CS276831B6

CS276831B6 - Coaxial cable for elevated temperature of environment

Info

Publication number: CS276831B6
Application number: CS902883A
Authority: CS
Inventors: Otto Ing Csc Verbich; Vladimir Doc Ing Csc Tichy; Juraj Ing Csc Kovac; Maros Cernuska
Original assignee: Vyskumny Ustav Kablov A Izolan
Priority date: 1990-06-11
Filing date: 1990-06-11
Publication date: 1992-08-12
Also published as: CS288390A3

Abstract

Materiálové zloženie konštrukčných prvkov koaxiálneho kábla, splňajúceho všetky požiadavky z hladiska zníženia schopnosti šířit oheň a určeného do prostředí s vysokou koncentráciou osób a majetku. Kábel je vhodnou náhradou koaxiálnych káblov s teflonovou izoláciou, ktorá nesplňajú požiadavku bezhalogénnosti použitých materiálov, ako aj koaxiálně káble so silikónkaučukovou izoláciou s horšími mechanickými a elektrickými parametrami. Podstata riešenia spočívá v tom, že izolácia (2) vnútorného jadra kábla je zo zosieteného polyetylénu a plást (5) je z materiálu s kyslíkovým číslom rovným alebo vačším ako 22. Pod pláštom (5) může byt vytvořená najmenej jedna obalová vrstva (4) z materiálu s kys- . líkovým číslom vačším ako 40.Material composition of structural elements a coaxial cable that meets all requirements to reduce the ability to spread fire and destined for high concentration of people and property. The cable is suitable replacement of coaxial cables with Teflon insulation that does not meet the requirement halogen-free materials used as well as coaxial cables with silicone rubber insulation with worse mechanical and electrical insulation parameters. The essence of the solution lies in that the insulation (2) of the inner core the cable is made of cross-linked polyethylene and the comb (5) is made of an oxygen material a number equal to or greater than 22. Below the housing (5) may be formed at least one coating layer (4) of acidic material . with a face number greater than 40.

Description

Vynález sa Lýka zdokonalenia materiálového zloženia konštrukčných prvkov koaxiálneho kábla, určeného na pouzí tie v prostrediach s vyššími teplotami okolia. resp. v prostrediach, kde sú potřebné bezhalogénové káble nešírlace oheň. Účelom riešenia je vytvořen i e takých koaxiálnych káblov, ktoré spl'ňajú všetky požiadavky. kladené na tieto typy káblov z hladiska zníženia schopnosti šířit oheň, pričom sú vyhovujúce aj z hl'adiska ochrany zdravia.The present invention relates to the improvement of the material composition of the components of a coaxial cable, intended for use in environments with higher ambient temperatures. resp. in environments where halogen-free flame retardant cables are required. The purpose of the solution is to create such coaxial cables that meet all requirements. laid on these types of cables from the point of view of reducing the ability to spread fire, while also being satisfactory from the point of view of health protection.

