CN110914926B - 用于有爆炸危险的区域的数据缆线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数据缆线。所述数据缆线的一个实施例具有至少一对导线和包覆该至少一对导线的缆线护套。所述至少一对导线具有在所述数据缆线的纵向上绞合在一起的两根导线。所述至少一对导线与所述缆线护套之间的空腔至少部分地填充有填充物。填充物的粘度使其粘附在该数据缆线中，所采用的粘附方式使得，当该数据缆线的一端与另一端之间存在规定压力差时，该填充物至少几乎完全地保留在该数据缆线中。
Description
技术领域
本发明涉及数据缆线。
背景技术
用于数据传输的数据缆线(以下大多数简称为数据缆线)广泛用于各种技术应用中。数据缆线是用于传输信号的介质，即，数据通常借助信号以数据信号的形式来传输。所述传输原则上可以基于电(数据电缆)，基于光学(数据光缆)或两者的组合(通常称为混合缆线，有时也称为组合缆线)进行。
已知的数据缆线，例如具有根据国际电工委员会(IEC)61156-5的6、6A或7类传输特性的数据缆线，具有以下典型结构：它具有四个绞合的导线对(Aderpaar)，其中每根导线都具有对机械横向压力非常敏感的发泡电介质
每对导线都被电屏蔽件(例如箔屏蔽件)包覆(umhüllen)。四对被屏蔽的导线绞合在一起。绞合线束被电屏蔽件(例如编织物屏蔽件)包覆。整个结构被挤压成形(extrudierte)的缆线护套所包围。
所述结构的设计使得在其横截面中具有可渗透空气的相当大“自由区域”。该“自由区域”导致空气能够穿过所述缆线从一端流动到另一端。但是，这尤其在防爆区域以及从防爆区域到非防爆区域铺设缆线时是不希望的。
已知电力缆线或仪表缆线领域有一种显著减小这些“自由区域”的方法。该方法将填充混合物以显著压力挤压到绞合线束上。这导致一方面所述填充混合物填充这些“自由区域”，另一方面缆线的相关结构元件因挤压压力而非常明显地变形。这也是很大程度地封闭(schlieβen)位于较深处的绞合线层和绞合线束中心部的“自由区域”所必需的。
但数据缆线不适用此方法，因为高压下挤压填充混合物会使得数据对的发泡介电绝缘层和/或围绕导线对的电屏蔽件不可恢复地变形。这将导致损害，甚至丧失数据缆线的电传输特性。
对更好地适合于能够放置在防爆区域和从防爆区域通到非防爆区域的区域中的数据缆线存在需求。
发明内容
为此，提供一种数据缆线，该数据缆线具有至少一对导线和包覆该至少一对导线的缆线护套。所述至少一对导线具有在数据缆线的纵向上绞合在一起的两根导线。位于所述至少一对导线和所述缆线护套之间的空腔至少部分地填充有填充物。填充物的粘度使其以如下方式粘附在数据缆线中：当所述数据缆线的一端与所述数据缆线的另一端之间存在规定压力差时，所述填充物至少几乎完全保留在所述数据缆线中。例如，所述填充物的粘度可使其以如下方式粘附在所述数据缆线中：当所述数据缆线的一端与所述数据缆线的另一端之间存在规定压力差时，所述填充物完全保留在数据缆线中。数据缆线的成对导线在这里可以理解为由技术传输特性(例如，阻抗，阻尼，回波损耗，近端串扰或远端串扰)定义的成对导线。
换而言之，对填充物的粘度的选择使填充物粘附在数据缆线中并且在缆线两端存在限定的压力差时不被压出。理想情况是，所述填充物在生产缆线时易于处理。所述填充物的粘度还使得在所述填充物的处理过程中和/或所述缆线的使用过程中，不发生导线电介质(围绕每根导线的电介质)的变形和至少一对导线(也可称数据传输对)的几何结构的变形。例如，可用(高)粘性流体作填充物。借助于这种填充物，可以至少部分地填充未用填充物的数据缆线中存在的空腔。在数据缆线的横截面图中，这些空腔也可以称为“自由区域”或“楔区(Zwickel)”。
借助于所述构造，可以实现数据缆线的一个重要属性，即尽可能少的气体在数据缆线的各个区域(例如，数据缆线的两端)之间可穿过数据缆线进行交换。例如，通过具有较高传输速率的数据缆线从非防爆区逸出到防爆区的气体可以减至最少甚至被阻止。此外，通过具有较高传输速率的数据缆线从防爆区逸出到非防爆区的气体可以减至最少甚至被阻止。这是通过至少减小、在理想状态下最小化数据缆线内的空腔体积来实现的。换而言之，提供了一种仅具有很小或最小空腔体积(缆线横截面中的自由区域)的缆线构造。此外，借助这种缆线构造，可以使水或其他流体介质穿过数据缆线的流动最小化，甚至可以阻止。缆线中的水在许多应用中构成问题。所述数据缆线可以是数据电缆。
