ИЗОЛЯЦИОННАЯ ЭКРАНИРУЮЩАЯ ОБОЛОЧКА Российский патент 2020 года по МПК H01B11/06 

Область техники

Изобретение относится к разработке комплексных изоляционных экранирующих оболочек (плетенок), обладающих рядом специфических свойств: низким удельным весом, способностью поглощать, отражать или рассеивать электромагнитное излучение, устойчивостью к действию повышенных температур, открытого пламени, технологичностью при изготовлении и монтаже, высокими механическими характеристиками, в первую очередь к истирающим нагрузкам, устойчивостью к действию биологических и климатических факторов. Конструкции оболочек базируются на регулируемом сочетании органических волокнистых материалов с электропроводящими металлическими материалами (тонкая и сверхтонкая проволока, плющенка). Оболочки (плетенки) предназначены для электромагнитного и электростатического экранирования проводов, кабелей и жгутов, применяемых при монтаже бортовых кабельных сетей летательных аппаратов в авиационной и космической технике.

Уровень техники

Известен ряд экранирующих изоляционных оболочек и плетенок (или способов их изготовления), состоящих преимущественно из металлических или мишурных нитей, разрабатываемых с целью улучшения экранирования проводов и кабелей от внешних электромагнитных воздействий, защищающих кабельные сети от механических повреждений, высоких и низких температур, обеспечивающих возможность функционирования изделий в замкнутых пространствах, условиях различных климатических и энергетических полей.

Предложен способ изготовления изоляционно-экранирующей оболочки электрического провода или кабеля (патент RU 2299484 С1, МПК Н01В 7/18, опубл. 20.05.2007 г.), включающий получение витых нитей посредством навивки по меньшей мере одной металлической экранирующей проволоки (из меди или из бронзы, или из биметалла, или из алюминиево-магниевого сплава, или из алюминия, плакированного медью, с антикоррозионным покрытием, круглой или в виде плющенки с диаметром или толщиной соответственно 0,05-0,08 мм) на армирующую основу из неметаллических волокон и плетение оболочки из витых нитей с последующим удалением (растворением) неметаллических волокон из армирующей основы сплетенных в оболочку витых нитей. К недостаткам данного способа можно отнести неравномерную поверхностную плотность экранирующей оболочки, возникающую в результате удаления армирующей составляющей, что не обеспечивает оболочке достаточную степень стабильности экранирующих, механических и теплофизических свойств. Невозможность создания равномерной плотности поверхности оболочки обусловлена также 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. Серьезным недостатком предлагаемого способа является необходимость возврата растворителей, рекуперации растворимого вспомогательного продукта или его экологически безопасной утилизации.

Разработана экранирующая плетенка (полезная модель RU 101859 U1, МПК Н01В 11/06, опубл. 27.01.2011 г.), в которой металлической проволокой (преимущественно из меди покрытой серебром, бронзы покрытой серебром или алюминия, послойно покрытого цинком, медью и серебром) диаметра 0,03-0,12 мм оплетается носитель - полая трубка или стержень цилиндрической формы определенного постоянного диаметра из полимерных материалов. Данная плетенка выполняется в один или более слоев из однородных или разнородных материалов. Использование второго и более слоя металлической проволоки приводит к сложности при изготовлении и высокому весу плетенки.

В патенте на полезную модель RU 151150 U1, МПК Н05К 9/00, опубл. 20.03.2015 г. представлена экранирующая плетенка, в которой пряди первого направления проволоки выполнены из металлических композиционных проволок, а пряди встречного направления выполнены из иного материала (металлических материалов, а также пластиковых полимерных материалов, натуральных или синтетических нитей), причем пряди различных направлений могут быть разной толщины, а металлическое покрытие прядей любого направления толщиной от 0,003 мм делают из серебра, никеля, олова или оловянно-свинцового припоя. Однако применение данной плетенки не всегда дает необходимые экранирующие характеристики, так как токопроводящих прядей в таких плетенках ровно половина и электрической проводимости часто недостаточно для эффективного экранирования, или нет необходимой достаточной стойкости к механическим воздействиям, ударам, истиранию, перегибам, так как пряди из металлических проволок не защищены от возможных механических повреждений.

