КАБЕЛЬ ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВИБРАЦИОННЫЙ КТВ-Мф

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для использования в качестве чувствительного элемента технических средств охраны, устройств контроля и регистрации механических воздействий и для прокладки на открытом воздухе, в земле и в воде.
Известен преобразователь вибрационный - трибоэлектрический (патент РФ №104694, 14.01.2011 г., МПК G01В 7/00), содержащий внутренний проводник, размещенный внутри диэлектрического изоляционного слоя, экран, внешний проводник и защитную оболочку из полимерного материала, отличающийся тем, что внутренний проводник выполнен в виде спирали, состоящей из одной или нескольких металлических проволок и размещенной внутри полого диэлектрического изоляционного слоя, экран выполнен из фольгированной алюминием полимерной ленты, наложенной по спирали или продольно с положительным перекрытием металлическим слоем к диэлектрическому изоляционному слою, между экраном и диэлектрическим изоляционным слоем размещен один или несколько внешних проводников, сверху экрана расположена защитная оболочка из полимерного материала, при этом соотношение максимального внешнего диаметра спирали и минимального внутреннего диаметра диэлектрического изоляционного слоя находится в диапазоне 0,92÷5,4, а внешний диаметр защитной оболочки не более 7,0 мм.
2. Преобразователь вибрационный трибоэлектрический по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрический изоляционный слой выполнен из фторопласта.
3. Преобразователь вибрационный трибоэлектрический по п. 1, отличающийся тем, что защитная оболочка выполнена из полимерного негорючего, галогенонесодержащего материала с пониженным газо- и дымовыделением.
Недостатками известного преобразователя являются низкая чувствительность к механическим воздействиям, низкая стойкость к коррозии.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемой полезной моделью, является повышение чувствительности за счет повышения эффекта контактной электризации, повышение срока службы кабеля.
Технический результат достигается кабелем трибоэлектрическим, содержащим внутренний проводник, выполненный в виде спирали, состоящей из одной или нескольких металлических проволок и размещенной внутри полого диэлектрического изоляционного слоя, экран выполнен из фольгированной алюминием полимерной ленты, наложенной по спирали или продольно с положительным перекрытием металлическим слоем к диэлектрическому изоляционному слою, между экраном и диэлектрическим изоляционным слоем размещен один или несколько внешних проводников, сверху экрана расположена защитная оболочка из полимерного материала, отличающимся тем, что внутренний проводник выполнен в виде спирали, свитой виток к витку из двух металлических, биметаллических или трехслойных металлических проволок, и расположен внутри полого диэлектрического изоляционного слоя, внутри которого продольно уложена полиэтилентерефталатная пленка ПЭТ-Э с положительным перекрытием.
Технический результат достигается также кабелем трибоэлектрическим вибрационным, в котором внутренний проводник изготавливается из металлических, биметаллических или трехслойных металлических проволок.
Некоторые варианты. Металлические проволоки - медные или стальные. Биметаллические - медь, покрытая оловом; медь, покрытая никелем. Трехслойные - сталемедная проволока, покрытая оловом, и т.д. Дополнительное покрытие (к примеру, олово) позволяет максимально обезопасить металл от окисления и коррозии, что продлевает срок эксплуатации кабеля. Также, лужение позволяет облегчить монтаж кабеля (при пайке внутренних проводников).
На фиг. 1 представлен кабель трибоэлектрический вибрационный КТВ-Мф, где:
1 - внутренний проводник, выполненный в виде спирали диаметром D1=2,0±0,2 мм из металлических, биметаллических или трехслойных металлических проволок, диаметром 0,26-0,30 мм,
2 - полый диэлектрический изоляционный слой диаметром D2=6,0 мм, толщина изоляции 1,0+0,2 мм,
3 - полиэтилентерефталатная пленка ПЭТ-Э номинальной толщиной не более 50 мкм с положительным перекрытием,
4 - экран, выполненный из алюминиевой фольги или фольгированной алюминием полимерной ленты, наложенной по спирали или продольно с положительным перекрытием не менее 12%,
5 - внешний проводник из двух контактных медных луженых проволок диаметром 0.26-0.3 мм,
6 - защитная оболочка из полиэтилена толщиной 2,2 мм - 0,2, диаметр ЭЗ оболочки мин. 9,5 мм, макс. 11,6 мм. Допускаются местные увеличения наружного диаметра.
