合成纤维编织护套耐极端温度高频数据输送电器综合电缆的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高频数据通讯和电力配送综合电缆，用于航空航天、舰船和海上平台等特种装备场合。一种合成纤维编织护套耐极端温度高频数据输送电器综合电缆，导体（1）外包绝缘层（2）后两线绞合外绕包编织屏蔽层（3）作为数据芯线线对，多根数据芯线线对与多根电力配送线芯（5）成缆后外包绕包层（6），内有填充芯（4）位于多根线芯中心空隙填充，绕包层外包内护套（7），内护套外有编织屏蔽铠装层（8），外面再包外护套（9）；两根数据芯线线对与一根电力配送线芯间隔排列；数据芯线导体绝缘层、电力配送线芯导体绝缘层采用耐寒交联硅橡胶绝缘料，内护套为耐寒交联硅橡胶护套料，外护套为多层高强度高柔性玻璃纤维和碳纤维编织。
【专利说明】合成纤维编织护套耐极端温度高频数据输送电器综合电缆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高频数据通讯和电力配送综合电缆，尤其涉及一种极端温度条件下高频高清晰大流量数据信息通讯和数据处理设备电力配送综合电缆，用于航空航天、舰船和海上平台等特种装备场合。
【背景技术】
[0002]高频通讯线缆是大流量高清晰信息通讯中重要的信息通道部分不可缺省的装备。在高低温温差变化大、阻燃要求高、通信要求严格的航空航天、舰船、海上平台等重大装备上，因通信产品需求量小、质量要求严格、性能因场合不同而不断改变要求，至今在高端通信产品方面尤其是通信线缆产品方面还没有形成专业的行业标准和产品系列。
[0003]现有通信数据电缆中通常采用光纤光缆、超六类和七类数据网络线作为高频通讯线缆。现有的网络数据通信电缆结构如图1所示，一般采用单根或绞合裸铜(镀锡)作为导体11，高密度聚乙烯绝缘HDPE作为绝缘层12，两芯线对绞后用铝箔13屏蔽，然后多对绞对成缆，成缆后外包聚酯带14绕包后用编织层15总屏蔽，阻燃聚氯乙烯(低烟无卤聚烯烃)16作为外护套。现有的光纤光缆结构如图2所示，光纤21对绞后外包松套管(PBT管)23，内有光纤膏22填充，然后多对数成缆，其中填加有填充绳24和纤维强化塑料(FRP)加强芯25，成缆后外包阻水带27，内有光缆膏26填充，再挤包中密度聚乙烯(MDPE)内护套28，夕卜包芳纶纱29后再挤包中密度聚乙烯(MDPE)外护套30。现有光纤光缆对安装要求很高，尤其是接头部位。在静态布线的场合中，光纤产品具有流量大、使用寿命长、信号稳定等明显优势。然而在移动使用的装备中，光纤产品应光信号折射要求弯曲半径受限的不足、接头轻微错位带来色散加剧信号衰减明显等缺陷就成为实际应用中难以解决的技术问题。
[0004]然而光纤光缆和高频数据网络线缆的外护套和绝缘都采用聚烯烃材料。在航空航天、舰船等装备的发动机、发电机等发热元件的控制线缆安装部位温度会达到200°C以上，有时甚至达到500°C以上。普通的聚烯烃绝缘和外被材料瞬间就会被融化。
[0005]目前技术最为先进的七类数据网络线采用线对平衡技术、信道独立屏蔽技术和强电磁干扰编织屏蔽技术等制造技术，使数据传输能力达到1000MHz、流量达到1Gbps以上。然而产品在航空航天、舰船等高端装备中，因材料和结构限制，不能适应零下40°C以下、零上200°C以上严酷工作环境的考验，随时会成为昂贵的航空航天、舰船等装备发生故障的危险源。
[0006]现有的航空航天、舰船和海上平台等特种装备的电力系统和数据通讯系统普遍采用相互独立的线缆系统。为了推动航空航天、舰船和海上平台等特种装备的整体性能提升，对作为动力系统、通信系统和监控系统不可或缺的线缆产品在保障功能不减弱的前提下提出了体积小型化、负载高强度、环境耐抗能力高、安装模块化的要求。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种合成纤维编织护套耐极端温度高频数据输送电器综合电缆，该综合电缆有极好的反复弯曲强度和机械强度，有极好的耐候耐腐蚀性能，在传输高频段信号的同时也能提供电力配送电源，节约安装空间，能实现电缆在超低温和超高温环境以及高腐蚀性环境中正常工作。
