WO2016078425A1 - 自融冰漏泄同轴电缆及其制作方法 - Google Patents

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刘诗涛
蓝燕锐
许波华
王斌
缪园园
许海军
徐宗铭
赵瑞静
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中天日立射频电缆有限公司
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    • H01P3/02—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/22—Longitudinal slot in boundary wall of waveguide or transmission line

Definitions

  • the heat generating wire is provided with at least two.
  • the inner conductor is discharged through the pay-off frame and straightened by the straightening wheel to ensure that the inner conductor has no bending defects.
  • Coupling loss 900MHz, 95%, max, measured at 2m from the cable, coupling loss 69dB.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Communication Cables (AREA)

Abstract

一种自融冰漏泄同轴电缆及其制备方法，特别适用于解决漏泄同轴电缆在覆冰地区使用时存在的挂冰问题。由外向内由外护套(1)、发热导线(2)、开槽外导体(3)、聚乙烯发泡绝缘层(4)和内导体(5)组成，电缆外护套与开槽外导体中间设有一组发热导线，发热导线铜线编织层与开槽外导体紧贴，开槽外导体设置有漏泄槽孔，发热导线放置位置与开槽外导体漏泄槽孔呈180°相对。自融冰漏泄同轴电缆制备方法：1）内导体：内导体可为铜包铝管、光滑铜管或轧纹铜管；2）内导体预处理：3）在预处理过的内导体外挤包聚乙烯发泡绝缘层；4）开槽外导体铜带生产；5）外导体纵包、发热导线放热、外护套挤出，然后经过冷水槽进行冷却成形，制成自融冰漏泄同轴电缆。

