КАБЕЛЬ СИММЕТРИЧНЫЙ ОГНЕСТОЙКИЙ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к симметричным огнестойким кабелям для передачи сигналов связи. Они могут быть использованы, в частности, для монтажа систем пожарной и охранной сигнализации, систем оповещения и управления эвакуации, видеонаблюдения, построения СКС и передачи данных.
Известен симметричный огнестойкий кабель, содержащий, по крайней мере, одну симметричную пару скрепленных между собой изолированных огнестойкой кремнийорганической резиной токопроводящих жил, с экраном поверх сердечника, в оболочке из не распространяющего горения полимерного материала, причем изолированные жилы пары расположены параллельно и скреплены раздельным основанием из огнестойкой кремнийорганической резины (RU 102836).
Известный кабель должен обеспечивать нераспространение горения, однако имеет нестабильную геометрию кабеля в условиях монтажных и эксплуатационых изгибов, и как следствие низкие показатели электрических характеристик, требуемые для передачи данных по стандартам МЭК 61156-5, ГОСТ Р 54429-2011 для категории 5е.

Известен кабель симметричный, содержащий, по крайней мере, одну пару медных токопроводящих жил с изоляцией из кремнийорганической резины и полимерную оболочку, отличающийся тем, что в качестве материала изоляции использована резина марки Юнисил РС 20-8465 или Пентасил-2782, а в качестве материала оболочки использован поливинилхлоридный пластикат пониженной пожарной опасности марки, выбранной из группы: VP FM 30-35, VP FM 30-37, VP FM 35LLS, или полимерный безгалогенный материал марки, выбранной из группы: Фрагом PR555 K1, Revil GE 47/HTS. Токопроводящие жилы выполнены однопроволочными или многопроволочными, изолированные жилы скручены в пару. Под экраном проложена обмоткой или продольно лента из полиэтилентерефталатной пленки (RU 123209)
Недостатками известного устройства являются:
- конструкция кабеля не обеспечивает высокочастотную передачу данных на уровне категории 5е по МЭК 61156-5, ГОСТ Р 54429-2011;
- не оптимальные частотные характеристики кабеля - волновое сопротивление пар, собственное затухание и прочие.
Известен также высокочастотный симметричный огнестойкий кабель, включающий сердечник, состоящий, по крайней мере, из одной экранированной пары, симметрично скрученных однопроволочных медных жил, каждая из которых изолирована кремнийорганической резиной, причем внешняя оболочка кабеля выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, отличающийся тем, что экран имеет два слоя, первый из которых выполнен из ламинированной алюминиевой фольги, наложенной на изоляцию из кремнийорганической резины слоем металла наружу, а второй слой выполнен в виде оплетки из медных луженых проволок. Сердечник включает более одной, скрученных между собой, экранированных пар. На сердечник наложена обмотка из полиэтилентерефталатной пленки. На обмотку из полиэтилентерефталатной пленки наложен заполнитель из пластичного полимерного материала. (RU 148023, прототип).
Основным недостатком данного и большинства известных симметричных огнестойких кабелей является нестабильность электрических характеристик, их разброс, несоответствие показателям качества кабеля категории 5е (по МЭК 61156-5, ГОСТ Р 54429-2011). Это обусловлено тем, что кремнийорганическая резина недостаточно твердая (65 Шор А), поэтому жилы в каждой паре, имеющие неодинаковый шаг скрутки, неравномерно воздействуют друг на друга. Это приводит к продавливанию изоляции из кремнийорганической резины и уменьшению расстояния между центрами жил в парах. В результате каждая пара имеет отличное от остальных волновое сопротивление, что сопровождается нестабильностью и ухудшением прочих электрических характеристик - емкости, емкостной асимметрии, волнового сопротивления, собственного затухания, переходного затухания, разность времени задержки, возвратных потерь.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного кабеля с возможностью передачи данных по категории 5е стандартов МЭК 61156-5, ГОСТ Р 54429-2011 и расширение арсенала симметричных огнестойких кабелей.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи за счет применения заявляемой двухслойной изоляции жил, состоит в улучшении и стабилизации электрических характеристик кабеля, в том числе:
1. емкости,
2. емкостной асимметрии,
3. волнового сопротивления (impedance),
4. собственного затухания (attenuation),
5. переходного затухания на ближнем конце (NEXT),
6. разность времен задержки (delay skew)
7. возвратных потерь (Return Loss, RL).
Данным техническим результатом реализуется доведение вышеуказанных параметров их до категории 5е по стандартам международной электротехнической комиссии (МЭК) 61156-5 и ГОСТ Р 54429-2011 при сохранении работоспособности кабеля в условиях пожара по ГОСТ 31565-2012. Одновременно за счет применения заявляемой двухслойной изоляции жил обеспечивается механическая устойчивость при скрутке пар, ведущая к стабильности электрических характеристик.
Сущность полезной модели состоит в том, что кабель связи симметричный огнестойкий содержит сердечник, скрученный из, попарно скрученных медных изолированных токопроводящих жил, поверх которого наложена полимерная оболочка с пониженным дымо-газовыделением при горении или тлении, а изоляция каждой из токопроводящих жил выполнена из внутреннего слоя кремнийорганической резины, наложенного непосредственно на жилу, и внешнего сплошного слоя полиэтилена, представляющего собой термопластичный полимер этилена твердостью не менее 58 Шор D и показателем текучести расплава не менее 0,7 г/10 мин, наложенного непосредственно на указанный слой изоляции из кремнийорганической резины.
При этом жилы выполнены многопроволочными, поверх сердечника из изолированных жил наложены полимерная лента и общий экран из алюмополимерной ленты, а также проложена контактная жила из медной луженой проволоки с металлической стороны алюмополимерной ленты, оболочка выполнена из термопластичной композиции, не выделяющая галогенов при горении и тлении, стойкой к воздействию минеральных масел, дизельного топлива. Кабель содержит скрученные пары изолированных токопроводящих жил с различными шагами скрутки.
