PL177814B1 - Kabel wielożyłowy do zapłonu elektrycznego - Google Patents

Abstract

1. Kabel wielozylowy do zaplonu ele- ktrycznego, wyposazony przynajmniej w dwie, umieszczone w elastycznej oslonie izo- lacyjnej i wzajemnie skrecone srubowo, wspólprzewodzace zyly zakonczone na oby- dwu koncach wspólnym stykiem, przy czym kazda z tych zyl sklada sie z elastycznego rdzenia izolacyjnego i z nawinietego na nie- go srubowo drutu przewodzacego, znamien- ny tym, ze przynajmniej jedna z dwóch znajdujacych sie ze soba w stanie zestyku elektrycznego zyl (1 6 , 18) kabla jest pokryta oslona przewodzaca (24), przy czym elasty- czny rdzen izolacyjny (20) kazdej z zyl (16, 18) jest wykonany ze splecionych wlókien szkla- nych, wzglednie wlókien Kevlara. Fig. 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kabel wielożyłowy do zapłonu elektrycznego, wyposażony przynajmniej w dwie umieszczone w elastycznej osłonie izolacyjnej i wzajemnie skręcone śrubowo współprzewodzące żyły, zakończone na obydwu końcach wspólnym kontaktem, przy czym każda z żył składa się z elastycznego rdzenia izolacyjnego, i z nawiniętego na niego śrubowo drutu przewodzącego.

Kable wielożyłowe mająszerokie zastosowanie, a ich konstrukcja zależy od rodzaju transmitowanych sygnałów i od warunków pracy. Muszą one przy tym charakteryzować się dobrymi właściwościami przewodzącymi, izolacyjnymi, i mechanicznymi, zwłaszcza jeżeli są narażone na wibracje, jak ma to miejsce w zespołach zapłonowych silników spalinowych. Istotnym parametrem kabli, stosowanych w zespołach zapłonowych silników spalinowych, jest współczynnik tłumienia fal elektromagnetycznych, generowanych zarówno przez elektroniczne urządzenia pojazdu, jak i przez różne źródła zewnętrzne, a także wytrzymałość mechaniczna i odporność na zmęczenie.

Znane kable wielożyłowe, stosowane zwłaszcza w zespołach zapłonowych silników spalinowych składają się zazwyczaj z miedzianych drutów przewodzących, umieszczonych w stosunkowo mało elastycznej osłonie izolacyjnej. Po pewnym czasie eksploatacji tego typu kabli w pojazdach, często następuje uszkodzenie osłony izolacyjnej (na przykład wskutek wibracji, lub w wyniku zmęczenia materiału), a nawet drutów przewodzących. Uszkodzona osłona izolacyjna nie ekranuje drutów przewodzących i jest zwykle przyczyną ich dodatkowej korozji.

1ΊΊ 814

Z polskiego opisu patentowego nr PL 13 368 znany jest ekranowanej kabel do zapłonu elektrycznego silników spalinowych, zwłaszcza samolotowych. Kabel ten, składa się z metalowego przewodnika pokrytego osłonązłożonąz warstwy metalowej, oraz warstwy gumowej. Metalowy przewodnik łączy źródło prądu ze świecą, a metalowa warstwa osłony - masę źródła prądu z masą świecy. Koniec kabla w pobliżu świecy znajduje się w ekranowanej, rozgałęzionej skrzynce, wykonanej na przykład z ebonitu, lub z gumy, przy czym w każdej z dwóch gałęzi skrzynki znajduje się odpowiednio metalowy przewodnik i metalowa osłona.

