СПИРАЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК H01B7/04 H02G11/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельной технике, и может быть применено как способ связи между движущимися частями автотранспортных комплексов - в автопоездах, трейлерах и т.п.

Известны гибкие кабели, которые содержат скрученные жгуты из изолированных токопроводящих проводов, на которые наложены оплетки из хлопчатобумажных лент и неметаллических нитей (пат. Великобритании N 1048306, кл. H 01 B 7/04).

Недостатком таких кабелей является низкая механическая прочность в условиях вибрации, которая имеет место во время движения автотранспортного средства. При этом разрушается и изоляционный слой проводов, что приводит к их оголению и короткому замыканию.

Наиболее близким по функциональному назначению и конструктивному исполнению является спиральный кабель, описанный в ТУ 16-705.429-86 "Кабель управления спиральный, технические условия". Согласно ТУ спиральный кабель содержит изолированные токопроводящие провода, которые скручены в единый жгут вокруг сердечника. Жгут размещен в гибкой оболочке и спиральный кабель с обеих концов имеет прямолинейные участки.

Основным недостатком конструктивного исполнения известного кабеля является низкая механическая прочность его элементов, особенно изоляционного слоя токопроводящих проводов в условиях комбинированного воздействия вибрации и сложных деформаций (изгиб-скручивание-растяжение). В месте изгиба такого кабеля его провода деформируются неодинаково: провода на вершине петли растягиваются, а в нижней части, наоборот, сжимаются. В этом случае скрутка и фиксация их в жгут только увеличивает вероятность разрушения, в частности, изоляционного слоя за счет постоянного трения их друг об друга (под действием вибрации) и сжатия нитью, которая фиксирует скрутку жгута.

В основу изобретения поставлена задача в спиральном кабеле управления движущихся одна относительно другой частей транспортных средств путем свободного размещения в гибкой оболочке электроизолированных токопроводящих жил и нанесения на их поверхность твердой смазки обеспечить резкое уменьшение трения между его элементами и повысить изоляционные свойства проводов в условиях вибрации.

Для решения этой задачи в спиральном кабеле управления движущихся одна относительно другой частей транспортных средств, который содержит расположенные в гибкой оболочке электроизолированные токопроводящие жилы и имеет спиральный участок в средней части и прямоугольные участки на концах, токопроводящие жилы располагаются в оболочке с возможностью передвижения одна относительно другой, причем на поверхность жил нанесена смазка. Смазка при этом является твердой и выбрана отдельно или в смеси из группы, которая включает гексагональный нитрид бора и тальк. Оптимальное количество смазки (в граммах) на один метр кабеля находится в пределах от 10 до 100, отношение нитрида бора к тальку составляет (по массе) 10:1. Кроме того, на концах прямолинейных участков кабеля гибкая оболочка выполнена с буртиком, который взаимодействует с буртиком дополнительно наложенной на гибкую оболочку втулки, расположенной в приконцевой зоне гибкой оболочки.

Кроме указанного технического результата - резкого уменьшения трения между токопроводящими жилами и между жилами и оболочкой, изобретение обеспечивает достижение еще одного технического результата - увеличение электроизоляционных свойств изоляционного слоя каждой жилы и всего кабеля в целом.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков изобретения и результатом состоит в следующем.

1. В гибкой оболочке токопроводящие жилы расположены свободно, с возможностью передвижения одна относительно другой. Поэтому при растягивании спирального кабеля жилы, благодаря возможности передвижения одна относительно другой, занимают во внутреннем пространстве оболочки, в частности в зоне вершины петли, положения с наибольшим из возможных радиусов изгиба. Такому положению способствует наличие на поверхности жилы твердой смазки, которая существенно уменьшает коэффициент трения между жилами и внутренней поверхностью гибкой оболочки. А уменьшение коэффициента трения между жилами и между жилами и внутренней поверхностью гибкой оболочки значительно уменьшает вероятность разрушения электроизоляционного слоя токопроводящих жил.

2. Гексагональный нитрид бора, как и тальк, является известной смазкой. Его кристаллическая структура обуславливает легкость скольжения одного слоя вещества относительно другого. Поэтому во время работы кабеля, когда на него действует вибрация и сам он подвергается растяжению и сдавливанию, порошкообразный нитрид бора (основная форма существования) постоянно "намазывается" на поверхность изоляционного материала жилы, покрывая его сплошным слоем.

Кроме того, гексагональная модификация нитрида бора имеет очень высокие электрические свойства - удельное электрическое сопротивление его составляет 1,7 • 10¹⁹ мкОм • см - значительно выше, чем материала изоляции токопроводящей жилы - полиэтилена высокой плотности (10¹² мкОм • см). Поэтому введение нитрида бора на поверхность жилы вызывает одновременно двойной эффект - эффект смазки между жилами и эффект значительного повышения электроизоляционных свойств.

3. Признаки по п.п. 3 и 4 являются производными от признаков предыдущих пунктов и характеризуют преимущественные варианты изобретения.

4. Признаки п. 5 находятся в причинной связи с отличительными признаками п. 1: свободное размещение в оболочке токопроводящих жил обуславливает необходимость фиксации самой гибкой оболочки между соединительными электрическими приборами (вилками) на концах прямолинейных участков кабеля. Такая фиксация происходит благодаря буртику на конце оболочки, который взаимодействует с буртиком втулки, через которую пропущена концевая часть оболочки.

Заявляемое изобретение характеризуется еще одной технической особенностью - благодаря размещению жил в оболочке без сердечника и фиксирующих навивку нитей и пленок количество токопроводящих жил при неизменных размерах диаметра оболочки и жил увеличивается. А это увеличивает коммутационные особенности всего кабеля.

