Кабель трибоэлектрический вибрационный упрочненный модернизированный КТВУ-М

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для использования в качестве чувствительного элемента в вибросейсмических средствах охраны.
Известен преобразователь вибрационный - трибоэлектрический (патент РФ №104694, 14.01.2011 г., МПК G01B 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.
Преобразователь вибрационный трибоэлектрический, отличающийся тем, что диэлектрический изоляционный слой выполнен из фторопласта, а защитная оболочка выполнена из полимерного негорючего, галогенонесодержащего материала с пониженным газо- и дымовыделением.
Недостатком известного преобразователя являются низкая чувствительность к механическим воздействиям, ограниченное применение преобразователя.
В данном техническом решении экран один, и выполнен из фольгированной алюминием полимерной ленты, наложенной по спирали или продольно.
Как известно, фольгированный экран имеет малую механическую прочность. Следовательно, применение преобразователя ограничено.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемой полезной моделью, является повышение чувствительности к механическим воздействиям, увеличение рабочего частотного диапазона, а также расширить областей применения кабеля за счет возможностей прокладки, как на открытом воздухе, так и в земле.
Технический результат достигается кабелем трибоэлектрическим, содержащим внутренний проводник в виде спирали из металлических проволок, размещенный внутри полого диэлектрического слоя, экран из фольгированной алюминием полимерной ленты, внешние проводники, расположенные между экраном и диэлектрическим слоем, и защитную оболочку из полимерного материала, отличающимся тем, что внутри полого диэлектрического изоляционного слоя продольно уложена полиэтилентерефталатная пленка ПЭТ-Э с положительным перекрытием, а экран выполнен в виде оплетки или обмотки плотностью покрытия не менее 85% из медных проволок, кроме того дополнительно содержится экран в виде оплетки или обмотки из стальных проволок, поверх которого наложена еще одна внешняя оболочка из полимерных материалов.
На фиг. 1 представлен Кабель трибоэлектрический вибрационный упрочненный модернизированный КТВУ-М, где:
1 - внутренний проводник, выполненный в виде спирали диаметром D1=2,0±0,2 мм из 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 в виде оплетки или обмотки из медных проволок диаметром 0,15 мм, плотность покрытия не менее 85%,
5 - оболочка из полимерных материалов, номинальная толщина 0,8 мм,
6 - экран в виде оплетки или обмотки из стальных проволок диаметром 0,30 мм,
7 - внешняя оболочка из полимерных материалов, номинальная толщина 1,0 мм.
Внутренний проводник 1 выполнен в виде спирали, свитой виток к витку из двух 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 в виде оплетки или обмотки из медных проволок плотностью покрытия не менее 85%, сверху экрана 4 расположена оболочка из полимерного материала 5, экран 6, выполненный в виде оплетки или обмотки из стальных проволок, внешнюю оболочку из полимерного материала 7.
Технический результат применения кабеля в земле, а не только на открытом воздухе, достигается тем, что в кабеле трибоэлектрическом вибрационном упрочненном модернизированном присутствуют два экрана в виде оплетки или обмотки из медных 4 и стальных проволок 6. Как известно, фольгированный экран имеет малую механическую прочность. Следовательно, применение преобразователя ограничено (патент РФ №104694, 14.01.2011 г., MПK G01B 7/00).
В дополнение к этому, кабель имеет две оболочки 5 и 7.
Основным техническим результатом является повышение чувствительности кабеля.
Чувствительность кабеля повышается несколькими факторами
1. Как известно, с целью защиты кабельных изделий (в том числе и преобразователей) от воздействий внешних электромагнитных полей (так называемые «помехи») применяют экраны.
В общем случае, эффективность экрана (т.е. степень ослабления электромагнитного поля) обусловлена двумя его свойствами: поглощением энергии при прохождении электромагнитной волны через проводящую среду и отражением волны на границе раздела двух сред.
Оба эти явления зависят от применяемых материалов в качестве экрана. Известно, что лучшее поглощение электромагнитной волны обеспечивают ферромагнитные материалы (сталь), а лучшее отражение - диамагнитные материалы (медь). Таким образом, в предложенном кабеле эффективность экранирования достигается двумя способами.
Поскольку глубина проникновения электромагнитной волны в металл зависит обратно пропорционально от частоты этой волны, то очевидно, что чем толще экранирующий металлический слой, тем для большего частотного диапазона она будет эффективно ослаблять электромагнитное поле.
Таким образом, если рассмотреть работу преобразователя (прототипа) и предложенного кабеля при равных условиях, то чувствительность заявляемого кабеля будет выше чувствительности прототипа, поскольку внешние электромагнитные поля будут «глушить» сигнал сильнее в преобразователе (прототипе).
2. Кроме того, в заявляемом кабеле трибоэлектрическом вибрационном упрочненном модернизированном 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.
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 6 раза выше сигнала прототипа.
Заявляемый кабель обладает новизной, промышленно применим, и обладает рядом преимуществ перед известными аналогами.
Источники информации:
1. Патент РФ №104694, 14.01.2011 г., МПК G01В 7/00.