ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ СВЯЗИ

Полезная модель относится к кабельной промышленности и может быть, использована в конструкциях кабелей связи и сигнализации.
Известен телефонный кабель по полезной модели патент №32920, класс Н01В 11/00, имеющий следующую конструкцию: изолированные токопроводящие жилы, составляющие пары или четверки, скрученные в элементарные пучки или сердечник, с свободным пространством в сердечнике заполненным гидрофобным заполнителем, поясной изоляцией и слоем гидрофобного заполнителя поверх нее, алюмополиэтиленовым экраном и оболочкой из полиэтилена. Такой кабель, как правило, применяется для передачи аналоговых или низкочастотных сигналов. Защита от взаимных электромагнитных влияний соседних пар в достаточной степени обеспечивается за счет скрутки жил в пары или четверки с шагом не более 100 мм.
Однако для передачи сигналов с частотой 1 МГц и более, этого оказывается уже недостаточно.
Известен электрический кабель связи, предназначенный для передачи высокочастотных сигналов по полезной модели патент №51782, МКИ Н01В 11/00, в котором с целью защиты от взаимных электромагнитных влияний соседних пар, каждая пара имеет индивидуальный электромагнитный экран и собственную оболочку. Такое решение обеспечивает защиту от взаимных электромагнитных влияний, но кабель становится очень дорогостоящим.
В статье «Технология WARP - немного фольги даст огромный эффект» в журнале «Connect! Мир связи» №3 (март) 2006 г. С.Логинов сообщает о решении в части защиты от внешних взаимных влияний (между соседними кабелями) для высокочастотных кабелей для структурированных кабельных систем: с целью обеспечения защиты в оболочку кабеля вводятся в большом количестве мелкие кусочки фольги так, что между ними в основном отсутствуют электрические контакты. Это решение обеспечивает защиту от взаимных влияний между кабелями, но не дает защиты для электромагнитных влияний между парами в сердечнике одного кабеля.
В качестве прототипа выберем кабель телефонный по полезной модели №32920, класс Н01В 11/00.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание высокочастотного электрического кабеля связи обеспечивающего защиту от взаимных электромагнитных влияний при передаче сигналов с частотой более 1 МГц.
Техническая задача решается тем, что предлагается электрический кабель связи, состоящий из нескольких изолированных полимером токопроводящих жил, попарно скрученных между собой, пары скручены в элементарные пучки, а пучки в сердечник, или пары скручены непосредственно в сердечник, свободное пространство в сердечнике заполнено гидрофобным заполнителем, поверх сердечника наложена поясная изоляция и еще слой гидрофобного заполнителя, экран из продольно наложенной с перекрытием алюмополиэтиленовой ленты и влагозащитная полилиленовая оболочка, в которой новым является то, что в гидрофобный заполнитель равномерно по объему введены кусочки фольги размером не более 5 мм и составляющие не более 10% от объема заполнителя.
Электромагнитное поле влияющей пары при попадании на хаотически разбросанные вокруг подверженной пары (в окружающем ее гидрофобном заполнителе) кусочки фольги, частично отражается от элементов проводящей среды, а частично рассеивается, претерпевая многократные отражения и только незначительная часть достигает подверженной влиянию пары, но уже не в виде сигнала, а в виде электромагнитного шума.
Для прокладки кабеля непосредственно в грунт, желательно, чтобы кабель дополнительно содержал наложенные на названную влагозащитную оболочку слой водоблокирующего материала, броню из стальных ламинированных полиэтиленом лент, наложенных продольно гофрировано или обмоткой по спирали, или из круглых стальных
оцинкованных проволок, наложенных в виде оплетки или обмоткой по спирали и влагозащитный полиэтиленовый шланг.
Для подвески кабеля на столбах и опорах связи со спиральными зажимами обвивающего типа целесообразно, чтобы дополнительно кабель содержал в центре сердечника трос в полимерной изоляции.
Для подвески кабеля на столбах и опорах связи с зажимами захватного типа целесообразно, чтобы кабель и трос были заключены в дополнительную общую оболочку, причем трос располагается параллельно центральной оси кабеля.