前述绞合(通常也称为缠绕)理解为纤维或导线彼此绞合和盘旋/螺旋缠绕。在扭绞导线中，电路的各个导体在它们的延伸线路上相对于彼此改变位置。在绞合缆线中，单根导线、芯线或导线束相互缠绕。它们围绕绞合轴/绞合中心螺旋缠绕。由于绞合/缠绕，各个电导体的相互影响被降低。绞合/缠绕是减少电感耦合串行干扰
的有效措施。对于至少一对导线而言，这意味着至少一对导线中的各自两根导线在纵向方向上围绕绞合轴/绕绞合中心螺旋地缠绕。
可以形成所述至少一对导线以用于数据传输。例如，可以形成所述至少一对导线中的每根导线以传输数据。
在一个示例性实施例中，所述至少一对导线中的每根导线被发泡电介质或致密(massiv)电介质包围。在这种情况下，填充物的粘度可使得，尽管填充物邻接或粘附在电介质上，但至少围绕各导线的电介质几乎没有发生变形。更准确地说，每根导线都有一个被发泡电介质或致密电介质包围的导电元件作为导体。这意味着，每根导线都具有导体以及包围或包覆该导体的发泡电介质或致密电介质或由其形成。
各个电介质的壁厚和/或发泡度可以适应于所述填充物。位于未填充的空腔中的气体(例如空气)影响数据缆线的传输特性。通过将诸如粘性流体的填充物引入这些空腔中，所述数据缆线的传输特性，例如至少一对导线的传输特性，发生改变。这既适用于发泡电介质，也适用于致密设计的电介质。为了使这种变化最小化并实现例如IEC 61156-5标准规定的传输特性，可以例如相应地调整电介质的壁厚和/或发泡度。例如，与在未填充空腔的情况下的壁厚和/或发泡度相比，电介质的壁厚和/或发泡度可以发生变化。
在第一种可能的构造中，所述至少一对导线可以被不透流体的电屏蔽件包覆。所述不透流体的电屏蔽件可以构造为，至少尽可能地防止所述填充物进入由所述不透流体的电屏蔽件限定的空腔中。作为一种简单的实现方式，这种构造尤其可以在数据缆线的各端之间最多为1巴(bar)的小压力差情况下使用。在如此小的压力差的情况下，流过相关空腔的气体(例如空气)的流量很小/很不明显。这更适用于电屏蔽件(例如箔屏蔽件)紧密地适应例如椭圆形导线对的绞合线束的情况，从而减小了电屏蔽件和该对导线之间的空腔。
在第二种可能的构造中，所述至少一对导线可以被可渗透流体的电屏蔽件包覆。所述可渗透流体的电屏蔽件可以形成为，允许将填充物引入到由所述可渗透流体的电屏蔽件界定的空腔中。在填充物固化之后，所述可渗透流体的电屏蔽件可以防止填充物再次逸出。另外，在该屏蔽件上再加至少一层(任何材料的)箔以防止泄漏也是可能的。此外，固化的填充物可以如上所述粘附到该对导线上。
在一种可能的实现方式中，可以想到所述填充物在室温下具有所述粘度。填充物在室温下可以既处于可处理的状态、又处于如所述地粘附到数据缆线中的状态。换而言之，所述填充物在室温下可具有其填充过程所需以及在数据缆线中长期使用所需的粘度。如所述，所述填充物，例如流体，被构造成使其粘附在数据缆线中、并且在缆线两端之间的限定压力差下不被压出。此外，理想地，所述填充物在缆线生产过程中可以容易地进行处理。为此，根据缆线两端之间压力差的要求以及生产过程中产生的要求，可以使用在室温下已经具有其处理过程所需以及长期使用所需的粘度的填充物，例如流体。
在另一个可能的实现方式中，可以想到的是，所述填充物在高于室温的温度下，例如从室温至300℃的范围内具有所述粘度。该温度可以包括塑料的整体挤压成形温度范围，即最高为300℃，例如对于含氟聚合物而言，但依据材料，也可以为45℃或60℃。因此，可以使用在处理过程中通过加热达到所需粘度而然后冷却的填充物(例如流体)。但是，此处应注意确保冷却的填充物(例如冷却的流体)后来像挤压成形的填充混合物一样发挥作用，不因形成的机械强度而导致电介质变形并因此导致导线对/数据对的传输特性受到损害。这可以通过适当的措施来实现，例如，上述对壁厚和/或发泡度的调整。
