CN220856135U - 一种聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆 - Google Patents

一种聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及高频数据信号传输技术领域,具体地说是一种聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,电缆的最外层为外护套,外护套的内层为内护套,内护套的内部设置有绕包,绕包的内侧边合围形成填充层,绕包的内部设置有一对线对,线对由内至外依次设置有导体,绝缘层和护层,本实用新型具有较好的柔韧性,良好耐压耐热,以及耐酸性和耐油性能,产品环保无毒,适用于军工、航空航天、耐高温,工业电子等多种环境。

Description

一种聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆
技术领域
本实用新型涉及高频数据信号传输技术领域,具体地说是一种聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆。
背景技术
耐温电缆通常在机械和设备制造,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等领域中有广泛和必要的使用。
目前能够在高温250℃的柔性电线电缆主要采用硅橡胶绝缘和矿物质绝缘,硅橡胶绝缘电线电缆生产工艺复杂,需要专业的交联设备才能完成产品生产,其生产成本较高;而矿物质绝缘线缆需要有金属或者陶瓷的套管,这种套管硬度极高不易弯曲,安装受到严格限制,且作为绝缘材料的陶瓷粉末过于松散,在航天器发射运行过程的剧烈震动过程中,一旦松动破损,就会影响使用并且存在较大的安全隐患。
基于以上原因,本实用新型设计了一种聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,通过改善绝缘层的材质和涂覆结构,实现了更好的耐温耐压性能,使用更稳定可靠。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足,提供一种聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,通过改善绝缘层的材质和涂覆结构,实现了更好的耐温耐压性能,使用更稳定可靠。
为了达到上述目的,本实用新型提供一种聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,包括导体,绝缘层,护层,绕包,线对,填充层,内护套和外护套,电缆的最外层为外护套,外护套的内层为内护套,内护套的内部设置有绕包,绕包的内侧边合围形成填充层,绕包的内部设置有一对线对,线对由内至外依次设置有导体,绝缘层和护层。
绕包的外侧边与内护套的内侧相切。
线对互相相切并与绕包的内层相切。
线对的截面面积相同,绕包的截面积相同。
导体为绞合退火镀银铜导体,绝缘层为聚酰亚胺绝缘复合膜绝缘层,护层为导电石墨粉涂覆护层,绕包为超薄铝带绕包,线对为聚酰亚胺复合膜绝缘高频信号传输线对,填充层为玻璃纤维集成束填充,内护套为阻燃耐温交联硅橡胶护套,外护套为柔性玻璃纤维编织外护套。
导体的直径为1.0~5.0mm。
外护套的密度不小于95%。
电缆外径增大5mm,外护套的编织厚度对应增加0.5mm。
外护套为多层或单层编织。
同现有技术相比,本实用新型具备以下有益效果:
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,产品结构稳定性好,采用的球形二氧化硅-聚酰亚胺复合膜克服了普通聚酰亚胺成膜后断裂伸长率偏低的缺陷。
在高温、机械冲击、机械震颤、极地超低温等特定环境中仍然正常工作,良好的耐酸性和耐油性能。在生产、储存、运输过程中,遇到任何液体物质的侵蚀都不影响产品的应用功能。耐低温性能突出,在低温-200℃及以上能够具备必要的机械强度和韧性,不会因低温脆化而开裂。
附图说明
图1为本实用新型的剖面示意图。
附图标记说明:
1为导体,2为绝缘层,3为护层,4为绕包,5为线对,6为填充层,7为内护套,8为外护套。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型做进一步描述。
参见图1,本实用新型提供了一种聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,包括导体1,绝缘层2,护层3,绕包4,线对5,填充层6,内护套7和外护套8,电缆的最外层为外护套8,外护套8的内层为内护套7,内护套7的内部设置有绕包4,绕包4的内侧边合围形成填充层6,绕包4的内部设置有一对线对5,线对5由内至外依次设置有导体1,绝缘层2和护层3。
绕包4的外侧边与内护套7的内侧相切。
线对5互相相切并与绕包4的内层相切。
线对5的截面面积相同,绕包4的截面积相同。
导体1为绞合退火镀银铜导体,绝缘层2为聚酰亚胺绝缘复合膜绝缘层,护层3为导电石墨粉涂覆护层,绕包4为超薄铝带绕包,线对5为聚酰亚胺复合膜绝缘高频信号传输线对,填充层6为玻璃纤维集成束填充,内护套7为阻燃耐温交联硅橡胶护套,外护套8为柔性玻璃纤维编织外护套。
导体1的直径为1.0~5.0mm。
外护套8的密度不小于95%。
电缆外径增大5mm,外护套8的编织厚度对应增加0.5mm。
外护套8为多层或单层编织。
工作原理:
