高能点火多层金属屏蔽电缆的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出的一种高能点火多层金属屏蔽电缆，包括由外层、中间层和内层组合构成的电缆屏蔽层。电缆屏蔽层由不锈钢网套（1）、波纹金属带（2）、绝缘套管（3）和铜防波套（4）组成。本实用新型电缆屏蔽层品质优良，电磁外泄小，电缆外保护层绝缘强度高，传输损耗低，恶劣环境适应能力强，可屏蔽点火能量的杂散辐射，可有效避免和防止对现场其它弱电设备、场电子设备的电磁干扰。解决了传统屏蔽网套存在很多电磁泄漏点缺陷，或网套加软管电磁兼容不达标，重量超标，弯曲性能差等缺陷。
【专利说明】高能点火多层金属屏蔽电缆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种主要用于发动机传递电能、保护内部导线的电磁屏蔽点火电缆，尤其是耐高温的高能(单次传递能量大于16焦耳)点火多层金属屏蔽电缆。
【背景技术】
[0002]在由高能点火装置、高能点火电缆、高能半导体电咀(点火枪)三部分组成的高能点火系统中，点火电缆是点火系统能量传输部件的主要屏蔽装置。随着飞行器的迅速发展，同时对系统电磁兼容要求愈来愈高，点火系统一般采用电子点火方式，电磁干扰是影响点火系统电路以及周围其它系统正常工作的主要因素之一。越来越多的高科技电子产品的开发与应用，带来了一个不容忽视的重要课题——电磁兼容性的研究。电磁兼容性是指电气装置或电气系统不产生干扰或不受环境干扰，工作在指定环境中的能力。电磁干扰产生的影响是严重的，关系到汽车、船舶飞行器的安全可靠性，已经成为一个非常重要和迫切急需解决的研究课题。点火系统在工作过程中产生高电压、强电流，相当于电磁发射体，点火系统的点火能量通过点火电缆传输到点火电嘴，在火花塞间隙(半导体表面)形成雪崩式放电，工作中产生电火花，点火电流瞬间突变以及在整个放电过程中产生高频振荡并以电磁波形式发射到空中，对周围数百米范围内的电子设备及其它无线电装置的正常工作，产生不同程度的干扰，引发很多严重的后果。产生的干扰不但会影响外界的电子电器设备的正常工作，而且会影响自身电子电器设备的正常工作，因此，电磁环境干扰会对电子产品的性能产生不利的影响，甚至会导致其功能丧失。无线电干扰源主要是发动机的点火系统，其干扰波来自点火系统次级电压产生的高频振荡，其次，在发电机负载电流突变和整流时也会产生电磁波。产生的干扰电磁波分传导干扰和福射干扰两种。传导干扰电磁波是通过导线直接输入无线电设备和电子设备内部的，而辐射干扰电磁波则是在空间传播，通过天线(如点火系统高压线就相当于天线)输入无线电设备内部，从而使它们的工作性能难以发挥，由此影响电子设备的安全性、可靠性及稳定性等等。与火花塞和点火线圈连接的电路是一种线束中间带有铁氧体磁棒的电路。在一定长度的铁氧体磁棒上缠绕有特定圈数的螺旋状线圈，这种线束对频率非常敏感，任何因素激发出的电路中的振荡，都会通过导线等以电磁波的形式发射出去产生电磁干扰。点火电缆是点火系统能量传输的通道，电缆皮电流随入射场波形、电缆长度、电缆屏蔽层感应电流是耦合电磁脉冲能量的重要途径。高空电磁脉冲(HEMP)由于其能量大，频谱宽，覆盖范围广，可以引起通信、电子和电力系统的损伤或破坏。点火电线在高压点火时所产生的高频电磁波，电子设备受到干扰，甚至无法正常工作。在舰船电气或电子系统中，电缆主要用于联接不同的设备或系统，并实现它们之间能量与信息的有效传输。