CN103021577A - 一种矿物绝缘同轴电缆的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及特种电缆技术领域。所要解决的技术问题是提供一种满足极候环境条件下信号通讯传输的矿物绝缘同轴电缆的实现方法；可综合优化电缆介电性能和高温绝缘性能，更好的满足信号通讯同轴电缆的使用要求。其特征在于：该电缆由内到外包括内导体、绝缘介质层、三层复合屏蔽体；所述绝缘介质层材料为氧化铝及氧化硅混合物；所述三层复合屏蔽体依次为内层屏蔽体、中层屏蔽体和外层屏蔽体复合而成，每层材料可以是铜管、铁管、不锈钢管或其它高温合金管，但相邻层不能使用同种材料。本发明三层复合屏蔽矿物绝缘同轴电缆比现有有机物绝缘电缆具有更长寿命和更高可靠度，比氧化镁矿物绝缘电缆具有更广阔的应用领域。

Description

一种矿物绝缘同轴电缆的实现方法

技术领域

本发明属于特种电缆技术领域，尤其涉及一种作为信号通讯传输线用于高温、高压、强酸碱腐蚀及高辐射等极恶劣环境条件下的矿物绝缘同轴电缆。 

技术背景

随着我国科学技术的大力发展，在冶金、医疗、核电、航空航天等领域都需要能耐极候环境条件的同轴电缆，现有的同轴电缆由内导体、绝缘、外导体及护套组成，绝缘介质一般采用由损耗小、工艺性能好的聚乙烯或聚四氟乙烯材料，外导体一般采用金属丝编织而成，护套材料一般采用聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯或氟塑料等。由于电缆绝缘和护套都采用有机材料，难以承受300℃及以上温度，同时受材料本身结构缺陷所致，随时间逐渐老化，性能降低甚至完全丧失。由于外导体一般采用编织结构，不仅结构强度差，而且难以有较屏蔽外界电磁场对传输信号的影响。所以现有同轴电缆寿命短，强度差，而且不能在高温等极候环境条件下使用。 

在无机物矿物绝缘电缆中，采用氧化镁绝缘的矿物绝缘电力电缆已初步得到应用，性能基本能够满足恶劣环境条件下使用。但由于信号通讯同轴电缆自身特点，要求绝缘介电常数要尽可能小，而氧化镁绝缘介电常数在7～10不能很好满足要求，所以采用介电常数比氧化 镁绝缘小的氧化铝绝缘或氧化硅绝缘。单纯采用氧化铝绝缘或氧化硅绝缘矿物绝缘电缆的某些性能受到限制，比如单纯采用氧化铝绝缘电缆介电性能差，单纯采用氧化硅绝缘电缆高温绝缘性能差。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种满足极候环境条件下信号通讯传输的矿物绝缘同轴电缆的实现方法；可综合优化电缆介电性能和高温绝缘性能，更好的满足信号通讯同轴电缆的使用要求。 