Description

自融冰漏泄同轴电缆及其制作方法 技术领域
本发明涉及的是一种自融冰漏泄同轴电缆及其制作方法，特别适用于解决漏泄同轴电缆在覆冰地区使用时存在的挂冰问题。
背景技术
随着通信技术的发展，在山区隧道、高架等传统天线无法有效覆盖的铁路区间已大量采用漏泄同轴电缆(以下简称漏缆)，有效解决了信号不稳定问题。在冬季，由于冰雪、冻雨的影响，漏缆上会积累冰挂，过多的积冰对漏缆造成巨大载荷并导致漏缆断裂，影响GSM-R覆盖效果，威胁行车安全(如掉落在轨道上)。现有解决冰挂问题的方法多为人工除冰作业，耗时费力，且需要开时间窗，对行车造成影响。
发明内容
本发明目的是针对传统漏泄同轴电缆在覆冰地区使用时存在的挂冰问题，提供一种自融冰漏泄同轴电缆及其制作方法。
自融冰漏泄同轴电缆及其制作方法采取以下技术方案实现：
自融冰漏泄同轴电缆由外向内由外护套、发热导线、开槽外导体、聚乙烯发泡绝缘层和内导体组成，电缆外护套与开槽外导体中间设有一组发热导线，发热导线铜线编织层与开槽外导体紧贴，开槽外导体设置有漏泄槽孔，发热导线放置位置与开槽外导体漏泄槽孔呈180°相对。
所述的内导体为中空。
所述的发热导线至少设置有两根。
本发明自融冰漏泄同轴电缆制备方法如下：
1、内导体：内导体可为铜包铝管、光滑铜管或轧纹铜管等，经检验后入库待用。
2、内导体预处理：内导体经过放线架放线出来，经过校直轮校直，保证内导体没有弯曲缺陷。
3、在预处理过的内导体外挤包聚乙烯发泡绝缘层：泡沫聚乙烯绝缘物理发泡工艺是关键技术，该聚乙烯发泡绝缘层采用内皮层、发泡层和外皮层组成一体，即皮-泡-皮结构；内皮层材料为低密度聚乙烯和粘结剂的混合料，低密度聚乙烯和粘结剂重量百分配比分别为低密度聚乙烯75～85％、粘结剂15～25％；发泡层材料为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和成核剂的混合料，低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和成核剂重量百分配比分别为低密度聚乙烯15～35％、高密度聚乙烯63.7～83.7％、成核剂0.8～1.8％；外皮层材料为高密度聚乙烯或低密度聚乙烯。
(1)将内皮层材料低密度聚乙烯和粘结剂按配比称量，在内皮挤塑机中加热120℃～195℃经螺杆熔融混合，预处理过的内导体经高频振荡加热或热风枪预热，预热温度为40～60℃， 通过内皮挤塑机将内皮层材料低密度聚乙烯和粘结剂混合料挤包在内导体外部，形成内皮层，保证内导体能够和内皮层紧密的粘结在一起，从而改善其防潮密封性能。
(2)将发泡层材料低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和成核剂按配比称量，在发泡挤塑机中混合，混合料在140℃～195℃熔融状态下高压注入氮气或二氧化碳气体，在螺杆的旋转、剪切作用下，使熔融塑料和气体充分混合，熔融聚乙烯混合物和气体混合成核，发泡混合物通过十字机头均匀稳定地挤出，包覆到上述挤包有内皮层的内导体外，形成发泡层。
(3)将外皮层材料高密度聚乙烯或低密度聚乙烯在外皮挤塑机中加热120℃～230℃熔融，包覆于上述挤包有内皮层和发泡层的内导体外，形成外皮层，随后压力释放，使发泡层泡孔生长，随后分别经过35℃～38℃的热水槽、28℃～30℃的温水槽和18℃～20℃冷水槽，聚乙烯发泡绝缘层冷却成型，经过三段的冷却处理，减小了发泡缆芯的收缩，使泡孔稳定及绝缘结构成形，使得内导体外均匀挤包聚乙烯发泡绝缘层制成发泡芯线。
4、开槽外导体铜带生产：将外导体铜带经自动冲孔机按预先设计的漏泄槽孔结构和尺寸冲孔，冲孔节距偏差±0.2mm，冲孔中心偏差±0.3mm，漏泄槽孔完整无毛刺，铜带无折边，表面光滑无氧化。
5、外导体纵包、发热导线放线、外护套挤出：发泡芯线和发热导线使用配备磁粉制动器的放线架恒张力放线，放线张力0N至300N连续可调，张力波动±5N。开槽外导体铜带采用力矩电机主动放带，放带张力稳定且可调，铜带放带速度与生产线速度同步。发热导线放置位置与开槽外导体的漏泄槽孔呈180°相对，使用导辊、导轮和并线模具保持发热导线的位置固定。通过纵包模具将开槽外导体纵包到发泡芯线外，同时通过专用模具将发热导线放置到纵包后的开槽外导体外并与开槽外导体紧密接触，同时挤出机同步挤出一层护套到开槽外导体和发热导线外，护套挤出温度为120℃～230℃，然后经过冷水槽进行冷却成形，防止护套层出现鼓泡现象；最后利用工频火花机进行火花实验，交流火花参考电压为8kv～10kv，制成自融冰漏泄同轴电缆。
