БОРТОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОВОД

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям бортовых проводов.
В кабельной технике широко применяются провода, содержащие токопроводящую жилу и изоляцию, которую в зависимости от того, в каких целях используют провод, выполняют из различных материалов.
Для изоляции, это термоустойчивые, эластичные материалы с высокой изолирующей способностью.
Для токопроводящей жилы используют медь с различными покрытиями в зависимости от условий эксплуатации.
В качестве изоляции для проводов космического применения наиболее интересным материалом является полиимид. Известно, что изоляция из полиимида имеет высокие радиационную стойкость, механическую прочность и твердость, не размягчается вплоть до температуры разложения (400°С).
Из-за высокой механической прочности полиимид может использоваться для изоляции проводов в виде очень тонких слоев (0,05-0,1 мм), благодаря чему провода имеют небольшие габариты и массу, что особенно ценно для космической и авиационной техники.
В практике авиастроения бортовая электрическая сеть многоцелевых истребителей изготавливается из проводов с изоляцией из полиимида. При исключительных показателях электрических и механических свойств полиимид обладает существенным недостатком - водопоглощением. Средний показатель влагопоглощения для полиимида составляет 2,8% от веса полимера, при этом отмечается снижение электрических и механических свойств. Для защиты полиимида от воздействия влаги провода бортовые имеют верхнее покрытие толщиной 0,10-0,20 мм из политетрафторэтилена (PTFE), сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом (FEP) или другого фторполимера.
При монтаже и эксплуатации такого провода достаточно велика вероятность повреждения и разрушения покрытия за счет трения проводов между собой или об экранирующие металлические элементы.
Известен электрический провод по патенту РФ №2154867 от 26.01.1999 опубл. 20.08.2000.
Электрический провод, содержащий токопроводящую жилу и изоляцию в виде нанесенного на жилу слоя на полимидной основе, отличающийся тем, что изоляция дополнительно содержит внутренний слой, предварительно сформированный на токопроводящей жиле при пропускании ее через водную суспензию фторопласта с последующей термообработкой, при соотношении толщины внутреннего слоя к толщине слоя на полиимидной основе 1:25-1:6. Провод обладает хорошей электрической прочностью и механической стойкостью малых габаритах и весе, (выбран в качестве ближайшего аналога).
Недостатком данного провода является внешняя изоляция из полиимида в связи с низкой влагостойкостью полиимида и низкой стойкости полиимидной изоляции к распространению электрической дуги по длине жгута при ее образовании вследствие повреждения изоляции радом расположенных проводов. Образующиеся под действием высокой температуры токопроводящие коксообразные и газообразные продукты разложения (пиролиза) способствуют поддержанию дуги и ее распространению по длине собранных в жгут проводов, что может вызвать пожар в электрической сети.
Известен электрический провод по стандарту EN 2267-010.
Электрический провод, содержит, по крайней мере, одну токопроводящую жилу, внутренний слой изоляции в виде термообработанных полиимидно-фторопластовых лент и внешний слой изоляции в виде термообрботанных лент из фторопласта-4 (PTFE). Термообработка провода позволяет получить монолитную двухслойную изоляцию. Внешняя изоляция из фторопласта-4 устраняет недостатки полиимидной изоляции (низкая влагостойкость и низкая стойкость к распространению электрической дуги) и обеспечивает работу провода в условиях повышенной температуры и влажности, (выбран в качестве ближайшего аналога)
Недостатком данного провода является изоляция из лент, которая даже после термообработки не позволяет получить ровную поверхность провода (даже после обмотки фторопластовой лентой (сглаживающей неровности по первому слою изоляции) и термообработки на проводе остаются «спиралевидные ребра» повторяющие контур края обматываемой полиимидно-фторопластовой ленты) аналогичную проводам с лаковой или экструзионной изоляцией. Неровная поверхность провода ограничивает стойкость к истиранию проводов.
Задачей полезной модели является снижение размеров и массы бортового электрического провода с сохранением характеристик по стойкости провода к истиранию, нагреву и электрической прочности.
Технический результат - снижение размеров и массы, стойкость к истиранию и нагреву.
Технический результат достигается тем, что бортовой электрический провод, содержит изолированную многопроволочную токопроводящую жилу при этом содержит нанесенный на жилу антиадгезионный слой, сформированный из фторопласта при пропускании токопроводящей жилы через взвесь тонкодисперсного фторопласта с последующей термообработкой, внутреннюю изоляцию, состоящую из последовательно нанесенных слоев полиимидного лака с последующим спеканием каждого слоя и внешнюю изоляцию на фторопластовой основе при соотношении толщин внутреннего и внешнего слоев изоляции 2:5-13:15.
Осуществление полезной модели
Заявляемая полезная модель представлена на фиг. 1:
1 - токопроводящая жила,
2 - грунтовый (антиадгезионный) слой из фторопласта,
3 - изоляционный слой на полиимидной основе,
4 - изоляционный слой на фторопластовой основе.
Токопроводящая жила изготавливается из медных никелированных проволок или медных посеребренных проволок.
Изоляция токопроводящих жил двухслойная комбинированная.
