电缆密封系统（精选3篇）
电缆密封系统 篇1
硅橡胶是聚硅氧烷最重要的产品之一。它具有优异的耐高低温、耐候、耐臭氧、抗电弧、电气绝缘性、耐化学品、高透气性及生理惰性等性能,因而在航空、航天、电气电子、化工仪表、汽车、机械等工业以及医疗卫生、日常生活的各个领域得到了广泛的应用。
加成型室温硫化硅橡胶是室温固化硅橡胶的一种。是以含乙烯基的有机聚硅氧烷作为基础聚合物,与含硅氢键的有机聚合硅氧烷,在铂催化剂存在下进行硅氢加成反应。加成型硅橡胶硫化过程不产生副产物,收缩率极小,且透明性好,强度高,在高温下的密封性比缩合型好。
反应机理如下:
由于烯丙基的存在,使其固化后对多种材料具有较好的粘接性能,并且由于烯丙基对硅氢加成反应具有较大的活性,所以交联固化过程不易受到外来杂质的干扰。固化后的材料有良好的耐高低温、耐紫外线、耐辐照、绝缘、透光率高等性能,是一种理想的电缆隔舱密封材料[1,2,3]。
1 试验
1.1 试验材料
主要试剂:中相对分子质量的端乙烯基硅橡胶中间体(A组份),中相对分子质量含H的端基硅油(B组份),MQ树脂,气相二氧化硅。
主要仪器:101-3型干燥箱,上海实验仪器厂,控温器灵敏度±1℃;SSY-200型手动试压泵;自制试压罐;压力表;搅拌棒;试验电缆。
1.2 密封胶的制备
以中相对分子质量的端乙烯基硅橡胶中间体为A组份,中相对分子质量含H的端基硅油为B组份,在A、B组份中加入MQ树脂、气相二氧化硅为填料补强剂。按甲、乙组份1:1进行混合,搅拌均匀,浇铸到配套的模具中,室温固化。
1.3 分析测试
辐照试验:对电缆隔舱密封有机硅橡胶辐照前后的性能的测试。
老化试验:在热空气中加速老化前后的性能测试。
耐高温压力试验:在200℃,2MPa饱和压力时对密封结构的影响程度。
2 结果与讨论
2.1 辐照对硅橡胶性能影响试验
本试验考察了在进行104Gy剂量的辐照后,在温度为23℃、湿度为50%的条件下,硅橡胶的性能的变化,如表1所示:
由上表可已看出,经过辐照的硅橡胶与辐照前的样品相比,其拉伸强度、扯断伸长率、邵氏硬度、相对永久变形均没有发生很大的变化,所以认为在进行104Gy剂量的辐照后,对研制的室温固化有机硅橡胶的性能并没有产生很大变化,不会影响其密封性能。
2.2 热空气加速老化硅橡胶性能影响试验
本实验考察了对研制的硅橡胶样品在200℃热空气中,对样品加热168h,使其加速老化后,对其性能的影响(在温度为23℃、湿度为50%的条件下),如表2所示:
由表2可以看出,经过热空气加热老化的硅橡胶与老化前的样品相比,其拉伸强度、扯断伸长率、邵氏硬度、相对永久变形的变化量均很小,所以认为研制的室温固化有机硅橡胶的抗老化性能很好,在很长时间内不会对密封性产生影响。
2.3 耐高温压力试验
为了验证采用有机硅橡胶密封后,在200℃,2MPa饱和压力时对密封结构的影响程度,进行了本试验。试验装置如图1所示:
电缆去除表面包布后,穿入有机硅橡胶试件,放入压力罐,罐内注满水,将装置放入烘箱,升温后,当压力超过2.6MPa时,用针式放气阀将压力降至2.1MPa。在保持温度为200℃,压力不低于2 MPa的条件下进行2h的实验。
拆开压力罐,发现硅橡胶试件在电缆上出口处被压碎,挤出造成流失,没有水漏出。证明在200℃,2MPa饱和压力时,所研制的有机硅橡胶在2h内密封良好,可耐高温、高压,是用于密封的优良材料。
3 结论
研制了一种双组分加成型室温固化的有机硅橡胶。通过一系列的实验证明,固化后的材料具有良好的力学性能、耐辐照、抗老化性,并且耐高温高压性能良好,固化过程中不产生有毒有害气体,适用于电缆隔舱密封,是一种理想的的密封材料。
参考文献
[1]涂志秀,杨洋,刘安华等.加成反应型硅橡胶的研究进展[J].橡胶工业,2006(4):251～253.