这些填充有填充物的空腔可以用填充物填充例如全部体积。根据一个实施例，所有无填充物的空腔可以在引入填充物后填充至全部体积。根据另一个实施例，一部分无填充物的空腔可以在引入填充物后填充至全部体积。换而言之，想要引入的填充物(例如想要引入的流体)可以填充至少一些，但也可以填充例如全部，空腔(缆线横截面中的自由区域)。确保在这种情况下，例如在生产过程中，填充物(例如流体)不会在套上缆线护套之前从绞合线束中跑出来。
所述粘度可以作为规定的压力差和/或处理温度的函数来选择。换而言之，可以使用其粘度适于规定压力差和/或处理温度以使粘附在数据缆线中的填充物，使得当数据缆线的一端与数据缆线的另一端之间存在规定压力差时，所述填充物至少几乎完全保留在数据缆线中。
根据一个实例，在高达1巴的压力差和120℃的处理温度下，所述粘度可以在10mPas至103mPas的范围内，例如在102mPas。根据另一个实例，在大于1巴的压力差和120℃的处理温度下，所述粘度可以在104mPas至108mPas的范围内。较低温度(例如室温)下的相应粘度值也相应较高。
电话缆线润滑脂TW 3090或
B12N可以仅作为示例在这里指明为可能的填充物。
所述空腔可具有第一空腔。该第一空腔的外围可以由位于所述缆线护套内侧(例如邻接该缆线护套)的整体电屏蔽件、以及围绕所述至少一对导线的电屏蔽件界定。
所述空腔还可具有至少一个第二空腔。所述至少一个第二空腔由围绕所述至少一对导线的电屏蔽件、以及围绕所述至少一对导线中每根导线的电介质的外侧来界定。
所述至少一对导线可以形成多对导线，例如，二、四、八或超过八对导线。所述多对导线可以在数据缆线的纵向上彼此绞合，从而形成绞合线束。也可以考虑实现所谓的“星形四边形”，即四根导线彼此绞合(两对，但不是成双成对的)。星形四边形是现有技术已知的，因此在此不再赘述。
所述第二空腔的数量可以对应于所述至少一对导线的数量。例如，在四对导线的情况下，可以有四个第二空腔。这些第二空腔中的每一个都可以由围绕相对应的导线对的电屏蔽件和围绕这些导线对中每根导线的电介质的外侧来界定。
根据上述第一种可能的构造，其中所述至少一对导线被不透流体的电屏蔽件包覆，所述至少一个第二空腔保持例如完全未填充。根据上述第二种可能的构造，其中所述至少一对导线被可渗透流体的电屏蔽件包覆，所述至少一个第二空腔通过引入填充物而被填充，例如被完全填充。
附图说明
本申请将借助于附图进一步解释。这些图示意性地显示：
图1是根据第一示例性实施例的数据缆线的可能构造；和
图2是根据第二示例性实施例的数据缆线的可能构造。
具体实施例
在以下非限制性描述中，阐述了具体细节以提供对本申请的完整理解。然而，对于本领域技术人员而言清楚的是，本申请可以在可能不同于以下阐述的细节的其他示例性实施例中使用。例如，以下描述了数据缆线的具体构造和布置，但不应认为是限制性的。此外，数据缆线的各种应用领域也是可以想到的。
图1示出了数据缆线1。仅作为示例并且不限于所示出的数量，图1中的数据缆线1具有四个导线对30，作为数据缆线中至少一个导线对30的示例。四个导线对30中的每一对具有在数据缆线的纵向上彼此绞合的两根导线10。导线10由导体(纯金属)形成，所述导体被电介质(绝缘材料)围绕。导体与绝缘材料一起形成同一根导线10。每根导线10(每条数据传输线加上绝缘材料)都由电介质20包覆，使得一个导线对30中的导线10与该导线对30中的相邻导线10绝缘。每个导线对30被电屏蔽件40(例如箔屏蔽件)包围或包覆。该导线对30和电屏蔽件40(或者，该导线对30连带电屏蔽件40)也可以被称为数据对元件60。四个被屏蔽的导线对40(数据对元件60)彼此绞合。在图1的示例性实施例中，这四个数据对元件60与横截面中可见的中心内部元件或中心元件邻接，并围绕该作为绞合中心的内部元件绞合。由绞合产生的绞合线束被整体电屏蔽件80(例如箔屏蔽件)包围或包覆。由此形成的整体结构，也即四个导线对40，被例如挤压成形的缆线护套100包围或包覆。