[0008]为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0009]一种合成纤维编织护套耐极端温度高频数据输送电器综合电缆，包括导体、绝缘层、编织屏蔽层、填充芯、电力配送线芯、绕包层、编织屏蔽铠装层和外护套，所述导体外包绝缘层后两线绞合外绕包编织屏蔽层作为数据芯线线对，多根数据芯线线对与多根电力配送线芯成缆后外包绕包层，内有填充芯填充，填充芯位于多根数据芯线线对和电力配送线芯的中心空隙，绕包层外有编织屏蔽铠装层作为总屏蔽，外面再包外护套；所述两根数据芯线线对与一根电力配送线芯间隔排列；
[0010]所述导体为精细绞合柔软镀银铜丝，电力配送线芯的导体为精细绞合柔软镀银铜丝，编织屏蔽层为镀银铜丝编织屏蔽，填充芯为高强度阻燃芳纶纤维股绞丝，绕包层为耐火涂胶玻璃丝布带，编织屏蔽铠装层为耐高温铝镁合金丝编织或镀银铜丝编织；
[0011]所述电缆还包括内护套，所述绕包层外包内护套，内护套外有编织屏蔽铠装层；
[0012]所述绝缘层为耐寒交联硅橡胶绝缘料；
[0013]所述电力配送线芯的导体外包绝缘层为耐寒交联硅橡胶绝缘料；
[0014]所述内护套为耐寒交联硅橡胶护套料；
[0015]所述外护套为多层高强度高柔性玻璃纤维和碳纤维编织。
[0016]本实用新型合成纤维编织护套耐极端温度高频数据输送电器综合电缆有极好的反复弯曲强度和机械强度，能在高强度工作中能够保持结构稳定；该综合电缆有极好的耐候耐腐蚀性能，能够适宜船舶穿越大洋和极地的工作需求，能够承受海底探测仪器深海布线的高强水压，能够伴随航空航天器材在温度环境复杂的外太空开展工作。该综合电缆传输频段高，通信信号清晰，流量大，在传输高频段信号的同时也能提供电力配送电源，为大流量高清晰高频段特种装备用户提供可靠的一次性通讯电器解决方案，节约安装空间，提高安装效率，能实现电缆在超低温和超高温环境以及高腐蚀性环境中正常工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为现有的网络数据通信电缆结构示意图；
[0018]图2为现有的光纤光缆结构示意图；
[0019]图3为本实用新型合成纤维编织护套耐极端温度高频数据输送电器综合电缆结构示意图。
[0020]图中:1导体，2绝缘层，3编织屏蔽层，4填充芯，5电力配送线芯，6绕包层，7内护套，8编织屏蔽铠装层，9外护套；11单根或绞合裸铜(镀锡)导体，12高密度聚乙烯(HDPE)绝缘层，13铝箔，14聚酯带，15编织层，16阻燃聚氯乙烯(低烟无卤聚烯烃)外护套；21光纤，22光纤膏，23松套管(PBT管)，24填充绳，25纤维强化塑料(FRP)加强芯，26光缆膏，27阻水带，28中密度聚乙烯(MDPE)内护套，29外包芳纶纱，30中密度聚乙烯(MDPE)外护套。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0022]参见图3，一种合成纤维编织护套耐极端温度高频数据输送电器综合电缆，包括导体1、绝缘层2、编织屏蔽层3、填充芯4、电力配送线芯5、绕包层6、内护套7、编织屏蔽铠装层8和外护套9，所述导体I外包绝缘层2后两线绞合外绕包编织屏蔽层3作为数据芯线线对，多根数据芯线线对与多根电力配送线芯5成缆后外包绕包层6，内有填充芯4填充，填充芯4位于多根数据芯线线对和电力配送线芯5的中心空隙，绕包层6外包内护套7，内护套7外有编织屏蔽铠装层8作为总屏蔽，外面再包外护套9。所述两根数据芯线线对与一根电力配送线芯5间隔排列；具体来说:数据芯线线对为四对，电力配送线芯5为两根，填充芯4位于四对数据芯线线对和二根电力配送线芯5的中心空隙位置。