Заявляемое изобретение объясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 показана схема типового использования изобретения, на фиг. 2 - поперечное сечение кабеля, на фиг. 3 - вариант соединения кабеля с муфтой вилки. На фиг. 1: поз. 2 - гибкая оболочка, 3 - электроизоляционный слой на медном проводе 4, 5 - частицы твердой смазки, на фиг. 3: поз. 6 - буртик на конце гибкой оболочки 2, 7 - зажимное устройство, 8 - втулка, 9 - буртик втулки.

Заявляемый спиральный кабель 1 изготавливают путем натягивания гибкой оболочки 2 на жгут токопроводящих жил 3, на поверхность которых нанесена смазка в виде порошка 5. Буртик 6 на конце оболочки формируют перед ее одеванием на жгут путем локального нагрева термопластичного (полиамид) материала, из которого изготовлена оболочка 2. Втулку 8 с сформированным буртиком 9 одевают на оболочку 2 перед образованием на ее конце буртика 6.

Спиральный кабель согласно изобретению подключают к розеткам (не показаны), на которые подается сигнал управления, например холодильными установками, расположенными в буфере (фиг. 1). Во время движения автопоезда на спиральный кабель 1 действует вибрация с переменной частотой и амплитудой. Кроме того, на поворотах кабель то растягивается, то сжимается. Зажимом 7 концы токопроводящих жил 4 с изоляционным слоем 3, гибкой оболочки 2 фиксируются в муфте 10, которая встроена в металлический корпус (на иллюстрациях не показан) вилки или другого электросоединительного прибора. При зажиме конца кабеля втулка 8 релаксирует напряжение зажима и при изгибах кабеля увеличивает радиус изгиба, что уменьшает вероятность разрушения оболочки в зоне изгиба.

Для определения влияния качественного и количественного состава смазки на механические и электрические свойства кабеля были проведены испытания как прототипа, так и заявляемого изобретения. Испытания проводились согласно требованиям ТУ 16-105.429-86.

Результаты испытаний сведены в табл. 1.

Для определения влияния на свойства кабеля одновременно вибрации и растяжения-сжатия за основу метода испытаний был взят ГОСТ 20.57.406-81 (метод 103-1.1). Кабель на вибростол устанавливался в сжатом положении (витки параллельно поверхности стола). Растяжение-сжатие производилось с помощью расположенного над вибростолом устройства. Растяжение во всех случаях составляло 300% от длины сложенного кабеля.

Количество циклов растяжения-сжатия составляло 2 • 10⁶. Частоту синусоидальной вибрации изменяли в диапазоне от 10 до 2000 Гц. Амплитуда колебаний - 1 мм. Час испытаний составлял 6 часов. В табл. 2 приведены результаты испытаний.

Как показывают результаты исследований, совместному воздействию вибрации, растяжению-сжатию, изгибам наиболее эффективно противостоит конструкция кабеля, во внешней оболочке которого токопроводящие жилы расположены с возможностью передвижения одна относительно другой. В этом случае имеет место максимальная релаксация деформации от воздействия вибрации, так и сжатию и растяжению кабеля во время движения автотранспортного средства.

Таким образом, проведенное испытание подтверждает высокие эксплуатационные свойства заявляемого кабеля. А испытания, результаты которых приведены в табл. 2, отображают практически естественные условия.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельной технике, и может быть использовано как средство связи между движущимися частями автотранспортных комплексов, таких, как автопоезда, трейлеры и т.п. В гибкой оболочке токопроводящие жилы расположены с возможностью передвижения одна относительно другой, а на поверхность жил нанесена смазка. Такая смазка является твердой и выбрана из группы, которая включает гексагональный нитрид бора и тальк. При этом количество смазки на один метр кабеля 10 - 100 г, а отношение (по массе) нитрида бора к тальку 10 : 1. На концах прямолинейных участков кабеля оболочка выполнена с буртиком, который взаимодействует с буртиком дополнительно наложенной на гибкую оболочку втулки, расположенной в приконцевой зоне гибкой оболочки. Техническим результатом изобретения является резкое уменьшение трения между жилами и повышение изоляционных свойств проводов в условиях вибрации. 6 з.п.ф-лы, 2 табл., 3 ил.

1. Спиральный кабель управления подвижных одна относительно другой частей транспортных средств, содержащий расположенные в гибкой оболочке электроизолированные токопроводящие жилы и твердую порошкообразную смазку, отличающийся тем, что электроизолированные токопроводящие жилы расположены в гибкой оболочке свободно с возможностью передвижения одна относительной другой, а твердая порошкообразная смазка нанесена на поверхность каждой жилы. 2. Спиральный кабель по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен спиральным в средней части и с прямолинейными концами. 3. Спиральный кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что твердая порошкообразная смазка содержит по меньшей мере гексагональный нитрид бора. 4. Спиральный кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что твердая порошкообразная смазка содержит по меньшей мере гексагональный нитрид бора и/или тальк. 5. Спиральный кабель по п.1, отличающийся тем, что твердая порошкообразная смазка нанесена в количестве 10 - 100 г в расчете на один метр длины кабеля. 6. Спиральный кабель по п.4, отличающийся тем, что отношение гексагонального нитрида бора к тальку составляет по массе 10 : 1. 7. Спиральный кабель по п.2, отличающийся тем, что на гибкой оболочке со стороны концов прямолинейных участков кабеля выполнен буртик, который взаимодействует с буртиком надетой на оболочку втулки.