导体1采用直径为1.0~5.0mm的绞合退火镀银铜导体,导体表面具有良好的圆整度和光滑度,绝缘层2采用球形二氧化硅-聚酰亚胺绝缘漆复合膜,可以在导体表面涂覆制成。随着导体直径增大,其复合膜涂覆厚度可以随之增大,其耐电压等级也随之增大,最大可以达到3.6/6kV的耐压等级。
这里需要说明的是:
没有采用球形二氧化硅杂化的普通聚酰亚胺绝缘漆具有很好的介电性能,其介电常数为3.4,虽然比聚乙烯材料的介电常数2.3偏大,但是明显优于传统聚氯乙烯绝缘材料的4~6的介电常数。采用成熟的聚酰亚胺绝缘漆涂覆工艺,将多根制备合格的导体一同浸涂于球形二氧化硅-聚酰亚胺复合绝缘漆中,经过高温固化工艺得到热固性的球形二氧化硅-聚酰亚胺绝缘复合膜。
球形二氧化硅-聚酰亚胺绝缘复合膜的介电常数一般小于3.0,明显优于普通聚酰亚胺材料的介电常数。普通聚酰亚胺材料的断裂伸长率一般不低于25%,但是明显低于电线电缆绝缘材料不小于100%的断裂伸长率要求。通过球形二氧化硅杂化的聚酰亚胺复合膜断裂伸长率最低不小于60%。球形二氧化硅-聚酰亚胺绝缘复合膜中的纳米级二氧化硅含量达到20%时,其断裂伸长率不小于80%,能够满足电线电缆正常工作要求。
其中聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能,其薄膜在5×109rad快电子辐照后强度保持率为90%。同时作为自熄性聚合物,聚酰亚胺发烟率低,具有较好的阻燃性能,在发生火灾时,本产品不延燃,不会产生高密度烟雾影响人员逃生。
护层3是利用石墨质地软颗粒细腻的特性,与球形二氧化硅-聚酰亚胺绝缘复合膜粘弹性极高的特性相结合,使其均匀牢固地涂覆于球形二氧化硅-聚酰亚胺绝缘复合膜表面而不脱落。导电石墨粉涂覆护层能够起到良好的隔离碱性物质侵蚀球形二氧化硅-聚酰亚胺绝缘复合膜的作用,对延长产品在碱性环境中的使用寿命有很好的帮助。
两芯涂覆有导电石墨的较细线芯绞合成线对5,形成能够传输高频数据信号的信号通道。
高频数据传送线芯采用的绞对,对绞和成缆工艺采用匹配的节距和完善的退扭工艺,对绞节距根据信号波长设计巧妙避开电磁共振效应,(如兰/白兰:7.3mm;橙/白橙:9.7mm;绿/白绿:11.3mm;棕/白棕:13.7mm),成缆节距80~85mm,使产品在高频段保持良好的信息传输效果,串音、衰减、阻抗等关键指标控制在设计范围内。
绕包4采用铝带屏蔽工艺,有效地保证了工作线芯的工作指标。铝带搭盖式绕包在线对之外从而避免电磁信号泄露。
填充层6是为了保证多芯电缆内部结构稳定、外观圆整而采取的填充措施。
本产品的填充层6采用熔融软化温度不小于800℃的常见玻璃纤维集成束,是考虑了产品设计所需要的良好耐温性能而选择的填充材料,该材料不仅耐温性能优良,而且无毒阻燃柔性好。
内护套7采用耐温阻燃性能极好的硅橡胶制成护套。硅橡胶是近几年来汽车行业积极推广的一款材料,硅橡胶可以在低温零下60℃的环境和高温零上250℃的高温环境中正常工作。由于硅橡胶需要吸收大量的热量才能够分解燃烧,所以硅橡胶又是现有化工材料中较好的阻燃材料。
外护套8采用柔性玻璃纤维编织,是保证产品结构稳定的关键构件,其采用质地柔软的玻璃纤维编织丝作为材料,在电缆外层编织一层密度不小于95%的外护套。
为了保证不同规格的电缆具有稳定的产品结构,规定产品成缆外径每增大5mm,柔性玻璃纤维编织外护套的编织厚度就增加0.5mm。
调整柔性玻璃纤维编织外护套的厚度主要通过如下两种方法进行:
1、选择不同根数的柔性玻璃纤维丝编织一层不同厚度的外护套8;
2、选择相同根数的柔性玻璃纤维丝编织相同厚度的外护套8,通过增加或减少编织层数实现外护套需要的厚度。
本发明具有极好的抗扭转、抗弯曲,抗撕裂、抗拉抗伸性能。由于采用的材料具有极好的耐温性能可在-200℃~300℃的温度范围长时间正常应用,可在-200℃~-260℃、300℃~400℃的温度范围短时间应用。产品环保无毒,具有较好的柔韧性,尤其是突出的耐温性能,故可在温度要求高、要求环保无毒、耐辐射的场所应用。
该产品弥补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。
由于聚酰亚胺耐碱性能较差,不适宜在PH值大于7.0的环境中使用,因此本产品采用导电石墨粉涂覆护层工艺,克服了这项缺陷。
本发明可用于军工产品、电子仪器、航空航天、耐高温装备等领域,采用电磁信号传输实现设备运行监控的特种装备,尤其对超高温和超低温环境中的工作装备具有不可替代的用途,也可应用于工业电子系统、数据传输系统等装备中。
本申请具备以下技术参数:
温度范围:
移动工作条件:-100℃~300℃
固定工作条件:-200℃~300℃
弯曲半径:
移动工作条件(最小):电缆直径×10
固定工作条件(最小):电缆直径×6
扭转范围:max.±450°/m
弯曲次数:200000次
线芯常温绝缘电阻:>5000MΩ.km
以上仅是本实用新型的优选实施方式,只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想,本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
本实用新型从整体上解决了现有技术中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以及硅橡胶绝缘电线电缆生产工艺复杂成本高的问题,通过对结构的改进,具有极好的抗扭转、抗弯曲,抗撕裂、抗拉抗伸性能,产品环保无毒,具有较好的柔韧性,尤其是突出的耐温性能,可在温度要求高、要求环保无毒、耐辐射的场所应用,适用于军工、航空航天、耐高温,工业电子等多种环境。