自融冰漏泄同轴电缆成品检测，成品自融冰漏泄同轴电缆需要测试的主要电气参数是：
(1)20℃发热导线直流电阻:8.0mm2截面导体直流电阻≤2.16Ω/km；7.4mm2截面导体直流电阻≤2.33Ω/km；6.1mm2截面导体直流电阻≤2.84Ω/km；3.5mm2截面导体直流电阻≤4.93Ω/km；
(2)衰减常数：20℃时900MHz衰减：50-22规格电缆衰减常数≤5.0dB/100m；50-32规格电缆衰减常数≤3.0dB/100m；50-42规格电缆衰减常数≤2.2dB/100m；
(3)特性阻抗：50±2Ω
(4)绝缘电阻：≥10000MΩ·km
(5)耦合损耗：900MHz，95％，max，距电缆2m处测量，耦合损耗69dB。
主要测试仪器有：信号发生器、网络分析仪、高精度数字电容表、高精度数字万用表、 半波偶极天线、高阻计、微欧姆计、耐压测试仪和剖面分析仪等。
本发明自融冰漏泄同轴电缆具有如下特点：
1、接入温度控制系统后具备可控的自发热功能，在环境温度-10℃、风速6米/秒时，电缆表面温度能保持在5℃以上，实现自动除冰功能，且信号传输性能不产生劣化。
2、发泡度高，传输性能好：绝缘发泡度可达到75％以上，可以制得气泡尺寸极小的泡沫聚乙烯，其介电常数可以低至1.20左右，介质损耗角正切也可大大地减小到10-4左右。
3、安全系数高，自融冰漏泄同轴电缆具有良好的防潮性能从而保持电缆电性能和信号传输性能的可靠稳定，自融冰功能能够确保漏缆在覆冰区免受冰挂的重负荷，保证通信安全和行车安全。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明自融冰漏泄同轴电缆结构示意图。
图2是本发明自融冰漏泄同轴电缆结构剖视图。
图3是本发明自融冰漏泄同轴电缆制备方法流程图。
具体实施方式
参照附图1、2、3，自融冰漏泄同轴电缆由外护套1、发热导线2、开槽外导体3、聚乙烯发泡绝缘层4和内导体5构成多层结构，其中内导体5为中空，内导体5外部为聚乙烯发泡绝缘层4，在聚乙烯发泡绝缘层4外有轧纹或平面开槽外导体3，在开槽外导体3外面有发热导线2，发热导线2的位置与开槽外导体3的漏泄槽孔6呈180°相对，开槽外导体3和发热导线2外有外护套1。
图1为本发明的一种实施例的结构示意图，50-42规格自融冰漏泄同轴电缆内导体5外部为聚乙烯发泡绝缘层4，在聚乙烯发泡绝缘层4外有轧纹或平面开槽外导体3，在开槽外导体3外面有发热导线2，发热导线2的位置与开槽外导体3的漏泄槽孔6呈180°相对，开槽外导体3和发热导线2外有外护套1。50-42规格自融冰漏泄同轴电缆结构尺寸为：内导体5外径17.3mm，聚乙烯发泡绝缘层4外径42.5mm，开槽外导体3最大外径44.5mm，发热导线2数量为3根，发热导线外径3.0mm，外护套1外径48.0mm。
本发明的第二个实施例结构型式与上述实施例相似，不同的是电缆规格不同，50-32规格自融冰漏泄同轴电缆内导体5外部为聚乙烯发泡绝缘层4，在聚乙烯发泡绝缘层4外有轧纹或平面开槽外导体3，在开槽外导体3外面有发热导线2，发热导线2的位置与开槽外导体3的漏泄槽孔6呈180°相对，开槽外导体3和发热导线2外有外护套1。50-32规格自融冰漏泄同轴电缆结构尺寸为：内导体5外径13.1mm，聚乙烯发泡绝缘层4外径32.5mm，开槽外导体3最大外径34.5mm，发热导线2数量为3根，发热导线外径2.8mm，外护套1外径38.0mm。
本发明的任务可由如下方式完成，50-42规格自融冰漏泄同轴内导体5外径17.3±0.2mm，聚乙烯发泡绝缘层4外径42.5±0.3mm，开槽外导体3最大外径44.5mm，发热导线2数量为3根，发热导线外径3.0±0.1mm，外护套1外径48.0±0.4mm，护套厚度2.2±0.1mm。
本发明的任务也可由如下方式完成，50-32规格自融冰漏泄同轴电缆内导体5外径17.3±0.2mm，聚乙烯发泡绝缘层4外径42.5±0.3mm，开槽外导体3最大外径44.5mm，发热导线2数量为3根，发热导线外径3.0±0.1mm，外护套1外径48.0±0.4mm，护套厚度2.2±0.1mm。
