耐高溫高電壓高絕緣性能點(diǎn)火電纜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廣泛應(yīng)用于高溫、潮濕、干燥場(chǎng)所以及放射性環(huán)境下的電力線、控制線和信號(hào)線路，適應(yīng)壞境惡劣的電纜，特別是用于發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞電能/電信號(hào)、具有耐高溫、耐高空臭氧、高介電強(qiáng)度、高絕緣性能以及高能點(diǎn)火電纜，尤其是環(huán)境溫度超過(guò)50°c的場(chǎng)合以上，甚至高達(dá)400°C高溫、使用高度可達(dá)22000米高空、直流耐壓可達(dá)20kV高絕緣性、單次傳遞能量可達(dá)16焦耳高能點(diǎn)火電纜。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷發(fā)展，對(duì)特種電纜要求愈來(lái)愈高，尤其是高溫、高空、高絕緣性能的要求。點(diǎn)火系統(tǒng)由點(diǎn)火裝置、點(diǎn)火電纜、半導(dǎo)體電咀(點(diǎn)火槍)三部分組成，耐高溫高電壓高絕緣性能點(diǎn)火電纜即是點(diǎn)火系統(tǒng)中的點(diǎn)火電纜，其用途是將點(diǎn)火裝置輸出的點(diǎn)火能量通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)高溫、高空惡劣區(qū)域傳輸?shù)桨雽?dǎo)體電咀。耐高溫高電壓高絕緣性能點(diǎn)火電纜是高能點(diǎn)火系統(tǒng)能量傳輸部件關(guān)鍵通道，也是點(diǎn)火能量傳輸通道的主要屏蔽裝置，如何實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火電纜在滿足彎曲性要求條件下且滿足其400°C高溫、高度可達(dá)22000米高空、高絕緣性能且能滿足裝配及維修要求成為了重要難題。點(diǎn)火系統(tǒng)一般采用電子點(diǎn)火方式，電磁干擾是影響點(diǎn)火系統(tǒng)電路以及周圍其它系統(tǒng)正常工作的主要因素之一。越來(lái)越多的高科技電子產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用，帶來(lái)了一個(gè)不容忽視的電磁兼容性的重要研究課題。電磁兼容性是指電氣裝置或電氣系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾或不受環(huán)境干擾，工作在指定環(huán)境中的能力。電磁干擾及其產(chǎn)生的影響是重大的，關(guān)系到汽車、船舶飛行器的安全可靠性，已經(jīng)成為一個(gè)非常重要和迫切的急需解決的研究課題。點(diǎn)火系統(tǒng)在工作過(guò)程中產(chǎn)生高電壓、強(qiáng)電流，相當(dāng)于電磁發(fā)射體，點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火能量通過(guò)點(diǎn)火電纜傳輸?shù)近c(diǎn)火電嘴，在火花塞間隙(半導(dǎo)體表面)形成雪崩式放電，工作中產(chǎn)生電火花，點(diǎn)火電流瞬間突變以及在整個(gè)放電過(guò)程中產(chǎn)生高頻振蕩并以電磁波形式發(fā)射到空中，對(duì)周圍數(shù)百米范圍內(nèi)的電子設(shè)備及它無(wú)線電裝置的正常工作，產(chǎn)生不同程度的干擾，引發(fā)很多嚴(yán)重的后果。產(chǎn)生的干擾不但會(huì)影響外界的電子電器設(shè)備的正常工作，而且會(huì)影響自身電子電器設(shè)備的正常工作，因此，電子環(huán)境干擾會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品的性能產(chǎn)生不利的影響，甚至?xí)?dǎo)致其功能喪失。無(wú)線電干擾源主要是發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)，其干擾波來(lái)自點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)電壓產(chǎn)生的高頻振蕩，其次在發(fā)電機(jī)負(fù)載電流突變和整流時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電磁波。產(chǎn)生的干擾電磁波分傳導(dǎo)干擾和福射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾電磁波是通過(guò)導(dǎo)線直接輸入無(wú)線電設(shè)備和電子設(shè)備內(nèi)部的，而輻射干擾電磁波則是在空間傳播，通過(guò)天線(如點(diǎn)火系統(tǒng)高壓線就相當(dāng)于天線)輸入無(wú)線電設(shè)備內(nèi)部，從而使它們的工作性能難以發(fā)揮，由此影響電子設(shè)備的安全性、可靠性及穩(wěn)定性等等。