[2]幸松民,王一璐.有机硅合成工艺及产品应用[M].北京:化学工业出版社,2000.
[3]杨始,谢择民,高伟.高性能多功能硅橡胶的研究[J].橡胶工业,2000(12):716～719.
电缆密封系统 篇2
摘要：介绍一种以8051单片机为核心的电缆故障测试系统的测试原理及组成。此系统能检测长距离、多芯电缆的多种常见故障，可用于通信、军事、工业、医学等多种领域。关键词：电缆 单片机 断路 短路 故障 测试系统
多芯电缆是被广泛应用的信号传输或能量传输的重要载体。与其应用的广泛性相比，它的测试方法是落后日益受到广大技术人员的关注。(本网网收集整理)长期以来，人们常用人工测试电缆，但该方法既费时又费力，准确性也比较差。针对以上问题，本文提出一种新型的电缆故障测试系统，以实现对多芯电缆的断路、短路、断路点、短路点的测试。
1 测试功能
在多芯电缆实际应用中，常见问题为电缆某芯线断路和电缆中某两根芯线之间短路。本系统针对上述问题具有以下测试功能：
（1）短路测试――精确测得电缆芯线之间是否有不必要的连接及路点的具体位置。
（2）断路测试――能测得电缆中某芯线是否连通及断路点的具体位置。
（3）统计及显示――统计并显示一次测量中开路及短路的芯线数及芯线号。
（4）适用于芯线数目较多和长距离的电缆测试场合。
（5）测试准确、方便、快速，具有自动测试的特点。
2 测试原理
2.1 断路、短路测试
以8051单片机组成的最小系统为核心，配以多选二开关阵列（模拟开关组合实现）。该开关阵列连接在电缆的某一端，原理框图如图1.采取单端测量法来完成整个测量过程，该方案在测量断中与短路时，具有不同的操作过程。
（1）测试芯线断路
首先将多芯电缆一端所有芯线连到一起，然后将芯线另一端连接开关阵列，由单片机8051控制开关阵列从某一条芯线输入电信号，再由除此芯线以及的其余芯线扫描读取此信号。如果读不到此信号，说明此芯线断路，或除芯线以外的其余芯线都断路。
（2）测试芯线短路
首先将电缆中的所有芯线的一端全部断开（即互不相连），然后由单片机8051控制与芯线另一端相连的开关阵列，使得从某一条芯线输入电信号，从除此以外的其余芯线扫描读取该信号，若能读得该信号，则说明芯线与被扫描芯线之间有短路情况，并记录相互短路的芯线号。
2.2 断路点、短路点测试
前文叙述了电缆有短路及断路等故障检测方法。如果检测出某一电缆有断路故障，某两根电缆有短路故障，故障点在何睡呢？如果判断呢？下面分别做简要说明。
（1）断路故障点检测
电路原理图如图2。IC1及周期元件组成典型文氏桥式正弦波振荡电路，如图2设计的参数，振荡频率f约为1.6kHz。图2中IC2作跟随吕，起隔离作用，提高电路带负载的能力；两个二极管利用其非线性以达到自动稳幅的效果。后加的输出变压器是为检测短路故障点需要，检测断路故障点时可以不用。
将有断路故障的电缆芯线一端接入A点，将一个盒式录音机的放音磁头靠近此电缆线，打开录音机，将其沿着电缆线移动，录音机中可以听到音频信号。到断路点以后，音频信号无法传来，录音机中听不到音频信号，这样就可以判断出断路点的位置，需注意的.是：当检测多芯线缆某一根断路故障时，其余芯线最好接地，以减小分布电容的影响，样检测的效果较好。
（2）短路点检测
将有短路故障的两根电缆芯线分别接入B、C处，仍用录音机磁头靠近故障电缆线，并沿着电缆线移动，录音机中可以听到音频信号。到短路点以后，则听不到音频信号，这样可以判断出短路点的位置（以录音机原理可生产一种便携式控测器）。
2.3 测试功能转换
