СИММЕТРИЧНЫЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
SYMMETRIC DATA TRANSMISSION CABLE

Заявляемое изобретение относится к одной из отраслей электротехнической промышленности - кабельной технике, более конкретно, к симметричным высокочастотным экранированным кабелям круглой формы, совместимым с цилиндрическими высокочастотными соединителями, предназначенным для внутреннего фиксированного монтажа информационных каналов приборов и устройств. Указанные кабели применяются для организации линий передачи цифровых сигналов в системах промышленной автоматизации управления технологическими процессами, в том числе для интерфейса RS-485. В виду специфики монтажа и эксплуатации кабелей в условиях промышленных производств, их конструкции должны иметь повышенную гибкость (малый радиус изгиба) и высокую стабильность электрических параметров для скоростной передачи цифровых потоков. Кабель предназначен также для монтажа бортовой кабельной сети авиационной и ракетно-космической техники.
Существующие в настоящее время кабели для передачи данных, в том числе совместимые с современными высокочастотными цилиндрическими разъемами, обладают недостаточным сочетанием гибкости и помехозащищенности в условиях расширенных диапазонов температур.
Проблему помехозащищенность решают различными способами. Известно применение комбинированного экрана, например, выполненного в виде обмотки из алюмополимерной ленты с контактным медным луженым многопроволочным проводником или в виде оплетки из медных проволок, или медных луженых проволок с коэффициентом поверхностной плотности не менее 75%, или в виде обмотки из алюмополимерной ленты, или комбинированного материала на основе алюминиевой фольги, добиваясь суммарного значения коэффициента поверхностной плотности 100% (описание к патенту РФ №2642412, «Электрический многожильный кабель», МПК H01B 11/02). Также для повышения помехозащищенности применяют экранирование жил до скрутки, или наложения экрана по скрученным парам многопроволочных жил, как, например, в конструкции кабеля монтажного гибкого повышенной помехозащищенности (описание к патенту РФ на полезную модель №112489, МПК H01B 11/10). Однако повышение помехозащищенности за счет известных решений не обеспечивает комплексного решения обеспечения достаточной гибкости и помехозащищенности кабелей, совместимых с современными цилиндрическими разъемами, требующими близкой к идеальной круглой форме сечений кабелей, гибких, способных сохранять работоспособность в расширенном диапазоне температурных перепадов. Применение комбинированных экранов из нескольких слоев, состоящих из слоя оплетки из металлических проволок и дополнительного слоя металлополимерной ленты или металлизированной фольги снижает гибкость конструкции, экранирование отдельных жил или парных скруток жил приводит к искажению круглой формы сечения кабеля, а также снижает гибкость кабеля.
Из уровня техники известен симметричный высокочастотный экранированный кабель по описанию к патенту на полезную модель РФ №40819, МПК H01B 11/00, Н01В 11/02, содержащий сердечник, образованный изолированными полиэтиленом или пористым полиэтиленом, токопроводящими жилами, скрученными между собой в пару, и заполнителем, выполненным из полимерных нитей, по крайней мере, часть которых размещена между изолированными жилами и экраном, поверх которого расположена оболочка, отличающийся тем, что заполнитель выполнен в виде полипропиленовых пленочных фибриллированных некрученых нитей, наложенных продольно, и другая их часть расположена также между изолированными жилами и экраном.
К недостаткам известного из уровня техники вышеупомянутого кабеля по патенту РФ на полезную модель №40819 следует отнести недостаточную гибкость, помехозащищенность и недостаточную устойчивость к перепаду температур, обусловленную применением в качестве изоляционного материала полиэтилена.
