CN109360684B - 一种特种车辆用总线电源电缆及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特种车辆用总线电源电缆，包括依次由内向外设置的中心层、绕绞在中心层外侧的屏蔽层、绕包在屏蔽层外侧的第一铝塑复合带、编织在第一铝塑复合带外侧的第一镀锡铜丝网、绕包在第一镀锡铜丝网外侧的半导电尼龙布、编织在半导电尼龙布外侧的镍铁合金丝网和挤包在镍铁合金丝网外侧的聚氨酯外护层；在电磁环境中，保持车辆通信安全稳定，各种线路不受干扰，为了解决上述问题，特别是对特种车辆用总线电源电缆的屏蔽功能，有了显著的提升，同时在耐磨、抗氧化性能、抗磁、抗紫外线以及抗拉和对外力的冲击性能方面大有提升，大大增加了电缆的使用寿命以及增加了电缆的使用场合。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种特种总装电缆。
背景技术
总装控制电缆的作用是传输非电力用操控或传输操控信号控制某些设备仪器。控制电缆的出现解决了传输信号弱、信号干扰、信号失真等问题，设备仪器能够按照指示正常运转。但是目前在工业生产中所使用的控制电缆，由于缺少对外界信号或其它物理参数影响的屏蔽，若将其用于一些高精密仪器就不能满足要求，一个很小的干扰信号就能使结果出现错误，使控制失灵；而且这些电缆不能够承受机械外力的冲击，目前，市面上的电缆很难满足特殊环境的功能需求，因此大多数特种电缆都属于定制，普通电缆面对强脉冲信号、超高频信号、长波信号以及射线，屏蔽功能就很差了，也会因此造成设备仪器的非正常运转；同时，特种车辆面对恶劣环境，总装线缆的抗磨性能以及抗拉和抗一定外力的冲击性的综合性能要求很高，既要电缆柔软，能在野战环境中使用，还必须在电磁环境中使用。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种特种车辆用总线电源电缆，在电磁环境中，保持车辆通信安全稳定，各种线路不受干扰，为了解决上述问题，特别是对特种车辆用总线电源电缆的屏蔽功能，有了显著的提升，同时在耐磨、抗氧化性能、抗磁、抗紫外线以及抗拉和对外力的冲击性能方面大有提升，大大增加了电缆的使用寿命以及增加了电缆的使用场合，具体如下：
一种特种车辆用总线电源电缆，包括依次由内向外设置的中心层、绕绞在中心层外侧的屏蔽层、绕包在屏蔽层外侧的第一铝塑复合带、编织在第一铝塑复合带外侧的第一镀锡铜丝网、绕包在第一镀锡铜丝网外侧的半导电尼龙布、编织在半导电尼龙布外侧的镍铁合金丝网和挤包在镍铁合金丝网外侧的聚氨酯外护层；
所述中心层包括依次由内向外设置的双绞屏蔽带地线组单元和绕包在其外侧的第二铝塑复合带、编织在第二铝塑复合带外侧的第二镀锡铜丝网和挤包在第二镀锡铜丝网外侧的耐寒聚氯乙烯内被层；
所述双绞屏蔽带地线组单元包括双平行屏蔽线和一根绝缘线，所述双平行屏蔽线包括2根导线和将2根导线平行绕包的第三铝塑复合带，所述导线包括第一导体和挤包在第一导体外侧的第一物理发泡绝缘层；所述绝缘线包括第二导体和挤包在第二导体外侧的第二物理发泡绝缘层；所述绝缘线紧粘双平行屏蔽线凹槽同心对称单扭成双绞屏蔽带地线组单元结构。所述双绞屏蔽带地线组单元结构内3根导线的轴心点构成正三角形，因此双绞屏蔽带地线组单元结构非常稳定，双绞屏蔽绞距均匀，使线对抗干扰能力增强，又因接地线紧粘双绞线，接地线电容不平衡小，减少地线回流干扰。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述屏蔽层包括平行绕绞在中心层外侧的多根单芯屏蔽电源线和多根TPE填充条。单芯屏蔽电源线和TPE填充条平行与中心层绞合，由于单芯屏蔽电源线和TPE填充条不是紧密绞合，上下间有绞距，且绞距相等，增强了对抗干扰能力。