ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ СВЯЗИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к кабельной промышленности и может быть использована в конструкциях кабелей связи и сигнализации.
Общеизвестен телефонный кабель (типа ТПП), состоящий из токопроводящих жил из мягкой медной проволоки, изолированных полиэтиленом, скрученных попарно между собой, и общей скруткой пар в сердечник. Поверх сердечника продольно или обмоткой по спирали накладывается поясная изоляция из синтетических лент, алюмополиэтиленовый экран металлической поверхностью внутрь с подпуском медной луженой проволоки под экран (экранной проволоки) и оболочка из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката.
Единичным элементом электрической цепи в известном кабеле являются две изолированные токопроводящие жилы, скрученные в пару. Такой телефонный кабель предназначен для передачи аналоговых сигналов в диапазоне до 4 кГц. (И.И.Гроднев и др. «Линии связи», из-во «Радио и связь», М., 1988 г.).
Названный кабель типа ТПП не предназначен для передачи цифровых высокочастотных сигналов. Кроме того, его единичный элемент (скрученные в пару жилы), будучи отделенным от сердечника, не обеспечивает требования по нераспространению горения.
Известен телефонный станционный кабель (типа ТСВ), отличающийся от кабеля типа ТПП тем, что жилы единичного элемента изолированы поливинилхлоридным пластиком (И.И.Гроднев и др. «Линии связи», из-во «Радио и связь», М., 1988 г.).
Хотя этот известный телефонный стационарный кабель и обеспечивает требования по нераспространению горения, однако он также как и кабель типа ТПП не предназначен для передачи цифровых высокочастотных сигналов.
Известны кабели для передачи цифровых высокочастотных сигналов, которые используются в современных автоматических телефонных станциях (ЭАТС) и которые содержат токопроводящие жилы из мягкой медной проволоки, изолированные сплошным полиэтиленом индивидуальной расцветки, скрученные в пару, на которую накладывается продольно или по спирали с перекрытием алюмолавсановая лента металлом внутрь с подпуском под экран медной луженой проволоки, при этом поверх экрана накладывается по спирали с перекрытием лавсановая лента («Изделия кабельные». Том 2. Кабели, провода и шнуры связи. Часть 2. «Информационно-технический сборник», М., ОАО «ВНИИКП»).
Однако, эти кабели не обеспечивают требования по нераспространению горения.
Прототипом заявленной полезной модели является кабель связи высокочастотный станционный типа КВСМ, имеющий модификации с одной, двумя, четырьмя и восемью парами в сердечнике. Причем кабель с числом пар более одной изготавливается методом скрутки однопарных кабелей в сердечник и наложения на сердечник общей защитной оболочки (журнал «Технологии и средства связи», 2004 г., Мытищи, Моск. обл., Коммунальное оборудование, стр.97-99).
Электрический однопарный кабель связи типа КВСМ включает две токопроводящие жилы диаметром 0,4 мм, снабженные изоляционными оболочками и скрученные в пару, поверх которой наложен экран из алюмолавсана с перекрытием металлическим слоем внутрь с подпуском под него экранной проволоки. Поверх экрана наложена влагозащитная поливинилхлоридная оболочка, не
распространяющая горение. Причем в этом кабеле изоляционная оболочка имеет нормированную толщину, равную (0,425±0,035) мм и обеспечивает волновое сопротивление 120±10 Ом на частоте 1,024 МГц.
Этот известный кабель может быть использован только при известных старых методах монтажа с использованием пайки при соединении концов жил или закручивания под винт и не может быть использован в современных коннекторах (узел соединения) с ножевыми разъемами, так как имеет завышенные конструктивные размеры.
Технической задачей, решаемой предложенной полезной моделью, является создание электрического кабеля связи, имеющего минимально возможные размеры и обеспечивающего возможность использования его в современном оборудовании связи для передачи цифровых высокочастотных сигналов.
Техническая задача решается тем, что в предлагаемой полезной модели, включающей две токопроводящие жилы, снабженные изоляционными оболочками и скрученные в пару, поверх которой наложен электрический экран, расположенную под экраном проволоку и наложенную на экран влагозащитную оболочку, не распространяющую горение, новым является то, что изоляционная оболочка каждой из жил выполнена из вспененного полиэтилена или двухслойной: из вспененного полиэтилена и расположенного поверх него слоя из сплошного полиэтилена толщиной 0,05 мм или трехслойной: слоя из сплошного полиэтилена толщиной 0,05 мм, расположенного поверх него слоя из вспененного полиэтилена и расположенного поверх последнего слоя из сплошного полиэтилена с толщиной 0,05 мм, а толщина изоляционной оболочки из вспененного полиэтилена, или суммарная толщина двухслойной изоляционной оболочки или суммарная толщина трехслойной изоляционной оболочки, обеспечивающие волновое сопротивление в диапазоне от
110 Ом до 130 Ом на частотах 1 МГц и более и равные каждая из них величине d-0,05 мм для токопроводящих жил с диаметром, выбираемым из диапазона: от 0,3 до 0,65 мм включительно и диаметру d для токопроводящих жил с диаметром, выбираемым из диапазона: свыше 0,65 мм до 1,0 мм включительно.
