CN109346269A - 铁路通讯信号用变压器箱 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种铁路通讯信号用变压器箱，包括由片状模塑料模压而成的上盖和箱体、所述箱体上设置有接线孔，所述的箱体和上盖的内壁均设有至少一层电磁屏蔽层，所述电磁屏蔽层由电磁屏蔽单元铺设而成，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，紧贴箱体和上盖内壁的为吸波层，吸波层外侧设有导波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
Description
技术领域
本申请涉及铁路通讯信号器材技术领域，尤其涉及一种铁路通讯信号用变压器箱。
背景技术
目前，随着铁路列车的大提速的推进，对铁路通讯设备的要求也越来越高，特别是对用于放置通讯电器设备的通讯信号用变压器箱的要求越来越高。目前现有的通讯信号用变压器箱多采用片状模塑料(SMC)压模而成的，主要原料由SMC专用纱、不饱和树脂、低收缩添加剂，填料及各种助剂组成。采用片状模塑料(SMC)压模而成的通讯信号用变压器箱具有体轻、绝缘优良、防腐蚀及免维护等优点。但是这种材料压模而成的通讯信号用变压器箱具有极强的透波功能。环境的电磁波对通讯信号用变压器箱内的电器设施有电磁辐射和电磁干扰，影响着通讯信号的发射和传输；特别是对时速超过200公里的高速列车的通讯信号系统的稳定性和可靠性影响更大。
发明内容
本发明旨在提供一种铁路通讯信号用变压器箱，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种铁路通讯信号用变压器箱，包括由片状模塑料模压而成的上盖和箱体、所述箱体上设置有接线孔，所述的箱体和上盖的内壁均设有至少一层电磁屏蔽层，所述电磁屏蔽层由电磁屏蔽单元铺设而成，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，紧贴箱体和上盖内壁的为吸波层，吸波层外侧设有导波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明的电磁屏蔽单元为双层结构，分为导波层和吸波层，将对电磁波的透过、引导与吸收分层进行，该结构设计中导波层采用紫铜合金薄板，其具有良好的导电与导磁性能，可以使得电磁波传播到其表面后经过反馈与传导过程，能够均匀的传递到吸波层，最大化提高吸波效率；另一方面，导波层紫铜合金薄板具有较强硬度，可以作为保护外壳，对内部吸波层提供防护。此外，更重要的是，本申请的电磁屏蔽单元中，吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中，形成不规则导电导磁网络，大大提高了电磁屏蔽效果。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1中是本发明铁路通讯信号用变压器箱的剖视结构示意图。
如图所示：1-上盖，2-箱体，3-密封条，4-接线孔，5-防护套，6-电磁屏蔽层。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的实施例涉及一种铁路通讯信号用变压器箱，结合图1，它包括由片状模塑料模压而成的上盖1和箱体2、所述箱体2上设置有接线孔4，所述的箱体2和上盖1的内壁均设有至少一层电磁屏蔽层6，所述的接线孔4内壁设置有防护套5。
所述在上盖1和箱体2之间还设置有一密封条3，所述密封条3采用发泡导电橡胶密封条，不仅具有很好的密封效果，而且还具有很好的电磁屏蔽功能。
所述接线孔4内壁设置有防护套5，所述的防护套5为发泡导电橡胶。所述的防护套5采用威图公司的Roxtec电磁屏蔽技术，有很好的电磁屏蔽作用。
所述的电磁屏蔽层6由电磁屏蔽单元铺设而成，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，紧贴箱体2和上盖1内壁的为吸波层，吸波层外侧设有导波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。在结构方面，本申请的电磁屏蔽单元为双层结构，分为导波层和吸波层，将对电磁波的透过、引导与吸收分层进行，该结构设计中导波层采用紫铜合金薄板，其具有良好的导电与导磁性能，可以使得电磁波传播到其表面后经过反馈与传导过程，能够均匀的传递到吸波层，最大化提高吸波效率；另一方面，导波层紫铜合金薄板具有较强硬度，可以作为保护外壳，对内部吸波层提供防护。此外，更重要的是，本申请的电磁屏蔽单元中，吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中，形成不规则导电导磁网络，大大提高了电磁屏蔽效果。
