ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ СВЯЗИ

Полезная модель относится к кабельной промышленности и может быть использована в конструкциях кабелей связи и сигнализации.
Общеизвестен кабель телефонный станционный (типа ТСВ), состоящий из токопроводящих жил из мягкой медной проволоки, изолированных поливинилхлоридным пластикатом, скрученных между собой в пары или тройки, которые затем скручены в сердечник. Поверх сердечника продольно или обмоткой по спирали накладывается поясная изоляция из пластмассовых лент и экран из алюминиевой ленты с подпуском луженой проволоки под экран (экранной проволоки) и оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
Названный кабель телефонный станционный предназначен для межблочного монтажа автоматических телефонных станций с целью передачи аналоговых сигналов в диапазоне частот до 4 кГц (И.И.Гроднев и др. «Линии связи», Из-во «Радио и связь», М. 1988 г).
Названный кабель типа ТСВ не предназначен для передачи аналоговых высокочастотных сигналов; в нем отсутствует индивидуальный экран пар, необходимый при разводке пар после снятия общих элементов, таких как оболочка, экран, поясная изоляция.
Для обеспечения межблочного монтажа электронных АТС был разработан кабель типа КВСПЭВ с изоляцией жил из сплошного полиэтилена, индивидуальным экраном пар и поясной изоляции по нему, предназначенным для передачи цифровых потоков со скоростью до 2,048 Мбит/с, в остальном его конструктивное исполнение совпадает с исполнением кабеля типа ТСВ («Изделия кабельные». Том 2. Кабели, провода и шнуры связи. Часть 2», Информационно-технический сборник, М., ОАО «ВНИИКП»).
Кабель типа КВСПЭВ имеет следующие недостатки:
- отдельно выделенные пары (при разводке пар после снятия общих элементов, таких как оболочка, экран, поясная изоляция) не обеспечивают требования по нераспространению горения;
- конструкция кабелей не оптимизирована для передачи высокочастотных цифровых сигналов (не обеспечивает стабильности высокочастотных параметров по длине кабеля).
Наиболее важными параметрами для передачи высокочастотных цифровых сигналов являются коэффициент затухания и переходные затухания, нормируемые для высокочастотных кабелей связи и определяющие конструкцию и длину кабеля, применяемого для конкретной системы связи. При этом при прочих равных конструктивных элементах и размерах эти параметры в значительной степени зависят от однородности конструкции по длине. Однородность конструкции кабеля по длине обеспечивается технологическими факторами. В частности, одним из нарушений однородности конструкции кабеля по длине является неоднородность (шероховатость) поверхности изоляции. В свою очередь, неоднородность поверхности изоляции по длине приводит к разбросу волнового сопротивления по длине, а это влечет за собой увеличение коэффициента затухания и ухудшение передаточной функции кабельной линии.
Прототипом заявленной полезной модели является кабель связи высокочастотный станционный типа КВСМ, имеющий модификации с одной, двумя, четырьмя и восемью парами Р сердечнике. Причем кабель с числом пар более одной изготавливается методом скрутки однопарных кабелей в сердечник и наложения на сердечник общей защитной оболочки.(Журнал «Технологии и средства связи», 2004 г. Мытищи, Моск. обл.. Коммунальное оборудование, стр.97-99).
Электрический однопарный кабель связи типа КВСМ включает две токопроводящие жилы диаметром 0,4 мм, снабженные изоляционными оболочками из полиэтилена с индивидуальной расцветкой и скрученные в пару, поверх которой наложен экран из алюмолавсана с перекрытием металлическим слоем внутрь с подпуском под него экранной проволоки. Поверх экрана наложена влагозащитная поливинилхлоридная оболочка, не распространяющую горение.
Однако и этот кабель не оптимизирован для передачи высокочастотных цифровых сигналов, так как материал изоляции токопроводящих пар неоднороден, имеет шероховатость, что приводит к ухудшению передаточной функции кабельной линии.
Технической задачей, решаемой предложенной полезной моделью является создание электрического кабеля связи с однородными по длине конструктивными элементами, обеспечивающими стабильность высокочастотных параметров (снижения разброса волнового сопротивления по длине линии и коэффициента затухания) и оптимальности передачи высокочастотных цифровых сигналов.