通常，系统和设备内部广泛分布了各类电缆，而由于舰船内部布置安装空间有限使得电缆密集，常因电缆的辐射与传导的耦合而发生电磁干扰，舰船通信系统中常会因为大功率电台到天线的电磁干扰问题影响了弱电系统设备的正常工作。伴随越来越多的闻科技汽车电子产品的开发与应用，汽车电子设备也存在电磁干扰问题。汽油发动机的高压点火系统会产生强电磁波，干扰其周围的无线电广播和无线电通讯业务的正常运行，并且对电磁环境造成污染。大量应用于车辆上的各种电子电器设备也同样产生电磁干扰和发动机点火系统产生沿电源线传导的干扰，使一些电子部件在这种干扰脉冲条件下，不能正常工作，甚至导致损坏。汽车点火电线在高压点火时所产生的高频电磁波，对车内的电子设备受到干扰，甚至无法正常工作。综上所述，电磁兼容的辐射发射超标主要表现在点火电缆，解决好点火电缆的电磁兼容性，即处理好点火电缆金属屏蔽技术确保内外两个空间区域的金属隔离，以控制电场、磁场由一个区域对另一个区域的感应和辐射，点火电缆传输的高能点火能量被包围起来，防止电场向外扩散。点火电缆屏蔽体应具备减弱干扰的功能，即具备吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可以抵消部分干扰电磁波)等作用。一般大部分金属材料可以提供10dB的屏蔽效能，但是在实际应用中，要达到50dB以上的屏蔽效能是比较困难的，因为屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于屏蔽体材料，更重要取决于屏蔽体制造工艺和结构，屏蔽体应具备导电连续性(整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体，但在实际应用工作中必须结合实际需求进行尽可能的作到屏蔽体的封闭处理)。一般的普通电磁屏蔽电缆通常采用(铝箔+编织)双屏蔽结构，铝塑复合箔+70%镀锡铜丝编织，铝箔标称厚度为70μπι，其中铝层厚度>40μ。由于现场电磁环境复杂，编织电缆之间存在严重的串扰。现有技术中用于发动机点火电缆的技术缺点:①电磁屏蔽性能不能满足发动机催化点火燃油控制器定时器规范GJB相关规定等要求点火电缆多层金属屏蔽体重量超出规定要求；③点火电缆工艺性差(主要表现在弯曲性)。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是针对上述现有技术存在的不足，为点火电缆提供一种绝缘强度高，传输损耗低，可屏蔽点火能量的杂散辐射，恶劣环境适应能力强，装配工艺性好，能够达到50dB以上屏蔽效能，电磁屏蔽性能满足GJB等相关规定要求，重量满足用户要求的点火电缆。。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种高能点火多层金属屏蔽电缆，包括由外层、中间层和内层组合构成的电缆屏蔽层，其特征在于:电缆屏蔽层由不锈钢网套1、波纹金属带2、绝缘套管3和铜防波套4组成。
[0005]本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果。
[0006]本实用新型采用多层金属屏蔽技术用合理的装配结构，独特的选取相应的材料及结构，电缆屏蔽层品质优良，电磁外泄小，电缆外保护层绝缘强度高，传输损耗低，恶劣环境适应能力强，可屏蔽点火能量的杂散辐射，可有效避免和防止对现场其它弱电设备、场电子设备的电磁干扰。