Chociaż kabel ten zapewnia ekranowanie i izolację metalowego przewodu, to jednak nie zapewnia dostatecznej elastyczności, co doprowadza często do mechanicznego uszkodzenia osłony izolacyjnej pod wpływem drgań silnika.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 5 061 821 znany jest dwużyłowy kabel do transmisji dźwięku ze wzmacniacza do głośników. Każda z żył kabla składa się z kilkudziesięciu cienkich drutów o gładkiej powierzchni zewnętrznej, wykonanych z miedzi beztlenowej, oraz z otaczającej te druty osłony izolacyjnej, wykonanej korzystnie z polietylenu. Obydwie żyły kabla są wzajemnie skręcone w ten sposób, że wiązki cienkich drutów są względem siebie prostopadłe. Skręcone i izolowane wzajemnie żyły kabla znajdująsię w zewnętrznej osłonie izolacyjnej, wykonanej korzystnie z polichlorku winylu (PCV).

Kabel ten zapewnia korzystną charakterystykę przenoszenia sygnałów elektrycznych, lecz może być stosowany wyłącznie w miejscach nie narażonych na drgania mechaniczne i szkodliwe wpływy środowiska. Ponadto, że względu na specjalną technologię wyciągania drutów (o określonej orientacji) kabel ten jest kosztowny w produkcji.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 4 683 349 znany jest dwużyłowy elastyczny kabel, wykorzystywany zwłaszcza w robotyce. Każda z żył kabla składa się z elastycznego rdzenia izolacyjnego, z nawiniętej na niego śrubowo taśmy przewodzącej (ewentualnie złożonej z cienkich drutów), oraz z otaczającej tę taśmę - osłony izolacyjnej. Obydwie, wzajemnie izolowane żyły są ze sobą skręcone i umieszczone w zewnętrznej, izolacyjnej i elastycznej osłonie. Rdzeń izolacyjny każdej żyły ma korzystnie w przekroju poprzecznym kształt wielokąta, na przykład gwiazdy.

Niedogodnością tego typu elastycznych kabli wielożyłowych jest ich złożona konstrukcja, oraz związana z nią skomplikowana i bardzo kosztowna technologia wytwarzania, ograniczająca zastosowanie kabli wyłącznie do dziedzin technologicznych o wysokiej precyzji, na przykład automatyki i robotyki.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji kabla wielożyłowego do zapłonu elektrycznego, eliminującej niedogodności znanych dotychczas kabli, i zapewniającej ich elastyczność w wielu płaszczyznach zginania, wysoki współczynnik przenoszenia impulsów elektrycznych, oraz wysokąwytrzymałość mechaniczną, ale przede wszystkim możliwość dalszego przewodzenia sygnału w przypadku uszkodzenia na przykład przerwania jednej z żył.

Cel ten zrealizowano w konstrukcji kabla wielożyłowego do zapłonu elektrycznego według wynalazku, który charakteryzuje się tym, że przynajmniej jedna z dwóch znajdujących się ze sobą w stanie zestyk elektrycznego żył kabla jest pokryta słoną przewodzącą, przy czym elastyczny rdzeń izolacyjny z żył jest wykonany ze splecionych włókien szklanych, względnie włókien Kevlara.

Kabel według wynalazku jest zaopatrzony w otaczającą osłony przewodzące elastyczną osłonę izolacyjną, pokrytą oplotem wzmacniającym wykonanym ze splecionych włókien szklanych, względnie włókien Kevlara.

Osłona przewodząca żyły przewodu jest wykonana korzystnie z przewodzącego lateksu, natomiast nawinięty śrubowo wokół elastycznego rdzenia izolacyjnego drut przewodzący - ze stali nierdzewnej.

Elastyczna osłona izolacyjna przewodu jest wykonana korzystnie z monomeru etyleno-propylenowego EPDM, ewentualnie z kauczuku silikonowego.

Elastyczny oplot wzmacniającyjest korzystnie pokryty elastycznąi izolacyjną osłonązewnętrzną, wykonaną z materiału takiego samego jak elastyczna osłona izolacyjna.