Известна изоляционно-экранирующая оболочка (полезная модель RU 47568 U1, МПК Н01В 7/17, опубл. 27.08.2005 г.) с армирующей основой из базальтовых волокон, обвитой экранирующей металлической проволокой из меди или бронзы или с медной оболочкой с антикоррозионным покрытием, круглой или в виде плющенки с диаметром или толщиной соответственно 0,05-0,08 мм. Однако базальтовые нити имеют высокие весовые характеристики и отличаются хрупкостью и ломкостью с последующим выделением пыли, оказывающей фиброгенное действие на человека, что особенно недопустимо в условиях замкнутого пространства и особенно невесомости.

Материал, описанный в патенте на полезную модель RU 168930 U1, МПК Н01В 9/02, Н05K 9/00, опубл. 28.02.2017 г., представляет собой защитную оплетку, полученную переплетением пластиковых или синтетических или стеклянных нитей с металлическим покрытием и без него под углом скрещивания от 30° до 80°, при этом пряди разных направлений могут быть выполнены из разных материалов и разной толщины. Указанную оплетку одевают поверх металлических плетенок для защиты от механических воздействий, высоких и низких температур без заметного увеличения массы. Предлагаемое решение несет с собой недостатки как эргономического, так и эксплуатационного характера. Недостаточная эргономичность связана с трудностью механического «одевания» готовой внешней оболочки на экранирующую оболочку, в особенности для очень протяженных конструкций. Также из-за «одевания» практически неизбежна раздвижка металлических проволок внутренней экранирующей оболочки, приводящая к снижению эффективности электромагнитной защиты.

Известна экранирующая изоляционная оболочка (патент RU 2270489 С2, МПК Н01В 7/18, Н01В 7/02, Н01В 9/02, Н01В 3/48, опубл. 20.02.2006 г.), легкая и эластичная, с повышенными электроизоляционными, механическими и термическими характеристиками, устойчивая к открытому пламени, высоким температурам до +600°С, кислотам, нефтепродуктам, органическим растворителям, микробиологическим воздействиям. Изоляционная оболочка состоит из различных по составу нитей, скрученных между собой, одна из нитей выполнена из аримидного волокна и является армирующей основой, а вторая выполнена в виде металлической нити толщиной 0,018-0,020 мм с покрытием и без него и представляет собой экранирующий элемент. Однако велика вероятность раздвижки оболочки и оголение защищаемого изделия.

Ближайшим аналогом (прототипом) изобретения является экранирующая изоляционная оболочка (патент RU 2662446 С1, МПК Н01В 11/06, опубл. 26.07.2018 г.) легкая, эластичная, технологичная при изготовлении и монтаже, способная эффективно защитить функциональное изделие (провода или кабель) как от внешнего электромагнитного воздействия, так и от внешних неблагоприятных факторов (повышенных температур, открытого пламени, истирающих нагрузок, механических повреждений, биологических и климатических факторов). Оболочка выполнена двухслойной из различных по составу нитей. Первый слой оболочки (внутренний) выполнен из термоогнестойкой полиимидной нити, обвитой круглой или плющеной металлической нитью. Металлическая нить выполнена с диаметром или толщиной 0,015-0,020 мм в чистом виде или с покрытием и является экранирующим элементом. Полиимидная нить является армирующей основой и выполнена из комплексных нитей линейной плотности от 3 до 100 текс. Полиимидные нити, обвитые металлическими нитями, строщены между собой и сплетены в ленту или сплетены в полотно. Второй слой оболочки (наружный) выполнен из термоогнестойкой полиимидной нити линейной плотности от 3 до 100 текс. Наружный слой может быть выполнен из одиночных полиимидных нитей или трощеных между собой по меньшей мере двух полиимидных нитей. Несколько пар трощеных между собой полиимидных нитей сплетены в ленту или сплетены в полотно. Однако высокая гладкость комплексных нитей способствует распусканию концов наружного слоя и появлению раздвижки второго (наружного) слоя оболочки, что может приводить к снижению теплозащитных свойств и создавать трудности при монтаже.