與火花塞和點(diǎn)火線圈連接的電路是一種線束中間帶有鐵氧體磁棒的電路。在一定長(zhǎng)度的鐵氧體磁棒上纏繞有特定圈數(shù)的螺旋狀線圈，這種線束對(duì)頻率非常敏感，任何因素激發(fā)出的電路中的振蕩，都會(huì)通過(guò)導(dǎo)線等以電磁波的形式發(fā)射出去產(chǎn)生電磁干擾。點(diǎn)火電纜是點(diǎn)火系統(tǒng)能量傳輸?shù)耐ǖ?，電纜皮電流隨入射場(chǎng)波形、電纜長(zhǎng)度、電纜屏蔽層感應(yīng)電流是耦合電磁脈沖能量的重要途徑，高空電磁脈沖(HEMP)由于其能量大，頻譜寬，覆蓋范圍廣，可以引起通信、電子和電力系統(tǒng)的損傷或破壞。點(diǎn)火電線在高壓點(diǎn)火時(shí)所產(chǎn)生的高頻電磁波，對(duì)電子設(shè)備受到干擾，甚至無(wú)法正常工作。在艦船電氣或電子系統(tǒng)中，電纜主要用于聯(lián)接不同的設(shè)備或系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)它們之間能量與信息的有效傳輸。通常，系統(tǒng)和設(shè)備內(nèi)部廣泛分布了各類電纜，而由于艦船內(nèi)部布置安裝空間有限使得電纜密集，常因電纜的輻射與傳導(dǎo)的耦合而發(fā)生電磁干擾，艦船通信系統(tǒng)中常會(huì)因?yàn)榇蠊β孰娕_(tái)到天線的電磁干擾問(wèn)題影響了弱電系統(tǒng)設(shè)備的正常工作。伴隨越來(lái)越多的尚科技汽車電子產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用，汽車電子設(shè)備也存在電磁干擾問(wèn)題。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓點(diǎn)火系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電磁波，干擾其周圍的無(wú)線電廣播和無(wú)線電通訊業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，并且對(duì)電磁環(huán)境造成污染。大量應(yīng)用于車輛上的各種電子電器設(shè)備也同樣產(chǎn)生電磁干擾和發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生沿電源線傳導(dǎo)的干擾，使一些電子部件在這種干擾脈沖條件下，不能正常工作，甚至導(dǎo)致?lián)p壞。汽車點(diǎn)火電線在高壓點(diǎn)火時(shí)所產(chǎn)生的高頻電磁波，對(duì)車內(nèi)的電子設(shè)備受到干擾，甚至無(wú)法正常工作。綜上所述，電磁兼容的輻射發(fā)射超標(biāo)主要表現(xiàn)在點(diǎn)火電纜，解決好點(diǎn)火電纜的電磁兼容性，即處理好點(diǎn)火電纜金屬屏蔽技術(shù)確保內(nèi)外兩個(gè)空間區(qū)域的金屬隔離，以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射，點(diǎn)火電纜傳輸?shù)母吣茳c(diǎn)火能量被包圍起來(lái)，防止電場(chǎng)向外擴(kuò)散。點(diǎn)火電纜屏蔽體應(yīng)具備減弱干擾的功能，即具備吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界面反射)和抵消能量等作用(電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng)，可以抵消部分干擾電磁波)。一般大部分金屬材料可以提供lOOdB的屏蔽效能，但是在實(shí)際應(yīng)用中，要達(dá)到50dB以上的屏蔽效能是比較困難的，因?yàn)槠帘误w的屏蔽效能不僅取決于屏蔽體材料，更重要取決于屏蔽體制造工藝和結(jié)構(gòu)，屏蔽體應(yīng)具備導(dǎo)電連續(xù)性，整個(gè)屏蔽體必須是一個(gè)完整的、連續(xù)的導(dǎo)電體，但在實(shí)際應(yīng)用工作中必須結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行盡可能的作到屏蔽體的封閉處理。一般的普通電磁屏蔽電纜通常采用鋁箔+編織雙屏蔽結(jié)構(gòu)或是采用雙組分加成型硅膠作為主要原材料制作而成的硅膠電纜，鋁塑復(fù)合箔+70%鍍錫銅絲編織，鋁箔標(biāo)稱厚度為70 μπι，其中鋁層厚度多40 μ。由于現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境復(fù)雜，編織電纜之間存在嚴(yán)重的串?dāng)_?