本申请的电磁屏蔽单元在结构及材料方面的设计在电磁屏蔽效果方面起到了意想不到的效果，并且制备简单，可操作性强。
一种优选实施方式为，所述紫铜合金薄板中，铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％；通过限定上述铜、铁和锌含量，能够使得电磁屏蔽单元发挥更优良的电磁屏蔽效果。
优选地，所述导波层厚度为1mm。
一种优选实施方式为，所述吸波层厚度为3mm；
在吸波层中，所述镀银碳纤维密度为80～120根/cm2，其具有两种长度，分别为为3～5mm和7～9mm；
通过两种长度设置，易于导电网路的形成，其对于电磁吸波效果良好，具有意料不到的吸波效果；
优选地，所述吸波层中还含有异丙醇作为防冻剂；其能够有效增强硅橡胶基底在低温下的柔韧性，防止断裂；
优选地，所述3～5mm和7～9mm长度镀银碳纤维的质量比例为4:1；
优选地，该碳纤维尺寸优选为密度1.75g/cm3，直径5μm，其中，镀银层厚度为200nm。
本申请还公开了上述电磁屏蔽单元的制备过程：
S1，准备导波层
S2，将碳纤维热处理，去除表面杂质；然后配置电镀溶液，采用银板作为阳极，热处理后的碳纤维作为阴极，阳极与阴极都浸没在电镀溶液中，通过电镀得到镀银碳纤维；
S3，将镀银碳纤维放入经稀释过的硅烷偶联剂中浸泡1min，干燥后将镀银碳纤维切割成3～5mm及7～9mm长度；随后采用开放式双棍炼胶机加工，采用硅橡胶为基体，镀银碳纤维为填料，异丙醇为防冻剂，制备吸波层；
S4，将吸波层嵌入导波层内侧，得到所述电磁屏蔽单元。
其中，S1中，所述准备导波层具体为：导波层采用紫铜合金薄板材料，材料中铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％，导波层厚度为1mm；其中，S2中，所述碳纤维的密度为1.75g/cm3，直径为5μm；所述将碳纤维热处理具体为：将碳纤维放置在箱式炉中400℃下处理30min，所述电镀溶液配制过程为：取硫酸银、氯化铵、硼酸、十二烷基磺酸钠配制电镀溶液，其中含量依次为120g/L、16g/L、15g/L、2g/L，然后用氨水滴定电镀溶液，使其pH值为4.5；所述通过电镀得到镀银碳纤维具体为：电镀过程中，采用机械搅拌，并且温度保持在30℃，电镀电流密度为3.0A/cm2，镀银层厚度为200nm；其中，S3中，所述经稀释过的硅烷偶联剂制备过程为：将乙烯基三乙氧基硅烷稀释，溶剂为水和乙醇配制的溶液，各部分质量比例为硅烷-20％，乙醇-72％，水-8％；下面结合具体实施例对本发明做出进一步说明：
实施例1
一种电磁屏蔽单元，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，外层为导波层，内层为吸波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
所述电磁屏蔽单元的制备过程为：
S1，导波层采用紫铜合金薄板材料，材料中铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％，导波层厚度为1mm；
S2，首先，选用碳纤维，密度为1.75g/cm，直径为5μm，将碳纤维放置在箱式炉中400℃下处理30min，除去表面胶体杂质；然后取硫酸银、氯化铵、硼酸、十二烷基磺酸钠配制电镀溶液，其中含量依次为120g/L、16g/L、15g/L、2g/L，然后用氨水滴定电镀溶液，使其pH值为4.5；将电镀溶液置于电镀装置中，电镀装置中采用银板作为阳极，碳纤维作为阴极，阳极与阴极都浸没在电镀溶液中，电镀过程中，采用机械搅拌，并且温度保持在30℃，电镀电流密度为3.0A/cm2，镀银层厚度为200nm，得到镀银碳纤维；
S3，首先，将乙烯基三乙氧基硅烷稀释，溶剂为水和乙醇配制的溶液，各部分比例为硅烷-20％，乙醇-72％，水-8％，然后将镀银碳纤维放入经稀释过的硅烷偶联剂中浸泡1min，干燥后将镀银碳纤维切割成3～5mm及7～9mm长度；随后采用开放式双棍炼胶机加工，采用硅橡胶为基体，镀银碳纤维为填料，异丙醇为防冻剂，制备薄片状镀银碳纤维/硅橡胶材料，其中材料厚度为3mm，材料中镀银碳纤维均匀分布，密度为80根/cm2；最后将其嵌入到上述导波层内侧，制成双层结构电磁屏蔽单元。
电磁屏蔽方面：
对本实施例的电磁屏蔽单元进行电磁屏蔽性能测试，采用E5071C型网络分析仪法兰同轴发测试，温度为30℃，湿度为50％(RH)。