[0023]所述数据芯线的导体I为精细绞合柔软镀银铜丝，金属镀层厚度>0.03mm，为高频信号电流提供低电阻高流速的信号通道；导体I耐腐蚀性能好，在高温下不易氧化，导体I表面具有良好的圆整度和光滑度。
[0024]所述数据芯线的绝缘层2为耐寒交联硅橡胶绝缘料。该绝缘层2具有低电磁损耗、较高的抗张强度、良好的耐腐蚀和耐温性能，确保超高频数据信号电流的低衰减、低阻抗、高清晰度，同时保证了产品稳定的电容和波速比。交联硅橡胶绝缘料具有较好的弹性和柔韧性，适用于频繁弯曲的移动安装场合，在极低温的温度下还要能正常工作。耐低温交联硅橡胶最大适用温度范围为_120°C?350°C。
[0025]所述数据芯线的高频数据传送线芯采用绞对，对绞和成缆工艺采用匹配的节距和完善的退扭工艺，对绞节距根据高频波长设计巧妙避开电磁共振效应，(如兰/白兰:7.3mm ;橙/白橙:9.7mm ;绿/白绿:11.3mm ;棕/白棕:13.7mm),成缆节距80?85mm,使产品在高频段保持良好的信息传输效果，串音、衰减、阻抗等关键指标控制在设计范围内；高频数据输送线对具有强大的信号传送功能，可以在航天器材、舰船类海洋装备等高端装备提供可靠的高频信号传送通道。
[0026]所述编织屏蔽层3为镀银铜丝编织屏蔽，该屏蔽层既是电磁干扰的屏蔽元件又是数据信号传输的外导体，该结构使产品在高频段保持良好的信息传输效果，串音、衰减、阻抗等关键指标控制在设计范围内。该屏蔽层不会因弯曲在接缝处出现屏蔽空隙而产生电磁泄漏。该编织屏蔽层3具有较好的结构稳定性(编织密度>80%)，对30MHz中低频脉冲干扰具有良好的屏蔽效果。该屏蔽层结构稳定可靠，综合屏蔽频段O?30MHz，电缆通信流量在2.5Gbps 以上。
[0027]所述电力配送线芯5的导体为精细绞合柔软镀银铜丝，导体外包绝缘层为耐寒交联硅橡胶绝缘料，该绝缘层材料具有很好的电气绝缘性能，耐高温性能好。交联硅橡胶绝缘料具有较好的弹性和柔韧性，适用于频繁弯曲的移动安装场合，在极低温的温度下还能正常工作。耐低温交联硅橡胶最大适用温度范围为_120°C?350°C。电力配送线芯额定电压U0/U:300/300V (或 300/500V、450/750V)。
[0028]所述填充芯4采用高强度阻燃芳纶纤维股绞丝，位于多对数据芯线和多根电力配送线芯中心空隙，增强电缆结构稳定性、承受拉力能力和耐火性能。该填充芯采用烟台泰和新材料有限公司生产的阻燃耐温芳纶纤维股绞丝，该填充芯又是加强芯，在安装时将芳纶加强芯固定在连接部件上，减少工作线芯的承重拉力和震动，保证工作线芯稳定工作，延长产品寿命，在装备剧烈摇晃、震动时工作线芯不会因受力而拉断。在海底装备工作时，可以跟随装备一同进入海底，可以承受海底高强水压和装备移动带来的拉力。
[0029]所述绕包层6为耐火涂胶玻璃丝布带，用于成缆时绕包，在遇火燃烧时，即使外层护套燃烧起火，由于内部有耐火玻璃丝布带和金属编织层的存在，内部工作单元也不会起火燃烧，从而确保装备在遇火情况下，有足够时间处置险情。
[0030]所述内护套7为耐寒交联硅橡胶护套料，通过挤制径向封闭的内护套，产品电缆内部关键工作部件得到一个封闭安全的空间，确保电缆工作时不受外来海水、泥浆、辐射等伤害的影响。耐寒交联硅橡胶护套料具有耐化学性能较高、耐泥浆、耐紫外辐射性能。
[0031]所述编织屏蔽铠装层8为耐高温铝镁合金丝或镀银铜丝编织，该编织屏蔽铠装层7具有较好的结构稳定性(编织密度>80%)，对30MHz中低频脉冲干扰具有良好的屏蔽效果，为产品提供金属防护，编织层光滑平整，无毛刺和乱丝，保证产品具有良好的抗机械损伤能力、稳定的结构和完善的屏蔽系统。
[0032]所述外护套9为多层高柔性高强度玻璃纤维和碳纤维编织而成，该外护套耐蚀性能较好、电气性能极佳、柔韧性好，能满足装备工作温差较大、接触物质腐蚀性强和防火要求极高的性能需求。该型材料应用于舰船、航空电子产品的护套，能保证产品在-80°C?300°C范围内可以长期使用，在-120°C?350°C的工作环境中可以暂时应用。
