КАБЕЛЬ ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВИБРАЦИОННЫЙ ОБМОТАННЫЙ

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 (1), 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.
Недостатком известного преобразователя является его высокая стоимость, а также сложность его изготовления, а также недостаточно удобные для эксплуатации размеры преобразователя.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемой полезной моделью, являются значительное снижение цены, увеличение производительности изготовления, а также уменьшение габаритных размеров кабеля при его неизменной чувствительности.
Технический результат достигается кабелем трибоэлектрическим, содержащим внутренний проводник, выполненный в виде спирали, состоящей из одной или нескольких металлических проволок, 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 из полимерного корделя в оплетке из металлических проволок, обмотанного полиэтилентерефталатной пленкой ПЭТ-Э.
На фиг. 1 представлен кабель трибоэлектрический вибрационный обмотанный, где:
1 - полимерный кордель диаметром 0,8 мм,
2 - оплетка из металлических проволок (плотность покрытия 40-50%),
3 - полиэтилентерефталатная пленка ПЭТ-Э номинальной толщиной не более 50 мкм с положительным перекрытием,
-0,1
4 - полый диэлектрический изоляционный слой диаметром 3,8 мм, толщина изоляции 0,8 мм,
5 - экран, выполненный из алюминиевой фольги или фольгированной алюминием полимерной ленты, наложенной по спирали или продольно с положительным перекрытием не менее 12%,
6 - внешний проводник из нескольких контактных медных луженых проволок диаметром 0.26-0.3 мм.,
7 - защитная оболочка из полимерных материалов с максимальным диаметром 6,0 мм.
Позиции 1, 2 и 3 - есть внутренний проводник.
Внутренний проводник выполнен из полимерного корделя 1 в оплетке из металлических проволок 2, обмотанного полиэтилентерефталатной пленкой 3 ПЭТ-Э с положительным перекрытием, и расположен внутри полого диэлектрического изоляционного слоя 4, экран 5, выполненный из алюминиевой фольги или фольгированной алюминием полимерной ленты, наложенной по спирали или продольно с положительным перекрытием металлическим слоем к диэлектрическому изоляционному слою 4, между экраном 5 и диэлектрическим изоляционным слоем 4 продольно уложены несколько внешних проводников 6, поверх экрана 5 расположена защитная оболочка из полимерного материала 7.
Основным техническим результатом является снижение цены.
Основным материалом в ценообразовании кабеля является металл для внутреннего проводника. Так, у прототипа расход металла (к примеру, медь) на 1 км чувствительного элемента составляет 8-9 кг. У предлагаемой полезной модели - 1,2-1,3 кг/км. Таким образом, себестоимость уже уменьшается в несколько раз.
Производительность изготовления кабеля увеличивается, т.к. самой сложной операцией при изготовлении чувствительного элемента является изготовление внутреннего проводника в виде спирали из металлических проволок. Так, скорость изготовления спирали с трудом достигает 0,25 м/мин.
В предлагаемой полезной модели внутренний проводник изготавливается в три этапа:
1. изготовление корделя экструзионным методом (скорость до 60 м/мин);
2. наложение оплетки на кордель (скорость 3,5-4,0 м/мин);
3. наложение полиэтилентерефталатной пленки ПЭТ-Э методом обмотки (скорость 7-9 м/мин).
Таким образом, производительность кабеля увеличивается в среднем в 14 раз.
Кроме того, габариты и вес тоже уменьшаются: у прототипа максимальный диаметр не более 7,0 мм и вес 70-80 кг/км.
У предложенной полезной модели - максимальный диаметр 6,0 мм, а вес составляет 25-30 кг/км. Данные преимущества позволяют облегчить монтаж кабеля, а также сделать прокладку кабеля менее заметной.
Чувствительность кабеля остается неизменной:
Кабель, как правило, 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 полимерного корделя 1, оплетенного металлическими проволоками 2, и пленки ПЭТ-Э 3, пленки ПЭТ-Э 3 и изоляционного слоя 4, изоляционного слоя 4 и экрана 5, что обуславливает появление электрических зарядов на внутреннем и внешнем проводнике.
Защиту от внешних электромагнитных полей выполняет экран 5. За целостность кабельной конструкции отвечает оболочка 7.
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 получаемых графиков при эксплуатации кабеля, можно судить о характере внешних механических воздействий.
В предложенном кабеле трибоэлектрический эффект возникает при трении полимерного корделя 1, оплетенного металлическими проволоками 2, и пленки ПЭТ-Э 3, пленки ПЭТ-Э 3 и изоляционного слоя 4, изоляционного слоя 4 и экрана 5, что обуславливает появление электрических зарядов.
Недостатком внутреннего проводника, выполненного в виде спирали, является то, что существует вероятность того, что спираль может вытянуться, например, в процессе производства или же монтажа. Данный фактор может повлиять на равномерность чувствительности сигнала (в том месте, где спираль вытянулась - уровень сигнала будет меньше).
В случае применения полимерного корделя, оплетенного металлическими проволоками и обмотанного полиэтилентерефталатной пленкой ПЭТ-Э, присутствует жесткая конструкция, и никакие внешние воздействия не смогут деформировать внутренний проводник (1, 2 и 3).
Таким образом, конструктивные решения, примененные в кабеле, выгодно отличают его от известных решений.
Заявляемый кабель обладает новизной, промышленно примени 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 G01B 7/00.