上图为本实施例电磁屏蔽单元中镀银碳纤维密度为80根/cm2时，测试得到复合电磁屏蔽材料在200～1200MHz范围内电磁屏蔽效能曲线，该材料电磁屏蔽曲线较平缓，电磁屏蔽效能较高，为65～86db之间。
机械性能方面：
对本申请的镀银碳纤维/硅橡胶电磁屏蔽材料进行拉伸性能测试，由于碳纤维的加入，该材料拉伸强度较大，达到2.6Mpa，具备较好的机械性能，不易断裂。
实施例2
一种电磁屏蔽单元，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，外层为导波层，内层为吸波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
所述电磁屏蔽单元的制备过程为：
S1，导波层采用紫铜合金薄板材料，材料中铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％，导波层厚度为1mm；
S2，首先，选用碳纤维，密度为1.75g/cm，直径为5μm，将碳纤维放置在箱式炉中400℃下处理30min，除去表面胶体杂质；然后取硫酸银、氯化铵、硼酸、十二烷基磺酸钠配制电镀溶液，其中含量依次为120g/L、16g/L、15g/L、2g/L，然后用氨水滴定电镀溶液，使其pH值为4.5；将电镀溶液置于电镀装置中，电镀装置中采用银板作为阳极，碳纤维作为阴极，阳极与阴极都浸没在电镀溶液中，电镀过程中，采用机械搅拌，并且温度保持在30℃，电镀电流密度为3.0A/cm2，镀银层厚度为200nm，得到镀银碳纤维；
S3，首先，将乙烯基三乙氧基硅烷稀释，溶剂为水和乙醇配制的溶液，各部分比例为硅烷-20％，乙醇-72％，水-8％，然后将镀银碳纤维放入经稀释过的硅烷偶联剂中浸泡1min，干燥后将镀银碳纤维切割成3～5mm及7～9mm长度；随后采用开放式双棍炼胶机加工，采用硅橡胶为基体，镀银碳纤维为填料，异丙醇为防冻剂，制备薄片状镀银碳纤维/硅橡胶材料，其中材料厚度为3mm，材料中镀银碳纤维均匀分布，密度为90根/cm2；最后将其嵌入到上述导波层内侧，制成双层结构电磁屏蔽单元。
电磁屏蔽方面：
对本实施例的电磁屏蔽单元进行电磁屏蔽性能测试，采用E5071C型网络分析仪法兰同轴发测试，温度为30℃，湿度为50％(RH)。
上图为本实施例电磁屏蔽单元中镀银碳纤维密度为90根/cm2时，测试得到复合电磁屏蔽材料在200～1200MHz范围内电磁屏蔽效能曲线，该材料电磁屏蔽曲线较平缓，电磁屏蔽效能较高，为67～87db之间。
机械性能方面：
对本申请的镀银碳纤维/硅橡胶电磁屏蔽材料进行拉伸性能测试，由于碳纤维的加入，该材料拉伸强度较大，达到2.5Mpa，具备较好的机械性能，不易断裂。
实施例3
一种电磁屏蔽单元，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，外层为导波层，内层为吸波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
所述电磁屏蔽单元的制备过程为：
S1，导波层采用紫铜合金薄板材料，材料中铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％，导波层厚度为1mm；
S2，首先，选用碳纤维，密度为1.75g/cm，直径为5μm，将碳纤维放置在箱式炉中400℃下处理30min，除去表面胶体杂质；然后取硫酸银、氯化铵、硼酸、十二烷基磺酸钠配制电镀溶液，其中含量依次为120g/L、16g/L、15g/L、2g/L，然后用氨水滴定电镀溶液，使其pH值为4.5；将电镀溶液置于电镀装置中，电镀装置中采用银板作为阳极，碳纤维作为阴极，阳极与阴极都浸没在电镀溶液中，电镀过程中，采用机械搅拌，并且温度保持在30℃，电镀电流密度为3.0A/cm2，镀银层厚度为200nm，得到镀银碳纤维；
S3，首先，将乙烯基三乙氧基硅烷稀释，溶剂为水和乙醇配制的溶液，各部分比例为硅烷-20％，乙醇-72％，水-8％，然后将镀银碳纤维放入经稀释过的硅烷偶联剂中浸泡1min，干燥后将镀银碳纤维切割成3～5mm及7～9mm长度；随后采用开放式双棍炼胶机加工，采用硅橡胶为基体，镀银碳纤维为填料，异丙醇为防冻剂，制备薄片状镀银碳纤维/硅橡胶材料，其中材料厚度为3mm，材料中镀银碳纤维均匀分布，密度为100根/cm2；最后将其嵌入到上述导波层内侧，制成双层结构电磁屏蔽单元。
电磁屏蔽方面：
对本实施例的电磁屏蔽单元进行电磁屏蔽性能测试，采用E5071C型网络分析仪法兰同轴发测试，温度为30℃，湿度为50％(RH)。