本发明自融冰漏泄同轴电缆制备方法如下：
1、内导体：内导体5可为铜包铝、铜包铝管、光滑铜管或轧纹铜管等，经检验后入库待用。
2、内导体预处理：内导体5经过放线架放线出来，经过校直轮校直，保证内导体没有弯曲缺陷。
3、在预处理过的内导体5外挤包聚乙烯发泡绝缘层4：泡沫聚乙烯绝缘物理发泡工艺是关键技术，该聚乙烯发泡绝缘层采用内皮层、发泡层和外皮层组成一体，即皮-泡-皮结构；内皮层材料为低密度聚乙烯和粘结剂的混合料，低密度聚乙烯和粘结剂重量百分配比分别为低密度聚乙烯75～85％、粘结剂15～25％；发泡层材料为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和成核剂的混合料，低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和成核剂重量百分配比分别为低密度聚乙烯15～35％、高密度聚乙烯63.7～83.7％、成核剂0.8～1.8％；外皮层材料为高密度聚乙烯或低密度聚乙烯。
(1)将内皮层材料低密度聚乙烯和粘结剂按配比称量，在内皮挤塑机中加热120℃～195℃经螺杆熔融混合，预处理过的内导体经高频振荡加热或热风枪预热，预热温度为40～60℃，通过内皮挤塑机将内皮层材料低密度聚乙烯和粘结剂混合料挤包在内导体外部，形成内皮层，保证内导体能够和内皮层紧密的粘结在一起，从而改善其防潮密封性能。
(2)将发泡层材料低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和成核剂按配比称量，在发泡挤塑机中混合，混合料在140℃～195℃熔融状态下高压注入氮气或二氧化碳气体，在螺杆的旋转、剪切作用下，使熔融塑料和气体充分混合，熔融聚乙烯混合物和气体混合成核，发泡混合物通过十字机头均匀稳定地挤出，包覆到上述挤包有内皮层的内导体外，形成发泡层。
(3)将外皮层材料高密度聚乙烯或低密度聚乙烯在外皮挤塑机中加热120℃～230℃熔融，包覆于上述挤包有内皮层和发泡层的内导体外，形成外皮层，随后压力释放，使发泡层泡孔生长，随后分别经过35℃～38℃的热水槽、28℃～30℃的温水槽和18℃～20℃冷水槽，聚乙烯发泡绝缘层冷却成型，经过三段的冷却处理，减小了发泡缆芯的收缩，使泡孔稳定及绝缘结构成形，使得内导体外均匀挤包聚乙烯发泡绝缘层制成发泡芯线。
4、开槽外导体铜带生产：将外导体铜带经自动冲孔机按预先设计的漏泄槽孔结构和尺寸冲孔，冲孔节距偏差±0.2mm，冲孔中心偏差±0.3mm，漏泄槽孔完整无毛刺，铜带无折边， 表面光滑无氧化。
5、外导体纵包、发热导线放线、外护套挤出：发泡芯线和发热导线使用配备磁粉制动器的放线架恒张力放线，放线张力0N至300N连续可调，张力波动±5N。开槽外导体铜带采用力矩电机主动放带，放带张力稳定且可调，铜带放带速度与生产线速度同步。发热导线2放置位置与开槽外导体3的漏泄槽孔呈180°相对，使用导辊、导轮和并线模具保持发热导线的位置固定。通过纵包模具将开槽外导体纵包到发泡芯线外，同时通过专用模具将发热导线放置到纵包后的开槽外导体外并与开槽外导体紧密接触，同时挤出机同步挤出一层护套到开槽外导体和发热导线外，护套挤出温度为120℃～230℃，然后经过冷水槽进行冷却成形，防止护套层出现鼓泡现象；最后利用工频火花机进行火花实验，交流火花参考电压为8kv～10kv，制成自融冰漏泄同轴电缆。
自融冰漏泄同轴电缆成品检测，成品自融冰漏泄同轴电缆需要测试的主要电气参数是：
(1)20℃发热导线直流电阻:8.0mm2截面导体直流电阻≤2.16Ω/km；7.4mm2截面导体直流电阻≤2.33Ω/km；6.1mm2截面导体直流电阻≤2.84Ω/km；3.5mm2截面导体直流电阻≤4.93Ω/km；
(2)衰减常数：20℃时900MHz衰减：50-22规格电缆衰减常数≤5.0dB/100m；50-32规格电缆衰减常数≤3.0dB/100m；50-42规格电缆衰减常数≤2.2dB/100m；
(3)特性阻抗：50±2Ω
(4)绝缘电阻：≥10000MΩ·km
(5)耦合损耗：900MHz，95％，max，距电缆2m处测量，耦合损耗69dB。
主要测试仪器有：信号发生器、网络分析仪、高精度数字电容表、高精度数字万用表、半波偶极天线、高阻计、微欧姆计、耐压测试仪和剖面分析仪等。

