СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ НИЗКОЧАСТОТНЫХ РАЗЪЕМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖГУТОВ И КАБЕЛЕЙ
METHOD OF SEALING LOW-FREQUENCY CONNECTORS OF ELECTRIC HARNESSES AND CABLES

Изобретение относится к элементам электротехнической аппаратуры, а именно к способам герметизации низкочастотных разъемов электрических жгутов и кабелей и может быть использовано в устройствах радиоэлектронной, авиакосмической, транспортной, морской, автомобильной промышленностей в части изготовления низкочастотных жгутов и кабелей. Указанные устройства в своем составе содержат электрические жгуты и кабели, от надежной работы которых зависит работоспособность изделия в целом. При этом в их изготовлении существенная роль отводится герметизации разъемов.
Выбор способа герметизации определяется, в основном, условиями эксплуатации и имеющимся оборудованием. В каждом конкретном случае следует выбирать оптимальные материалы и способ герметизации.
Для более надежной защиты контактного поля разъема от попадания влаги применяются специальные герметики или компаунды, которыми заливаются эти разъемы.
Одной из широко используемых и экономически оправданных технологий для изоляции и герметизации жгутов и кабелей, защиты мест соединений проводов, перехода "провод-разъем" стало применение термоусадочных материалов, например различных видов термоусадочных трубок, трубок холодной усадки, специальных изделий - муфт, колпачков и их комбинаций с термо- и нетермопластичными клеями и герметиками. При нагревании клей плавится и затекает в пространство между проводами, а внешняя трубка сжимается, действуя как пресс-форма для расплавленного клея-термопласта. При охлаждении клей формирует упругую, водостойкую герметизацию между проводами и корпусом разъема, в то время как внешняя трубка создает дополнительную защиту от отрыва проводов из разъема и повреждения (отламывания) проводов в месте входа в разъем.
Проблемы, возникающие при герметизации низкочастотных разъемов, обусловлены строением разъемов. В качестве примера рассмотрим низкочастотный разъем 2РМ, строение которого изображено на фигуре 1, где обозначены корпус разъема 1, изолятор разъема 2, контакт разъема 3, провод 4, патрубок разъема 5, гайка патрубка 6, припой ПОС-61 7, гайка прижима 8, резиновая втулка 9.
Контакты разъема 3 расположены в изоляторе 2, изготовленного из термореактивной пластмассы. Данное соединение не является герметичным. При заливке низковязких материалов в разъем, герметик проникает между контактом и пластмассой, что впоследствии затрудняет очистку контактов от герметика.
При использовании ответной части разъемного соединения для защиты контактов, также имеется отрицательный момент - данное соединение "вилка-розетка" невозможно разобрать.
Использование вязких материалов ведет к образованию пустот в патрубке разъема, что отрицательно сказывается на его герметичности.
Широкое применение для герметизации нашли материалы на основе силиконовых и полиуретановых каучуков. Данные материалы эластичны и способны компенсировать возникающие механические напряжения в местах распайки проводов на контакты. Недостатком силиконовых материалов является низкая адгезия к герметизирующим поверхностям и высокий процент усадки.
Применение более жестких эпоксидных и полиэфирных компаундов ограничено из-за больших напряжений, возникающих при отверждении этих материалов, в результате чего возможен обрыв проводников в местах распайки.
Существуют технологии, в которых используется один заливочный материал и набор термоусаживаемых трубок. Суть этих способов герметизации заключается в заполнении внутреннего пространства разъема герметиком, с последующей усадкой термотрубки на всю длину кабеля. В результате разъем будет герметичен, но кабели бывают длиной до 30-40 м, что приводит к большим финансовым затратам, повышению трудоемкости, удлинению технологического процесса операции изготовления кабеля. Стоимость изготовления кабеля увеличивается в несколько раз.
При правильном подборе материалов с различными физико-механическими свойствами, а также разработки технологического процесса заливки можно добиться герметичности разъема с меньшими финансовыми затратами.
Прототипом предлагаемого изобретения является способ герметизации, описанный в отраслевом стандарте ОСТ 4Г0.010.016 (приложение 2а). Согласно данному способу внутреннее пространство разъема заполняется силиконовым герметиком Виксинт У-1-18 через технологическое отверстие диаметром 3-6 мм. Полноту заполнения объема проверяют через контрольное отверстие диаметром 1 мм. Оба отверстия расположены на патрубке разъема одно против другого. Герметизирующий материал подается в технологическое отверстие до тех пор, пока герметик не появится из контрольного отверстия. После этого в течение 72 часов происходит полимеризация герметика.
Герметик Виксинт У-1-18 состоит из двух компонентов - пасты У-1 и катализатора 18, при этом на 100 массовых частей пасты идет всего 0,2-0,5 массовых частей катализатора. Такой незначительный объем катализатора трудно перемешать в большом объеме пасты, в результате чего возникают неперемешанные, а следовательно, незастывшие участки герметика. Для устранения данного дефекта, а также для лучшего перемешивания компонентов (в соответствии с ОСТ 4Г0.053.213-83) применяется разбавитель - нефрас (уайт-спирит), что приводит к значительной усадке герметика (до 5%). При этом усадка будет тем больше, чем больше будет добавлено разбавителя, что, в свою очередь, ведет к отслаиванию герметика от проводов и стенок корпуса разъема, в результате чего разъем будет негерметичен.
При отверждении герметика разбавитель улетучивается, что приводит к образованию пустот и раковин, а следовательно, снижается электрическая и механическая прочность изоляционного материала.