Раскрытие изобретения

Целью данного изобретения является создание комплексной легкой и эластичной, с повышенными электроизоляционными, теплозащитными свойствами, устойчивой к распусканию и раздвижкам, а также технологичной при изготовлении и монтаже изоляционной экранирующей оболочки, способной эффективно защитить функциональное изделие (провода или кабель) как от внешнего электромагнитного воздействия, так и от внешних неблагоприятных факторов (повышенных температур, открытого пламени, истирающих нагрузок, механических повреждений, радиации, органических и неорганических жидких сред, биологических и климатических факторов).

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в известной двухслойной экранирующей изоляционной оболочке второй (наружный) слой выполнен из нерастяжимой текстурированной термоогнестойкой полиимидной нити линейной плотности от 6 до 100 текс.

Наружный слой может быть выполнен из одиночных нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей или трощеных между собой по меньшей мере двух нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей.

Несколько пар трощеных между собой нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей сплетены в ленту или сплетены в полотно.

Нерастяжимая текстурированная полиимидная нить позволяет получить высокообъемный наружный слой оболочки с повышенной плотностью покрытия. Такое исполнение улучшает теплозащитные свойства оболочки. Повышенная шероховатость текстурированных полиимидных нитей обеспечивает сцепление между нитями при изготовлении второго слоя, отсутствие раздвижек нитей в оболочке и устойчивость концов оболочки к распусканию.

Осуществление изобретения

Экранирующая оболочка - первый внутренний слой - подается на шнуроплетельную машину, где ее внешняя поверхность оплетается вторым наружным слоем из одной нерастяжимой текстурированной полиимидной нити или из трощеных между собой нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей.

Комплексная изоляционная экранирующая оболочка с повышенной плотностью покрытия обладает повышенными электроизоляционными, теплозащитными свойствами, устойчива к раздвижкам и распусканию при монтаже и механическом воздействии, устойчива к радиации и другим излучениям, жидкому топливу, нефтепродуктам, маслам, кислотам, органическим растворителям, микробиологическим воздействиям, имеет низкий коэффициент теплопроводности, выдерживает открытое пламя и тепловой удар с температурой +600°С, а за счет второго слоя - до +900°С.

Двухслойная изоляционная экранирующая оболочка (плетенка) предназначена для электромагнитного и электростатического экранирования проводов, кабелей и жгутов, применяемых при монтаже бортовых кабельных сетей летательных аппаратов в авиационной и космической технике. Внутренний слой выполнен из термоогнестойкой полиимидной нити, обвитой металлической нитью, а наружный слой выполнен из нерастяжимой текстурированной термоогнестойкой полиимидной нити. Наружный слой выполнен из одной или нескольких трощеных между собой нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей. Несколько пар трощеных между собой нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей сплетены в ленту или в полотно. Оболочка обладает низким удельным весом, высокими механическими характеристиками, в первую очередь к истирающим нагрузкам, устойчива к радиации и другим излучениям, жидкому топливу, нефтепродуктам, маслам, кислотам и т.д. 4 з.п. ф-лы.

1. Двухслойная изоляционная экранирующая оболочка, выполненная из различных по составу нитей, где первый слой (внутренний) выполнен из термоогнестойкой полиимидной нити, обвитой металлической нитью, отличающаяся тем, что второй слой (наружный) выполнен из нерастяжимой текстурированной термоогнестойкой полиимидной нити линейной плотности от 6 до 100 текс.

2. Изоляционная экранирующая оболочка по п. 1, отличающаяся тем, что наружный слой выполнен из одной или трощеных между собой по меньшей мере двух нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей.

3. Изоляционная экранирующая оболочка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит несколько пар трощеных между собой нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей.

4. Изоляционная экранирующая оболочка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что несколько пар трощеных между собой нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей сплетены в ленту.

5. Изоляционная экранирующая оболочка по п. 4, отличающаяся тем, несколько пар трощеных между собой нерастяжимых текстурированных полиимидных нитей сплетены в полотно.