Podmienky použitelnosti koaxiálnych káblov v prostředí so zvýšenou teplotou okolia v súčasnosti spinajú viaceré typy týchto káblov. Najrozšírenejšie sú typy s tzv. teflonovými izoláciami, ktoré či už v zložení fluóretylénpropylén, polytetrafluóretylénpropylén alebo perfluóralkoxyetylén, spinajú požiadavky na teplotnú odolnost izolácie 130 až 200 °C. Ich nevýhodou je však ob- J sah fluóru v tomto izolačnom materiál i. Fluór pri vyšších teplotách alebo pri úpravě jadier opalováním vyvolává zdraviu Škodlivé a silno korozívne plyny. Káble s takouto izoláciou tedy nesplnajú požiadavky na bezhalogénnosť aplikovaných materiálov- Dalším typom kábla pre uvedené účely je koaxiálny kabel so si 1ikónkaučukovou izoláciou jádra. Tieto káble odolávaiú teplotám až po 130 až 150 °C, dosahujú teda tiež poměrně vysokú teplovzdornost. Ich nevýhodou však je, že napriek tomu, že takáto izolácia je nepolárná, a teda vysokofrekvenčně vlastnosti kábla nezávislá od teploty ani od frekvencie, majú predsa len váčšie měrné tlmenie, a to vplyvom vyššieho stratového činitela a relatívnej permitivity silikonového kaučuku. Ďalšou nevýhodou týchto káblov sú ich horŠie mechanické vlastnosti vyplývajúce z relatívnej měkkosti silikonového kaučuku, ktorá pri váčšom namáhaní na radialny tlak neúmoznuje zabránit skratovaniu obidvoch koncentrických jadier kábla. Medzi technologicky a máteriělovo najnáročhejšie patria typy kóaxiálnych káblov s izoláciou, ktorú tvoří lisované magnézium. Teplotně odolnost týchto káblov je éšte vyššia ako u predchádzajúcich uvedených riešení, ale ich cena neumožňuje ich použitie v běžných oblastiach, ale iba v najnáročnejšich projektoch, ako sú napr- přenosy vysokofrekvenčných signálov na kozmických lodiách alebo vo vojehskom priemyslé. Ďalšou ich nevýhodou ie aj ich vel'ký poloměr ohybu, teda z hl'adiska mechanických vlastností na mnohé účely nevyhovujú.The conditions for the use of coaxial cables in environments with elevated ambient temperatures are currently met by several types of these cables. The most common are types with so-called Teflon insulations, which, whether in the composition of fluoroethylenepropylene, polytetrafluoroethylenepropylene or perfluoroalkoxyethylene, meet the requirements for a temperature resistance of the insulation of 130 to 200 ° C. However, their disadvantage is the content of fluorine in this insulating material. Fluorine at higher temperatures or when treating cores by tanning causes harmful and highly corrosive gases. Cables with such insulation therefore do not meet the requirements for halogen-free applied materials. Another type of cable for the stated purposes is a coaxial cable with a rubber-insulated core insulation. These cables can withstand temperatures of up to 130 to 150 ° C and therefore also achieve relatively high heat resistance. However, their disadvantage is that, despite the fact that such insulation is non-polar, and thus the high-frequency and frequency-independent properties of the cable, they nevertheless have a higher specific damping due to the higher loss factor and relative permittivity of the silicone rubber. Another disadvantage of these cables is their poorer mechanical properties resulting from the relative softness of the silicone rubber, which, when subjected to higher radial pressure stresses, does not make it possible to prevent the shortening of the two concentric cores of the cable. The most technologically and materially demanding are the types of coaxial cables with insulation, which consists of pressed magnesium. The temperature resistance of these cables is even higher than with the previous solutions, but their price does not allow their use in common areas, but only in the most demanding projects, such as the transmission of high-frequency signals on spacecraft or in the military industry. Another disadvantage is their large bending radius, i.e. they are not suitable for many purposes in terms of mechanical properties.

