CN209461192U - 一种低噪音耐低温柔性电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐低温低噪音柔性电缆，包括成缆内芯和电缆外围；成缆内芯，包括至少三条对绞线芯和隔音层；对绞线芯由两条关于中心轴对称的绝缘线芯对绞形成，且各条对绞线芯的对绞节距不同；绝缘线芯包括由多根超细导体缠绕而成的导体内芯和包覆在外的PTFE绝缘层；隔音层包括填充在各条对绞线芯之间的半导电纤维；电缆外围包括抗干扰层和外护套；抗干扰层包括包覆在成缆内芯外周的抗电磁波编织网；外护套包覆在抗干扰层外周，其采用PTFE绝缘保护材料。本实用新型旨在提供一种信号导电电缆，能够同时兼备良好的柔韧、耐低温和低噪音三大优点并达到技术指标，以解决医疗设备、精密控制设备等高端技术设备中现有电缆的技术缺陷。

Description

一种低噪音耐低温柔性电缆

技术领域

本实用新型属于电缆技术领域，具体涉及一种低噪音耐低温柔性电缆。

背景技术

随着工业、医疗等领域机器设备自动化程度的提高，尤其是液氧(-180℃)、液氮(-260℃)、液氢(-250℃)、超真空医疗实验室(-200℃)等相关应用的技术领域，其所使用的信号传输、检测及控制操作等功能设备对电能传导、信号传播以及用电安全都需要有较高的稳定性，尤其是对电缆在低温环境下的柔软程度要求，工作时电缆内部低噪音要求，电缆外部抗干扰性能要求。

高端设备的技术要求促进着电缆领域的研发与进步，国际上也有电缆公司投入研发此类产品，但截止目前，具有柔韧性的电缆要么不能在低温环境下工作要么噪音很大影响信号传输，或者低噪音的电缆其笨重而欠缺柔软度且不能在低温下服役工作，或者能够投入到低温工作中但其硬质易断的性质限制了高端技术的发挥或噪音太大而影响信号的传导。

实用新型内容

本实用新型的目的是要解决用于医疗设备、精密控制设备等高端技术设备中，现有的信号导电电缆未能够同时兼备良好的柔韧、耐低温和低噪音三大优点并达到技术指标，不能满足某些高端技术设备的使用要求的技术问题，旨在提供一种耐低温低噪音柔性电缆。

为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的：本实用新型所述的一种耐低温低噪音柔性电缆，包括：

成缆内芯，其包括至少三条对绞线芯和隔音层；对绞线芯由两条关于中心轴对称的绝缘线芯对绞形成，且各条对绞线芯的对绞节距不同；所述绝缘线芯包括由多根超细导体缠绕而成的导体内芯和包覆在导体内芯外周的PTFE绝缘层；所述隔音层包括填充在各条对绞线芯之间的半导电纤维；

和电缆外围，其包括抗干扰层和外护套；所述抗干扰层包括包覆在成缆内芯外周的抗电磁波编织网；所述外护套包覆在抗干扰层外周，其采用PTFE绝缘保护材料。

作为优选的，每条对绞线芯对绞节距的倒数差近似相等。各对绞组(即两条绝缘线芯为一个对绞组)的节距不同，各对绞组的对绞节距的倒数差近似相等，这样的结构设置能够使得制成的电缆有效避免各对绞组间的信号相互干扰或串音，达到高质量的稳定信号传输。