[0033]本实用新型合成纤维编织护套耐极端温度高频数据输送电器综合电缆外径在3_?20_之间，可以同时具备多对数据线对和电力配送线芯，具有高频数据信号传输和电力配送等综合功能、从而降低了装备成本，便于维护和安装。本实用新型安装方便，设计合理，使用寿命长，是_80°C?300°C区间耐温产品的理想选择，适应航空航天、舰船等重大装备的特种工作环境。
[0034]本实用新型合成纤维编织护套耐极端温度高频数据输送电器综合电缆的外护套9采用多层高柔性高强度玻璃纤维和碳纤维编织。有机交联耐温材料长期与高温介质接触会加快材料的老化缩短产品寿命，因此选用不同材料的无机柔性材料作为外面的两层构件，这样对工作构件起到很好的隔热作用。本产品高频数据输送电器综合电缆利用了玻璃纤维和碳纤维热扩散系数较小的物质特性，玻璃纤维和碳纤维具有良好的耐温隔热作用。
[0035]在低温环境下玻璃纤维和碳纤维编织层起到保温作用，让工作电流产生的热量保证电缆绝缘层和内护套层等关键工作部件保持必要的柔韧性和强度从而保证电缆在极端低温下不被振动、弯曲和移动使用等产生的动能所损坏。
[0036]在高温环境下玻璃纤维和碳纤维编织层起到良好的隔热作用。即使本实用新型的电缆布置在高温区域，由于玻璃纤维和碳纤维合成编织层的隔热作用，电缆内部构件依然保持较低的温度且不会因高温裂解而加快电缆老化。同时编织屏蔽铠装层8的铝镁合金丝具有较好的导热性能，可以将高温热区的热量向低温区域迅速释放。
[0037]无机材料具有优秀的耐温、耐腐蚀、高强度等材料性能。然而电缆产品需要相当高的柔性，所以本实用新型的电缆选择采用无机材料编织的工艺。该工艺保证了产品的柔性以便于电缆安装。
[0038]本实用新型的数据芯线的绝缘层2采用耐寒交联硅橡胶绝缘料，电力配送线芯5的导体外包绝缘层为耐寒交联硅橡胶绝缘料，多对数据芯线和多根电力配送线芯绞合成缆后电缆内护套7采用耐寒交联硅橡胶护套料。耐温耐腐蚀交联硅橡胶内护套是弥补编织构件容易被腐蚀性液态物质侵蚀之不足的必要构件。通过上述结构的特有设计和材料的合理选择，是实现电缆在超低温和超高温环境以及高腐蚀性环境中正常工作的可靠保障，与其它温度和环境中使用的电缆产品有着明显不同。
[0039]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种合成纤维编织护套耐极端温度高频数据输送电器综合电缆，包括导体(I)、绝缘层(2)、编织屏蔽层(3)、填充芯(4)、电力配送线芯(5)、绕包层(6)、编织屏蔽铠装层(8)和外护套(9)，所述导体(I)外包绝缘层(2)后两线绞合外绕包编织屏蔽层(3)作为数据芯线线对，多根数据芯线线对与多根电力配送线芯(5)成缆后外包绕包层(6)，内有填充芯(4)填充，填充芯(4)位于多根数据芯线线对和电力配送线芯的中心空隙，绕包层(6)外有编织屏蔽铠装层(8)作为总屏蔽，外面再包外护套(9);所述两根数据芯线线对与一根电力配送线芯(5)间隔排列； 所述导体(I)为精细绞合柔软镀银铜丝，电力配送线芯(5)的导体为精细绞合柔软镀银铜丝，编织屏蔽层(3)为镀银铜丝编织屏蔽，填充芯(4)为高强度阻燃芳纶纤维股绞丝，绕包层(6)为耐火涂胶玻璃丝布带，编织屏蔽铠装层(8)为耐高温铝镁合金丝编织或镀银铜丝编织； 其特征是:所述电缆还包括内护套(7),所述绕包层(6)外包内护套(7),内护套(7)外有编织屏蔽铠装层(8); 所述绝缘层(2)为耐寒交联硅橡胶绝缘料； 所述电力配送线芯(5)的导体外包绝缘层为耐寒交联硅橡胶绝缘料； 所述内护套(7)为耐寒交联硅橡胶护套料； 所述外护套(9)为多层高强度高柔性玻璃纤维和碳纤维编织。
【文档编号】H01B7/02GK204130207SQ201420586281
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】徐梁, 周晓荣 申请人:上海熊猫线缆股份有限公司, 上海熊猫电线有限公司, 上海熊猫特种线材有限公司