CN205104264U - 超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆，该线缆适用于航空航天发动机、核电发电机组、船舶动力机组以及航天器动力系统的强电电力配送。该线缆包括：导体（1）、线芯绝缘层（3）、屏蔽铠装内护套层（4）、外护套（5），导体外涂覆有矿物质粉末复合膜（2）后再包覆线芯绝缘层构成单根绝缘线芯，绝缘线芯外包屏蔽铠装内护套层后外面再包覆外护套；矿物质粉末复合膜为220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜，经过真空高温预处理后成为该复合膜裂解体；导体为铜镍合金；线芯绝缘层为氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织；屏蔽铠装内护套层为镍锰铜合金金属丝编织；外护套为氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织的护套层。

Description

超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆

技术领域

本实用新型涉及一种电力配送电线电缆，尤其涉及一种超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆，该线缆适用于航空航天发动机、核电发电机组、船舶动力机组以及航天器动力系统的强电电力配送。

背景技术

在航天器发射和运行过程中，必然要经受大气层摩擦产生的高温和火箭发动机燃料产生的高温。除了高温环境对装备的严苛要求外，发动机零部件和仪器设备需要能够承受高温熔变、机械振动、化学物质侵蚀等伴生危害。类似于航空发动机的高温特种装备还有核电发电机组、船舶动力机组等。为了给这些装备中的仪器设备提供电力，就需要有一种能够在高温下传送大功率电力同时能够承受剧烈机械振动和化学物质侵害的特种线缆。

目前能够在高温250℃以下、低温零下150℃以上应用的柔性电线电缆有很多，但是在超过这个温度范围的环境下工作，电缆会很快老化并失效。

现有不少矿物质绝缘线缆可以应用于250℃以上的高温环境中，有的甚至可以达到1000℃以上的部件中。但是现有的矿物质绝缘线缆需要有金属套管或者陶瓷套管，如图1所示，该绝缘线缆是在铜导体11与外面的陶瓷（或金属）套管13之间装有矿物质绝缘粉末12，矿物质绝缘粉末12比如陶瓷粉末。这种套管硬度极高但不易弯曲，安装受到严格限制。因为生产、安装、运输等因素对套管长度的限制，所以矿物质绝缘电缆长度都不长。还有，矿物质绝缘线缆采用陶瓷粉末作为绝缘材料，陶瓷粉末过于松散，一旦套管松动破损，就会泄漏造成电线电缆功能失效。然而，在航天器发射和运行过程中要承受剧烈的震动，现有的矿物质绝缘线缆应用受到限制。中国专利200710098401.5公开了一种球形二氧化硅/聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法与应用，并具体公开了球形二氧化硅/聚酰亚胺复合薄膜制备方法，其中采用的球形二氧化硅的微粒的粒径范围为0.02-20微米，0.02-0.1微米是一种纳米级二氧化硅材料。该发明专利利用原位聚合技术，将球型二氧化硅微粒与聚酰亚胺复合制备具有耐电晕性能的球型二氧化硅/聚酰亚胺复合薄膜。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆，该线缆具有抗震动、耐曲挠和耐温-200℃～+600℃的电力配送线缆，用于航空航天发动机的电力配送。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆，包括导体、线芯绝缘层、屏蔽铠装内护套层、外护套，所述导体外涂覆有矿物质粉末复合膜后再包覆线芯绝缘层构成单根绝缘线芯，绝缘线芯外包屏蔽铠装内护套层后外面再包覆外护套；

所述矿物质粉末复合膜为220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜；

所述导体为铜镍合金；

所述线芯绝缘层为氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织；

所述屏蔽铠装内护套层为镍锰铜合金金属丝编织；

所述外护套为氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织的护套层；

所述线缆在高温真空环境下进行预处理，将矿物质复合膜涂覆层在高温下裂解。

进一步，所述矿物质粉末复合膜经过600℃真空预处理后成为该复合膜裂解体。

进一步，所述线芯绝缘层采用直径在0.1～0.3mm之间的氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织而成。

再进一步，所述线芯绝缘层的氧化锆硅酸铝陶瓷纤维编织绝缘层编织密度在98%以上，当采用多层编织绝缘时编织密度在95%以上。

本实用新型超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆具有抗震动、耐曲挠和耐温-200℃～+600℃的电力配送线缆，用于航空航天发动机的电力传输。该线缆具有较好的柔韧性，可以大长度生产并可以在狭小的空间中弯曲安装；该线缆具有更好的结构稳定性和机械强度，在受到外力冲击损伤时，产品性能仍然稳定可靠；在高温、宇宙射线（宇宙风）袭击、机械震颤、宇宙尘埃等特定环境中仍然正常工作。克服了现有耐高温矿物质绝缘电缆生产长度短、结构稳定性差、柔韧性差不能弯曲安装等缺点。