Техническая задача решается тем, что предлагается электрический кабель связи, включающий две токопроводящие жилы, снабженные изоляционными оболочками и скрученные в пару, поверх которой наложен экран, расположенную под экраном проволоку и наложенную на экран влагозащитную оболочку, не распространяющую горение, в котором, изоляционная оболочка каждой из жил выполнена из материала, содержащего полиэтилен и полипропилен, взятый в количестве от 6% до 48% от массы полиэтилена.
Примененный для изоляции материал обеспечивает однородность конструкции кабеля по длине и исключает разброс волнового -сопротивления по длине кабеля, что значительно улучшает передаточную функцию кабельной линии.
Сравнительное испытание кабеля с изоляцией из материала, содержащего полиэтилен с добавкой полипропилена, и из полиэтилена, не содержащего полипропилена, показали, что в первом варианте кабеля удается достичь значений коэффициента затухания в среднем на 20% ниже. Использование только полипропилена или добавка полипропилена превышающая 48% от массы полиэтилена не допустимы, так как это приводит к ухудшению холодостойкости кабеля.
Целесообразно при прокладке кабеля в грунт, чтобы однопарный кабель дополнительно содержал наложенные на названную влагозащитную оболочку слой водоблокирующего материала, броню из металлических проволок и влагозащитный шланг.
Для обеспечения возможности подвески кабеля на столбах и опорах связи с зажимами захватного типа, желательно, чтобы названный кабель дополнительно содержал расположенную поверх названной влагозащитной оболочки защитную оболочку, и размещенный в ней трос параллельно паре токопроводящих жил.
Техническая задача решается также тем, что предлагается электрический кабель связи, включающий, по меньшей мере, два электрических однопарных кабеля, выполненных по п.1, размещенных в защитной оболочке.
Такое конструктивное выполнение кабеля обеспечивает упрощение технологии прокладки нескольких одинаковых однопарных кабелей, выполняющих одинаковые функции, при сохранении стабильности высокочастотных параметров (снижение разброса волнового сопротивления по длине линии и коэффициента затухания).
Целесообразно для обеспечения компактности конструкции, чтобы в предлагаемом многопарном кабеле, по меньшей мере, два названных электрических однопарных кабеля были скручены между собой в сердечник, размещенный в названной
защитной оболочке, выполненной из влагозащитного материала, не распространяющего горение.
Для прокладки кабеля непосредственно в грунт, желательно, чтобы многопарный кабель дополнительно содержал наложенные на названную защитную оболочку слой водоблокирующего материала, броню из металлических проволок и влагозащитный шланг.
Для подвески кабеля на столбах и опорах связи со спиральными зажимами обвивающего типа целесообразно, чтобы многопарный кабель дополнительно содержал трос и скрученные вокруг него в сердечник, по меньшей мере два названных электрических однопарных кабеля, при этом сердечник размещен в названной защитной оболочке.
Целесообразно, для подвески кабеля на столбах и опорах захватного типа, чтобы многопарный кабель содержал по меньшей мере два названных электрических однопарных кабеля скрученых в сердечник и дополнительно содержал бы трос, размещенный в названной защитной оболочке параллельно по длине сердечника.
В дальнейшем предлагаемая полезная модель поясняется конкретными примерами выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 изображает поперечное сечение однопарного электрического кабеля;
фиг.2 изображает поперечное сечение многопарного электрического кабеля;
фиг.3 изображает поперечное сечение бронированного электрического кабеля;
фиг.4 изображает поперечное сечение однопарного кабеля или многопарного кабеля с встроенным в защитную оболочку тросом;
фиг.5 изображает поперечное сечение многопарного электрического кабеля с встроенным в сердечник тросом.