Из уровня техники известен кабель симметричный парной скрутки для интерфейса RS-485, по описанию к патенту на полезную модель РФ №112487, МПК H01B 11/02, содержащий две скрученные в пару многопроволочные медные луженые токопроводящие жилы с изоляцией из сплошного или пористого полиолефина или несколько аналогичных пар изолированных токопроводящих жил, в свою очередь скрученных между собой в сердечник, наложенные поверх скрученных изолированных токопроводящих жил первый экран из фольгированной алюминием полимерной ленты, контактную жилу из медных луженых проволок, второй экран в виде оплетки из медных луженых проволок и полимерную оболочку, отличающийся тем, что оболочка выполнена из термопластичной полимерной композиции, не содержащей галогенов. В частном случае кабель может дополнительно содержать заполнитель, выполненный из пучка синтетических нитей или волокон или жгута из поливинилхлоридного пластиката или вспененного полиолефина и расположенный между изолированными жилами и первым экраном.
Из уровня техники известен также высокочастотный симметричный теплостойкий кабель, по описанию к патенту на полезную модель РФ №169338, МПК Н01В 11/02, выбранный в качестве прототипа, содержащий сердечник, представляющий собой изолированные фторопластом токопроводящие жилы из медных посеребренных проволок, скрученные в пару, экран в виде оплетки, а также защитную оболочку из фторопласта, отличающийся тем, что сердечник дополнительно содержит по меньшей мере один кордель из фторопласта, скрученный совместно с токопроводящими жилами, экран выполнен из медных посеребренных проволок, а поверх экрана наложена защитная оболочка из фторопласта. В частном случае экран может быть выполнен из медных посеребренных проволок круглого сечения, из плющенных медных посеребренных проволок, а также из медных посеребренных лент.
К недостаткам известных из уровня техники вышеуказанных кабелей, в том числе и прототипа, следует отнести то, что они обладают недостаточной гибкостью и помехозащищенностью в условиях расширенных диапазонов температур.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является создание симметричного кабеля для передачи данных, совместимого с цилиндрическими высокочастотными соединителями, повышенной гибкости и помехозащищенности при обеспечении стабильной работоспособности в расширенном диапазоне рабочих температур, в частности, от минус 150°С до плюс 200°С, увеличение срока службы кабеля.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что симметричный кабель для передачи данных содержит сердечник, представляющий собой, по меньшей мере, одну пару изолированных фторопластом токопроводящих жил из медных посеребренных проволок, скрученных с, по меньшей мере, одним корделем из фторопласта, экран в виде оплетки из медных посеребренных проволок круглого сечения или из плющенных медных посеребренных проволок или из медных посеребренных лент, а также защитную оболочку из фторопласта, при этом на сердечник под экран наложен слой пленки из фторопласта, а экран выполнен двухслойным, причем второй слой экрана наложен на первый слой экрана.
В частном случае исполнения симметричного кабеля для передачи данных коэффициент поверхностной плотности первого слоя экрана составляет не менее 85%, а коэффициент поверхностной плотности второго слоя экрана составляет не менее 80%.
Техническим результатом, полученным при решении технической проблемы, является увеличение гибкости и помехозащищенности (по сравнению с прототипом в 1,5 раза) симметричного кабеля для передачи данных за счет применения дополнительной обмотки сердечника фторопластовой пленкой под экран, а также за счет выполнения экрана двухслойным. Кабель способен стабильно работать в условиях как повышенных, так и пониженных температур, что, в свою очередь, позволяет увеличить срок службы кабеля.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображен симметричный кабель для передачи данных на виде сбоку.
В симметричном кабеле для передачи данных, в том числе, по интерфейсу RS-485, токопроводящие жилы из медных посеребренных проволок (1) покрыты теплостойкой изоляцией (2) из фторопласта. Для обеспечения требований по волновому сопротивлению, коэффициенту затухания и диапазону рабочих температур (от минус 150°С до плюс 200°С) в качестве материала изоляции может быть выбран фторопласт Ф-4Д. Токопроводящие жилы (1) скручены в пару. Кабель содержит также, по меньшей мере, один кордель (3) из фторопласта, скрученный совместно с токопроводящими жилами. Кордель (3) - элемент из изолирующего материала произвольного сечения, применяемый в качестве заполнителя или для образования каркаса полувоздушной изоляции [ГОСТ 15845 80. ИЗДЕЛИЯ КАБЕЛЬНЫЕ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. Рубрика термина: Энергетическое оборудование]. Материалом корделя может быть выбран фторопласт Ф-4Д. Шаг скрутки изолированных жил и, по меньшей мере, одного корделя (3) обычно выбирают не более 90 мм.