Claims (5)

  1. 一种自融冰漏泄同轴电缆，其特征在于：由外向内由外护套、发热导线、开槽外导体、聚乙烯发泡绝缘层和内导体组成，电缆外护套与开槽外导体中间设有一组发热导线，发热导线铜线编织层与开槽外导体紧贴，开槽外导体设置有漏泄槽孔，发热导线放置位置与开槽外导体漏泄槽孔呈180°相对。
  2. 根据权利要求1所述的一种自融冰漏泄同轴电缆，其特征在于：所述的内导体为中空。
  3. 根据权利要求1所述的一种自融冰漏泄同轴电缆，其特征在于：所述的发热导线至少设置有两根。
  4. 权利要求1所述的自融冰漏泄同轴电缆制备方法，其特征在于：
    1)内导体：内导体可为铜包铝管、光滑铜管或轧纹铜管等，经检验后入库待用。
    2)内导体预处理：内导体经过放线架放线出来，经过校直轮校直，保证内导体没有弯曲缺陷。
    3)在预处理过的内导体外挤包聚乙烯发泡绝缘层：泡沫聚乙烯绝缘物理发泡工艺是关键技术，该聚乙烯发泡绝缘层采用内皮层、发泡层和外皮层组成一体，即皮-泡-皮结构；内皮层材料为低密度聚乙烯和粘结剂的混合料，低密度聚乙烯和粘结剂重量百分配比分别为低密度聚乙烯75～85％、粘结剂15～25％；发泡层材料为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和成核剂的混合料，低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和成核剂重量百分配比分别为低密度聚乙烯15～35％、高密度聚乙烯63.7～83.7％、成核剂0.8～1.8％；外皮层材料为高密度聚乙烯或低密度聚乙烯。
    (1)将内皮层材料低密度聚乙烯和粘结剂按配比称量，在内皮挤塑机中加热120℃～195℃经螺杆熔融混合，预处理过的内导体经高频振荡加热或热风枪预热，预热温度为40～60℃，通过内皮挤塑机将内皮层材料低密度聚乙烯和粘结剂混合料挤包在内导体外部，形成内皮层，保证内导体能够和内皮层紧密的粘结在一起，从而改善其防潮密封性能。
    (2)将发泡层材料低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和成核剂按配比称量，在发泡挤塑机中混合，混合料在140℃～195℃熔融状态下高压注入氮气或二氧化碳气体，在螺杆的旋转、剪切作用下，使熔融塑料和气体充分混合，熔融聚乙烯混合物和气体混合成核，发泡混合物通过十字机头均匀稳定地挤出，包覆到上述挤包有内皮层的内导体外，形成发泡层。
    (3)将外皮层材料高密度聚乙烯或低密度聚乙烯在外皮挤塑机中加热120℃～230℃熔融，包覆于上述挤包有内皮层和发泡层的内导体外，形成外皮层，随后压力释放，使发泡层泡孔生长，随后分别经过35℃～38℃的热水槽、28℃～30℃的温水槽和18℃～20℃冷水槽，聚乙烯发泡绝缘层冷却成型，经过三段的冷却处理，减小了发泡缆芯的收缩，使泡孔稳定及绝缘结构成形，使得内导体外均匀挤包聚乙烯发泡绝缘层制成发泡芯线。
    4)开槽外导体铜带生产：将外导体铜带经自动冲孔机按预先设计的漏泄槽孔结构和尺寸冲孔，冲孔节距偏差±0.2mm，冲孔中心偏差±0.3mm，漏泄槽孔完整无毛刺，铜带无折边， 表面光滑无氧化。
    5)外导体纵包、发热导线放线、外护套挤出：发泡芯线和发热导线使用配备磁粉制动器的放线架恒张力放线，放线张力0N至300N连续可调，张力波动±5N。开槽外导体铜带采用力矩电机主动放带，放带张力稳定且可调，铜带放带速度与生产线速度同步。发热导线放置位置与开槽外导体的漏泄槽孔呈180°相对，使用导辊、导轮和并线模具保持发热导线的位置固定。通过纵包模具将开槽外导体纵包到发泡芯线外，同时通过专用模具将发热导线放置到纵包后的开槽外导体外并与开槽外导体紧密接触，同时挤出机同步挤出一层护套到开槽外导体和发热导线外，护套挤出温度为120℃～230℃，然后经过冷水槽进行冷却成形，防止护套层出现鼓泡现象；最后利用工频火花机进行火花实验，交流火花参考电压为8kv～10kv，制成自融冰漏泄同轴电缆。
  5. 根据权利要求4所述的自融冰漏泄同轴电缆制备方法，其特征在于：自融冰漏泄同轴电缆成品检测，成品自融冰漏泄同轴电缆需要测试的主要电气参数是：
    (1)20℃发热导线直流电阻:8.0mm2截面导体直流电阻≤2.16Ω/km；7.4mm2截面导体直流电阻≤2.33Ω/km；6.1mm2截面导体直流电阻≤2.84Ω/km；3.5mm2截面导体直流电阻≤4.93Ω/km；
    (2)衰减常数：20℃时900MHz衰减：50-22规格电缆衰减常数≤5.0dB/100m；50-32规格电缆衰减常数≤3.0dB/100m；50-42规格电缆衰减常数≤2.2dB/100m；
    (3)特性阻抗：50±2Ω
    (4)绝缘电阻：≥10000MΩ·km
    (5)耦合损耗：900MHz，95％，max，距电缆2m处测量，耦合损耗69dB。
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