Для прокладки кабелей в условиях, к которым предъявляются требования не распространения горения и низкого дымовыделения, предусмотрены кабели с оболочкой из специального поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не ниже 35 или из безгалогенной композиции с кислородным индексом не ниже 45.
При этом экран изготавливается из алюмополимерной ленты, а полимер ленты выбирается однородным с материалом оболочки.
Для прокладки бронированных кабелей в условиях, к которым предъявляются требования не распространения горения и низкого дымовыделения, предусмотрены кабели с влагозащитными оболочкой и шлангом из специального поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не ниже 35 или из безгалогенной композиции с кислородным индексом не ниже 45.
При этом для экрана используется алюмополимерная лента, а для брони - сталеполимерная, в которых полимер лент выбирается однородным с материалом оболочки и шланга, соответственно.
В дальнейшем предлагаемая полезная модель поясняется конкретными примерами выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 - изображает поперечное сечение бронированного кабеля;
фиг.2 - изображает поперечное сечение кабеля с встроенным в сердечник тросом;
фиг.3 - изображает поперечное сечение кабеля с встроенным в защитную оболочку тросом.
Высокочастотный электрический кабель связи 1 (фиг.1) состоит из нескольких изолированных полимером токопроводящих жил 2, попарно скрученных между собой, пары скручены в элементарные пучки, а пучки в сердечник или пары скручены непосредственно в сердечник, свободное пространство в сердечнике заполнено гидрофобным заполнителем, поверх сердечника наложена поясная изоляция 3 и еще слой гидрофобного заполнителя 4, экрана из продольно наложенной с перекрытием алюмополиэтиленовой ленты 5, влагозащитной полиэтиленовой оболочки 6, слоя водоблокирующего материала 7, брони 8 из стальных ламинированных полиэтиленом лент, наложенных продольно гофрировано или обмоткой по спирали, или из круглых стальных оцинкованных проволок и влагозащитного полиэтиленового шланга 9. При этом в гидрофобный заполнитель равномерно по объему введены кусочки фольги размером не более 5 мм и составляющие не более 10% от объема заполнителя.
Высокочастотный электрический кабель связи 10 (фиг.2) предназначенный для подвески на столбах и опорах связи со спиральными зажимами обвивающего типа состоит из проложенного в центре сердечника троса 11, изолированного полимерным материалом 12, из нескольких изолированных полимером токопроводящих жил 2, попарно скрученных между собой, пары скручены в элементарные пучки, скрученные вокруг троса в сердечник, или пары непосредственно скручены вокруг троса в сердечник, свободное пространство в сердечнике заполнено гидрофобным заполнителем, в который равномерно по объему введены кусочки фольги размером не более 5 мм и составляющие не более 10% от объема заполнителя, поясной изоляции 3 и слоя гидрофобного заполнителя 4 поверх нее, экрана 5 из продольно наложенной с перекрытием алюмополиэтиленовой ленты 5, и влагозащитной полиэтиленовой оболочки 6.
Высокочастотный электрический кабель связи 13 (фиг.3), предназначенный для подвески кабеля на столбах и опорах связи с зажимами захватного типа, состоит из нескольких изолированных полимером токопроводящих жил 2, попарно скрученных между собой, пары скручены в элементарные пучки, а пучки в сердечник, или пары скручены
непосредственно в сердечник, свободное пространство в сердечнике заполнено гидрофобным заполнителем, в который равномерно по объему введены кусочки фольги размером не более 5 мм и составляющие не более 10% от объема заполнителя, поясной изоляции 3 и слоя гидрофобного заполнителя 4 поверх нее, экрана из продольно наложенной с перекрытием алюмополиэтиленовой ленты 5, влагозащитной полиэтиленовой оболочки 6 и дополнительной оболочки 14, наложенной одновременно на трос 11 и кабель в влагозащитной оболочке 6.
Технология изготовления кабелей согласно заявляемой полезной модели включает следующие операции.