Выполнение изоляционной оболочки из вспененного полиэтилена обеспечивает волновое сопротивление кабеля на частотах 1 МГц и выше, находящееся в диапазоне от 110 до 130 Ом, т.к. у этого материала за счет воздушных пузырьков меньше диэлектрическая проницаемость и как следствие снижается рабочая электрическая емкость.
Использование кабеля с двухслойной изоляционной оболочкой целесообразно в условиях повышенной влажности.
Использование кабеля с трехслойной изоляционной оболочкой целесообразно в условиях, когда необходимо обеспечение адгезии изоляции к токопроводящей жиле, например, когда имеет место выдергивание жил из узла соединения (коннектора).
Целесообразно при прокладке кабеля в грунт, чтобы он дополнительно содержал наложенные на названную влагозащитную оболочку слой водоблокирующего материала, броню из металлических проволок и влагозащитный шланг.
Для обеспечения возможности подвески кабеля на столбах и опорах связи с зажимами захватного типа целесообразно, чтобы однопарный кабель дополнительно содержал расположенную поверх названной влагозащитной оболочки еще одну защитную оболочку с размещенным в ней тросом, расположенным параллельно паре токоподводяших жил.
Техническая задача решается также тем, что предлагается электрический кабель связи, включающий по меньшей мере два электрических однопарных кабеля, выполненных по п.1 в защитной оболочке.
Такое конструктивное выполнение кабеля обеспечивает упрощение технологии прокладки нескольких одинаковых однопарных кабелей, выполняющих одинаковые функции.
Предпочтительно, для обеспечения компактности конструкции, чтобы по меньшей мере два названных электрических однопарных кабеля были скручены между собой в сердечник, размещенный в названной защитной оболочке, выполненной из влагозащитного материала, не распространяющего горение.
Для прокладки кабеля непосредственно в грунт, целесообразно, чтобы многопарный кабель дополнительно содержал наложенный на названную защитную оболочку слой водоблокирующего материала, броню из металлических проволок и влагозащитный шланг.
Для подвески кабеля на столбах и опорах с зажимами захватного типа целесообразно, чтобы названный многопарный кабель дополнительно содержал расположенную поверх названной влагозащитной оболочки еще одну защитную оболочку с размещенным в ней тросом, расположенным параллельно сердечнику.
Для подвески кабеля на столбах и опорах со спиральными зажимами обвивающего типа целесообразно, чтобы многопарный кабель дополнительно содержал трос и скрученные вокруг него в сердечник по меньшей мере, два названных электрических однопарных кабеля, при этом сердечник размещен в названной защитной оболочке.
В дальнейшем предлагаемая полезная модель кабеля связи поясняется конкретными примерами выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 изображает поперечное сечение предлагаемого однопарного кабеля связи с однослойной изоляционной оболочкой;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, но с двухслойной изоляционной оболочкой;
фиг.3 - то же, что на фиг.1, но с трехслойной изоляционной оболочкой;
фиг.4 - поперечное сечение предлагаемого многопарного электрического кабеля связи;
фиг.5 - поперечное сечение бронированного электрического кабеля связи;
фиг.6 - поперечное сечение однопарного или многопарного электрического кабеля связи с встроенным в защитную оболочку тросом;
фиг.7 - поперечное сечение многопарного электрического кабеля связи с встроенным в сердечник тросом.
Однопарный кабель 1 связи (фиг.1) состоит из двух медных луженых токопроводящих жил 2, каждая из которых снабжена однослойной изоляционной оболочкой 3 из вспененного полиэтилена с номинальной толщиной, равной величине d-0,05 мм для токопроводящих жил с диаметром, выбираемым из диапазона от 0,3 до 0,65 мм включительно и равной диаметру d для токопроводящих жил с диаметром, выбираемым из диапазона свыше 0,65 мм до 1,0 мм включительно. Изоляционные жилы 2 скручены между собой в пару, поверх которой наложен электрический экран 4 металлом внутрь с подпуском под экран экранной проволоки 5. На экран 4 наложена влагозащитная оболочка 6, не распространяющая горение и выполненная из пластмассы, номинальная толщина обеспечивает волновое сопротивление в диапазоне от 110 до 130 Ом на частотах 1 МГц и более.