上图为本实施例电磁屏蔽单元中镀银碳纤维密度为100根/cm2时，测试得到复合电磁屏蔽材料在200～1200MHz范围内电磁屏蔽效能曲线，该材料电磁屏蔽曲线较平缓，电磁屏蔽效能较高，为62～81db之间。
机械性能方面：
对本申请的镀银碳纤维/硅橡胶电磁屏蔽材料进行拉伸性能测试，由于碳纤维的加入，该材料拉伸强度较大，达到2.3Mpa，具备较好的机械性能，不易断裂。
实施例4
一种电磁屏蔽单元，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，外层为导波层，内层为吸波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
所述电磁屏蔽单元的制备过程为：
S1，导波层采用紫铜合金薄板材料，材料中铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％，导波层厚度为1mm；
S2，首先，选用碳纤维，密度为1.75g/cm，直径为5μm，将碳纤维放置在箱式炉中400℃下处理30min，除去表面胶体杂质；然后取硫酸银、氯化铵、硼酸、十二烷基磺酸钠配制电镀溶液，其中含量依次为120g/L、16g/L、15g/L、2g/L，然后用氨水滴定电镀溶液，使其pH值为4.5；将电镀溶液置于电镀装置中，电镀装置中采用银板作为阳极，碳纤维作为阴极，阳极与阴极都浸没在电镀溶液中，电镀过程中，采用机械搅拌，并且温度保持在30℃，电镀电流密度为3.0A/cm2，镀银层厚度为200nm，得到镀银碳纤维；
S3，首先，将乙烯基三乙氧基硅烷稀释，溶剂为水和乙醇配制的溶液，各部分比例为硅烷-20％，乙醇-72％，水-8％，然后将镀银碳纤维放入经稀释过的硅烷偶联剂中浸泡1min，干燥后将镀银碳纤维切割成3～5mm及7～9mm长度；随后采用开放式双棍炼胶机加工，采用硅橡胶为基体，镀银碳纤维为填料，异丙醇为防冻剂，制备薄片状镀银碳纤维/硅橡胶材料，其中材料厚度为3mm，材料中镀银碳纤维均匀分布，密度为120根/cm2；最后将其嵌入到上述导波层内侧，制成双层结构电磁屏蔽单元。
电磁屏蔽方面：
对本实施例的电磁屏蔽单元进行电磁屏蔽性能测试，采用E5071C型网络分析仪法兰同轴发测试，温度为30℃，湿度为50％(RH)。
上图为本实施例电磁屏蔽单元中镀银碳纤维密度为120根/cm2时，测试得到复合电磁屏蔽材料在200～1200MHz范围内电磁屏蔽效能曲线，该材料电磁屏蔽曲线较平缓，电磁屏蔽效能较高，为64～83db之间。
机械性能方面：
对本申请的镀银碳纤维/硅橡胶电磁屏蔽材料进行拉伸性能测试，由于碳纤维的加入，该材料拉伸强度较大，达到2.7Mpa，具备较好的机械性能，不易断裂。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铁路通讯信号用变压器箱，包括由片状模塑料模压而成的上盖和箱体、所述箱体上设置有接线孔，其特征在于，所述的箱体和上盖的内壁均设有至少一层电磁屏蔽层，所述电磁屏蔽层由电磁屏蔽单元铺设而成，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，紧贴箱体和上盖内壁的为吸波层，吸波层外侧设有导波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
2.根据权利要求1所述的变压器箱，其特征在于，所述的接线孔内壁设置有防护套。
3.根据权利要求1所述的变压器箱，其特征在于，在上盖和箱体之间还设置有一密封条，所述密封条采用发泡导电橡胶密封条。
4.根据权利要求2所述的变压器箱，其特征在于，所述的防护套为发泡导电橡胶。
5.根据权利要求1所述的变压器箱，其特征在于，所述紫铜合金薄板中，铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％。
6.根据权利要求5所述的变压器箱，其特征在于，所述导波层厚度为1mm。
7.根据权利要求1所述的变压器箱，其特征在于，在吸波层中，所述镀银碳纤维密度为80～120根/cm2，其具有两种长度，分别为为3～5mm和7～9mm。
8.根据权利要求7所述的变压器箱，其特征在于，所述吸波层厚度为3mm。
9.根据权利要求7所述的变压器箱，其特征在于，所述吸波层中还含有异丙醇作为防冻剂。
10.根据权利要求7所述的变压器箱，其特征在于，所述3～5mm和7～9mm长度镀银碳纤维的质量比例为4:1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190215 |