Claims (9)

1.一种聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,其特征在于,包括导体(1),绝缘层(2),护层(3),绕包(4),线对(5),填充层(6),内护套(7)和外护套(8),所述电缆的最外层为所述外护套(8),所述外护套(8)的内层为所述内护套(7),所述内护套(7)的内部设置有所述绕包(4),所述绕包(4)的内侧边合围形成所述填充层(6),所述绕包(4)的内部设置有一对所述线对(5),所述线对(5)由内至外依次设置有所述导体(1),所述绝缘层(2)和所述护层(3)。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,其特征在于,所述绕包(4)的外侧边与所述内护套(7)的内侧相切。
3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,其特征在于,所述线对(5)互相相切并与所述绕包(4)的内层相切。
4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,其特征在于,所述线对(5)的截面面积相同,所述绕包(4)的截面积相同。
5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,其特征在于,所述导体(1)为绞合退火镀银铜导体,所述绝缘层(2)为聚酰亚胺绝缘复合膜绝缘层,所述护层(3)为导电石墨粉涂覆护层,所述绕包(4)为超薄铝带绕包,所述线对(5)为聚酰亚胺复合膜绝缘高频信号传输线对,所述填充层(6)为玻璃纤维集成束填充,所述内护套(7)为阻燃耐温交联硅橡胶护套,所述外护套(8)为柔性玻璃纤维编织外护套。
6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,其特征在于,所述导体(1)的直径为1.0~5.0mm。
7.根据权利要求1所述的聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,其特征在于,所述外护套(8)的密度不小于95%。
8.根据权利要求7所述的聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,其特征在于,所述电缆外径增大5mm,所述外护套(8)的编织厚度对应增加0.5mm。
9.根据权利要求7所述的聚酰亚胺绝缘纤维编织护层耐温高频信号传输电缆,其特征在于,所述外护套(8)为多层或单层编织。
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