，F(xiàn)有技術(shù)中用于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火電纜的技術(shù)缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在:①電磁屏蔽性能不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)催化點(diǎn)火燃油控制器定時(shí)器規(guī)范GJB等相關(guān)規(guī)定要求；?點(diǎn)火電纜多層金屬屏蔽體重量超出規(guī)定要求；③點(diǎn)火電纜工藝性差，主要表現(xiàn)在裝配中彎曲性要求點(diǎn)火電纜高溫、高空性能不能滿足愈來(lái)愈苛刻的使用環(huán)境要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，為點(diǎn)火電纜提供一種耐燃、耐潮、耐腐蝕、耐高溫、耐輻照和耐臭氧，傳輸損耗低，絕緣性能高、承載電流能力強(qiáng)，適應(yīng)壞境惡劣，直流耐壓可達(dá)20k V高絕緣性，能夠達(dá)到50dB以上屏蔽效能，尤其是能有效應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)惡劣區(qū)域，重量、電磁屏蔽性能滿足GJB等相關(guān)規(guī)定要求的電磁屏蔽點(diǎn)火電纜。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種耐高溫高電壓高絕緣性能點(diǎn)火電纜，包括外層屏蔽體、中間層和內(nèi)層絕緣體，其特征在于:鎳芯導(dǎo)體4穿過(guò)內(nèi)層絕緣體3，作為絕緣體之一的玻璃纖維包裹在鎳芯導(dǎo)體4上，絕緣體3通過(guò)外層編織了網(wǎng)套的中間層波紋金屬軟管2，包裹于鎳芯導(dǎo)體4與波紋金屬軟管之間；穿入波紋金屬軟管2內(nèi)壁的玻璃纖維外表面與波紋金屬軟管2內(nèi)表面之間的內(nèi)間隙填充了氧化鋁粉，外層屏蔽體編織了金屬不銹鋼網(wǎng)套。
[0005]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。
[0006]本發(fā)明采用金屬屏蔽和密封技術(shù)以及合理的屏蔽和彎曲結(jié)構(gòu)，獨(dú)特的選取相應(yīng)的屏蔽體和可彎曲的高溫絕緣材料及結(jié)構(gòu)。電纜金屬屏蔽層密封性能優(yōu)良，使電纜高空性能好電磁外泄也小，可屏蔽點(diǎn)火能量的雜散輻射，可有效避免和防止對(duì)現(xiàn)場(chǎng)其它弱電設(shè)備、場(chǎng)電子設(shè)備的電磁干擾；電纜中間絕緣層玻璃纖維/氧化鋁粉耐高溫易彎曲強(qiáng)度高；鎳芯導(dǎo)體耐高溫抗氧化傳輸損耗低，連接頭為陶瓷/金屬密封接頭耐高溫、絕緣性能優(yōu)良并能有效實(shí)現(xiàn)陶瓷與金屬的密封。
[0007]外層采用不銹鋼網(wǎng)套、金屬編織+波紋金屬管波紋金屬管雙屏蔽結(jié)構(gòu)，抗腐蝕、耐氧化，抗油、抗水、抗結(jié)焦、耐高溫，不受氣壓污染影響，安全可靠。
[0008]包含了采用金屬編織+波紋金屬帶，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應(yīng)實(shí)現(xiàn)防止電磁干擾及電磁輻射的功能，具有非常好的電磁兼容(EMC)特性。趨膚效應(yīng)是指電流在導(dǎo)體截面的分布隨頻率的升高而趨于導(dǎo)體表面分布，頻率越高，趨膚深度越小，即頻率越高，電磁波的穿透能力越弱。利用金屬對(duì)電磁波的反射、吸收和趨膚效應(yīng)原理，有效地防止外部電磁干擾進(jìn)入電纜，同時(shí)也阻止內(nèi)部信號(hào)輻射出去，干擾其它設(shè)備的工作，并能夠抵消電磁感應(yīng)在屏蔽層上界面反射產(chǎn)生反向電磁場(chǎng)，干擾電磁波能量，避免電纜長(zhǎng)度、電纜皮電流隨入射場(chǎng)波形、電纜屏蔽層感應(yīng)電流耦合電磁脈沖能量的串?dāng)_。波紋金屬管氣密性好，還能夠減小因耦合而引起的干擾信號(hào)侵入。電磁感應(yīng)在波紋金屬管金屬屏壁內(nèi)產(chǎn)生渦流，使電磁波消耗于渦流的熱效應(yīng)中，吸收渦流損耗能量，抵消電磁波屏蔽體界面反射能量，不能向外發(fā)射，從而可以避免對(duì)無(wú)線電波的干擾，屏蔽點(diǎn)火能量的雜散輻射，防止對(duì)其他現(xiàn)場(chǎng)電子設(shè)備的電磁干擾。在潮濕環(huán)境甚至在水中也能正常發(fā)火。能在_55°C?+400°C環(huán)境溫度、22000m高空等惡劣條件下長(zhǎng)期可靠工作。能夠達(dá)到50dB以上屏蔽效能，重量、電磁屏蔽性能滿足GJB等相關(guān)規(guī)定要求。多層金屬屏蔽克服了現(xiàn)有技術(shù)在_55°C?+120°C環(huán)境溫度以及電磁屏蔽性能不能滿足GJB相關(guān)規(guī)定要求，