177 814

Zaletą kabla wielożyłowego do zapłonu elektrycznego według wynalazku jest jego wielokierunkowa elastyczność, duża wytrzymałość mechaniczna i odporność na zmęczenie, jak również wysoki współczynnik tłumienia zewnętrznego pola elektromagnetycznego i duża niezawodność działania, związana z możliwością przewodzenia sygnału nawet w przypadku przerwania jednej z żył. Kabel według wynalazkujest ponadto prosty w konstrukcji i tani w produkcji, przy czym każda z żył przewodu może być wykonana przy użyciu powszechnie stosowanych technologii.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia dwużyłowy kabel według wynalazku w widoku perspektywicznym, fig. 2 - kabel w przekroju poprzecznym wzdłuż linii 2-2 na fig. 1, fig. 3 - skręcone odkryte żyły kabla według fig. 1, w widoku perspektywicznym, a fig. 4 - odmianę kabla wielożyłowego z zewnętrznym oplotem wzmacniającym, w przekroju poprzecznym.

Przedstawiony na fig. 1 kabel wielożyłowy według wynalazku składa się z przewodu 10, oraz ze znajdujących się najego końcach izolacyjnych łączników stykowych 12 i 14, wykonanych korzystnie z utwardzonej gumy. Jeden koniec kabla, zakończony łącznikiem stykowym, korzystnie o kształcie walcowym, jest łączony z cewką zapłonową, natomiast drugi jego koniec, zakończony łącznikiem kształtowym 14 mającym kształt fajki - ze świecą elektrycznego zapłonu silnika. Długość przewodu 10 wynosi korzystnie około 0,3 m.

Przedstawiony na fig. 2 przewód 10 składa się przynajmniej z dwóch, korzystnie identycznych żył 16 i 18, umieszczonych w elastycznej i izolacyjnej osłonie zewnętrznej 26, nieprzezroczystej, względnie przezroczystej, lub kolorowej, wykonanej korzystnie z kauczuku silikonowego, lub kauczuku EPDM (to znaczy monomeru etylenopropylenowego), przez wytłaczanie. Zewnętrzna osłona 26 przewodu 10 izoluje obydwie żyły od szkodliwych wpływów środowiskowych i pola elektromagnetycznego.

Każda z żył 16 i 18 składa się z izolacyjnego rdzenia 20, mającego w przekroju poprzecznym korzystnie kształt koła o średnicy od 0,5 mm do 2,5 mm, korzystnie 1,27 mm, z nawiniętego śrubowo wokół tego rdzenia 20 drutu przewodzącego 22, oraz z pokrywającej go osłony przewodzącej 24, mającej jednak większą oporność od drutu przewodzącego 22. Drut przewodzący 22 jest nawinięty śrubowo wokół rdzenia 20, co minimalizuje wpływ zewnętrznego pola elektromagnetycznego na zakłócenia przewodzonych impulsów prądowych.

Rdzeń izolacyjny 20 jest korzystnie wykonany ze splecionych włókien szklanych, lub włókien typu Kevlar (włókna z poliamidu aromatycznego), ewentualnie z obydwu tych włókien. Zastosowanie włókien typu Kelvar zwiększa znacznie wytrzymałość mechanicznąprzewodu 10. Drut przewodzący 22, wykonany na przykład ze stali nierdzewnej, lub ze stopu niklowo-miedziowego, jest śrubowo nawinięty na rdzeń izolacyjny 20. Gęstość liczby zwojów drutu przewodzącego 22 wynosi korzystnie od 20 1/cm do 59 1/cm. Osłona przewodząca 24 o większej oporności w stosunku do żył 16 i 18 jest wykonana z przewodzącego tworzywa akrylowego, lub lateksu. Przewodność tej osłony 24 reguluje się zawartością węgla, lub innego materiału o określonej oporności właściwej. Osłona przewodząca 24 służy do zaciśnięcia drutu przewodzącego 22 wokół rdzenia 20 i współprzewodzenia prądu, co jest szczególnie ważne w przypadku przerwania jednego z drutów przewodzących 22.

Średnica każdej żyły 16 i lŚwynosi od 0,64 mm do 3,56 mm, korzystnie l,52mm, zaś średnica przewodu 10 - od 5,08 mm do 10,16 mm, korzystnie 8,13 mm.

