Высокочастотный электрический кабель связи

Полезная модель относится к кабелям связи и сигнализации. Изолированные токопроводящие жилы скручены в пары, которые скручены в элементарные пучки и сердечник. Свободное пространство в сердечнике заполнено гидрофобным заполнителем с равномерно распределенным по объему ферромагнитным порошком с содержанием не более 85% от объема заполнителя. Кабель имеет электрический экран и полимерную оболочку.

Предлагаемая конструкция кабеля обеспечивает защиту от взаимных электромагнитных влияний при передаче сигналов с частотой более 1 МГц при упрощении технологии изготовления кабеля.

Полезная модель относится к кабельной промышленности и может быть использована в конструкциях кабелей связи и сигнализации.

Известен высокочастотный электрический кабель связи по патенту на полезную модель №65684. Данный кабель имеет следующую конструкцию: несколько изолированных полимером токопроводящих жил, попарно скрученных между собой, пары скручены в элементарные пучки, а элементарные пучки в сердечник, свободное пространство в сердечнике заполнено гидрофобным заполнителем, в состав которого равномерно по объему введен рассеиватель электромагнитной энергии в виде кусочков фольги размером не более 5 мм, составляющих не более 10% от объема заполнителя, наложенную поверх сердечника поясную изоляцию и слой гидрофобного заполнителя поверх поясной изоляции, алюмополиэтиленовый экран и полиэтиленовую влагозащитную оболочку.

Из группы высокочастотных электрических кабелей связи известный кабель положительно выделяет наличие рассеивателя электромагнитной энергии, позволяющего снизить электромагнитные влияния между парами или, что то же самое, повысить помехозащищенность пар в сердечнике. Используемый рассеиватель в виде кусочков фольги воздействует на электрическую составляющую электромагнитного поля. Однако используемый вид рассеивателя имеет некоторые недостатки. Во-первых, технологически очень сложно изготовить в промышленных масштабах массу кусочков фольги с размером менее 5 мм; во-вторых, при перемешивании в вязком гидрофобном заполнителе трудно достичь равномерного распределения кусочков фольги по объему гидрофобного заполнителя; в-третьих в силу случайности процесса смешивания трудно исключить наличие электрических контактов между кусочками фольги, что может трактоваться, как появление единого кусочка фольги с суммарной длиной, в-четвертых, кусочки фольги имеют плоскую структуру, что в случае ориентации их параллельно силовым линиям электрической составляющей электромагнитного поля будет приводить к снижению эффективности их действия.

Выберем в качестве прототипа высокочастотный электрический кабель связи по патент на полезную модель №65684.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание высокочастотного электрического кабеля связи, обеспечивающего равномерно распределенную по объему сердечника защиту от электромагнитных влияний между парами сердечника при передаче сигналов частотой более 1 МГц.

Техническая задача решается тем, что предлагается высокочастотный электрический кабель связи, состоящий из нескольких изолированных полимером токопроводящих жил, попарно скрученных между собой, пары скручены в элементарные пучки, а пучки в сердечник, или пары скручены непосредственно в сердечник, свободное пространство в сердечнике заполнено гидрофобным заполнителем, в который равномерно по объему введен рассеиватель электромагнитного поля, поверх сердечника наложена поясная изоляция и поверх нее еще слой гидрофобного заполнителя, электрический экран и полимерная влагозащитная оболочка. Новым в этой конструкции является то, что рассеиватель электромагнитной энергии выполнен в виде ферромагнитного порошка. Использование ферромагнитного порошка имеет следующие преимущества по сравнению с кусочками фольги: во-первых, он выпускается в промышленных масштабах для изготовления ферромагнитных сердечников для соленоидов и высокочастотных трансформаторов; во-вторых, имеет достаточно малые размеры частиц и хорошо смешивается с полимерной основой при изготовлении магнитодиэлектриков; в-третьих, он воздействует на магнитную составляющую электромагнитного поля, поэтому наличие случайных контактов между частицами порошка в смеси не приводит к значительному ухудшению ее свойств, в-четвертых, частицы порошка имеют форму близкую к сферической, что исключает требование к определенной направленности в пространстве.