Однопарный кабель 1(Фиг.1) состоит из двух медных луженых токопроводящих жил 2, каждая из которых снабжена изоляционной оболочкой 3, выполненной из материала, содержащего полиэтилен и полипропилена, причем содержание полипропилена не должно превышать 50% от массы полиэтилена. Изолированные жилы 2 скручены между собой в пару, поверх которой наложен экран 4, металлом внутрь, с подпуском под экран экранной проволоки 5. На экран 4 наложена влагозащитная оболочка (6), не распространяющая горение, и выполненная из пластмассы.
В зависимости от марки полиэтилена и далее конкретной партии в пределах одной марки, объемное содержание добавки полипропилена варьируется в пределах от 5% до
50% с целью достижения приемлемой гладкости, определяемой органолептически. Полиэтилен и полипропилен в данном случае включают необходимые добавки для достижения требуемых свойств. Например, может применяться полиэтилен марки 107-02 К по ГОСТ 16336-78.
Технический полиэтилен и полипропилен, поступающие в гранулах, содержащие антиоксиданты и другие добавки, обеспечивающие заданные свойства готовых изделий, засыпают в бункер экструдера. Под воздействием соответствующих температур и давления в экструдере гранулы расплавляются и равномерно перемешиваются. Вязкая масса выдавливается на линейно поступающую через головку экструдера токопроводящую жилу и охлаждается при прохождении через ванну с водой. Наличие полипропилена приводит к изменению текучести расплава, что после охлаждения и застывания массы в виде изоляции позволяет достигнуть стабильной гладкости поверхности изоляционной оболочки. Так как показатель текучести расплава резко изменяется от одной поступающей партии полиэтилена к другой, установить постоянный процент добавки полипропилена не удается. В каждом конкретном случае процент полипропилена устанавливается опытным путем.
Многопарный электрический кабель 7 (Фиг.2) состоит из по меньшей мере двух скрученных между собой в сердечник однопарных кабелей 1, покрытых общей пластмассовой защитной оболочкой 8 (фиг.2).
Для обеспечения возможности прокладки непосредственно в грунт изготавливается бронированный кабель 9 (Фиг.3), сердечником которого служит однопарный кабель 1 или многопарный кабель 7, поверх которого накладываются, слой 10 из во деблокирующего материла броня из круглых проволок 11, накладываемых повивно или в виде оплетки, влагозащитная пластмассовая оболочка 12.
Для подвески на опорах линий связи и заборах изготавливаются кабели с встроенным тросом 13 (фиг.4) и многопарные кабели с встроенным тросом 14 (фиг.5).
Кабель 13 включает однопарный кабель 1 или сердечник многопарного кабеля 7, образованный из скрученных по меньшей мере двух однопарных кабелей 1, трос 15 и дополнительную защитную оболочку 16. Трос 15 размещен в оболочке 16 параллельно сердечнику или параллельно паре токопроводящих жил. Кабель 14 состоит из троса 15, с полимерным изоляционным слоем 17 и скрученных вокруг него в сердечник однопарных кабелей 1 и наложенной поверх сердечника общей защитной оболочкой 18.
Технология изготовления кабелей согласно заявляемой полезной модели включает следующие операции.
Токопроводящие жилы 2 изготавливаются из медной проволоки «катанки», как правило, диаметром 8 мм методом волочения. В зависимости от диаметра готовой токопроводящей жилы могут использоваться следующие операции: грубое и среднее волочение или грубое, среднее, тонкое волочение.
Токопроводящие жилы 2 могут быть медные луженые, медные нелуженые, однопроволочные и многопроволочные.
Однопроволочные нелуженые жилы подвергают отжигу, чтобы обеспечить мягкость. Для получения луженых жил отжиг не требуется. Лужение производится горячим способом, в результате чего жила становится мягкой.
Для многопроволочных жил по той же технологии изготавливается в требуемом количестве проволока, которая затем скручивается в требуемом сочетании на машинах сигарного, рамочного или фонарного типов.
Изоляция на Токопроводящие жилы 2 наносится методом экструзии из смеси гранул технических полипропилена и полиэтилена, полученной до загрузки в бункер экструдера. Скрутка жил 2 с полиолефиновой изоляцией 3 в пару производится обычно на машинах рамочного типа.