在数据缆线1的内部，即在缆线护套100和整体电屏蔽件80的内部，存在气体填充(例如空气填充)的空腔。在横截面中，这些空腔显示为自由区域。在图1中，这些自由区域之一由附图标记70表示。这意味着，由于设计的原因，数据缆线1的上述结构在横截面中具有相当大的“自由区域”，该区域是透气的，例如透空气的。这些自由区域通常也称为“楔区”。
在已知的数据缆线中，附图标记50和90所表示的区域同样形成为这种自由区域。这些自由区域使得气体(例如空气)能够穿过数据缆线1从一端流动到另一端。但是，这尤其在防爆区域中是不希望的，而且当从防爆区域到非防爆区域铺设缆线时也是不希望的。
相反，在图1的示例性实施例中，附图标记50和90所表示的区域提供了填充物/填充混合物。这意味着，在每个导线对30和缆线护套100(更确切地说，整体电屏蔽件80)之间存在的空腔至少部分地填充有填充物/填充混合物。换而言之，数据缆线1中存在的空腔/自由区域的至少一部分填充有填充物/填充混合物。在图1所示的示例性实施例中，区域90填充了填充物，仅为举例但并不限于此。区域90的外围由缆线护套100(更确切地说是整体电屏蔽件80)界定。此外，附图标记50所表示的四个区域用填充物填充。这些区域50中的每个区域都属于数据对元件60中的一个。这些区域50中每个区域的外围均由相关电屏蔽件40界定，这些区域50中每个区域的内围则由相关导线对30的外侧(相关电介质20的外侧)界定。在图1的示例中，自由区域70仅示例性地未填充。替代地，区域70也可以至少部分地由填充物填充。
由于在围绕各个导线对30的整个表面上放置电屏蔽对将在很大程度上防止填充位于各个导线对30之间/各个数据对元件60之中的自由区域，因此在图1的示例性实施例中，分别使用一个电屏蔽件40，其至少在引入期间/处理期间是可渗透的。因此，每个电屏蔽件40可以形成为用于电屏蔽对的可渗透流体的编织物屏蔽件。
一方面，填充物因此从区域90沿径向作用在每个电屏蔽件40上。另一方面，填充物从每个区域50沿径向作用在相关导线10的相应电介质20上。电介质20在每种情况下可以是发泡电介质20或致密电介质20。特别地，发泡电介质20，也包括致密电介质20，对机械横向压力反应敏感。太大的机械横向压力将使数据对/导线对30的(发泡的)电介质20(即电绝缘层)无法修复地变形。这将导致导线10的并因而导线对30的传输特性受到损害直至丧失。
如上所述，填充物具有这样的粘度，使得其以如下方式粘附在数据缆线1中：当数据缆线1的一端和数据缆线1的另一端之间存在规定压力差时，填充物至少几乎完全保留在数据缆线1中。数据缆线1的两端应理解为在数据缆线的纵向方向上的两端。在这种情况下，填充物可以实施为(高)粘性流体。对填充物的粘度的选择，使填充物既粘附在数据缆线1中又不会因缆线两端之间的规定压力差而被压出。此外，填充物在缆线制造时应易于加工。
根据缆线两端之间的压力差以及生产过程中产生的要求，有可能使用在室温下已经具有处理过程所需的以及长期使用所需的粘度的流体。但是，也有可能使用在处理过程中通过加热来达到所需粘度、然后冷却的流体。在后一种情况下，应注意确保冷却后的流体(其然后像挤压成形的填充混合物那样起作用)不会由于所产生的机械强度而导致电介质20变形，进而导致数据对30的传输特性受到损害。
生产过程的要求之一是，例如，一方面引入的流体在可能的情况下要充满所有空腔(缆线横截面中的自由区域)的例如全部体积，但另一方面，所述流体在绞合线束套上缆线护套之前不会从绞合线束中流出。填充材料的粘度在溶液时适配防爆区域和非防爆区域之间预期的压力差。在小于1巴的小压力差下，该值可以约为102mPas级别(处理期间参考温度为120℃时)，而在较高的压力差下，可以位于从105mPas至107mPas的范围内(处理期间参考温度为120℃时)。于是，在较低温度(例如室温)下的相应粘度值相应地较高。作为用于低压力差的示例性材料，可以使用电话缆线油脂TW3090；对于更高的压力差，例如
B12N是合适的。也可以使用其他柔软的(高粘度)填充混合物。
如上所述，为了尽可能地避免对传输特性的损害，填充物不应在处理过程中以及在缆线使用过程中导致导线电介质20的变形和数据传输对30的几何结构的变形。