Содержание ферромагнитного порошка в гидрофобном заполнителе целесообразно поддерживать на уровне не более 85% от объема заполнителя.

Увеличение объема ферромагнитного порошка свыше 85% от объема заполнителя положительного эффекта не дает.

Для прокладки кабелей в кабельной канализации в условиях прямого воздействия воды целесообразно изготавливать кабель в полиэтиленовой оболочке.

Для одиночной прокладки кабеля внутри помещений целесообразно использовать кабель в оболочке из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом в диапазоне от 19 до 28.

Для прокладки кабеля непосредственно в грунт, желательно, чтобы кабель дополнительно содержал наложенные на названную влагозащитную оболочку слой водоблокирующего материала, броню из стальных ламинированных полиэтиленовой композицией лент, наложенных продольно гофрировано или обмоткой по спирали, или из круглых стальных оцинкованных проволок, наложенных в виде оплетки или обмоткой по спирали и влагозащитный шланг из полиэтиленовой композиции.

Для подвески кабеля на столбах и опорах связи со спиральными зажимами обвивающего типа целесообразно, чтобы дополнительно кабель содержал в центре сердечника трос в полимерной изоляции.

Для подвески кабеля на столбах и опорах связи с зажимами захватного типа целесообразно, чтобы кабель и трос были заключены в дополнительную общую полимерную оболочку, причем трос располагается параллельно центральной оси кабеля.

Для прокладки кабелей в условиях, к которым предъявляются требования не распространения горения при групповой прокладке и низкого дымовыделения, предусмотрены кабели с оболочкой из специального поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не ниже 35 или из полимерной безгалогенной композиции с кислородным индексом не ниже 45.

Для прокладки бронированных кабелей в условиях, к которым предъявляются требования не распространения горения при групповой прокладке и низкого дымовыделения (например, с вводом в здание) предусмотрены кабели с влагозащитными оболочкой и шлангом из специального поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не ниже 35 или из полимерной безгалогенной композиции с кислородным индексом не ниже 45.

В дальнейшем предлагаемая полезная модель поясняется конкретными примерами выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 - изображает поперечное сечение бронированного кабеля;

фиг.2 - изображает поперечное сечение кабеля с встроенным в сердечник тросом;

фиг.3 - изображает поперечное сечение кабеля с встроенным в защитную оболочку тросом.

Высокочастотный электрический кабель связи 1 (фиг.1) состоит из нескольких изолированных полимером токопроводящих жил 2, попарно скрученных между собой, пары скручены в элементарные пучки, а пучки в сердечник или пары скручены непосредственно в сердечник, свободное пространство в сердечнике заполнено гидрофобным заполнителем, поверх сердечника наложена поясная изоляция 3 и еще слой гидрофобного заполнителя 4, электрического экрана 5, влагозащитной оболочки 6 из полимерной композиции, слоя водоблокирующего материала 7, брони 8 из стальных ламинированных полиэтиленовой композицией лент, наложенных продольно гофрировано или обмоткой по спирали, или из круглых стальных оцинкованных проволок и влагозащитного шланга 9 из полиэтиленовой композицией. При этом в гидрофобный заполнитель сердечника равномерно по объему введен ферромагнитный порошок, составляющий не более 85% от объема заполнителя.