Uvedené nevýhody doterajšleho stavu odstraňuje riešenie koaxiálneho kábla podl'a vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že má izoláciu vnútorného jadra vytvořeni! zo silánovo, peroxidicky alebo radiačně zosieteného polyetylénu a vonkajší plášť koaxiálněho kábla je zhotovený z materiálu s kyslíkovým čís lom rovným alebo váčším ako 22. Pokial' ie kábel konstruovaný s jednou alebo 1 víacerými obalovými vrstvami pod plášťom, tieto sú zhotovené / z materiálu s kyslíkovým číslom váčším ako 40Na izoláciu koaxiálneho kábla, ktorá rozhodujúclm spósobom určuje přenos transverzálně elektromagnetické! vlny /TEM/ použitý zosietený polyetylén je stabilizovaný proti degradaci i z interakcie s kovovými jadrami. Dosiahne sa tak nižšia hodnota měrného tlmenia okrem iného daná i veTkosťou stratového činiteTa tg δ max. 10⁴ a relatívnej permitivity £ r - 2,3 oproti například siCS 276831 B6 2 ikonové j izolaci i s£r* = 3,6. Teplotná odolnost takejto izolácie je 120 až 130 °C. Izolácia zo zosieteného polyetylénu umožňuje aplikovat nad vonkajším jadrom ďalšie obalové vrstvy, ako aj plást z materiálov s váčším kyslíkovým číslom, čím možno dostáhnut, že tieto káble sptnajú požiadavky na káble so zníženou schopnostou šířit oheň, napr. podl’a odporúčania IEC 332-3. Izolácla je přitom dostatečné tvrdá, takže ani pri radiálnom tlaku na kábel, resp. pri kombinovaní tahu a ohybu nedochádza k skratovaniu komentrických jadier. V porovnaní s teflonovými izoláciami sa navrhovaným rlešením umožňuje použitie iba bezhalogénových materiálov, čím sa podstatné zvýši bezpečnost osob nachádzajúcich sa v blízkosti káblov v případe požiaru. Významné je aj podstatné * zníženie agresivity plynov v porovnaní s plynmi uvolňovanými z teflónovej izolácie, od ktorých dochádza k větrní významnej ko* rózii kovových častí elektrických zariadení v blízkom okolí instalováných káblov. Dalšou nezanedbatelnou výhodou riešenia podlá vynálezu je ekonomický přínos, pretože všetky uvedené riešenia sú 4 až 15krát finančně náročnéjšie.The above-mentioned disadvantages of the prior art are eliminated by the solution of the coaxial cable according to the invention, the essence of which consists in the fact that the insulation of the inner core is formed! of silane, peroxide or radiation cross-linked polyethylene and the outer sheath of the coaxial cable is made of a material with an oxygen number equal to or greater than 22. If the cable is constructed with one or more sheath layers under the sheath, these are made of a material with oxygen a number greater than 40To the insulation of the coaxial cable, which decisively determines the transverse electromagnetic transmission! wool / TEM / used crosslinked polyethylene is stabilized against degradation and interaction with metal cores. This results in a lower value of specific damping due, among other things, to the size of the loss factor tg δ max. 10 ⁴ and the relative permittivity £ r - 2.3 compared to, for example, the siCS 276831 B6 2 icon j isolation is £ r * = 3.6. The temperature resistance of such insulation is 120 to 130 ° C. Cross-linked polyethylene insulation makes it possible to apply additional coating layers above the outer core, as well as a sheath of materials with a higher oxygen number, which makes it possible for these cables to meet the requirements for cables with a reduced ability to spread fire, e.g. according to IEC recommendation 332-3. The insulation is sufficiently hard, so that even at radial pressure on the cable, resp. when combining tension and bending, the comment cores are not short-circuited. Compared to Teflon insulation, the proposed solution allows the use of only halogen-free materials, which significantly increases the safety of persons in the vicinity of the cables in the event of a fire. There is also a significant reduction in the aggressiveness of the gases in comparison with the gases released from the Teflon insulation, from which there is a significant wind corrosion of the metal parts of the electrical equipment in the vicinity of the installed cables. Another significant advantage of the solution according to the invention is the economic benefit, because all the mentioned solutions are 4 to 15 times more expensive.

Na pripojenom výkrese je na obr. 1 schématicky v postupovom řeze zobrazený koaxiálny kábel podl’a vynálezu s vnútorným jadrom 1, na ktorom je Izolácia 2 a vonkajšie jádro 3. Pod pláštom 5 koaxiálneho kábla je obalová vrstva 4.In the accompanying drawing, in FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a coaxial cable according to the invention with an inner core 1, on which is an insulation 2 and an outer core 3. Below the sheath 5 of the coaxial cable is a sheath layer 4.

Riešenie je ďalej dokumentované niekotkými príkladmi konkrétneho vyhotovenia vysokofrekvenčných koaxiálnych káblov podlá vynálezu.The solution is further documented by several examples of a specific embodiment of high-frequency coaxial cables according to the invention.