[0007]外层采用不锈钢网套、波纹金属带(金属编织+波纹金属带)双屏蔽结构，抗腐蚀、耐氧化，抗油、抗水、抗结焦、耐高温，不受气压污染影响，安全可靠，金属编织+波纹金属带利用金属屏蔽层的反射、吸收及趋肤效应(趋肤效应是指电流在导体截面的分布随频率的升高而趋于导体表面分布，频率越高，趋肤深度越小，即频率越高，电磁波的穿透能力越弱)实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能，具有非常好的电磁兼容(EMC)特性。利用金属对电磁波的反射、吸收和趋肤效应原理，有效地防止外部电磁干扰进入电缆，同时也阻止内部信号辐射出去，干扰其它设备的工作，并能够抵消电磁感应在屏蔽层上界面反射产生反向电磁场，干扰电磁波能量，避免电缆长度、电缆皮电流随入射场波形、电缆屏蔽层感应电流耦合电磁脉冲能量的串扰。能在_55°C?+260°C环境温度、20000m高空等恶劣条件下长期可靠工作。能够达到50dB以上屏蔽效能，重量、电磁屏蔽性能满足GJB等相关规定要求。多层金属屏蔽克服了现有技术在_55°C?+120°C环境温度以及电磁屏蔽性能不能满足GJB相关规定要求，重量超标工艺性差等。
[0008]中间层采用波纹金属带、绝缘套管(金属带+绝缘套)双屏蔽结构抗污染、气密性好，能够减小因耦合而引起的干扰信号侵入。电磁感应在波纹金属带金属屏壁内产生涡流，使电磁波消耗于涡流的热效应中，吸收涡流损耗能量，抵消电磁波屏蔽体界面反射能量，不能向外发射，从而可以避免对无线电波的干扰。屏蔽点火能量的杂散辐射，防止对其他现场电子设备的电磁干扰。在潮湿环境甚至在水中也能正常发火。
[0009]内层采用(绝缘套+铜防波套)双屏蔽绝缘结构电气接触可靠，耐腐蚀，抗污染能力强，能够避免外界电磁干扰侵入控制线和信号线。
[0010]本实用新型采用多层金属屏蔽构成的高压屏蔽点火电缆，避免了传统的网套存在很多电磁泄漏点缺陷，或网套加软管电磁兼容不达标，重量超标，弯曲性能差等缺陷，可以从根本上克服高空电磁脉冲(HEMP)能量大，频谱宽，覆盖范围广引起通信、电子和电力系统的损伤或破坏，提高汽车、船舶、飞行器电子电器部件的电磁抗扰特性、运行可靠性和安全性。
[0011]本实用新型还可以广泛应用于电力、冶金、石化系统，可直接用于点燃天然气、液化石油气、煤油、柴油、重油、渣油等【技术领域】。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
[0013]图1是本实用新型高能点火多层金属屏蔽电缆结构示意图。
[0014]图中:1不锈钢网套，2波纹金属带，3绝缘套管，4铜防波套，5高温导线。
【具体实施方式】
[0015]参阅图1。在以下描述的高能点火多层金属屏蔽电缆中，电缆屏蔽层主要由不锈钢网套1、波纹金属带2、绝缘套管3和铜防波套4组成。外层采用金属编织不锈钢网套、波纹金属带组成双屏蔽结构。中间层采用波纹金属带、绝缘套管屏蔽结构。内层采用绝缘套+铜防波套屏蔽绝缘结构。高温导线5穿入铜防波套4，套在绝缘套管3上，波纹金属带2半叠包覆于绝缘套管3管体外表面，不锈钢网套I套装在波纹金属带2上，构成点火电缆以金属屏蔽体为单元体的电磁兼容点火电缆，即可实现点火电缆以金属屏蔽体为单元体的电磁兼容要求和高能点火多层金属屏蔽电缆的功能性能要求。其中，波纹金属带装配于点火电缆，既实现了电磁兼容性能又满足了产品弯曲性和重量要求。铜防波套可以是铜屏蔽网套，铜编织网套，是采用镀锡(银)无氧铜径编织而成，编织圆桶状，套在电缆外的电缆附件。铜防波套可以是采用镀锡(银)软圆铜线(0.12，0.15，)经多股(16，24，48，64锭)编织成空心编织套而成的镀锡铜编织网状套管，是用于防止电波干扰或起保护作用的屏蔽铜编织套。镀锡铜编织防波套套径为4mm及以下的，编织密度不小于65%，4mm以上的编织密度不小于80%。