На фиг.2 изображен вариант выполнения предлагаемого однопарного электрического кабеля 7 связи, имеющего конструкцию, аналогичную конструкции кабеля, описанного выше, но у него изоляционная оболочка выполнена двухслойной
и состоит из внутреннего слоя 8 из вспененного полиэтилена и наружного слоя 9 в виде тонкой пленки из сплошного полиэтилена, имеющего толщину не превышающую 0,05 мм, причем суммарная толщина слоев 8 и 9 равна толщине оболочки.
На фиг.3 изображен еще один вариант выполнения предлагаемого однопарного электрического кабеля 10 связи, имеющего конструкцию аналогичную конструкции кабеля, изображенного на фиг.1, но у него изоляционная оболочка выполнена трехслойной и состоит из внутреннего слоя 11 в виде тонкой пленки из сплошного полиэтилена с толщиной, не превышающей 0,05 мм, промежуточного слоя 12 из вспененного полиэтилена и наружного слоя 13 в виде тонкой пленки из сплошного полиэтилена с толщиной, не превышающей 0,05 мм, при этом суммарная толщина всех слоев 11, 12 и 13 равна толщине оболочки.
На фиг.4 изображен электрический кабель 14 связи, который состоит из по меньшей мере двух скрученных между собой в сердечник однопарных кабелей 1 или кабелей 7, или кабелей 10, покрытых защитной оболочкой 15, выполненной из пластмассы.
Для обеспечения возможности прокладки кабеля непосредственно в грунт изготавливается бронированный кабель 16, изображенный на фиг.5. У этого кабеля сердечником служит однопарный кабель 1 или кабель 7, или кабель 10, или кабель 14. Поверх сердечника накладывается слой 17 из во деблокирующего материала, броня из круглых проволок 18 и влагозащитный шланг 19. Круглые проволоки 18 накладываются повивно или в виде оплетки.
Для подвески на опорах линий связи и заборах изготавливаются электрические кабели 20 (фиг.6) с встроенным тросом 21 и кабели 22 (фиг.7) с встроенным тросом 23.
Кабель 20 включает однопарный кабель 1 или кабель 7, или кабель 10, или сердечник кабеля 14, образованный из скрученных между собой двух однопарных кабелей 1 или кабелей 7, или кабелей 10 и защитную оболочку 24, внутри которой размещен трос 21, расположенный параллельно паре токопроводящих жил или сердечнику.
Кабель 22 включает трос 23 с полимерным слоем 25 и скрученные вокруг него в сердечник однопарные кабели 1 или кабели 7, или кабели 10 и наложенную поверх сердечника общую защитную оболочку 26.
Технология изготовления кабелей согласно заявляемой полезной модели включает следующие операции.
Токопроводящие жилы 2 изготавливаются из медной проволоки «катанки» как правило, диаметром 8 мм методом волочения. В зависимости от диаметра готовой токопроводящей жилы могут использоваться следующие операции: грубое и среднее волочение или грубое, среднее, тонкое волочение.
Токопроводящие жилы 2 могут быть медные луженые, медные нелуженые, однопроволочные и многопроволочные.
Однопроволочные нелуженые жилы подвергают отжигу, чтобы обеспечить мягкость. Для получения луженых жил отжиг не требуется. Лужение производится горячим способом, в результате чего жила становится мягкой.
Для многопроволочных жил по той же технологии изготавливается в требуемом количестве проволока, которая затем скручивается в требуемом сочетании на машинах сигарного, рамочного или фонарного типов.
Изоляция на токопроводящие жилы 2 наносится методом экструзии. При наложении однослойной изоляции 3 из вспененного полиэтилена в линии устанавливается один экструдер, в который загружаются гранулы полиэтилена,
имеющего порообразователь. При наложении двухслойной изоляции 8 и 9 в линии устанавливаются два экструдера, в один из которых загружаются гранулы обычного полиэтилена, в другой - гранулы полиэтилена, содержащие порообразователь. Экструдеры выдавливают массу в одну формообразующую головку последовательно по расстоянию, в результате чего на линейно перемещающейся через головку токопроводящей жиле 2 формируются концентрические слои из разных материалов; внутренний 8 из вспененного полиэтилена и наружный 9 из сплошного полиэтилена. При наложении трехслойной изоляции 11, 12 и 13 в линии устанавливаются три экструдера, в два из которых загружают гранулы обычного полиэтилена, в один - гранулы полиэтилена, содержащие порообразователь. Экструдеры выдавливают массу в одну формообразующую головку последовательно по расстоянию, в результате чего на линейно перемещающейся через головку токопроводящей жиле 2 формируются концентрические слои из разных материалов: внутренний 11 из сплошного полиэтилена, промежуточный 12 из вспененного полиэтилена и наружный 13 - из сплошного полиэтилена. Скрутка изолированных токопроводящих жил 2 в пару производится обычно на крутильных машинах рамочной скрутки.
