СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭКРАНИРУЮЩЕЙ ОБОЛОЧКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРОВОДА ИЗ ВИТЫХ НИТЕЙ С СЕРДЕЧНИКАМИ
MANUFACTURING METHOD OF SHIELDING OF ELECTRIC WIRE FROM TWISTED FIBRES WITH CORES

Изобретение относится к области электричества, в частности к средствам защиты изолированных проводов или кабелей от повреждений, вызываемых внешними факторами.
Известен способ изготовления экранирующей оболочки электрического провода или кабеля, выполненной из различных по составу нитей, скрученных между собой, одна из нитей выполнена из неметаллического волокна и является армирующей основой, а вторая выполнена в виде металлической нити и представляет собой экранирующий элемент [1] - аналог. Недостатком этого способа является то, что в нем для изготовления армирующей основы предусмотрено применение сравнительно дорогих синтетических аримидных волокон, которые, обладая высокими защитными свойствами, но будучи полимером, подвержены старению со значительным изменением механических и теплофизических свойств. Это приводит во время эксплуатации провода или кабеля к возникновению локальных температурных перекосов и нарушению электрических связей между металлическими экранирующими проволоками витой нити из-за значительного отличия физико-механических свойств армирующей основы и металлической проволоки, что в конечном итоге проявляется в необходимом относительном увеличении размеров и массы экранирующей оболочки.
Известен способ изготовления экранирующей оболочки электрического провода или кабеля, включающий получение витых нитей посредством навивки по меньше мере одной металлической экранирующей проволоки на армирующую основу из неметаллических волокон и плетение оболочки из витых нитей с последующим удалением неметаллических волокон из армирующей основы сплетенных в оболочку витых нитей [2] - ближайший аналог. К недостаткам данного способа можно отнести неравномерную поверхностную плотность экранирующей оболочки, что не обеспечивает ей достаточную степень стабильности экранирующих, механических и теплофизических свойств. Невозможность создания равномерной плотности поверхности оболочки обусловлена взаимопроникновением навивки соседних витых нитей и образованием зацепов, приводящих к обрывам нитей. Другим недостатком данного способа является низкая механическая прочность отдельных витых нитей, приводящая к низкой механической прочности всей экранирующей оболочки.
Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение эффективности экранирующих свойств оболочки как на низких, так и на высоких частотах, что достигается за счет обеспечения равномерности ее поверхностной плотности, высокой механической прочности при монтаже и эксплуатации экранирующей оболочки и уменьшения ее удельного электрического сопротивления.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что при способе изготовления экранирующей оболочки электрического провода или кабеля, включающем получение витых нитей посредством навивки по меньше мере одной металлической экранирующей проволоки на армирующую основу из неметаллических волокон и плетение оболочки из витых нитей с последующим удалением неметаллических волокон из армирующей основы сплетенных в оболочку витых нитей, согласно изобретению в армирующую основу витой нити вводят по меньшей мере одну неудаляемую металлическую проволоку.
При этом неметаллические волокна армирующей основы витой нити могут быть выполнены из растворимого материала, а удаление из армирующей основы неметаллических волокон осуществляют растворением неметаллических волокон в соответствующем растворителе. При изготовлении витой нити навивка металлической экранирующей проволоки на армирующую основу может осуществляться с изменением направления навивки. При навивке на армирующую основу витой нити более одной экранирующей проволоки направление навивки можно изменять по меньшей мере для одной экранирующей проволоки по отношению к другим. При плетении экранирующей оболочки изменение направления навивки может осуществляться путем использования по меньшей мере одной витой нити с направлением по меньшей мере одной экранирующей проволоки, противоположной по отношению к направлению навивки по меньшей мере одной экранирующей проволоки в других витых нитях указанной оболочки. В качестве металлической экранирующей проволоки витой нити может быть применена проволока с антикоррозионным покрытием или с другим специальным покрытием.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении технологического процесса изготовления изоляционно-экранирующей оболочки с сердечником с равномерной поверхностной плотностью, механически прочной, легкой и не подверженной дымо- и газовыделению, обладающей стабильными экранирующими, механическими и теплофизическими свойствами при многократном переменном воздействии, вызываемым внешними факторами. Это достигается за счет того, что армирующая неудаляемая металлическая проволока витой нити препятствует создающему неравномерность плотности взаимопроникновению соприкасающихся витков экранирующей проволоки витых нитей оболочки, а также за счет изменения направления экранирующих проволок в многопроволочных витых нитях наряду с известным использованием при плетении оболочки витых нитей с разным направлением навивки экранирующих проволок, что дает повышение устойчивости конфигурации рисунков плетения витой нити и экранирующей оболочки. На достигаемый технический результат также оказывает влияние уменьшение удельного электрического сопротивления витой нити, которое может быть достигнуто за счет возможности использования для ее сердечника «мягкого» металла с более низким удельным электрическим сопротивлением по сравнению с удельным электрическим сопротивлением металла проволок навивки вокруг сердечника этой нити, поскольку сердечник такой нити защищен более прочной внешней металлической навивкой от истирания и перегибов.