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是： 

一种矿物绝缘同轴电缆的实现方法，所述电缆中心设有内导体；在所述内导体外层设有绝缘介质层；其特征在于： 

所述绝缘介质层材料采用氧化铝及氧化硅混合物压制烧结而成；主要采用以下步骤制造： 

步骤1：绝缘坯料混合 

无机粉料：氧化铝和氧化硅充分均匀混合，按实际产品要求，氧化铝占混合物质量比为15％～75％。目的是平衡最终产品性能。 

助剂：甲基纤维素与水进行混合调匀，水的质量比不超过30％。 

目的是便于无机粉料成型，但最终产品中不存在； 

混合：将无机粉料和助剂充分混合，助剂成份质量比为30％～45％。 

步骤2：绝缘柱压制和烧结 

压制：将步骤1中混合物置于压坯机中进行压制成绝缘坯柱，绝缘坯柱静置一段时间使助剂中部分成份自然挥发； 

烧结：将静置好的绝缘坯柱放入烧结炉中进行烧结制成绝缘柱，然后置于干燥环境保存； 

作为优选例，在绝缘介质层外设有三层复合屏蔽体； 

所述三层复合屏蔽体依次为内层屏蔽体、中层屏蔽体和外层屏蔽体复合而成，每层材料可以是铜管、铁管、不锈钢管或高温合金管，相邻层为不同种材料；

制造方法如下： 

将所述步骤2中制成的绝缘柱依次紧密串到内导体上，再一起穿入到内层屏蔽管中，一端缩头，另一端夹扁密封，然后进行拔管和退火操作，到预定尺寸时再套入中层屏蔽管中，再进行拔管和退火操作，到另一预定尺寸时最后套入外层屏蔽管中，进行拔管和退火操作直至达到尺寸要求。 

本发明可带来以下有益效果： 

1、本发明上述技术方案中，绝缘介质采用氧化铝和氧化硅混合物。这类无机材料比现有的有机材料具有更好的耐温、耐氧化、耐辐射等性能，而且不老化。采用氧化铝和氧化硅混合物是由于氧化镁绝缘介电常数太大不适用，而采用纯氧化铝绝缘介电性能比纯氧化硅绝缘差，采用纯氧化硅绝缘比纯氧化铝绝缘高温绝缘性能差，为了综合电缆绝缘的介电性能和高温绝缘性能，采用氧化铝和氧化硅混合绝缘能够使之更好满足信号通讯同轴电缆的使用要求。相比于现有的有机材料电缆，本产品在耐极候性能上具有质的飞跃；相比于氧化镁矿物绝缘电缆，本产品 适用于信号通讯领域，具有射频传输能力，应用范围更广，可广泛用在冶金、医疗、核电、航空航天等领域。 

2、本发明上述技术方案中，三层复合屏蔽体依次为内层屏蔽体、中层屏蔽体和外层屏蔽体复合而成，每层屏蔽体材料可以是铜管、铁管、不锈钢管或其它高温合金管，但相邻层不能使用同种材料。三层复合屏蔽体结构紧凑，能有效增加强度，还能提高电磁屏蔽性能。 

本发明产品技术新颖、结构合理，性能可靠，具有耐高温性好，抗辐射能力强，机械强度高，绝缘性能好，寿命长等优点。 

附图说明

图1是本发明三层复合屏蔽矿物绝缘同轴电缆的结构示意图； 

图2是本发明三层复合屏蔽矿物绝缘同轴电缆制造方法中绝缘坯柱示意图； 

图3是本发明三层复合屏蔽矿物绝缘同轴电缆制造方法的流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。 

图1中所示，1为内导体；2是绝缘介质层；3是三层复合屏蔽体；31为内层屏蔽体；32为中层屏蔽体；33为外层屏蔽体。 

如图1所示的三层复合屏蔽矿物绝缘同轴电缆，本实施例中，内导体1为铜，绝缘介质层2为氧化铝和氧化硅混合物，内层屏蔽体31为铜，中层屏蔽体32为铁，外层屏蔽体33为不锈钢。内导体1直径0.72mm，绝缘介质层2中氧化铝比例70％，内层屏蔽体31厚度 0.75mm，中层屏蔽体32厚度0.40mm，外层屏蔽体33厚度0.50mm，产品最终外径为6.0mm，产品特性阻抗为50Ω。 

图3所示为本发明三层复合屏蔽矿物绝缘同轴电缆制造方法的流程图。本实施例所述产品是通过以下步骤制作的： 

步骤1：内导体的拉制、校直、清洗、吹干 

按要求拉制铜线，拉制后外径为3.5mm，进行校直，用无水乙醇清洗表面油污杂质，自然吹干，置于干燥环境备用。 

步骤2：绝缘坯料混合 

均匀混合氧化铝粉末和氧化硅粉末，氧化铝占混合物质量比为70％。甲基纤维素与水混合调匀至粘稠状，按35％质量比与无机粉料充分混合。 

步骤3：绝缘柱压制与烧结 

将步骤2中混合物置于压坯机中加30～35bar压力压制成绝缘坯柱，压制的目的是使的绝缘坯柱成型，并具有一定强度，绝缘坯柱如图2示，绝缘坯柱尺寸根据实际产品要求定制，本实施例中绝缘坯柱长度为50mm，外径为12mm，内径4.5mm。压制好的绝缘坯柱一般需在清净环境中静置6h～10h，静置的目的是使助剂中部分成份自然挥发。 