Строительная длина равна или кратна 128+2 м, маломерные отрезки - не менее 45 м и не более 15% от партии.
Внутренний проводник 1 выполнен в виде спирали, свитой виток к витку из металлических, биметаллических или трехслойных металлических проволок, и расположен внутри полого диэлектрического изоляционного слоя 2, внутри которого продольно уложена полиэтилентерефталатная пленка ПЭТ-Э с положительным перекрытием 3, экран 4, выполненный из алюминиевой фольги или фольгированной алюминием полимерной ленты, наложенной по спирали или продольно с положительным перекрытием металлическим слоем к диэлектрическому изоляционному слою 2, между экраном 4 и диэлектрическим изоляционным слоем 2 продольно уложены несколько внешних проводников 5, поверх экрана 4 расположена защитная оболочка из полимерного материала 6.
Основным техническим результатом является повышение чувствительности кабеля.
Чувствительность кабеля повышается несколькими факторами:
1. Работа кабеля основана на трибоэлектрическом эффекте. Для оценки того, как будут заряжаться материалы при их трении друг о друга, их располагают в трибоэлектрический ряд (экспериментальные данные). С помощью этого ряда можно составить представление о том, как будут взаимодействовать между собой различные материалы. Чем ближе располагаются друг к другу материалы в указанном ряду, тем меньшие заряды будут образовываться в результате контакта этих материалов. Так, в случае изготовления внутреннего проводника из стальной проволоки, трибоэлектрический эффект будет лучше, чем при применении медных проволок.
Трибоэлектрический ряд: стекло, нейлон, шерсть, алюминий, бумага, сталь, резина, медь, серебро, полиэфирная синтетическая пластмасса; целлулоид, полиуретан, полипропилен, ПВХ, кремний, тефлон.
Кабель обычно крепят вдоль забора (периметровая охрана) и подключают через блок усилителя к регистратору. Работа кабеля основана на трибоэлектрическом эффекте. При воздействии внешних механических помех (вибрация, деформация и т.д.) возникает трение внутреннего проводника 1 и пленки ПЭТ-Э 3, пленки ПЭТ-Э 3 и изоляционного слоя 2, изоляционного слоя 2 и экрана 4, что обуславливает появление электрических зарядов на внутреннем и внешнем проводнике 1 и 5. Защиту от внешних электромагнитных полей выполняет экран 4. За целостность кабельной конструкции отвечает оболочка 6.
При подключении кабеля к регистратору через блок усилителя возникшие трибоэлектрические заряды (выходной электрический сигнал) будут отображаться на экране регистратора. Уровень сигнала прямо пропорционален силе механического воздействия. Исходя из полученных графиков, можно судить о характере внешних механических воздействий.
2. Технический результат достигается тем, что в кабеле трибоэлектрическом вибрационном под полый диэлектрический изоляционный слой дополнительно уложена полиэтилентерефталатная пленка ПЭТ-Э с положительным перекрытием.
В предложенном кабеле трибоэлектрический эффект возникает при трении внутреннего проводника 1 и пленки ПЭТ-Э 3, пленки ПЭТ-Э 3 и изоляционного слоя 2, изоляционного слоя 2 и экрана 4, что обуславливает появление электрических зарядов. Присутствует «тройное трение». Таким образом, увеличивается количество контактов, что обеспечивает повышение чувствительности за счет повышения эффекта контактной электризации, повышение срока службы кабеля.
В случае применения пленки ПЭТ-Э увеличивается вероятность соприкосновения с ним внутреннего проводника вследствие неровностей поверхностей на отдельных участках, против идеально ровной внутренней поверхности изоляционного слоя.
Таким образом, конструктивные решения, примененные в кабеле, выгодно отличают его от известных решений. При этом уровень сигнала более, чем в 4 раза выше сигнала прототипа.
Заявляемый кабель обладает новизной, промышленно применим и может найти применение в таких областях, как охранная техника среди периметровых средств обнаружения нарушения.
Источники информации:
1. Патент РФ №104694, 14.01.2011 г., МПК G01В 7/00.