Высокочастотный электрический кабель связи 10 (фиг.2) предназначенный для подвески на столбах и опорах связи со спиральными зажимами обвивающего типа состоит из проложенного в центре сердечника троса 11, изолированного полимерным материалом 12, из нескольких изолированных полимером токопроводящих жил 2, попарно скрученных между собой, пары скручены и элементарные пучки, скрученные вокруг троса в сердечник, или пары непосредственно скручены вокруг троса в сердечник, свободное пространство в

сердечнике заполнено гидрофобным заполнителем, в который равномерно по объему введен ферромагнитный порошок, составляющий не более 85% от объема заполнителя, поясной изоляции 3 и слоя гидрофобного заполнителя 4 поверх нее, электрического экрана 5, и влагозащитной оболочки 6 из полимерной композиции.

Высокочастотный электрический кабель связи 13 (фиг.3), предназначенный для подвески кабеля на столбах и опорах связи с зажимами захватного типа, состоит из нескольких изолированных полимером токопроводящих жил 2, попарно скрученных между собой, пары скручены в элементарные пучки, а пучки в сердечник, или пары скручены непосредственно в сердечник, свободное пространство в сердечнике заполнено гидрофобным заполнителем, в который равномерно по объему введен ферромагнитный порошок, составляющий не более 85% от объема заполнителя, поясной изоляции 3 и слоя гидрофобного заполнителя 4 поверх нее, электрического экрана 5, влагозащитной оболочки 6 из полимерной композиции и дополнительной общей полимерной оболочки 14, наложенной одновременно на трос 11 и кабель в влагозащитной оболочке 6.

Технология изготовления кабелей согласно заявляемой полезной модели включает следующие операции.

Токопроводящие жилы 2 для описываемых в данной полезной модели кабелей изготавливают, как правило, в виде мягкой (отожженной) медной проволоки, получаемой из медной проволоки «катанки» преимущественно диаметром 8 мм методом волочения. Обычно применяется две операции: грубое и среднее волочение. Причем операция среднего волочения в современном оборудовании совмещена с операцией отжига и изолирования в экструзионной линии.

Изоляция жил может выполняться из сплошного полиэтилена или из вспененного с внутренним сплошным адгезивным слоем и внешним сплошным (защищающим от проникновения гидрофобного заполнителя) слоем на автоматической экструзионной линии.

Для обеспечения гладкости изоляции в сплошной полиэтилен добавляют от 6% до 48% полипропилена, смесь получают в виде смеси гранул в специальной емкости перед загрузкой в бункер экструдера. Для получения вспененного полиэтилена в современных линиях встраивается установка физического вспенивания, для получения каждого слоя изоляции используется отдельный экструдер. Масса материалов от всех экструдеров поступает в специальную головку, где и осуществляется наложение изоляции.

Скрутка изолированных жил в пару и пар в элементарный пучок или эквивалентный ему по количеству пар сердечник кабеля производится на машине совмещенной скрутки по методу однонаправленной или разнонаправленной (реверсивной) скрутки.

Введение гидрофобного заполнителя в сердечник кабеля производится под давлением на специальной установке, встроенной в экструзионную линию для наложения влагозащитной оболочки 6. Ферромагнитный порошок в требуемом объеме предварительно замешивают в бункере установки до получения равномерного заполнения им всей массы гидрофобного заполнителя. Слой заполнителя 4 поверх поясной изоляции 3 накладывается на этой же установке.

Экструзионная линия для наложения влагозащитной оболочки 6 содержит также устройства для продольного наложения ленточной поясной изоляции 3 и электрического экрана 5. Поясная изоляция 3 может быть полимерной или бумажной, электрический экран в виде металлополимерной ленты с алюминием или медью в основе.

Для кабелей наружной прокладки металлополимерная лента накладывается продольно с перекрытием полимером наружу, причем полимер выбирается однородным с полимером оболочки.

Для кабелей внутренней прокладки электрический экран может накладываться продольно и спирально без ограничения вида полимера. При обмотке по спирали может использоваться алюминиевая фольга без полимерного подслоя.

Водоблокирующий слой 7 изготавливается наложением обмоткой по спирали водоблокирующей ленты на обмоточной машине.