Экран 4 может изготавливаться в одном из следующих вариантов:
- из алюмолавсановой ленты;
- из алюмополиэтиленовой ленты;
- из алюмополивинилхлоридной ленты;
- из меднолавсановой ленты;
- из меднополиэтиленовой ленты;
- из меднополивинилхлоридной ленты;
- в виде оплетки из медных мягких или медных луженых проволок;
- в виде обмотки из медных мягких или медных луженых проволок;
Использование экранов 4 из металлических неламинированных лент недопустимо, так как при технологических перемотках нарушается целостность экрана 4. Экранирующие ленты могут накладываться в виде обмотки по спирали на специальных обмоточных машинах или устройствах, совмещенных с крутильными машинами, или продольно с помощью специальных устройств, встроенных в экструзионную линию.
Экран 4 в виде оплетки накладывается на оплеточных машинах, а в виде обмотки - на специальных обмоточных машинах. С целью увеличения плотности оплетки или обмотки отдельные проволоки собирают в пасьмы (пучки из нескольких параллельно уложенных проволок) на тростильных машинах.
Экранная проволока 5 в сочетании с медным экраном изготавливается в виде мягкой медной проволоки, в сочетании с алюминиевым экраном - в виде луженой медной проволоки, может прокладываться прямолинейно и зигзагообразно, предварительно изогнутой (гофрированной) на специальном устройстве. В отдельных случаях экранная проволока изготавливается гибкой многопроволочной. Технология изготовления экранной проволоки такая же, как и технология изготовления токопроводящей жилы.
Пластмассовая влагозащитная оболочка 6 и 8 однопарных кабелей 1 и многопарных кабелей 7, соответственно, может изготавливаться как из поливинилхлоридного пластиката, так и из безгалогенного компаунда методом экструзии.
Для бронированного кабеля 9 берется однопарный кабель 1 или многопарный кабель 7, на которые обмоткой по спирали на обмоточной машине накладывается лента из во деблокирующего материала 10. Также лента из водоблокирующего материала может подпускаться под броню 11 на операции бронирования. Наложение брони 11 может осуществляться в виде оплетки стальными оцинкованными проволоками или им аналогичными материалами на оплеточной машине или повивом на бронировочной машине.
Влагозащитную оболочку 12 накладывают, как правило, из полиэтилена на экструзионной линии.
Трос 15 обычно покупается готовым, скрученным из металлических проволок, стеклонитей или прочных синтетических нитей. Полимерная изоляция 17 троса 15 может быть изготовлена из любого полимерного материала экструзионным способом.
Защитная оболочка 16 или 18, предпочтительно изготавливается из полиэтилена экструзионным способом, однако, вместо полиэтилена могут быть использованы и другие полимеры. При этом для кабеля 13, изображенного на фиг.4, оболочка накладывается на сердечник и трос. В сердечнике кабеля 14, изображенного на фиг.5, трос закладывается в сердечник на операции скрутки, причем трос поступает продольно, а однопарные кабели скручиваются вокруг него.
Для подтверждения технического результата были испытаны 21 образец однопарного электрического кабеля (I) и электрического кабеля из двух однопарных кабелей (II) с разным содержание полипропилена в материале изоляционных оболочек токопроводящих жил. Измерение волнового сопротивления и коэффициента затухания проводились на частоте затухания 1,024 МГц.
Результаты измерения представлены в таблице.
Таблица
Наименование параметров
Измеренные значения (диапазон знаний)
Содержание полипропилена в материале изоляционной оболочки токопроводящей жилы (%)
6
30
48
Волновое сопротивление (Ом)кабель (I)
110,7-127,3
114,9-126,1
112,2-128,4
кабель (II)
110,3-128,8
114,1-126,0
111,3-129,7
Коэффициент затухания (дБ/км):
кабель (I)
33,1-34,8
30,7-32,2
32,6-34,5
кабель (II)
33,0-34,6
30,2-32,0
31,9-34,4
Измерения коэффициента затухания в кабелях с изоляцией токопроводящих жил, выполненной из материала, содержащего только полиэтилен дали следующий диапазон значений: (33,2-42,1) дБ/км на частоте затухания 1,024 МГц при норме не более 35 дБ/км.