由于存在绞距，最终车辆用总线电源电缆在弯曲时，受内层纵向的拉力减小，因此具有更好的可弯曲性和柔软度，相对于外护层而言，中心层与屏蔽层属于偏心结构，中心层与屏蔽层对外层结构偏心，大大增强了线缆的弯曲性，中心层与屏蔽层是双绞，横向旋转、弯曲所受内部阻力小很多。本发明的车辆用总线电源电缆从结构设计上着手，采用全新的偏心结构设计，相对同轴线缆，柔软性和可造型性大幅提升。TPE(Thermoplastic Elastomer)是一种热塑性弹性体材料，具有高强度，高回弹性，可注塑加工的特征，应用范围广泛，环保无毒安全。
所述单芯屏蔽电源线包括依次由里向外的第三导体、挤包在第三导体外侧的FEP绝缘层和编织在FEP绝缘层外侧的单芯镀锡铜丝网。FEP为全氟乙烯丙烯共聚物，可应用到软性塑料，其拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性低于许多工程塑料。它是化学惰性的，在很宽的温度和频率范围内具有较低的介电常数，其介电常数为2.1，具有很好的绝缘性。
本发明还可以在第一镀锡铜丝网与半导电尼龙布之间设置一层防射线铅层，所述防射线铅层为铅膜绕包层且厚度，所述铅膜被聚乙烯膜完全覆盖与空气隔绝，所述防射线铅层厚度为1mm。铅易被氧气氧化，完全覆盖聚乙烯膜隔绝空气，保护铅膜，铅膜很薄，在微观上可以当作是薄铅板，薄铅板重叠可当作是厚铅板，铅板的防射线功能好坏与铅板的表面平整度有很大关系，铅又属于软质金属，易弯曲，因此防射线铅层能很平整的绕包在第三铝塑复合带上，具有很好的防射线功能。
所述第三导体由多根细镀锡铜丝绞合而成，镀锡铜丝网具有很强的抗静电场能力，因此作为抗静电层。
所述第一铝塑复合带、第二铝塑复合带和第三铝塑复合带铝面朝外且绕包重叠率为20％-35％。
所述第一导体和第二导体为镀银铜导体，所述镀银层至少为2um，镀银铜导体导电能力更强。
所述聚氨酯外护层内设置有由铜丝、碳纤维、PP扁丝均匀混编成浸润熔融状态的聚氨酯自然干燥的强化网；所述聚氨酯内添加有抗氧化剂和抗紫外线剂。
本发明还公开了一种特种车辆用总线电源电缆的制作方法，包括以下步骤：
A1、制作芯棒
A11、制作双绞屏蔽带地线组单元结构
将2根导线平行绕包第三铝塑复合带构成双平行屏蔽线，将绝缘线紧粘双平行屏蔽线凹槽同心对称单扭成双绞屏蔽带地线组单元结构；
A12、制作中心层
将第二铝塑复合带绕包双绞屏蔽带地线组单元外侧、将第二镀锡铜丝网编织在第二铝塑复合带外侧、将耐寒聚氯乙烯内被层挤包在第二镀锡铜丝网外侧构成中心层；
A13、制作强化网
A131、按重量比份准备直径0.05mm-0.2mm的铜丝1份和PP扁丝75份-90份、足量聚氨酯、碳纤维与外护层管状结构尺寸相匹配的模具；
A132、将A131中所述的铜丝、碳纤维、PP扁丝均匀混编成网孔尺寸为0.5mm-1mm的单层网，再编成与电缆设计尺寸相匹配的3层-5层交错的纤维网；
A133、将A131中所述的聚氨酯加热至熔融状态，然后将A132获得的纤维网逐层浸润在熔融状态的聚氨酯中，然后取出自然干燥，获得节点粘连的多层纤维网，该节点粘连的多层纤维网即为所需强化网；
A14、芯棒定型
按步骤将屏蔽层绕绞在中心层外侧、将第一铝塑复合带绕包在屏蔽层外侧、将第一镀锡铜丝网编织在第一铝塑复合带外侧、将半导电尼龙布绕包在第一镀锡铜丝网外侧、将镍铁合金丝网编织在半导电尼龙布外侧、将强化网均匀固定在镍铁合金丝网外侧获得芯棒；
A2、外护层成型
将聚氨酯加热至熔融状态，添加抗氧化剂和抗紫外线剂并充分搅拌均匀；对A14中获得的芯棒进行挤包，获得特种车辆用总线电源电缆。
有益效果在于：
1、具有很好的可弯曲性能和柔软性能。
2、采用内部功能结构偏心，在保证结构稳定的前提下减少相互间的作用力，在横向方向线缆更易于弯曲。