Поверх скрученных в пару токопроводящих жил (1) с, по меньшей мере, одним корделем (3), наложена пленка (4) из фторопласта, например, в виде обмотки из фторопластовой пористой пленки, поверх которой наложен экран (5) из медных посеребренных проволок. Применение пленки (4) в виде обмотки из фторопластовой пленки позволяет обеспечить дополнительную стабильность формы и повышенную гибкость кабеля. Экран (5) выполнен из медных посеребренных проволок круглого сечения или из плющенных медных посеребренных проволок, или из медных посеребренных лент. Экран (5) выполнен двухслойным. Как первый, так и второй слой экрана (5) представляет собой оплетку из медных посеребренных проволок круглого сечения, либо плющенных, либо из медных посеребренных лент. Второй слой экрана (5) наложен непосредственно на первый слой экрана (5). Коэффициент поверхностной плотности первого слоя экрана (5) может составлять не менее 85%, а коэффициент поверхностной плотности второго слоя экрана (5) может составлять не менее 80%. Таким образом, несмотря на то, что коэффициент поверхностной плотности каждого слоя экрана (5) менее 100%, вместе они обеспечивают повышенные показатели по помехозащищенности кабеля в целом, сравнимые с комбинированными экранами, у которых коэффициент поверхностной плотности 100%, сохраняя при этом повышенную гибкость за счет относительной подвижности слоев экрана (5).
Поверх второго слоя экрана (5) наложена сплошная защитная оболочка (6) из фторопласта, например, фторопласта-4МБ. Выбор фторопласта в качестве материала оболочки связан с тем, что фторопласт хорошо держит форму, и это помогает решить задачу заявляемого изобретения по созданию кабеля повышенной гибкости и помехозащищенности в расширенном диапазоне температур.
Высокочастотный симметричный кабель для передачи данных может быть изготовлен на серийном технологическом оборудовании. В конкретном случае кабель изготавливают следующим образом. Сначала подготавливают многопроволочную жилу, например, из девятнадцати медных посеребренных проволок (1) диаметром 0,13 мм, методом скрутки на крутильной машине сигарного типа. Затем на многопроволочную жилу накладывают изоляцию (2) из фторопласта-4Д методом плунжерного прессования на плунжерном прессе «Пампус-1». Изготавливают, по меньшей мере, один кордель (3) из фторопласта-4Д методом плунжерного прессования. Скручивают изолированные жилы и, по меньшей мере, один кордель (3), на крутильной машине фонарного типа, например, марки «С-4». Затем накладывают обмоткой фторопластовую пленку, поверх которой накладывают экран (5) в виде оплетки. Экран (5) накладывают двумя слоями. Для этого используют оплеточные машины «Дратекс 1616/7» или «Дратекс 16». Например, в случае изготовления экрана (5) из медных посеребренных плющенных проволок заготовку, например, медную посеребренную проволоку марки МСр9, подвергают плющению на прокатном стане Бюллер (№10185) по определенным режимам. После этого с помощью фторопластового пресса, например, марки «Розендаль-30Ф» накладывают защитную оболочку (6). Определение фактической толщины покрытия проводят методом металлографического анализа. Номинальное волновое сопротивление заявляемого кабеля может быть 75 Ом, 100,120 и 150 Ом.
Заявляемый симметричный кабель для передачи данных по форме совместим с цилиндрическими высокочастотными соединителями, имеет повышенную гибкость и помехозащищенность в расширенном диапазоне рабочих температур от минус 150°С до плюс 200°С. Данный кабель может найти широкое применение в кабельной промышленности, в частности, при изготовлении кабелей для современных систем мультиплексного канала информационного обмена.