本实用新型的线缆主要构件采用陶瓷纤维编织和铜镍合金材料，在高温和明火点燃的情况下不燃烧，有力的保证了航空安全。采用的绝缘材料具有极好的耐温性能，可以在-200℃～+600℃的范围应用，线缆环保无毒。本实用新型的线缆可用于航空航天、耐高温产品生产监控、核动力等领域，能为各种仪器仪表、制动设备和动力系统提供工作电流。

附图说明

图1为现有的矿物质绝缘电线结构示意图；

图2为本实用新型超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆结构示意图。

图中：1导体，2矿物质粉末复合膜，3线芯绝缘层，4屏蔽铠装内护套层，5外护套；11铜导体，12矿物质绝缘粉末，13陶瓷（或金属）套管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图2，一种超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆，包括导体1、矿物质粉末复合膜2、线芯绝缘层3、屏蔽铠装内护套层4、外护套5，所述导体1外涂覆有矿物质粉末复合膜2后再包覆线芯绝缘层3构成单根绝缘线芯，绝缘线芯外包屏蔽铠装内护套层4后外面再包覆外护套5。所述导体1为铜镍合金，该铜镍合金化学组分中铜的含量超过85%，杂质含量不超过1%，其余为镍，导体1为精细绞合柔软铜镍合金导体。所述矿物质粉末复合膜2为绝缘漆和二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜，具体来说，所述矿物质粉末复合膜2为220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜。所述线芯绝缘层3为氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织。所述屏蔽铠装内护套层4为镍锰铜合金金属丝编织，具体为退火柔韧镍锰铜合金金属丝编织屏蔽铠装层。所述外护套5为氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织的护套层。所述线缆在高温真空环境下进行预处理，将矿物质粉末复合膜2涂覆层在高温下裂解。所述矿物质粉末复合膜2为220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜，经过600℃真空预处理后所述矿物质粉末复合膜成为该复合膜裂解体。

所述导体1为铜镍合金，该铜镍合金化学组分中铜的含量超过85%，杂质含量不超过1%，其余为镍，该合金熔点约为1100℃。能为大功率强电电流提供可靠通道，确保线缆产品600℃以下高温下不软化、不变形、不会因高温产生特高电阻影响电力传输；导体表面具有良好的圆整度和光滑度。

所述导体1外的线芯绝缘层3为陶瓷纤维绳编织而成，线芯绝缘采用直径在0.1～0.3mm之间的陶瓷纤维绳进行编织而成，陶瓷纤维绳是由耐高温氧化锆硅酸铝陶瓷纤维制成的。该编织绝缘层可根据线缆的工作强度增加编织层数以提高绝缘层的机械抗拉强度。氧化锆硅酸铝陶瓷纤维具有1200℃～2500℃的耐高温性能。目前已经在航空航天仪器仪表等电器中被采用做绝缘材料，并广泛用于生产航空航天器中的耐热零部件。

采用氧化锆硅酸铝陶瓷纤维，是利用其较强的机械强度和耐热性能。采用编织工艺生产制成的陶瓷纤维绝缘层的特种发动机电力传输电缆，结构稳定、柔韧性好、抗拉强度高、可以连续大长度生产、便于在发动机狭小空间移动弯曲安装。耐高温氧化锆硅酸铝陶瓷纤维编织绝缘层编织密度要在98%以上，当采用多层编织绝缘时编织密度可以控制在95%以上。

所述导体1外涂覆有矿物质粉末复合膜2后再包覆线芯绝缘层3构成单根绝缘线芯，即在氧化锆硅酸铝陶瓷纤维编织绝缘层3内是采用漆包线生产工艺在铜镍合金的导体1外层涂覆矿物质粉末复合膜2，该矿物质粉末复合膜2为220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜。该杂化薄膜在本线缆产品中的作用有：

1）利用220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜涂覆膜的水密性和气密性，起到保护铜镍合金导体避免被水体、油质和化学物质侵蚀的作用。因为本电缆产品采用陶瓷纤维编织绝缘，所以液态和气态腐蚀性物质比较容易侵入导体，从而对导体造成不可逆转的侵蚀。

2）保护铜镍合金导体在本线缆产品生产、运输和安装过程中不被外界机械损伤。

3）220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜采用漆包线工艺在导体表面涂覆后形成具有一定弹性的漆膜，可以提高氧化锆硅酸铝陶瓷纤维在导体上的附着力。