Příklad 1Example 1

Koaxiálny kábel s-vnútorným jadrom 1 tvořeným lankom z pocínovaných měděných drotikov s priemerom 0,17 mm, s izoláciou 2 zo silánovo zosieteného polyetylénu s priemerom 2,5 mm. vonkajším jadrom 3 tvořeným opletením z pocínovaných měděných drotikov s priemerom 0,10 mm a pláštom 4 z horenie retardujúceho, velmi nízkohustotného polyetylénu s priemerom nad káblom 4,4 mm.Coaxial cable with an inner core 1 formed by a wire of tinned copper wires with a diameter of 0.17 mm, with insulation 2 of silane crosslinked polyethylene with a diameter of 2.5 mm. an outer core 3 formed by a braid of tinned copper wires with a diameter of 0.10 mm and a sheath 4 of flame retardant, very low density polyethylene with a diameter above the cable of 4.4 mm.

Příklad 2Example 2

Koaxiálny kábel s vnútorným jadrom 1 zo siedmich pocínovaných meděných drotikov hrubky 0,3 mm tvoriacich lanko, s izoláciou 2 zo sletovaného polyetylénu, s priemerom 5,5 mm, vonkajším jadrom 3 tvořeným opletením měděnými pocínovanými drotikmi priemeru 0,15 mm a pláštom 4 z polyetyléntereftalátového hodvábu, napuštěného silikonovým lakom zvýšenej elasticity na výsledný priemer kábla 5,8 mm.Coaxial cable with inner core 1 of seven tinned copper wires 0.3 mm thick forming a cable, with insulated 2 of soldered polyethylene, 5.5 mm in diameter, outer core 3 formed by braiding copper tinned wires 0.15 mm in diameter and sheath 4 of polyethylene terephthalate silk impregnated with silicone varnish of increased elasticity to a final cable diameter of 5.8 mm.

I ' ' . ’ ' ' ,I ''. ’'',

Příklad 3 . Koaxiálny kábel s vnútorným jadrom 1 tvořeným pocínovaným měděným drotom priemeru 1,15, s izoláciou 2 zo silánovo zosieteného nízkohustotného polyetylénu, s priemerom 7,25 mm, vonkajším jadrom 3 tvořeným kombináciou polyetyléntereftalátovej a hliníkovej fólie a pří ložných pocínovaných měděných drotikov, z výplňového obalu 4, z materiálu s kyslíkovým číslom 45, koncentricky naneseného na vonkajšom jadre 3 kábla v hrúbke 2 mm a pláštom 5 z oheňretardujúceho etylénvlnylacetátu s výsledným priemerom kábla 14,5 mm CS 276831 B6Example 3. Coaxial cable with inner core 1 consisting of tinned copper wire 1.15 diameter in diameter, with insulation 2 of silane cross-linked low density polyethylene, diameter 7.25 mm, outer core 3 formed by a combination of polyethylene terephthalate and aluminum foil and tinned copper wire sheaths, 4, made of a material with oxygen number 45, concentrically applied to the outer core 3 of the cable in a thickness of 2 mm and a sheath 5 of fire-retardant ethylene vinyl acetate with a final cable diameter of 14.5 mm CS 276831 B6

Koaxiálně káble podl'a vynálezu najdu uplatnenie predovšetkým v priestoroch s vel’kou koncentráciou majetku a osob, ako sú nemocnice, hotely, banky, stanice podzemnej dopravy a pod. alebo při monitorovaní priestorov jádrových elektrární priemyslovou televíziou, kde slúžia na přenos siqnálu od kamier.The coaxial cables according to the invention find application especially in areas with a large concentration of property and persons, such as hospitals, hotels, banks, underground transport stations and the like. or when monitoring the premises of nuclear power plants by CCTV, where they are used to transmit the signal from the cameras.

Claims

PATENT CLAIMS

1- Coaxial cable for higher ambient temperatures consisting of inner core, insulation, outer core and sheath, or _x of other sheath layers under the sheath, characterized in that the insulation / 2 / of the inner core is made of cross-linked polyethylene and sheath / 5 / is made of a material with an oxygen number equal to or greater than 22.

2. A coaxial cable for higher ambient temperatures according to item 1, characterized in that at least one sheath layer (4) of material with an oxygen number greater than 40 is formed under the sheath (5).