此系统测试功能的转换，是通过单片机控制上文所提及的模拟开关实现的，简图如图3.其中8051单片机通过向模拟开关K1的1IN、2IN管脚输入电信号，以控制各功能。当1IN为高电平，2IN为高电平时，K1的开关1、2导通（A管脚接较2的A点，此信号通过开关1输入，OUT脚接放大整形电路再输出给CPU），由两条不同芯线（图3中LIN通过芯线接口单元接电缆尽能多的芯线）进行断路或短路扫描检测；当1IN为高电平，2IN为任意电时，K1的开关1导通（图2的A点信号通过开关1输入），由CPU通过外围电路提供芯片线选通信号2，以选通一开路芯线，进行开路点检测；当（B、C管脚信号接入电路，B、C管脚分别与图2的B、C点相连），由CPU通过外围电路提供芯线选通信号1、2，分别选通两条短路芯线，进行短路点检测。
3 系统电路组成
系统电路组成如图4所示。
4 程序流程
程序流程如图5所示。
电缆密封系统 篇3
水密系列电缆是水下和海洋技术领域中不可或缺的信息传输用元器件。深水密封橡套电缆作为舰船控制及通信的重要组成部分,直接关系到船舶的安全性、可靠性、先进性。作为现代舰船的重要配套产品之一的舰船用深水密封橡套电缆,其成功研制对推动我国现代舰船的整体发展具有重要的现实意义。
1 产品的性能要求
舰船用深水密封橡套电缆主要作为现代舰船控制系统、照明系统或类似系统电气设备中配备电缆进行通信及控制信号传输。为了提高系统的整体水密性,保证系统使用的可靠性、安全性以及海上作业的高效率、高准度,舰船用深水密封橡套电缆必须具有优越的电性能、机械物理性能和纵向水密性能、耐老化、耐环境应力开裂、耐磨、耐海水腐蚀、耐弯曲、高阻燃等性能。在上述性能中,电缆的纵向水密性能最引人关注,其可定义为:当舰船发生局部事故殃及电缆时,电缆可阻止海水从其结构内部渗透到其他舱室或进入舱内仪器、设备中,确保水密舱壁安全性及整艘舰船的抗沉性;同时,当电缆局部受损时,只需对电缆受损部位进行修复,即可避免因海水侵入腐蚀造成整根电缆的报废,以及波及精密仪器、设备的现象发生。
2 产品的结构设计及材料选择
在舰船用深水密封橡套电缆结构设计及材料选择时,参照了国内外现有水密系列电缆的基本结构以及GJB 1916—1994《舰船用低烟电缆和软线》标准规定。
舰船用深水密封橡套电缆主要用于水下作业,移动性较大,电缆应具有一定的柔软性、耐弯曲性。第2类铜芯绞合导体结构适用于弯曲半径小或者移动场合敷设。因此,舰船用深水密封橡套电缆采用第2类铜芯绞合导体结构形式。为了提高舰船用深水密封橡套电缆的纵向水密性,导体绞合过程中涂覆了阻水胶。舰船用深水密封橡套电缆应具有优良的电气性能和机械性能,抵抗酸、碱、油及各种溶剂的浸蚀和抗开裂的能力,纵向水密性、柔软性、耐弯曲性。环保型阻燃辐照交联乙丙橡胶绝缘料具有较好的电气性能,介电常数在所有工程橡胶中比较优良,介质损耗较低,适于作为水密电缆及舰船用电缆绝缘层,同时其经24h吸水试验后基本不增加重量,具有优良的水密性,且还有良好的柔软性。因此,舰船用深水密封橡套电缆选用了环保型阻燃辐照交联乙丙橡胶绝缘料。
根据用户使用环境的需要,舰船用深水密封橡套电缆成缆时缆芯绞合的导体根数可采用2、3、4、5、7、8、10、12、14、16、19、24等多种形式。为使舰船用深水密封橡套电缆成缆结构紧凑、外径减小、外观圆整,提高纵向水密性、柔软性、弯曲性能和抗变形能力,在绝缘线芯绞合成缆时涂覆阻水效果强的阻水胶并采用阻水包带包覆。
根据用户使用环境的需要,舰船用深水密封橡套电缆采用镀锡铜线编织屏蔽(护套加强)层,以提高对外界电磁辐射干扰信号的屏蔽和外界机械破坏力的防护,增强护套层的抗张强度,保证信号传输畅通。为了提高舰船用深水密封橡套电缆的纵向水密性,在编织过程中涂覆了阻水效果强的阻水胶。舰船用深水密封橡套电缆长期在海水中使用,相关电缆连接的设备精良,同时电缆在敷设和使用时免不了磨刮,因此选用的护套材料应具有高度水密性、高度阻燃性、高度耐磨性、抗张强度高、断裂伸长率高和撕裂强度高。环保型阻燃辐照交联氯丁橡胶护套料具有良好的机械性能、耐候性、耐油性,并有独特不延燃性,且挤制的护套表面光滑、圆整。因此,舰船用深水密封橡套电缆最终选用了环保型阻燃辐照交联氯丁橡胶护套料。