3、可以设置防射线铅层，具有很好的防射线功能，适应于有放射的环境中使用。
4、电缆中心设置为接地导线，导线绕绞接地导线，且绞距相等，使线对抗干扰能力增强，又因接地导线紧粘导线，接地导线电容不平衡小，减少接地导线回流干扰。
5、外护层内添加抗氧化剂和抗紫外线剂，大大增加了耐氧性和耐紫外线老化性，共同使本发明的表层更不易开口、老化和断裂。
6、外护层内的强化网作支撑，再挤包聚氨酯，外护层具有很强的耐磨性，抗拉性和抗扭性。
7、采用FEP作绝缘层，其拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性低于许多工程塑料，在化学上表现为惰性，在很宽的温度和频率范围内具有较低的介电常数，其介电常数为2.1，具有很好的绝缘性。
8、采用镀锡铜丝网作屏蔽层，具有很强的抗静电场能力，镍铁合金具有很强的导磁性，电缆中有设置镍铁合金网而使内部导体具有很强的抗磁保护。
9、从整体上分层多结构设计，很好的解决了电缆的柔软性问题，达到电缆易于弯曲的要求，通过多次金属结构层设计，使电缆具有很强的电、磁、辐射防护性能，外护层添加抗氧化剂和抗紫外线剂，使电缆更具有耐氧化性和耐紫外线老化性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种结构示意图。
附图标记说明：1、第一导体；2、第一物理发泡绝缘层；3、第三铝塑复合带；4、第二物理发泡绝缘层；5、第二铝塑复合带；6、第二镀锡铜丝网；7、耐寒聚氯乙烯内被层；8、第三导体；9、FEP绝缘层；10、单芯镀锡铜丝网；11、TPE填充条；12、第一铝塑复合带；13、第一镀锡铜丝网；14、半导电尼龙布；15、镍铁合金丝网；16、外护层；17、第二导体。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
如图1所示，本实施例的特种车辆用总线电源电缆，包括依次由内向外设置的中心层、绕绞在中心层外侧的屏蔽层、绕包在屏蔽层外侧的第一铝塑复合带12、编织在第一铝塑复合带12外侧的第一镀锡铜丝网13、绕包在第一镀锡铜丝网13外侧的半导电尼龙布14、编织在半导电尼龙布14外侧的镍铁合金丝网15和挤包在镍铁合金丝网15外侧的聚氨酯外护层16；
中心层包括依次由内向外设置的双绞屏蔽带地线组单元和绕包在其外侧的第二铝塑复合带5、编织在第二铝塑复合带5外侧的第二镀锡铜丝网6和挤包在第二镀锡铜丝网6外侧的耐寒聚氯乙烯内被层7；
双绞屏蔽带地线组单元包括双平行屏蔽线和一根绝缘线，双平行屏蔽线包括2根导线和将2根导线平行绕包的第三铝塑复合带3，导线包括第一导体1和挤包在第一导体1外侧的第一物理发泡绝缘层2；绝缘线包括第二导体17和挤包在第二导体17外侧的第二物理发泡绝缘层4；绝缘线紧粘双平行屏蔽线凹槽同心对称单扭成双绞屏蔽带地线组单元结构。双绞屏蔽带地线组单元结构内3根导线的轴心点构成正三角形，因此双绞屏蔽带地线组单元结构非常稳定，双绞屏蔽绞距均匀，使线对抗干扰能力增强，又因接地线紧粘双绞线，接地线电容不平衡小，减少地线回流干扰。
屏蔽层包括平行绕绞在中心层外侧的2根单芯屏蔽电源线和2根TPE填充条11。单芯屏蔽电源线和TPE填充条11平行与中心层绞合，由于单芯屏蔽电源线和TPE填充条11不是紧密绞合，上下间有绞距，且绞距相等，增强了对抗干扰能力。由于存在绞距，最终车辆用总线电源电缆在弯曲时，受内层纵向的拉力减小，因此具有更好的可弯曲性和柔软度，相对于外护层16而言，中心层与屏蔽层属于偏心结构，中心层与屏蔽层对外层结构偏心，大大增强了线缆的弯曲性，中心层与屏蔽层是双绞，横向旋转、弯曲所受内部阻力小很多。本发明的车辆用总线电源电缆从结构设计上着手，采用全新的偏心结构设计，相对同轴线缆，柔软性和可造型性大幅提升。