Obydwie żyły 16 i 18 (fig. 3) są ze sobą skręcone śrubowo na całej długości przewodu 10, którego końce sąpołączone z odpowiednimi łącznikami stykowymi 28 i 30, wspólnymi dla obydwu żył 16 i 18. Liczba splotów żyły 16 i 18 wynosi od 16 1/m do 82 1/m, korzystnie od 33 1/m do 66 1/m, najkorzystniej 49 1/m. W przypadku pęknięcia drutu przewodzącego 22 jednej z żył 16, lub 18, jest zapewniona ciągłość ośrodka przewodzącego, uzyskana dzięki zastosowaniu osłony przewodzącej 24 i zestykowi elektrycznemu, uzyskanemu dzięki wzajemnemu skręceniu żył 16 i 18.

Śrubowe skręcenie drutu przewodzącego 22 wokół rdzenia 20, jak również śrubowe skręcenie obydwu żył 16 i 18, oraz pokrycie ich elastyczną osłoną26 zapewnia wielokierunkową elastyczność przewodu 10, a równocześnie jego dużą wytrzymałość mechaniczną, zwłaszcza

177 814 podczas wstrząsów i wibracji. Nawet w przypadku pęknięcia jednego z drutów przewodzących 22, drugi z nich umożliwia samodzielne przeniesienie nietłumionego impulsu elektrycznego.

Przedstawiona na fig. 4 odmiana przewodu 10 kabla według wynalazku tym różni się od przewodu przedstawionego na fig. 2, że elastyczna i izolacyjna osłona 26 ma mniejszą średnicę i jest otoczona elastycznym oplotem wzmacniającym 32, pokrytym osłonązewnętrrną34. Elastyczny oplot wzmacniający 32 jest korzystnie wykonany z włókien szklanych, zaś osłona zewnętrzna 34 może być z takiego samego materiału jak osłona izolacyjna 26.

Fig. 4

177 814

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kabel wielożyłowy do zapłonu elektrycznego, wyposażony przynajmniej w dwie, umieszczone w elastycznej osłonie izolacyjnej i wzajemnie skręcone śrubowo, współprzewodzące żyły zakończone na obydwu końcach wspólnym stykiem, przy czym każda z tych żył składa się z elastycznego rdzenia izolacyjnego i z nawiniętego na niego śrubowo drutu przewodzącego, znamienny tym, że przynajmniej jedna z dwóch znajdujących się ze sobąw stanie zestyku elektrycznego żył (16, 18) kabla jest pokryta osłoną przewodzącą (24), przy czym elastyczny rdzeń izolacyjny (20) każdej z żył (16,18) jest wykonany ze splecionych włókien szklanych, względnie włókien Kevlara.
2. 2. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że jest zaopatrzony w otaczającą osłony przewodzące (24) elastyczną osłonę izolacyjną (26), pokrytą oplotem wzmacniającym (32) wykonanym ze splecionych włókien szklanych, względnie włókien Kevlara.
3. 3. Kabel według zastrz. 2, znamienny tym, że osłona przewodząca (24) żyły (6,18) przewodu (10) jest wykonana z przewodzącego lateksu.
4. 4. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że nawinięty śrubowo wokół elastycznego rdzenia izolacyjnego (20) drut przewodzący (22) jest wykonany ze stali nierdzewnej.
5. 5. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że jego elastyczna osłona izolacyjna (26) jest wykonana z monomeru etylenopropylenowego EPDM.
6. 6. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że jego elastyczna osłona izolacyjna (26) jest wykonana z kauczuku silikonowego.
7. 7. Kabel według zastrz. 2, znamienny tym, że elastyczny oplot wzmacniający (32) jest pokryty elastyczną i izolacyjną osłoną zewnętrzną (34).
8. 8. Kabel według zastrz. 7, znamienny tym, że elastyczna osłona zewnętrzna (34) jest wykonana z materiału takiego samego jak elastyczna osłona izolacyjna (26).