图1示出两种舰船用深水密封橡套电缆的结构,表1示出了两种舰船用深水密封橡套电缆的结构尺寸和材料。
3 主要关键技术及解决方法
由于舰船用深水密封橡套电缆在电气性能、机械物理性能、环境性能等方面具有很高的要求,因此无论是产品的设计还是制造都必须做到精益求精。图2示出两种舰船用深水密封橡套电缆的生产工艺流程,其中导体绞合并涂胶工艺、绝缘及护套挤出工艺、电缆组成元件阻水胶的涂覆工艺、绝缘及护套辐照工艺的工艺质量直接关系到电缆的电气性能和机械物理性能,尤其是电缆的整体水密性,因而成为了电缆的关键技术,必须加以解决和严格控制。
3.1 导体绞合及涂胶工艺
导体绞合及涂胶工艺中最引人关注的工艺质量指标是导体绞合的紧密性、阻水胶涂覆的均匀密实性。由于舰船用深水密封橡套电缆导体采用多股绞合结构,在单线绞合过程中会产生缝隙,但这在水密电缆中是不允许有的,因此在实际生产过程中采用了特制哈夫模具进行拉模式绞合,并在模具喇叭口处添加阻水胶,阻水胶完全覆盖在每一根导体单线上,使得在导体绞合时单线之间都能很好的粘接,单线之间无缝隙。
3.2 绝缘及护套挤出工艺
绝缘及护套挤出工艺中最引人关注的工艺质量指标是绝缘及护套挤出材料塑化程度、挤出厚度的均匀性。为保证产品的电气性能、机械物理性能及水密性,舰船用深水密封橡套电缆绝缘及护套挤出时必须采用压力式实心挤出,这对挤出工艺控制和操作人员作业技能水平均提出了很高的要求。压力式挤出很难控制绝缘及护套挤出厚度的均匀性,控制不佳时,不是出胶量太大,造成绝缘及护套厚度太厚,增加电缆的重量,增大电缆的外径,就是出胶量太小,造成绝缘及护套厚度太薄甚至脱料,或其它电气性能达不到要求,机械强度不够。因此,在绝缘及护套挤出时,必须选择合适的模芯与模套,经多次验证模套锥角在40°~45°范围内的挤出效果最好,挤出质量最佳。同时,还应对挤塑机各塑化区温度进行合理控制,挤出温度设置过低时,会造成的物料在机筒内不能完全塑化,料杆出料阻力大,使得挤出的绝缘及护套表面不光滑甚至挤不出料,导致设备电机故障等现象发生;挤出温度设置过高时,会导致材料因螺杆剪切热过大,产生气孔甚至材料碳化,造成绝缘易被击穿,电缆纵向水密性较差。在挤出冷却过程中,冷却质量的好坏直接关系到绝缘及护套的机械性能和外观,必须对挤出冷却过程进行合理控制。经多次生产试验,发现在冷却过程中采用双冷却水槽装置,前水槽采用30℃左右温水冷却,后水槽采用常温循环冷却水冷却,并在出模口设置冷却水浇淋,可使电缆冷却过程均衡,避免散热不均导致绝缘及护套出现瑕疵。
在绝缘及护套挤制过程中,为尽可能减少人为因素造成的损失,选用了有多年工作经验的员工,对其进行绝缘料及护套料性能和基本加工工艺原理及方法的培训。在正式生产前,仔细检查配模情况,对绝缘料及护套料进行多次挤出摸底试验,反复调节挤塑机各个部分的温度,不断调整挤出速度,以确保绝缘及护套的最小厚度及平均厚度不小于规定的标称值,且同心度满足要求,表面光滑,符合标准要求,最后将所获的绝缘及护套挤出加工工艺参数固化并严格控制。
3.3 绝缘及护套辐照工艺