Экран 4 может быть выполнен в следующих вариантах:
- из алюмолавсановой ленты;
- из алюмополиэтиленовой ленты;
- из алюмополивинилхлоридной ленты;
- из меднолавсановой ленты;
- из меднополиэтиленовой ленты;
- из меднополивинилхлоридной ленты;
- в виде оплетки из медных мягких или медных луженых проволок;
- в виде обмотки из медных мягких или медных луженых проволок.
Использование экранов 4 из металлических неламинированных лент недопустимо, так как при технологических перемотках нарушается целостность экрана 4. Экранирующие ленты могут накладываться в виде обмотки по спирали на специальных обмоточных машинах или устройствах, совмещенных с крутильными машинами, или продольно с помощью специальных устройств, встроенных в экструзионную линию.
Экран 4 в виде оплетки накладывается на оплеточных машинах, а в виде обмотки - на специальных обмоточных машинах. С целью увеличения плотности оплетки или обмотки отдельные проволоки собирают в пасьмы (пучки из нескольких параллельно уложенных проволок) на тростильных машинах.
Экранная проволока 5 в сочетании с медным экраном изготавливается в виде мягкой медной проволоки, в сочетании с алюминиевым экраном - в виде луженой медной проволоки, может прокладываться прямолинейно и зигзагообразно, предварительно изогнутой (гофрированной) на специальном устройстве. В отдельных случаях экранная проволока изготавливается гибкой многопроволочной. Технология изготовления экранной проволоки такая же, как и технология изготовления токопроводящей жилы.
Пластмассовая влагозащитная оболочка 6 однопарных кабелей 1, кабелей 7 и кабелей 10, многопарных кабелей 14, соответственно, может изготавливаться как из поливинилхлоридного пластиката, так и из безгалогенного компаунда методом экструзии. Скрутка сердечника многопарных кабелей 14 производится из однопарных кабелей 1 или кабелей 7, или кабелей 10 на машинах фонарного типа.
Для бронированного кабеля 16 берется однопарный кабель 1 или кабель 7, или кабель 10, или многопарный кабель 14, на которые обмоткой по спирали на обмоточной машине накладывается лента из водоблокирующего материала 17.
Также лента из водоблокирующего материала может подпускаться под броню 18 на операции бронирования. Наложение брони 18 может осуществляться в виде оплетки стальными оцинкованными проволоками или им аналогичными материалами на оплеточной машине или повивом на бронировочной машине.
Влагозащитную оболочку 19 накладывают, как правило, из полиэтилена на экструзионной линии.
Трос 21 обычно покупается готовым, скрученным из металлических проволок, стеклонитей или прочных синтетических нитей. Полимерная изоляция 25 троса 23 может быть изготовлена из любого полимерного материала экструзионным способом.
Защитная оболочка 24 и 26 предпочтительно изготавливается из полиэтилена экструзионным способом, однако, вместо полиэтилена могут быть использованы и другие полимеры. При этом для кабеля 20, изображенного на фиг.6, оболочка накладывается на сердечник и трос одновременно. В сердечнике кабеля 22, изображенного на фиг.7, трос 23 закладывается в сердечник на операции скрутки, причем трос поступает продольно, а однопарные кабели скручиваются вокруг него.
Ниже приводим таблицу 1, в которой показаны расчетные значения волновых сопротивлений в зависимости от диаметра токопроводящих жил.
Таблица 1
Диаметры d токопроводящих жил, мм
Расчетные значения волнового сопротивления. Ом, при номинальных толщинах изоляционной оболочки
однослойная из вспененного полиэтилена
двухслойная
трехслойная
0,3
122,95
120,0
118,59
0,64
122,76
120,99
120,47
1,0
127,16
126,38
126,08
Допустимые границы волнового сопротивления 110-130 Ом. Расчет волновых сопротивлений был произведен по общеизвестной методике, описанной в книге И.И.Гроднев, С.М.Верник «Линии связи», из-во «Радио и связь», М., 1988 г. и в книге Б.М.Тареев «Физика диэлектрических материалов», из-во «Энергия», М., 1973 г.