作为优选的，所述绝缘线芯的PTFE绝缘层为三层PTFE半定向带经无缝绕包和烧结融封而成，每层PTFE半定向带绕包搭盖率为45％～60％，尤其是内层PTFE半定向带绕包搭盖率为50％，中层PTFE半定向带绕包搭盖率为52％，外层PTFE半定向带绕包搭盖率为54％。本实用新型所述的电缆中的绝缘线芯，其绝缘层与传统的柔性电缆或低噪音电缆所使用的热塑性弹性体绝缘或聚乙烯、聚氯乙烯等挤出绝缘结构不同，而是采用阻电性能、高低温性能、表面润滑性能均极佳的PTFE进行绕包绝缘，其优点是，绝缘层与导体之间摩擦系数几乎为零，在绝缘线芯发生弯曲时，使绝缘材料能够与铜导体的变形基本保持同步，降低导体发生变形时受到的交变应力至疲劳极限以下，避免导体比如铜丝断裂情况的发生。折弯该结构的绝缘线芯，弯曲半径可达≧2*外径，即使在-200℃低温下弯曲半径仍可达2.5*外径。弯曲次数大于4000万次循环，即使在-200℃低温下弯曲次数也能够大于3000万次循环。

作为优选的，所述的外护套为三层PTFE半定向带经无缝绕包和烧结融封而成，每层PTFE半定向带绕包搭盖率为45％～60％，尤其是内层PTFE半定向带绕包搭盖率为50％，中层PTFE半定向带绕包搭盖率为52％，外层PTFE半定向带绕包搭盖率为54％。所述外护套与绝缘线芯的PTFE绝缘层所采用的材质以及绕包方式近似，区别在于外护套处于电缆的外层，需要对电缆起到耐磨、抗拉等保护作用，故外护套所采用的PTFE半定向带比绝缘线芯的PTFE绝缘层所采用的PTFE半定向带更厚更耐磨。

作为优选的，所述导体内芯由多根超细导体以一个固定的节距顺时针方向缠绕制成；所述超细导体采用截面直径为0.05～0.1mm的超细铜合金导体。其优点是柔软性好，圆整度好，弯曲性能极佳，折弯弯曲半径可达≧2*OD,动态弯曲次数≧3000万次而不断丝。

作为优选的，所述抗电磁波编织网采用截面直径为0.02～0.1mm的超细镀银铜导体并以梅花交叉的方式编织而成。其与成缆内芯中的半导电纤维形成本实用新型所述电缆的双层隔音层结构；还能够屏蔽外界电磁波对电缆的干扰，而且其网状的结构可保持电缆的柔软性。

作为优选的，采用四条对绞线芯，且每两条对绞线芯之间均匀填充5～15根1200～2000dtex的半导电纤维作为隔音层。多组半导电纤维整体形成成缆内芯的隔音层，而且通过半导电纤维的填充能够使成缆内芯结构稳定；其次，半导电纤维在绝缘线芯外形成低阻抗的导电路径，能够有效转移电缆内部绝缘材质中存在的电荷。半导电纤维层的表面电阻率为1.8*10^-3Ω*cm，从而使得电缆整体结构能够将噪音降低300倍，同时半导电纤维层能够屏蔽外界电磁波以避免对电缆传输信号的影响；而且半导电纤维层可在低温至-180℃～-260℃范围内仍然保持其柔韧性及导电性能，故采用半导电纤维材质作为成缆内芯的隔音层还能极大提高了整体电缆的机械性能和耐低温性能。同时该半导电纤维填充层(即成缆内芯的隔音层)与抗干扰层形成导通关系，起到双层隔音的效果。

作为优选的，所述绝缘线芯的PTFE绝缘层采用的PTFE半定向带，其定向度为1.2-1.4，其厚度为0.05～0.1mm；所述外护套采用的PTFE半定向带，其定向度为1.2-1.4，其厚度为0.05～0.1mm。所采用的PTFE半定向带的性质参数均通过大量实验统计而得出的优选方案。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、绝缘线芯的PTFE绝缘层以及电缆外围中的外护套均采用PTFE绝缘保护材料，不仅有优越的弯曲性能和电绝缘性能，而且它的介电常数从-200℃～-260℃以及从50Hz到1010Hz超高频的大范围内几乎不变；其次，其介电常数比其他类似的现有电缆的都要低，仅为2.1左右，而且介质损耗因子超低，采用无缝绕包并经烧结融封，能够在烧结时排除绝缘层与导体间的空气，保证的信号传输介质的均匀，使得该类电缆用于信号传输仅有极小衰减，甚至不存在信号衰减；然后，该电缆弯折弯曲半径可达≧2*电缆的外径，即使在-200℃低温下弯曲半径可达2.5*外径，弯折次数大于4000万次循环，即使在-200℃低温下弯折，弯曲次数也能够大于3000万次循环；而且，PTFE绝缘层的摩擦系数仅为0.08，因此其自身具备极好的自润滑性能，极大降低了电缆弯曲时介质间产生的摩擦噪音。