4）220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜具有良好的电气绝缘性能，对铜镍合金导体传输的电流起到很好的绝缘作用。即使220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜涂覆膜在温度超过400℃发生软化甚至裂解，也会因二氧化硅矿物质粉末的存在而使其具有一定的硬度和强度并保证陶瓷纤维编织绝缘层具有很好的结构稳定性和绝缘性能。

5）220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜在600℃左右的高温下长期工作会因为高温造成聚酰亚胺分解老化，但分解老化的220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜仍然以很高的强度粘着在导体表面，有力的保证了电缆产品的结构稳定性。

6）220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜采用成熟的漆包线涂覆工艺，可以大长度连续生产，生产技术稳定可靠、生产成本低廉。

为了避免220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜高温产生的裂解气体对设备工作出现不良影响，需要将制造完成的本线缆产品进行高温真空环境下预处理，将矿物质粉末杂化薄膜涂覆层在高温下充分裂解并预释放裂解气体。该工序需要将产品放置在真空密闭装备中，将温度升至600℃持续2小时以保证220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜能够充分裂解。220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜高温真空裂解之后成为其杂化薄膜涂覆层的裂解体。该裂解体以高强度附着在导体表面起到隔绝腐蚀性气体液体侵蚀、支撑陶瓷纤维编织绝缘层保证结构稳定等作用，因电绝缘性能下降不再被作为绝缘层。

本线缆产品各种结构加工完成后，必须进行真空高温预处理让220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜高温分解预释放裂解气体后方可视为成品。真空高温预处理是必要生产过程。

所述屏蔽铠装内护套层4为镍锰铜合金金属丝编织，为退火柔韧镍锰铜合金金属丝编织屏蔽铠装层。具有金属丝编织屏蔽结构的电缆产品不仅具有更好的结构稳定性和机械强度，而且让电缆产品传导的信号不受其他电磁活动的干扰。同时强度很高的金属编织屏蔽层也是产品的铠装防护层。当电缆产品受到外力撞击、撕扯和拉伸时，金属丝编织防护层起到很好的防护作用。

所述外护套5为氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织的护套层。耐高温氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织护套层对内部主要构件起到很好的保护作用，尤其是对在外太空产生的高温、射线、尘埃和机械振动等。

本实用新型超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆在高温环境下氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织护套层起到良好的隔热作用。由于陶瓷纤维防护层的存在会减少热量向导体的传导，从而保证工作导体在接近600℃的高温环境中不软化、不熔化，并且实现电流稳定传输。同样，由于陶瓷纤维层具备优良的隔热性能，当产品在超低温（-200℃）下工作时，也会保存产品内部电流传输产生的热量从而提高产品在超低温环境中的强度和柔韧性。本实用新型的线缆采用220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜涂覆层是弥补编织构件容易被腐蚀性液态和气态物质侵入之不足的必要构件。本实用新型的线缆采用优质的耐温、耐腐蚀、高机械强度的材料制成，实现了不燃、无毒、结构稳定、性能可靠的航空产品性能要求。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆，包括导体（1）、线芯绝缘层（3）、屏蔽铠装内护套层（4）、外护套（5），其特征是：所述导体（1）外涂覆有矿物质粉末复合膜（2）后再包覆线芯绝缘层（3）构成单根绝缘线芯，绝缘线芯外包屏蔽铠装内护套层（4）后外面再包覆外护套（5）；

所述矿物质粉末复合膜（2）为220级聚酰亚胺绝缘漆和纳米级二氧化硅矿物质粉末杂化薄膜；

所述导体（1）为铜镍合金；

所述线芯绝缘层（3）为氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织；

所述屏蔽铠装内护套层（4）为镍锰铜合金金属丝编织；

所述外护套（5）为氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织的护套层；

所述线缆在高温真空环境下进行预处理，将矿物质粉末复合膜（2）涂覆层在高温下裂解。

2.根据权利要求1所述的超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆，其特征是：所述矿物质粉末复合膜（2）经过600℃真空预处理后成为该复合膜裂解体。

3.根据权利要求1所述的超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆，其特征是：所述线芯绝缘层（3）采用直径在0.1～0.3mm之间的氧化锆硅酸铝陶瓷纤维绳编织而成。

4.根据权利要求3所述的超耐温单芯柔性陶瓷绝缘铠装护套线缆，其特征是：所述线芯绝缘层（3）的氧化锆硅酸铝陶瓷纤维编织绝缘层编织密度在98%以上，当采用多层编织绝缘时编织密度在95%以上。