波纹金属带是波纹金属软管，可以方便的弯曲、拉长、压缩(当然弯曲角度，拉长压缩比例都有限制)。金属波纹管是一种外型象规则的波浪样的管材，常用的金属波纹管有碳钢的和不锈钢的，也有钢质衬朔的、铝质的等等。主要用于需要很小的弯曲半径非同心轴向传动，或者不规则转弯、伸缩，或者吸收管道的热变形等，或者不便于用固定弯头安装的场合做管道与管道的连接。波纹金属软管(简称波纹管)是现代工业管路中一种高品质的柔性管道。波纹管金属软管在美洲习惯称作波形管(Corrugated Tube)或波纹囊(CorrugatedBox),在欧洲一般称作金属囊(德Metallbulgen,英Metal Bellows)。波纹金属软管主要由波纹管、网套和接头组成。内管是具有螺旋形或环形波形的薄壁不锈钢波纹管。波纹管外层的网套，是由不锈钢丝或钢带按一定的参数编织而成的。网套是由相互交叉的若干股金属丝或若干绽金属带按一定顺序编织而成的，以规定的角度套装在金属波纹管的外表面，起着加强和屏蔽的作用。波纹管是金属软管的本体，起着挠性的作用；网套起着加强、屏蔽的作用。编织了网套的波纹管，其强度可以提高十几倍至几十倍。最高屏蔽能力可以达到99.95%。网套的材料一般与波纹管材料相同，也有以两种材料联用的。普通金属软管仅用一层网套；特殊使用场合，可以有编织两层、三层。波纹金属软为环形波纹管，是若干圆环膜片外缘与若干凹面向心的半圆环相切接，内缘与若干凹面背心的半圆环相切接的特殊几何形状的管子，保证软管波纹部分极少面积接触外网套，减少网套与波纹部分的相对摩擦，便于波纹管弯曲。波纹金属软管具有耐腐蚀、耐高温、耐低温(_196°C?600°C)，重量轻、体积小、有挠性大、弹性好、柔软性好的特点。高压屏蔽点火电缆与点火枪的接口采用高弹性低电阻标准接插结构。
【权利要求】
1.一种高能点火多层金属屏蔽电缆，包括由外层、中间层和内层组合构成的电缆屏蔽层，其特征在于:电缆屏蔽层由不锈钢网套(I)、波纹金属带(2)、绝缘套管(3)和铜防波套(4)组成。
2.根据权利要求1所述的高能点火多层金属屏蔽电缆，其特征在于，外层采用金属编织不锈钢网套、波纹金属带组成双屏蔽结构。
3.根据权利要求1所述的高能点火多层金属屏蔽电缆，其特征在于，中间层采用波纹金属带、绝缘套管双屏蔽结构。
4.根据权利要求1所述的高能点火多层金属屏蔽电缆，其特征在于，内层采用绝缘套+铜防波套双屏蔽绝缘结构。
5.根据权利要求1所述的高能点火多层金属屏蔽电缆，其特征在于，高温导线(5)穿入铜防波套(4)，套在绝缘套管(3)上，波纹金属带(2)半叠包覆于绝缘套管(3)管体外表面，不锈钢网套(I)套装在波纹金属带(2)上，构成点火电缆以金属屏蔽体为单元体的电磁兼容的点火电缆。
6.根据权利要求1所述的高能点火多层金属屏蔽电缆，其特征在于，铜防波套是铜屏蔽网套，铜编织网套，是采用镀锡或银无氧铜径编织而成，编织圆桶状，套在电缆外的电缆附件。
7.根据权利要求1所述的高能点火多层金属屏蔽电缆，其特征在于，铜防波套套径为4mm及以下的，编织密度不小于65%，套径为4mm以上的编织密度不小于80%。
8.根据权利要求1所述的高能点火多层金属屏蔽电缆，其特征在于，金属波纹管是一种外形规则的波浪样的管材。
【文档编号】H01B7/17GK204242631SQ201420571041
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】杨洪森, 吴启军, 刘宝林, 李小燕, 丁健 申请人:四川泛华航空仪表电器有限公司