2、采用半导电纤维和包覆在成缆内芯外周的抗电磁波编织网形成双层隔音结构，使得电缆能够比普通的类似电缆降低300倍的噪音，同时充当外界电磁波的屏蔽环壁，有效阻断外界电磁波进入电缆，以避免对电缆的传输信号造成影响。

3、退扭形成对绞线芯的过程中，对各单条绝缘线芯旋转加扭率为零，施加于两根绝缘线芯上的张力需要恒定且一致，使得退扭对绞过程两根绝缘线芯弯曲弧度完全相同，从而致使对绞成线后对绞组(即两条绝缘线芯为一个对绞组)中的两条绝缘线芯关于中心轴对称，该中心轴为两条绝缘线芯之间纵向的中心轴，即从两条绝缘线芯的一端口顺沿到另一端口的中心轴线，能够有效降低对绞线回波损耗，从而使得制成的电缆有效避免各对绞组间的信号相互干扰或串音，达到高质量的稳定信号传输。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型所述电缆的结构示意图；

图中：

1000 成缆内芯；

1100 对绞线芯；

1110 绝缘线芯；

1111 PTFE绝缘层；

1112 导体内芯；

1200 隔音层；

2000 电缆外围；

2100 抗干扰层；

2200 外护套。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型所述的一种耐低温低噪音柔性电缆，包括：成缆内芯1000和电缆外围2000；

成缆内芯1000包括至少三条对绞线芯1100和隔音层1200；作为优选实施方案中，采用四条对绞线芯1100，两条为一列，两列对绞线芯1100其整体在电缆内部呈十字型排布；各对绞线芯1100由两条关于中心轴对称的绝缘线芯1110对绞形成，尤其是利用恒张力将两根绝缘线芯1110退扭对绞而成，且各条对绞线芯1100的对绞节距不同；进一步的，每条对绞线芯1100的对绞节距的倒数差近似相等，从而有效避免各条对绞线芯1100间的相互干扰及串音，使信号传输达到稳定清晰准确的高质量效果；对绞线芯1100由两条绝缘线芯1110退扭对绞形成。

绝缘线芯1110包括由多根超细导体缠绕而成的导体内芯1112和包覆在导体内芯1112外周的PTFE绝缘层1111；

作为优选实施方案中，导体内芯1112由多根超细导体以一个固定的节距顺时针方向缠绕制成，进一步的，超细导体采用截面直径为0.05～0.1mm的超细铜合金导体，缠绕节距为绝缘线芯1110外径的5～15倍大小，其中一个优选实施试验中选用26根满足《VDE0259CLASS6》要求的截面直径为0.08mm的超细铜合金导体，以绝缘线芯1110外径的10倍大小为一个节距，按顺时针方向缠绕制成绝缘线芯1110的导体内芯1112；

而包覆在导体内芯1112外周的绝缘层则采用PTFE绝缘材料，其具有优越的弯曲性能、电绝缘性能以及柔软性，在一些优选实施方案中，绝缘线芯1110的PTFE绝缘层1111为三层PTFE半定向带经无缝绕包和烧结融封而成，每层PTFE半定向带绕包搭盖率为45％～60％，尤其是内层PTFE半定向带绕包搭盖率为50％，中层PTFE半定向带绕包搭盖率为52％，外层PTFE半定向带绕包搭盖率为54％，并且在350～400℃，尤其是在370℃温度下进行烧结融封，达到绝缘的目的制得绝缘线芯1110；进一步的，绝缘线芯1110的PTFE绝缘层1111所采用的PTFE半定向带，其定向度为1.2-1.4，其厚度为0.05～0.1mm，经过测验实验数据显示，上述绕包烧结所形成绝缘线芯1110的PTFE绝缘层1111，其质地柔软，使成线的绝缘线芯1110能够实现弯曲半径可达外径的2倍，而且PTFE绝缘层1111的摩擦系数仅为0.08，负重2Mpa*30min，因此其自身具备极好的自润滑性能，极大降低了电缆弯曲时介质间产生的摩擦噪音。