将静置好的绝缘坯柱放入烧结炉中进行烧结制成绝缘柱，烧结温度控制在1200℃，烧结时间控制在2h，烧结后置于干燥环境下保存备用，可置于真空烘箱保存。烧结的目的有两个，一是使助剂完全挥发或分解后挥发，二是使氧化物粉粒间产生键合，绝缘柱有一定致密 度，但又不能完全致密。真空烘箱保存目的是防止受潮及杂质的污染。 

步骤4：内层屏蔽体装配、拔管及退火 

拔管：通过模具冷拉拔。目的是通过外力使金属变形达到既定效果。 

退火：目的是消除金属内应力，保持一定延展性能。退火需要在氢气氛围中进行，防止氧化。 

内导体水平放置，将绝缘柱依次紧密串到内导体上，一起再穿入φ12mm×1.0mm(直径×壁厚，下同)铜管中，一端夹扁密封，另一端缩头，然后拔管退火，拔管模具依次减小，退火在氢气氛围中进行，退火温度600℃～700℃。反复拔管退火，直至外径达到5.5mm。 

步骤5：中层屏蔽体装配、拔管及退火 

将直径为5.5mm半成品装入φ14mm×0.75mm的铁管中，一端缩头后进行拔管退火，拔管模具依次减小，退火在氢气氛围中进行，退火温度900℃～1020℃。反复拔管退火，直至外径达到7.0mm。 

步骤6：外层屏蔽体装配、拔管及退火 

将直径为7.0mm半成品装入φ16mm×0.5mm的304L不锈钢管中，一端缩头后进行拔管退火，拔管模具依次减小，退火在氢气氛围中进行，退火温度900℃～1020℃。反复拔管退火，直至外径达到6.0mm，抛光外表面制成成品。 

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利 法的保护。 

Claims (2)

1.一种矿物绝缘同轴电缆的实现方法，所述电缆中心设有内导体；在所述内导体外层设有绝缘介质层；在绝缘层外设有屏蔽层；其特征在于：

所述绝缘介质层材料采用氧化铝及氧化硅混合物压制烧结而成；主要采用以下步骤制造：

步骤1：绝缘坯料混合

无机粉料：氧化铝和氧化硅充分均匀混合，氧化铝占混合物质量比为15％～75％；

助剂：甲基纤维素与水进行混合调匀，水的质量比不超过30％；

混合：将无机粉料和助剂充分混合，助剂成份质量比为30％～45％；

步骤2：绝缘柱压制和烧结

压制：将步骤1中混合物置于压坯机中进行压制成绝缘坯柱，绝缘坯柱静置一段时间使助剂中部分成份自然挥发；

烧结：将静置好的绝缘坯柱放入烧结炉中进行烧结制成绝缘柱，然后置于干燥环境保存。

2.按照权利要求1所述的一种矿物绝缘同轴电缆的实现方法，其特征在于：在绝缘介质层外所设屏蔽层为三层复合屏蔽体；

所述三层复合屏蔽体依次为内层屏蔽体、中层屏蔽体和外层屏蔽体复合而成，每层材料可以是铜管、铁管、不锈钢管或高温合金管，相邻层为不同种材料；

制造方法如下：

将所述步骤2中制成的绝缘柱依次紧密串到内导体上，再一起穿入到内层屏蔽管中，一端缩头，另一端夹扁密封，然后进行拔管和退火操作，到预定尺寸时再套入中层屏蔽管中，再进行拔管和退火操作，到另一预定尺寸时最后套入外层屏蔽管中，进行拔管和退火操作直至达到尺寸要求。

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