层，最终得到所述航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其中采用的耐高温纤维的规格为5支，编织机锭数为24锭，编织角度为50°，编织密度为87％。

本实施例所得到的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆在安装过程中，安装环境温度在-30℃时，未出现材料变硬现象，没有出现电缆安装带来不便的情形，同时也未发现外护套层被划伤的情况；在使用过程中，性能稳定，可靠，同时在火焰的喷射下，未发生碳化，分解等现象，其中，火焰的温度为750度，时间为60秒。

将实施例1、实施例2和实施例3所得到的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆分别经火焰测试、电缆柔软性测试、高温性能测试和低温性能测试，结果显示均达到以下测试指标：

火焰测试：在火焰条件下，火焰温度为750度，时间为35～60秒，实施例1、实施例2和实施例3所得到的电缆不发生碳化现象；

电缆柔软性测试：通过对实施例1、实施例2和实施例3所得到的电缆进行弯曲试验，弯曲半径为电缆外径的8倍，弯曲次数为500次，所得的电缆线芯不发生短路、短线等情况，电缆导通性良好，耐压测试(1500V*1min)不发生短路；

高温性能测试：实施例1、实施例2和实施例3所得到的电缆在200℃的条件下，不发生绝缘层软化变形等现象；

低温性能测试：实施例1、实施例2和实施例3所得到的电缆置于-65℃的温度下，4小时后对其弯曲，弯曲半径为电缆外径的8倍，所得的电缆线芯不发生短路、短线，绝缘层不发生开裂等情况，电缆导通性良好，耐压测试(1500V*1min)不发生短路。

Claims (10)

1.一种航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，包括缆芯和包裹于缆芯之外的外护套层，其特征在于，所述缆芯包括多组内芯，每组内芯包括复数根相互绞合的绝缘线芯和包裹于复数根相互绞合的绝缘线芯之外的金属屏蔽层，所述绝缘线芯包括导体及包裹于导体之外的绝缘层；所述外护套层为耐高温纤维编织层。

2.如权利要求1所述的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其特征在于，所述复数根相互绞合的绝缘线芯的根数为两根。

3.如权利要求1所述的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其特征在于，所述导体为裸铜丝绞合导体、镀锡铜丝绞合导体、镀银铜丝绞合导体或镀镍铜丝绞合导体。

4.如权利要求1所述的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其特征在于，所述绝缘层的材料选自聚乙烯-四氟乙烯共聚物、交联聚乙烯-四氟乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯、聚全氟烷基乙烯基醚、聚酰亚胺或硅橡胶。

5.如权利要求1所述的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其特征在于，所述绝缘层经挤包而成或经绕包而成，所述绝缘层的厚度为0.20～1.0mm。

6.如权利要求1所述的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其特征在于，所述金属屏蔽层为金属丝编织层，所述金属丝选自裸铜丝、镀锡铜丝、镀银铜丝、镀镍铜丝或纯镍丝。

7.如权利要求6所述的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其特征在于，所述金属丝编织层的编织密度不小于85％，编织角度为30°～60°。

8.如权利要求1所述的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其特征在于，所述耐高温纤维选自玻璃纤维、涤纶纤维、聚酰亚胺纤维或芳纶纤维。

9.如权利要求1所述的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆，其特征在于，所述耐高温纤维编织层的编织机锭数选自16锭、24锭和32锭，编织角度为30°～60°，编织密度不小于85％。

10.如权利要求1-9任一所述的航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆的制备方法，包括如下步骤：

1)、将多根裸铜丝、镀锡铜丝、镀银铜丝或镀镍铜丝经同芯绞合形成圆整的裸铜丝绞合导体、镀锡铜丝绞合导体、镀银铜丝绞合导体或镀镍铜丝绞合导体；

2)、在裸铜丝绞合导体、镀锡铜丝绞合导体、镀银铜丝绞合导体或镀镍铜丝绞合导体外采用颗粒状或块状耐高温绝缘材料经挤出工艺形成绝缘层，得到绝缘线芯；或在裸铜丝绞合导体、镀锡铜丝绞合导体、镀银铜丝绞合导体或镀镍铜丝绞合导体外绕包耐高温绝缘薄膜形成绝缘层，得到绝缘线芯；

3)、将多根绝缘线芯相互绞合，再在相互绞合的绝缘线芯外进行金属丝编织形成网状的金属丝编织层，得到一组内芯；

4)、将多组内芯经成缆工艺形成缆芯，其中，成缆工艺中的成缆节距为8D～16D；

5)、在缆芯外进行纤维的绕包编织形成耐高温纤维编织层，最终得到所述航天用耐高温柔性脱插及信号传输长线电缆。

Images