Также лента из водоблокирующего материала может подпускаться под броню 8 на операции бронирования кабеля.

Наложение ленточной брони 8 может производиться обмоткой лентами по спирали на обмоточной машине или продольно на установке совмещенной с экструзионной линией для наложения влагозащитного шланга с предварительным гофрированием ленты.

Для кабелей наружной прокладки сталеполимерная лента должна иметь полимер однородный с полимером влагозащитного шланга.

Наложение круглой проволочной брони 8 может осуществляться по методу оплетки на оплеточной машине или обмоткой по спирали на бронировочной машине.

Влагозащитный шланг 9 и общую полимерную оболочку 14 накладывают на экструзионной линии.

Трос 11 обычно покупается готовым, скрученным из металлических проволок, стеклонитей или прочных синтетических нитей. Полимерная изоляция 12 троса изготавливается из любого полимерного материала экструзионным способом.

Для подтверждения технического результата были изготовлены образцы кабеля по заявляемой полезной модели трех групп, в каждой группе по пять образцов. Длина каждого кабеля равнялась 100 м.

В первой группе ферромагнитный порошок составлял примерно 25% от объема, занимаемого гидрофобным заполнителем, в другой - 50%, в третьей - 85%.

Для сравнения испытывали группу из пяти образцов обычного кабеля без ферромагнитного порошка в заполнителе.

Производили измерение переходного затухания на ближнем конце на частоте 1 МГц (известное как NEXT). Результаты измерений сведены в таблицу.

Как видно из результатов, представленных в таблице рост переходного затухания на ближнем конце кабеля в зависимости от степени наполнения окружающей рабочую пару среды (гидрофобного заполнителя) ферромагнитным порошком наблюдается примерно до объемного заполнения 85%. Дальнейшее увеличение объема ферромагнитного порошка положительного эффекта не дает.

1. Высокочастотный электрический кабель связи, включающий несколько изолированных полимером токопроводящих жил, попарно скрученных между собой, пары скручены в элементарные пучки, а элементарные пучки в сердечник, или пары скручены непосредственно в сердечник, свободное пространство в сердечнике заполнено гидрофобным заполнителем, содержащим рассеиватель электромагнитной энергии, наложенную поверх сердечника поясную изоляцию и слой гидрофобного заполнителя поверх поясной изоляции, электрический экран и полимерную влагозащитную оболочку, отличающийся тем, что рассеиватель электромагнитной энергии выполнен в виде ферромагнитного порошка, равномерно распределенного по объему заполнителя и составляющего не более 85% от его объема.

2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что влагозащитная оболочка выполнена из полиэтиленовой композиции.

3. Кабель по п.1, отличающийся тем, что влагозащитная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом в диапазоне от 19 до 28.

4. Кабель по п.1, отличающийся тем, что влагозащитная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не ниже 35 и пониженным дымовыделением или из полимерной безгалогенной композиции с кислородным индексом не ниже 45.

5. Кабель по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит трос, размещенный в середине сердечника вдоль центральной оси кабеля, а вокруг него скручены пары или элементарные пучки сердечника.

6. Кабель по п.1, отличающийся тем, что он заключен в дополнительную общую полимерную оболочку и содержит дополнительный трос, размещенный в названной дополнительной оболочке параллельно центральной оси кабеля.

7. Кабель по п.6, отличающийся тем, что полимерная влагозащитная оболочка и дополнительная общая полимерная оболочка выполнены из одного материала и представляют собой единое целое.

8. Кабель по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит наложенные на влагозащитную оболочку слой водоблокирующего материала, броню из металлических проволок или стальных лент, ламинированных полиэтиленовой композицией, и влагозащитный шланг из полиэтиленовой композиции.

9. Кабель по п.8, отличающийся тем, что влагозащитные оболочка и шланг выполнены из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не ниже 35 и пониженным дымовыделением или из полимерной безгалогенной композиции с кислородным индексом не ниже 45.