При зачистке в процессе монтажа полиимидная изоляция трудно снимается с токопроводящей жилы вследствие высокой адгезии. Для устранения данной проблемы до наложения первого слоя изоляции на токопроводящую жилу наносится антиадгезионный слой толщиной от 5 до 15 мкм из фторопласта. Для этого токопроводящую жилу пропускают через взвесь тонкодисперсного фторопласта (фторопластовую суспензию) с последующей термообработкой в диапазоне от 100 до 370°С. Конкретный диапазон температур зависит от типа применяемого оборудования и материалов и указывается в технологической документации на изготовление провода. В результате данных процессов на токопроводящей жиле формируется фторопластовый анитиадгезионный слой.
Используют фторопластовую суспензию Ф-4Д по ТУ 6-05-1246 или СТО-05807960-007.
Поверх фторопластового анитиадгезионного слоя наносится первый слой изоляции на полиимидной основе, сформированный из полиимидного лака в виде сплошного слоя.
При изготовлении изоляции на провод наносится последовательно несколько десятков слоев полиимидного лака с последующим спеканием каждого слоя после нанесения.
Благодаря многопроходной технологии изготовления изоляции проводов изоляция получается многослойной, при этом толщина каждого слоя составляет 2-3 мкм. В то же время из-за отличной адгезии между слоями изоляция получается монолитной.
Используют полиимидный лак марки АД-9103 по ТУ 6-19-283-85 или ПИ-250 по ТУ 16.К05-073 или аналогичный.
Второй слой изоляции выполняется в виде обмотки из фторопластовой ленты с последующей термообработкой.
Используют сырую каландрированную фторопластовую ленту марки СКЛФ-4Д по ТУ 301-05-49.
Были изготовлены образцы с толщиной изоляции от 50 до 90 мкм с шагом 10 мкм (всего 5 вариантов).
Изготовленные образцы были испытаны на стойкость к истиранию. В качестве целевого показателя по стойкости к истиранию было выбрано значение 100 двойных ходов иглы диаметром 0,5 мм с нагрузкой 8 Н (требование ПБМИ.358300.002ТУ и EN 2267-010). Результаты испытаний приведены в таблице 1.
По результатам испытаний в качестве оптимального образца по соотношению «вес провода - стойкость к истиранию», и с учетом необходимого конструктивно-технологического запаса был выбран вариант провода с толщиной изоляции 60 мкм. Таким образом, оптимальным соотношением толщин внутреннего и внешнего слоев изоляции является соотношение 2:5-13:15. При соотношении менее 2:5 отсутствует запас по истиранию, при соотношении более 13:15 масса провода превышает массу прототипа (БП-37-1499).
Результаты испытаний стойкости к истиранию уже готового провода БК-37-1499 показали 10-кратный КТЗ (более 1000 циклов), при этом на серийно выпускаемых проводах БП-37-1499 (соответствующих стандарту EN 2267-010) данное значение двойных ходов иглы обычно не превышает 300-400 циклов.
Сравнительные испытания проводов БК-37-1499 и БП-37-1499 и протоколы испытаний проводов БК прикладываются. (Таблицы 1, 2, 3)
Сравнительные характеристики бортовых проводов приведены ниже.
БК-37-1499 - провод бортовой с полиимидно-фторопластовой изоляцией на номинальное напряжение 600 В и температуру 260°C с токопроводящей жилой нормальной прочности из медных никелированных проволок;
БКЭО-37-1499 - то же, с экраном из медных никелированных проволок, в защитной полиимидно-фторопластовой оболочке;
БК-36-1399 - провод бортовой с полиимидно-фторопластовой изоляцией на номинальное напряжение 600 В и температуру 200°C с токопроводящей жилой нормальной прочности из медных посеребренных проволок;
БКЭО-36-1399 - то же, с экраном из медных посеребренных проволок, в защитной полиимидно-фторопластовой оболочке.
Преимущества лаковой полиимидной изоляции перед пленочной полиимидной изоляцией:
1. Механические свойства.
Данная технология позволяет наносить более тонкие по сравнению с полимидной пленкой покрытия с лучшими механическими свойствами.
Минимальная толщина серийно выпускаемой полиимидно-фторопластовой пленки составляет 40 мкм, таким образом, с учетом рекомендуемого перекрытия не менее 50% (при меньшем перекрытии изоляция проводов получается «ступеньками», и в разных местах составляет разную толщину) минимальная толщина изоляции составит 80 мкм.
Минимальная толщина изоляции заявляемого провода - 50 мкм
2. Нагревостойкость.
Отсутствие в лаковой полиимидной изоляции подклеивающего фторопластового слоя, который необходим для спекания полиимидно-фторопластовой ленты, позволяет эксплуатировать провода при более высокой температуре (до 300°C).
3. Также необходимо отметить, что лаковая полиимидная изоляция применяется уже на протяжении многих лет (с 1985 г.) в проводах МС 16-15 и МС 26-15 широко используемых в ракетно-космической и космической технике (в том числе для обитаемых отсеков МКС). Надежность лаковой полиимидной изоляции подтверждена многолетней эксплуатацией в составе изделий космической техники в экстремальных условиях, а также производством проводов МС 26-15 категории качества «ОС».