单芯屏蔽电源线包括依次由里向外的第三导体8、挤包在第三导体8外侧的FEP绝缘层9和编织在FEP绝缘层9外侧的单芯镀锡铜丝网10。FEP为全氟乙烯丙烯共聚物，可应用到软性塑料，其拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性低于许多工程塑料。它是化学惰性的，在很宽的温度和频率范围内具有较低的介电常数，其介电常数为2.1，具有很好的绝缘性。
第三导体8由多根细镀锡铜丝绞合而成。镀锡铜丝网具有很强的抗静电场能力，因此作为抗静电层。
第一铝塑复合带12、第二铝塑复合带5和第三铝塑复合带3铝面朝外且绕包重叠率为20％-35％。
第一导体1和第二导体17为镀银铜导体，镀银层至少为2um。
本发明还可以在第一镀锡铜丝网13与半导电尼龙布14之间设置一层防射线铅层，所述防射线铅层为铅膜绕包层且厚度，所述铅膜被聚乙烯膜完全覆盖与空气隔绝，所述防射线铅层厚度为1mm。铅易被氧气氧化，完全覆盖聚乙烯膜隔绝空气，保护铅膜，铅膜很薄，在微观上可以当作是薄铅板，薄铅板重叠可当作是厚铅板，铅板的防射线功能好坏与铅板的表面平整度有很大关系，铅又属于软质金属，易弯曲，因此防射线铅层能很平整的绕包在第三铝塑复合带3上，具有很好的防射线功能。
聚氨酯外护层16内设置有由铜丝、碳纤维、PP扁丝均匀混编成浸润熔融状态的聚氨酯自然干燥的强化网；聚氨酯内添加有抗氧化剂和抗紫外线剂。
本实施例还公开了一种特种车辆用总线电源电缆的制作方法，包括以下步骤：
A1、制作芯棒
A11、制作双绞屏蔽带地线组单元结构
将2根导线平行绕包第三铝塑复合带3构成双平行屏蔽线，将绝缘线紧粘双平行屏蔽线凹槽同心对称单扭成双绞屏蔽带地线组单元结构；
A12、制作中心层
将第二铝塑复合带5绕包双绞屏蔽带地线组单元外侧、将第二镀锡铜丝网6编织在第二铝塑复合带5外侧、将耐寒聚氯乙烯内被层7挤包在第二镀锡铜丝网6外侧构成中心层；
A13、制作强化网
A131、按重量比份准备直径0.05mm-0.2mm的铜丝1份和PP扁丝75份-90份、足量聚氨酯、碳纤维与外护层16管状结构尺寸相匹配的模具；
A132、将A131中的铜丝、碳纤维、PP扁丝均匀混编成网孔尺寸为0.5mm-1mm的单层网，再编成与电缆设计尺寸相匹配的3层-5层交错的纤维网；
A133、将A131中的聚氨酯加热至熔融状态，然后将A132获得的纤维网逐层浸润在熔融状态的聚氨酯中，然后取出自然干燥，获得节点粘连的多层纤维网，该节点粘连的多层纤维网即为所需强化网；
A14、芯棒定型
按步骤将屏蔽层绕绞在中心层外侧、将第一铝塑复合带12绕包在屏蔽层外侧、将第一镀锡铜丝网13编织在第一铝塑复合带12外侧、将半导电尼龙布14绕包在第一镀锡铜丝网13外侧、将镍铁合金丝网15编织在半导电尼龙布14外侧、将强化网均匀固定在镍铁合金丝网15外侧获得芯棒；
A2、外护层16成型
将聚氨酯加热至熔融状态，添加抗氧化剂和抗紫外线剂并充分搅拌均匀；对A14中获得的芯棒进行挤包，获得特种车辆用总线电源电缆。
本发明中各实施例的技术方案可进行组合，实施例中的技术特征亦可进行组合形成新的技术方案。
根据本实施例生产出的电缆样品，可长时承受-70℃-220℃的工作温度；直接抗拉强度200N/mm2，最大允许张力负荷450N/mm2；以-40℃环境下10米长电缆正反旋转1440°(4圈)为1次，至少旋转50次电缆护套抗扭不开裂；以常温状态下10米长电缆正反旋转1080°(3圈)为1次，旋转200次电缆护套抗扭不开裂。