При использовании данного способа герметизации заполнение герметиком происходит через технологическое отверстие, что не позволяет контролировать полноту заполнения разъема, т.к. появление герметика из контрольного отверстия не дает гарантий заполнения всего объема. Невозможно проверить герметичность разъема избыточным давлением, что не позволяет оценить качество выполненных операций.
Техническим результатом предлагаемого способа герметизации низкочастотных разъемов жгутов и кабелей является повышение надежности и улучшение эксплуатационно-технических характеристик низкочастотных разъемов.
Указанный результат достигается тем, что способ-прототип, заключающийся в заполнении внутреннего пространства разъема герметиком после монтажа разъема и обезжиривания контактов, проводится в три этапа и основан на комбинированном применении эластичных и жестких материалов различной вязкости.
На фигуре 2 изображена схема герметизации разъема 2РМ, где обозначено:
1 - корпус разъема;
2 - изолятор разъема;
3 - контакт разъема;
4 - провод;
5 - патрубок разъема;
6 - гайка патрубка;
7 - припой ПОС-61;
10 - силиконовый герметик Юнисил-Н (далее - герметик);
11 - компаунд ЭЛК-12 (далее - компаунд);
12 - термоусадочная трубка MDT-A (далее - термотрубка).
В качестве эластичного материала используется силиконовый герметик Юнисил-Н 10 вязкостью 6-7 по кругу (ОСТ 4Г0.054.210-83) и относительным удлинением на разрыв - 300-400%. В качестве жесткого материала используется компаунд ЭЛК-12 11 вязкостью 90-150 сек по вискозиметру В3-4 и относительным удлинением при растяжении - 30%.
Среднестенные термоусадочные трубки MDT-A 12 разработаны для изоляции и герметизации всех типов кабелей с пластмассовой и бумажной пропитанной изоляцией, прокладываемых на открытых электроустановках и в грунте. Трубки MDT-A идеально подходят для изоляции кабельных соединений. Они отличаются превосходным сочетанием гибкости и устойчивости к истиранию, коррозии и внешним факторам.
Трубки MDT-A снабжены внутренним термоклеевым слоем, который заполняет малейшие полости и после застывания образует надежный барьер для влаги и загрязнений. Клеевой слой остается гибким после усадки трубки.
Трубки MDT-A изготавливаются из модифицированного самозатухающего полиэтилена, имеющего высокую стойкость к старению. Трубки устойчивы к ультрафиолетовому излучению, воздействию химикатов, в их составе отсутствуют галогены.
Благодаря высокой степени усадки до 4,5:1 одной трубкой можно охватить изделия с большим перепадом диаметров.
Предлагаемый способ герметизации низкочастотных разъемов электрических жгутов и кабелей заключается в следующем.
Перед началом монтажа из конструкции разъема удаляется гайка прижима, предназначенная для снижения механической нагрузки на места пайки проводов к контактам. В дальнейшем ее функционально заменяет термотрубка 12, которая надевается на жгут или кабель. Затем производится распайка проводов 4 на контакты припоем ПОС-61 7 и обезжиривание перед герметизацией.
Первая ступень. Контактная часть разъема со стороны проводов заполняется силиконовым герметиком 10, который также наносится на места соприкосновения корпуса 1 с патрубком разъема 5. Затягивается гайка патрубка 6 и производится отверждение герметика 10 в течение 15-24 часов. Роль первой ступени герметизации заключается в нивелировании механических напряжений в местах паек проводов и контактов при перепадах температур и вибронагрузках, а также в предохранении от протекания заливочного компаунда 11, используемого на второй ступени герметизации.
Вторая ступень. Весь объем патрубка разъема 5 со стороны проводов 4 заполняется заливочным компаундом 11 заподлицо с краем патрубка. Компаунд 11 обладает минимальной усадкой и высокой адгезией к стенкам корпуса разъема 1. Происходит отверждение компаунда 11 в течение 24 часов. Роль второй ступени герметизации заключается в заполнении основного объема патрубка 5 без раковин и пустот, за счет низкой вязкости компаунда 11.
Третья ступень. Провода 4, выходящие из разъема, смазываются эластичным герметиком 10 на длину, равную длине термотрубки 12. Термотрубка 12 сдвигается на патрубок разъема, выполняя термоусадку. За счет механического сжатия термотрубки 12 эластичный герметик 10 заполняет все пустоты между проводами 4, а излишки выходят за пределы термотрубки 12 и впоследствии удаляются. Отверждение герметика 10 происходит в течение 15-24 часов. Роль третьей ступени герметизации заключается в дополнительной защите разъема от попадания влаги. При этом герметик 10 выполняет роль демпфера, защищая провода 4, выходящие из разъема при многочисленных перегибах при вибронагрузке и перепадах температур от -60° до +85°.
2
Герметичность разъема проверяется избыточным давлением 0,1 кгс/см в ванне с водой в течение пяти минут (ГОСТ РВ 20.57.306-98).
Высокое качество предлагаемого способа герметизации низкочастотных разъемов электрических жгутов и кабелей подтверждено протоколами испытаний.
Таким образом, за счет того, что способ, заключающийся в заполнении внутреннего пространства герметиком, проводится в три этапа и основан на комбинированном применении эластичных и жестких материалов различной вязкости стало возможным получать кабели или жгуты с герметичными разъемами, работающими безотказно в течение всего срока эксплуатации в широком диапазоне температур при механических воздействиях.