成缆内芯1000中的隔音层1200包括填充在各条对绞线芯1100之间的半导电纤维；作为优选实施方案中，采用与四条对绞线芯1100相对应的四组半导电纤维，四组半导电纤维呈与两列对绞线芯1100相似的十字型结构排布，将四组半导电纤维分别填充在四条对绞线芯1100之间的空隙内，四条对绞线芯1100向中心的一端所围成的空隙也填充一组半导电纤维，整体形成成缆内芯1000的隔音层1200，而且通过半导电纤维的填充能够使成缆内芯1000结构稳定；其次，半导电纤维在绝缘线芯1110外形成低阻抗的导电路径，能够有效转移电缆内部绝缘材质中存在的电荷。进一步的优选实施例中，每两条对绞线芯1100之间均匀填充5～15根1200～2000dtex的半导电纤维，尤其是填充8根1600dtex半导电纤维，该半导电纤维层的表面电阻率为1.8*10^-3Ω*cm，从而使得电缆整体结构能够将噪音降低300倍，同时半导电纤维层能够屏蔽外界电磁波以避免对电缆传输信号的影响；在考验电缆柔韧性方面的实验中，证实了该半导电纤维层可在低温至-180℃～-260℃范围内仍然保持其柔韧性及导电性能，故采用半导电纤维材质作为成缆内芯1000的隔音层1200还能极大提高了电缆的机械性能和耐低温性能。在其他的实施例中，半导电纤维的填充结构以及数量可根据电缆所需要服役工作的环境要求而订制。

电缆外围2000，其包括抗干扰层2100和外护套2200；

抗干扰层2100包括包覆在成缆内芯1000外周的抗电磁波编织网，其与成缆内芯1000中的半导电纤维形成本实用新型所述电缆的双层隔音层1200结构，同时该抗干扰层2100与半导电纤维填充层形成导通关系，起到双层隔音的效果；作为优选实施方案中，抗电磁波编织网采用截面直径为0.05～0.1mm的超细镀银铜导体并以梅花交叉的方式编织而成。在一个优选实施试验中选用128根满足《VDE 0259 CLASS6》要求的截面直径为0.05mm的超细镀银铜导体，以梅花交叉的方式编织包覆在成缆内芯1000的外周。

电缆外围2000中的外护套2200包覆在抗干扰层2100外周，其采用PTFE绝缘保护材料。作为优选实施方案中，外护套2200为三层PTFE半定向带经无缝过绕包和烧结融封而成，每层PTFE半定向带绕包搭盖率为45％～60％，尤其是内层PTFE半定向带绕包搭盖率为50％，中层PTFE半定向带绕包搭盖率为52％，外层PTFE半定向带绕包搭盖率为54％；进一步的，外护套2200采用的PTFE半定向带，其定向度为1.2-1.4，其厚度为0.05～0.1mm，在一个优选实施试验中选用杜邦PTFE半定向带，定向度为1.2-1.4，厚度采用0.075mm，通过精密的无缝绕包技术在包覆有抗电磁波编织网的成缆内芯1000外周绕制3层，每层PTFE半定向带绕包搭盖率为45％～60％，尤其是内层绕包搭盖率为50％，中层绕包搭盖率为52％，外层绕包搭盖率为54％，并且在350～400℃尤其是在380℃温度下进行烧结融封，达到密封绝缘的目的。由于PTFE绝缘材质具有完美的自润滑性(摩擦系数仅为0.08，负重2Mpa*30min)，电缆外围2000的最外层为外护套2200，采用PTFE绝缘保护材料可以极大地减小电缆弯曲时的摩擦，从而降低摩擦所产生的噪音，同时PTFE绝缘外护套2200的结构使电缆保持着柔韧性。