本发明中各实施例的技术方案可进行组合，实施例中的技术特征亦可进行组合形成新的技术方案。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种特种车辆用总线电源电缆的制作方法，所述总线电源电缆包括：依次由内向外设置的中心层、绕绞在中心层外侧的屏蔽层、绕包在屏蔽层外侧的第一铝塑复合带、编织在第一铝塑复合带外侧的第一镀锡铜丝网、绕包在第一镀锡铜丝网外侧的半导电尼龙布、编织在半导电尼龙布外侧的镍铁合金丝网和挤包在镍铁合金丝网外侧的聚氨酯外护层；
所述中心层包括依次由内向外设置的双绞屏蔽带地线组单元和绕包在其外侧的第二铝塑复合带、编织在第二铝塑复合带外侧的第二镀锡铜丝网和挤包在第二镀锡铜丝网外侧的耐寒聚氯乙烯内被层；
所述双绞屏蔽带地线组单元包括双平行屏蔽线和一根绝缘线，所述双平行屏蔽线包括2根导线和将2根导线平行绕包的第三铝塑复合带，所述导线包括第一导体和挤包在第一导体外侧的第一物理发泡绝缘层；所述绝缘线包括第二导体和挤包在第二导体外侧的第二物理发泡绝缘层；所述绝缘线紧粘双平行屏蔽线凹槽同心对称单扭成双绞屏蔽带地线组单元结构；其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：
A1、制作芯棒
A11、制作双绞屏蔽带地线组单元结构
将2根导线平行绕包第三铝塑复合带构成双平行屏蔽线，将绝缘线紧粘双平行屏蔽线凹槽同心对称单扭成双绞屏蔽带地线组单元结构；
A12、制作中心层
将第二铝塑复合带绕包双绞屏蔽带地线组单元外侧、将第二镀锡铜丝网编织在第二铝塑复合带外侧、将耐寒聚氯乙烯内被层挤包在第二镀锡铜丝网外侧构成中心层；
A13、制作强化网
A131、按重量比份准备直径0.05mm-0.2mm的铜丝1份和PP扁丝75份-90份、足量聚氨酯、碳纤维与外护层管状结构尺寸相匹配的模具；
A132、将A131中所述的铜丝、碳纤维、PP扁丝均匀混编成网孔尺寸为0.5mm-1mm的单层网，再编成与电缆设计尺寸相匹配的3层-5层交错的纤维网；
A133、将A131中所述的聚氨酯加热至熔融状态，然后将A132获得的纤维网逐层浸润在熔融状态的聚氨酯中，然后取出自然干燥，获得节点粘连的多层纤维网，该节点粘连的多层纤维网即为所需强化网；
A14、芯棒定型
按步骤将屏蔽层绕绞在中心层外侧、将第一铝塑复合带绕包在屏蔽层外侧、将第一镀锡铜丝网编织在第一铝塑复合带外侧、将半导电尼龙布绕包在第一镀锡铜丝网外侧、将镍铁合金丝网编织在半导电尼龙布外侧、将强化网均匀固定在镍铁合金丝网外侧获得芯棒；
A2、外护层成型
将聚氨酯加热至熔融状态，添加抗氧化剂和抗紫外线剂并充分搅拌均匀；对A14中获得的芯棒进行挤包，获得特种车辆用总线电源电缆。
2.根据权利要求1所述特种车辆用总线电源电缆的制作方法，其特征在于：所述屏蔽层包括平行绕绞在中心层外侧的多根单芯屏蔽电源线和多根TPE填充条。
3.根据权利要求2所述特种车辆用总线电源电缆的制作方法，其特征在于：所述单芯屏蔽电源线包括依次由里向外的第三导体、挤包在第三导体外侧的FEP绝缘层和编织在FEP绝缘层外侧的单芯镀锡铜丝网。
4.根据权利要求3所述特种车辆用总线电源电缆的制作方法，其特征在于：所述第三导体由多根细镀锡铜丝绞合而成。
5.根据权利要求1所述特种车辆用总线电源电缆的制作方法，其特征在于：所述第一铝塑复合带、第二铝塑复合带和第三铝塑复合带铝面朝外且绕包重叠率为20％-35％。
6.根据权利要求1所述特种车辆用总线电源电缆的制作方法，其特征在于：所述第一导体和第二导体为镀银铜导体，镀银铜导体的镀银层至少为2um。
7.根据权利要求1所述特种车辆用总线电源电缆的制作方法，其特征在于：所述聚氨酯外护层内设置有由铜丝、碳纤维、PP扁丝均匀混编成浸润熔融状态的聚氨酯自然干燥的强化网；
所述聚氨酯内添加有抗氧化剂和抗紫外线剂。
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