На чертеже фиг. 1 - разрез огнестойкого симметричного кабеля с одиночным экраном, на фиг. 2 - частотные характеристики, полученные при испытаниях опытных образцов кабеля.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - медная токопроводящая жила;
2 - слой внутренней изоляции токопроводящей жилы из кремнийорганической резины, нанесенной путем экструзии резины через профилированную матрицу;
3 - слой внешней изоляция токопроводящей жилы из полиэтилена, представляющего собой термопластичный полимер этилена, наложенный в вязко текучем состоянии;
4 - скрученная пара изолированных жил;
5 - скрученный сердечник;
6 - полимерная лента
7 - экран из алюмополимерной ленты (фольги);
8 - контактная жила из медной луженой проволоки;
9 - оболочка кабеля.
Кабель может быть использован, в частности, для монтажа систем пожарной и охранной сигнализации (ОПС), локальных компьютерных сетей, систем оповещения и управления эвакуации (СОУЭ) и передачи данных, IP-видеонаблюдения и др. целей в системах, обеспечивающих работоспособность в условиях пожара.
Изготовление кабеля производится следующим образом:
1. Изготовление медных изолированных токопроводящих жил.
2. Наложение на каждую жилу первого слоя изоляции из кремнийорганической резины, на экструдере, совмещенном с печами вулканизации.
3. Наложение на каждую жилу поверх первого слоя изоляции из кремнийорганической резины второго (внешнего) слоя изоляции.
4. Скрутка пар изолированных жил кабеля с разными шагами, с применением частичной открутки жил.
5. Скрутка сердечника из одной или нескольких пар жил с наложением на него полимерной пленки и общего экрана из алюмополимерной ленты и дополнительной прокладкой контактной жилы из медных луженых проволок.
6. Наложение оболочки на сердечник кабеля на экструзионной линии.
7. Проведение испытаний кабеля.
8. Упаковка кабеля.
Для обеспечения надежной стабильности указанных выше электрических параметров кабеля необходимо сохранение геометрического расположения жил в каждой паре при различных шагах скрутки пар. Предотвращение продавливания (сохранение, тем самым, геометрического расположения жил в каждой паре) обеспечивается наложением на жилу непосредственно поверх слоя 2 кремнийорганической резины слоя 3 из сплошного полиэтилена, твердостью не менее 58 Шор D. В результате применения предусмотренной настоящим техническим решением двухслойной изоляции, приобретается механическая устойчивость при скрутке пар, ведущая к стабильности электрических характеристик. Для устранения асимметричностей конструкции, влияющих на электрические характеристики изолированный жилы, образованной при наложении двухслойной изоляции, применяется скрутка пары с частичной откруткой. Величина открутки должна составлять 27-35%. Для устранения вероятности разрывов внешнего слоя изоляции из сплошного полиэтилена, предпочтительно применяется полиэтилен с показателем текучести расплава не менее 0,7 г/10 мин.
Эмпирически подобрано оптимальное соотношение радиальных толщин слоев 3 и 2 изоляции из полиэтилена и кремнийорганической резины, равное 3 к 5 (с допустимым отклонением ±7%), соответственно, которое позволяет минимизировать расходы материалов и сохранить огнестойкость и твердость на необходимом уровне для прохождения испытаний на соответствие по параметрам огнестойкости и категории 5е по МЭК 61156-5, ГОСТ Р 54429-2011.
Огнестойкость кабеля обеспечивается непосредственной изоляцией жил слоем 2 кремнийорганической резины, продукты горения которой предотвращают замыкания.
Испытания предлагаемой конструкции кабеля, выполняемые с контролем показателей (параметров): сопротивления пары, асимметрии сопротивления, емкости, емкостной асимметрии, волнового сопротивления (impedance), собственного затухания (attenuation), переходного затухания на ближнем конце (NEXT), время задержки сигнала (delay), разность времен задержки (delay skew) и возвратных потерь (Return Loss, RL), подтвердили улучшение и стабилизацию электрических характеристик кабеля и доведения их до категории 5е (по МЭК 61156-5, ГОСТ Р 54429-2011) по рабочему диапазону частот до 100 МГц.
В таблице 1 приведены результаты ряда испытаний макета патентуемого образца
Получаемый при эксплуатации результат обусловлен в целом тем, что изоляция формируется достаточно твердой, чтобы предотвращать негативные воздействия пар друг на друга (продавливание и как следствие несимметричность конструкции)
На фиг. 2 приведены значения параметров заявляемого кабеля, полученные при натурных испытаниях.
Каждый график имеет название, которое отражает суть показаний, две шкалы - горизонтальную - частота в МГц и вертикальную - единицы измерения параметра. На каждом графике нанесена предельная линия(и) А, ограничивающая допустимые значения, и линия(и) Б, соответствующие полученным при измерениях параметрам.
В таблице 2 показаны значения емкости и емкостной асимметрии при испытаниях макета патентуемого образца.
Значения на всех графиках и таблицах 1, 2 лежат в пределах, обозначенных в стандарте МЭК 61156-5, ГОСТ Р 54429-2011, что говорит о достижении технического результата.
Заявляемый кабель не распространяет горение при групповой прокладке и имеет пониженное дымо-газовыденеие при горении и тлении, сохраняет работоспособность в открытом пламени в течение 180 минут.
В результате применения заявляемой полезной модели достигается улучшение и стабилизация электрических характеристик кабеля: волнового сопротивления, емкости, емкостной асимметрии, волнового сопротивления, собственного затухания, переходного затухания, разность времени задержки, возвратных потерь.