采用上述实施方案中电缆结构，经实验证明，将该电缆弯折，弯曲半径可达≧2*电缆的外径，即使在-200℃低温下弯曲半径可达2.5*外径，弯折次数大于4000万次循环，即使在-200℃低温下弯折，弯曲次数也能够大于3000万次循环。

其次，绝缘线芯1110的PTFE绝缘层1111以及电缆外围2000中的外护套2200采用PTFE绝缘保护材料，不仅有优越的弯曲性能和电绝缘性能，而且它的介电常数从-200℃～-260℃以及从50Hz到1010Hz超高频的大范围内几乎不变,且介电常数比其他类似的现有电缆的都要低，仅为2.1左右，介质损耗因子超低，采用无缝绕包，能够在烧结时排除绝缘层与导体间的空气，保证的信号传输介质的均匀，使得该类电缆用于信号传输仅有极小衰减，甚至不存在信号衰减。

采用半导电纤维和包覆在成缆内芯1000外周的抗电磁波编织网形成双层隔音结构，使得电缆能够比普通的类似电缆降低300倍的噪音，同时充当外界电磁波的屏蔽环壁，有效阻断外界电磁波进入电缆，以避免对电缆的传输信号造成影响。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种低噪音耐低温柔性电缆，其特征在于，包括：

成缆内芯，其包括至少三条对绞线芯和隔音层；对绞线芯由两条关于中心轴对称的绝缘线芯对绞形成，且各条对绞线芯的对绞节距不同；所述绝缘线芯包括由多根超细导体缠绕而成的导体内芯和包覆在导体内芯外周的PTFE绝缘层；所述隔音层包括填充在各条对绞线芯之间的半导电纤维；

和电缆外围，其包括抗干扰层和外护套；所述抗干扰层包括包覆在成缆内芯外周的抗电磁波编织网；所述外护套包覆在抗干扰层外周，其采用PTFE绝缘保护材料。

2.根据权利要求1所述的一种低噪音耐低温柔性电缆，其特征在于：每条对绞线芯的对绞节距的倒数差近似相等。

3.根据权利要求1所述的一种低噪音耐低温柔性电缆，其特征在于：所述绝缘线芯的PTFE绝缘层为三层PTFE半定向带经无缝绕包和烧结融封而成，每层PTFE半定向带绕包的搭盖率为45％～60％。

4.根据权利要求1所述的一种低噪音耐低温柔性电缆，其特征在于：所述的外护套为三层PTFE半定向带经无缝绕包和烧结融封而成，每层PTFE半定向带绕的包搭盖率为45％～60％。

5.根据权利要求1所述的一种低噪音耐低温柔性电缆，其特征在于：所述导体内芯由多根超细导体以绝缘线芯外径的5～15倍大小为一个节距，顺时针方向缠绕制成；所述超细导体采用截面直径为0.05～0.1mm的超细铜合金导体。

6.根据权利要求1所述的一种低噪音耐低温柔性电缆，其特征在于：所述抗电磁波编织网采用截面直径为0.02～0.1mm的超细镀银铜导体并以梅花交叉的方式编织而成。

7.根据权利要求1所述的一种低噪音耐低温柔性电缆，其特征在于：采用四条对绞线芯，且每两条对绞线芯之间均匀填充5～15根1200～2000dtex的半导电纤维作为隔音层。

8.根据权利要求3或4所述的一种低噪音耐低温柔性电缆，其特征在于：所述绝缘线芯的PTFE绝缘层采用的PTFE半定向带，其定向度为1.2-1.4，其厚度为0.05～0.1mm；所述外护套采用的PTFE半定向带，其定向度为1.2-1.4，其厚度为0.05～0.1mm。