Металлическая экранирующая проволока может быть выполнена из меди, или из бронзы, или из биметалла, или из алюминиево-магниевого сплава, или из алюминия, плакированного медью. Плетение оболочки может осуществляться из разных нитей, полученных посредством навивки разной металлической экранирующей проволоки. В качестве металлической экранирующей проволоки может применяться проволока круглого сечения или плющенка. В качестве антикоррозионного покрытия экранирующей проволоки может применяться лужение оловом, или оловянно-свинцовым припоем, или висмутовым припоем, или сочетанием упомянутых припоев, или серебрение.
Реализация способа согласно изобретению осуществляется следующим образом.
На армирующую основу из металлического сердечника и неметаллических волокон навивают металлическую экранирующую проволоку с образованием витой нити. Наличие на данной стадии армирующей основы обеспечивает получение витой нити, обладающей формой винтовой спирали, а также структурой, упругостью и размерами, требуемыми для последующего плетения из них экранирующей оболочки. В процессе изготовления витых нитей применяют левое и правое направления навивки экранирующих проволок вокруг армирующей основы с металлическим сердечником в целях компенсирования продольного скручивания нити. В качестве сердечника и металлической экранирующей проволоки в зависимости от заданных условий эксплуатации изделия может быть применена проволока из меди, или из бронзы, или из биметалла (например, медь с алюминием), или из алюминиево-магниевого сплава, или из алюминия, плакированного медью. Данный перечень материалов в любом сочетании в равной степени обеспечивает при навивке необходимые для остаточной деформации проволоки пластические свойства, а после образования структуры нити - необходимые для плетения локальную жесткость и упругие свойства.
Плетение экранирующей оболочки из упомянутых витых нитей осуществляют в виде ткани или рукава для длинномерных изделий (проводов, кабелей и т.д.), при этом собственно плетение может осуществляться из витых нитей с разным направлением навивки в соотношении, обеспечивающим компенсацию остаточных напряжений скручивания в оболочке. Экранирующие спиральная проволока и сердечник могут быть выполнены из различных металлов или сплавов в любой комбинации.
Предотвращение закручивания экранирующей оболочки вдоль продольной оси обеспечивает и установка соответствующего количества витых нитей с разным направлением навивки экранирующей проволоки в изделие, и наличие сердечников в витых нитях. После завершения плетения экранирующей оболочки из полученной вышеуказанным образом оболочки из витых нитей удаляют неметаллические волокна армирующей основы. При этом остающаяся конструкция из металлических экранирующих проволок и металлических сердечников приобретает параметры, предопределяющие экранирующие, механические и теплофизические свойства экранирующей оболочки, а в конечном изделии (провода, кабели и т.п.) вследствие отсутствия подверженных разложению или возгоранию неметаллических волокон уменьшается масса и исключается образование дыма и газа при термическом и огневом воздействии. Удаление неметаллических волокон из армирующей основы может осуществляться разными средствами, например растворением, или термическим разложением до газообразного состояния, или выжиганием.
Таким образом, экранирующая оболочка согласно изобретению с сердечниками внутри образующих ее витых нитей имеет равномерную поверхностную плотность, легка по весу, механически высокопрочна, долговечна, не выделяющей газа и дыма при термическом и огневом воздействии, обладает эластичностью, устойчива к микробиологическим воздействиям, растворителям, кислотам и отвечает всем требованиям, предъявляемым к электрическим изделиям, работающим при температурах в интервале от -200 до +700°С, и может быть использована в авиационной, космической, судостроительной и радиоэлектронной технике, а также во взрывоопасных и других производствах.
Источники информации
1. Патент RU 2153723, Н01В 7/18, 1999.
2. Патент RU 2299484, Н01В 7/18, 2005.