Токопроводящие жилы 2 для описываемых в данной полезной модели кабелей изготавливают, как правило, в виде мягкой (отожженной) медной проволоки, получаемой из медной проволоки «катанки» преимущественно диаметром 8 мм методом волочения. Обычно применяется две операции: грубое и среднее волочение. Причем операция среднего волочения в современном оборудовании совмещена с операцией отжига и изолирования в экструзионной линии.
Изоляция жил может выполняться из сплошного полиэтилена или из вспененного с внутренним сплошным адгезивным слоем и внешним сплошным (защищающим от проникновения гидрофобного заполнителя) слоем на автоматической экструзионной линии.
Для обеспечения гладкости изоляции в сплошной полиэтилен добавляют от 6% до 48% полипропилена, смесь получают в виде смеси гранул в специальной емкости перед загрузкой в бункер экструдера. Для получения вспененного полиэтилена в современных линиях встраивается установка физического вспенивания, для получения каждого слоя изоляции используется отдельный экструдер. Масса материалов от всех экструдеров поступает в специальную головку, где и осуществляется наложение изоляции.
Скрутка изолированных жил в пару и пар в элементарный пучок или эквивалентный ему по количеству пар сердечник кабеля производится на машине совмещенной скрутки по методу однонаправленной или разнонаправленной (реверсивной) скрутки.
Введение гидрофобного заполнителя в сердечник кабеля производится под давлением на специальной установке, встроенной в экструзионную линию для наложения влагозащитной оболочки 6. Кусочки фольги преимущественно медной или алюминиевой предварительно замешиваются в бункере установки до получения равномерного заполнения ими всей массы гидрофобного заполнителя. Слой заполнителя 4 поверх поясной изоляции 3 накладывается на этой же установке.
Экструзионная линия для наложения влагозащитной оболочки 6 содержит также устройства для продольного наложения ленточной поясной изоляции 3 и экрана 5. Поясная изоляция 3 может быть полимерной или бумажной, экран в виде металлополимерной ленты с алюминием или медью в основе.
Водоблокирующий слой 7 изготавливается наложением обмоткой по спирали встык водоблокирующей ленты на обмоточной машине.
Также лента из водоблокирующего материала может подпускаться под броню 8 на операции бронирования кабеля.
Наложение ленточной брони 8 может производится обмоткой лентами по спирали на обмоточной машине или продольно на установке совмещенной с экструзионной линией для наложения влагозащитного шланга с предварительным гофрированием ленты.
Наложение круглой проволочной брони 8 может осуществляться по методу оплетки на оплеточной машине или обмоткой по спирали на бронировочной машине.
Влагозащитный шланг 9 накладывается на экструзионной линии.
Трос 11 обычно покупается готовым, скрученным из металлических проволок, стеклонитей или прочных синтетических нитей. Полимерная изоляция 12 троса изготавливается из любого полимерного материала экструзионным способом.
Для подтверждения технического результата были изготовлены образцы кабеля по заявляемой полезной модели трех групп, в каждой группе по пять образцов. Длина каждого кабеля равнялось 100 м.
В эксперименте использовалась алюминиевая фольга.
В первой группе кусочки алюминиевой фольги составляли примерно 1% от объема, занимаемого гидрофобным заполнителем, в другой - 5%, в третьей - 10%.
Производили измерение переходного затухания на ближнем конце (известное как NEXT). Результаты измерений сведены в таблицу.
Контролируемый параметр
Измеренные значение для кабелей с процентным содержанием кусочков фольги в заполнителе
1%
5%
10%
Переходное затухание на ближнем конце, <img he="4" wi="3" file="00000002.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />Б/100 м
47-50
53-59
57-61
Как видно из результатов, представленных в таблице рост переходного затухания на ближнем конце кабеля в зависимости от степени наполнения окружающей рабочую пару среды (гидрофобного заполнителя) кусочками алюминиевой фольги наблюдается примерно до объемного заполнения 10%. Далее увеличивать объем заполнения не имеет смысла, так как рост переходного затухания на ближнем конце прекращается, зато значительно возрастает рабочая емкость кабеля и, соответственно, коэффициент затухания, что значительно ухудшает передачу сигналов связи по кабелю.