数据传输对30按上述来构造。为了减少或甚至完全避免例如由于电介质20的变形而对传输特性造成的负面影响，相应的电介质20的壁厚和/或相应的电介质20的发泡度(在发泡电介质20的情况下)可以被调整(与具有未填充的自由区域的构造相比)。这是基于以下事实：自由区域中的气体(例如空气)决定性地影响传输特性。通过使用诸如粘性流体之类的填充物，数据传输对30的传输特性发生改变。然而，为了实现例如IEC 61156-5标准中规定的传输特性，可以调整电介质20的壁厚和/或发泡电介质20的发泡度。例如，不管是发泡电介质20还是致密电介质20，可以增加电介质20的壁厚以抵消变形。此外，可以减小电介质20的发泡度(发泡程度)以抵消变形。填充物影响数据对30的电传输特性。由于空气的介电常数接近1和填充物的介电常数大于1，因此必须通过电介质(绝缘层)的壁厚和/或电介质的泡沫程度来确保，当用填充物替换缆线中的空气时，传输特性将恢复到如在空气中的原始程度。增加发泡度会使导线更加敏感。因此必须降低发泡度以抵消变形。
图2示出了根据第二示例性实施例的数据缆线1。根据第二示例性实施例的数据缆线1是基于图1的根据第一示例性实施例的数据缆线1。图1和图2的数据缆线1中相同附图标记所表示的部件彼此对应。与根据第一示例性实施例的数据缆线1相反，四个区域50是未填充的，因此被描述为四个第二自由区域55(四个第二空腔)。这是通过在导线对周围形成电屏蔽件40作为不透流体的屏蔽件40来实现的，这可以防止填充物渗透到自由区域55中。
第二示例性实施例可以被视为简化的示例性实施例，其可以例如在数据缆线1的两端之间压力差较小的情况下使用。由于压力差小，流过自由区域55的气体(例如空气)的量较小，可以认为是不明显的，在相应的导线对30(数据传输对)周围可以使用不透流体的电屏蔽件(例如箔屏蔽件)40。不透流体的电屏蔽件40(例如，不透流体的箔屏蔽件)还可以调整为紧贴导线对30的绞合线束(其具有至少近似椭圆形的形状)，这又减少了流过的气体(例如空气)的量。
借助于图1和2的构造，可以减少甚至防止要使用或铺设在防爆区内的数据缆线的气体泄漏。
Claims (8)
1.数据缆线(1)，具有
-至少一对导线(30)，具有两根在数据缆线的纵向上彼此绞合的导线(10)；和
-包覆所述至少一对导线(30)的缆线护套(100)；
其中，所述至少一对导线(30)与所述缆线护套(100)之间的空腔包括第一空腔和至少一个第二空腔，所述第一空腔的外围由位于所述缆线护套(100)内侧的整体电屏蔽件(80)界定，所述第二空腔由围绕所述至少一对导线(30)的不渗透流体的电屏蔽件(40)和围绕所述至少一对导线(30)中每根导线(10)的电介质(20)的外侧界定，
其中，所述第一空腔至少部分地填充有填充物，所述填充物的粘度使其粘附在所述数据缆线(1)中，所采用的粘附方式使得，当所述数据缆线(1)的一端与所述数据缆线(1)的另一端之间存在规定压力差时，所述填充物至少几乎完全地保留在所述数据缆线(1)中，
其中，所述不渗透流体的电屏蔽件(40)至少尽可能地防止所述填充物进入所述第二空腔中，以及
其中，在压力差高达1巴且处理温度为120℃的情况下，所述粘度在10mPas至103mPas的范围内。
2.根据权利要求1的数据缆线(1)，其中所述电介质(20)中的每一个是发泡电介质或致密电介质(20)，其中所述填充物的粘度使得在相应的导线(10)周围至少几乎不发生电介质(20)的变形。
3.根据权利要求2的数据缆线(1)，其中各个电介质(20)的壁厚和/或发泡度适应于所述填充物。
4.根据权利要求1的数据缆线(1)，其中所述填充物在室温具有所述粘度。
5.根据权利要求1的数据缆线(1)，其中所述填充物在高于室温的温度具有所述粘度。
6.根据权利要求1的数据缆线(1)，其中所述第一空腔被所述填充物完全填充。
7.根据权利要求1的数据缆线(1)，其中所述粘度作为所述规定压力差和/或处理温度的函数来选择。
8.根据权利要求1的数据缆线(1)，其中，所述至少一对导线(30)形成为数对导线，其中所述数对导线在所述数据缆线(1)的纵向上彼此绞合，从而形成绞合线束。
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