辐照工艺是利用电子辐射加速器的高能电子束流对导线绝缘及护套进行照射,使原本具有塑性特性的相对独立的链状结构材料变成不具有塑性特性的三维网状结构材料,从而极大地提高了导线的机械物理性能、耐温性、耐磨性、抗开裂性、耐老化性、使用寿命等。在辐照工艺中,辐照剂量及均匀性是主要控制参数。辐照剂量过大,会导致材料易脆化,导线太硬,断裂伸长率达不到规定的要求;辐照剂量过小,会导致材料交联度不够,材料耐热性、机械性能达不到规定要求,易被刮伤损坏。在舰船用深水密封橡套电缆绝缘及护套辐照过程中通过人、机、料、法、环各环节对辐照剂量及均匀性加以严格控制。首先采用了较先进的ILU-8电子加速器进行辐照生产;其次采用改进∞字形牵引方式,解决了辐照过程中可能出现的拉坏绝缘,拉细线芯的问题;再者通过改善电子分流板及辐照窗口,解决了辐照剂量不稳定的问题;通过若干次辐照试验找到一个极佳的辐照剂量值(180kGy),使绝缘及护套的热延伸满足性能要求,最后建立了辐照剂量与绝缘厚度、绝缘外径之间的合理的工艺关系。此外,为避免护套材料发生起泡现象,在护套辐照工艺中应采用冷水冷却。
3.4 电缆组成元件阻水胶的涂覆工艺
水密电缆是利用阻水胶或发泡阻水带,在护套破损的情况下,延缓水在电缆内部流动的速度,提高设备使用的可靠性。因此,舰船用深水密封橡套电缆组成元件阻水胶的涂覆工艺是保证电缆水密性的关键技术,也是技术难点,涂覆工艺质量直接影响电缆的整体水密性。电缆组成元件阻水胶的涂覆工艺最引人关注的工艺质量指标是阻水胶涂覆的均匀性、密实性,即在涂覆过程中不能出现漏涂、缆芯元件之间不能有缝隙。经多次摸底试验,发现电缆组成元件阻水胶涂覆工艺质量主要存在以下两个方面问题:a.阻水胶与导体、编织金属屏蔽、绝缘及护套之间相容性不足。在导体和编织金属屏蔽涂覆阻水胶时,导体单线和编织金属线涂覆的阻水胶不均匀以及阻水胶与橡胶绝缘及护套之间粘接性较差,会导致导体单线间、导体与绝缘间、编织金属屏蔽与护套间产生缝隙,以致电缆纵向水密性不合格。b.在成缆过程中电缆绝缘线芯涂覆阻水胶时密实性较差。绝缘芯线截面积较大,芯线之间在绞合成缆时产生的缝隙也较大,而普通阻水胶无法填实这些缝隙,以致电缆纵向水密性不合格。
针对上述阻水胶涂覆工艺质量问题,为确保电缆的整体水密性,在舰船用深水密封橡套电缆组成元件阻水胶涂覆时采取了以下措施:a.选用了有多年工作经验的员工,对其进行材料性能和基本加工工艺原理及方法的培训,以尽可能减少生产过程中因人为因素造成的损失。b.在导体绞合过程中采用特制哈夫模具,在模具喇叭口处添加阻水胶,使阻水胶与导体单线在模具内混合绞出,以实现阻水胶涂覆,并保证阻水胶涂覆的均匀性;在模具出口处配置专用烘道,使阻水胶迅速烘干;在挤包绝缘时,导体经模头预热,使阻水胶软化,保证了阻水胶与绝缘材料之间的粘接性,确保了绝缘线芯内部的密封性;在绝缘芯线绞合成缆过程中,改进原有的成缆模具,通过在压模内添加阻水胶,使阻水胶和各芯线一起混合绞合,实现了绝缘芯线间无缝隙。c.为了提高阻水胶与导体、编织金属屏蔽、绝缘及护套之间相容性,针对不同工序研制了不同类型阻水胶。在导体绞合过程中,采用的是根据绝缘材料以及导体和绝缘材料之间的相容性特制的硅凝胶黏剂阻水胶,其不仅使导体单线之间实现无缝隙粘接,而且在绝缘挤出时有助于导体与绝缘粘接密实无缝隙,保证了绝缘线芯的纵向水密性。在绝缘线芯绞合成缆时,采用的是改进型阻水胶(即在普通阻水胶中添加了交联聚丙烯酸钠,添加的交联聚丙烯酸钠遇水后可以迅速吸水膨胀,形成凝胶),从而保证了缆芯的纵向水密性;同时,在成缆时采用双面阻水带绕包,利用阻水带表面的粗糙性及与氯丁橡胶材料的良好的粘接性,保证了电缆的整体密封效果。在编织金属屏蔽时,采用了硅凝胶黏剂阻水胶涂覆,使编织金属屏蔽与橡胶护套之间无空隙紧密粘接,保证了电缆的整体水密性。
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