專利名稱：線性畸變特種電線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸送電能和電信號的絕緣皮電線，尤其是一種能按線性畸變即在電線所在曲線的切線方向受力伸長或收縮的特種用途電線，可快速響應(yīng)外來機(jī)械沖擊而伸長，緩沖沖力。
目前，公知的絕緣皮電線是由絕緣外皮包覆金屬線芯而成，除漆包線由單股芯線作線芯，絕緣皮電線的線芯由5至20股芯線構(gòu)成，各股芯線不斷開。將電線的金屬線芯兩端分別與輸出端和輸入端保持電連接，在線芯不斷開的情況下，電路連接在該段電線上有效。帶絕緣皮電線廣泛用于各種車輛、船舶、航空器內(nèi)的電能輸送，以及遠(yuǎn)距離電能輸送和電器內(nèi)部各部件之間的電連接，但是，很多電器之間的連接電線經(jīng)常移動，或易受到意外的機(jī)械沖擊，一般的電線線芯在受沖擊時(shí)斷裂，造成斷路和觸電漏電等事故，在軍事上這種缺點(diǎn)更明顯，下面結(jié)合現(xiàn)有電線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)一步說明現(xiàn)有電線在機(jī)械沖擊下的不可靠性。公知的絕緣皮電線，在拉力的作用下，線芯的伸長率在萬分之二到萬分之九之間，在瞬時(shí)拉力作用下，伸長萬分之五，線芯斷開，因?yàn)樗矔r(shí)拉力作用下應(yīng)力集中于一點(diǎn)，所以，線芯在一點(diǎn)處斷開，導(dǎo)致斷路，若這種斷路發(fā)生在數(shù)據(jù)信號傳輸中，會使相應(yīng)電腦元件或單片機(jī)元件產(chǎn)生誤操作。公知的電線絕緣外皮，是以XS-1或XS-2塑料為主要成分的塑料，以及正在推廣中的耐熱、耐高溫、抗輻射特種用途電線，絕緣皮易拉抻，當(dāng)線芯斷開后，一定限度內(nèi)絕緣皮完好，不易于查出斷路點(diǎn)位置，為電路檢修帶來不便。在高速物體撞擊和爆炸產(chǎn)生的空氣壓力沖擊波作用下，芯線會多處斷開，產(chǎn)生斷路或觸電事故。例如車輛、船舶、航空器和人工島受到動能武器或爆炸物攻擊時(shí)，支承電線的墻壁發(fā)生變形，擠壓或拉伸電線，易使線芯斷開，而絕緣皮不受損。絕緣皮電線容易受到來自各個(gè)方向的破壞性沖擊，電線在局部損傷之前要經(jīng)歷一個(gè)大塑性變形過程，對于不可伸長電線，這種沖力是不可抗力，特別在沖擊波的剝離作用下，這種大塑性變形過程以拉斷線芯結(jié)束?，F(xiàn)代國防和現(xiàn)代戰(zhàn)爭的特點(diǎn)表明，在攻防各階段中，電子設(shè)備是敵方火力的主要目標(biāo)，現(xiàn)有電線在受攻擊時(shí)，易使電路斷路或產(chǎn)生誤操作，使相應(yīng)的技術(shù)裝備完好的情況下，整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)失效。
在民用方面，現(xiàn)有絕緣皮電線廣泛用于工程技術(shù)，采礦及各種機(jī)車上的電能輸送，在意外的指向線芯的沖擊作用下，線芯被擊斷導(dǎo)致斷路，觸電等事故，不利于電器的正常運(yùn)行。
本發(fā)明的目的是提供一種帶絕緣皮電線，這種電線具有線性畸變能力，能快速響應(yīng)外來沖力而等距地伸長，可緩沖沖力的破壞作用，并保持有效的電能傳輸。
本發(fā)明的目的是以這樣的方式實(shí)現(xiàn)的將不連續(xù)介質(zhì)變?yōu)殡妼W(xué)行為相當(dāng)?shù)倪B續(xù)導(dǎo)體，增加絕緣皮的抗拉強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)伸長的互相制約。具體過程是對芯線進(jìn)行預(yù)斷裂處理和改變表面形狀，每股芯線都被切斷，同一股芯線上各段長度相等，各股芯線平行疊合或扭轉(zhuǎn)-5至5度，不同的芯線斷點(diǎn)不在同一橫剖面上，斷點(diǎn)處的橫剖面之間的距離相等。芯線為7至19股金屬良導(dǎo)體材料制成，中間各股呈棱柱體形，外表為光滑平面，外圍各股線芯表面與中間各股線芯表面可緊靠在一起，保持彼此的電連接，各股線芯制成棱柱體形，棱與棱之間有空隙，既可降低加工精度要求，又可在空隙處富集金屬粉屑和其它雜質(zhì)，使電線在使用中產(chǎn)生的不利于電連接的粉末集中在空隙處。這些棱柱體形線芯疊合，形成中心線芯，中心線芯外表面是圓柱體形，即中心線芯的外層芯線的橫剖面有一段是圓弧形，中心線芯的各股芯線的間斷點(diǎn)長度公式及其說明如下
以最中間的一股芯線為基準(zhǔn)，取第0個(gè)間斷點(diǎn)為起點(diǎn)，各間斷點(diǎn)為N(N＝1，2，3...)，字母L為一定長度，最中間一股芯線的間斷點(diǎn)公式為S＝2.0·N·L(說明S表示第N個(gè)間斷點(diǎn)到起點(diǎn)的距離，此方程表示第N個(gè)間斷點(diǎn)到起點(diǎn)的距離為2.0與L與N的積。)最中間的一股芯線外圍緊密排列的芯線股數(shù)等于中間芯線的棱數(shù)，若K為中心線芯的全部芯線的股數(shù)，取定K為常數(shù)，則最中間線芯外層各股芯線中，第I股芯線的間斷點(diǎn)和長度公式為S(I)＝N·L＋L·I/K(說明S(I)為第I股芯線的第N個(gè)間斷點(diǎn)到起點(diǎn)的距離，對第I股芯線來說，起點(diǎn)處不算入間斷點(diǎn)，離起點(diǎn)最近的間斷點(diǎn)為第0個(gè)間斷點(diǎn))由間斷點(diǎn)公式S＝2.0·N·LS(I)＝N·L＋I(xiàn)·L/K決定的中心線芯結(jié)構(gòu)，任取長度L，都可得到一定規(guī)格和用途的電線，可參照此公式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和制定標(biāo)準(zhǔn)。這種電線的有效伸長率為1/K，最中間芯線每段長度是其它芯線長度的2倍。
中心線芯的各股芯線在間斷點(diǎn)處是光滑曲面，線芯之間表面緊密接觸，可以沿電線所在直線方向滑動，滑動時(shí)電線伸長或縮短。
圓柱體形的中心線芯外面，有一層螺旋芯線，形成對中心線芯的束縛和在伸長過程中互相制約，控制中心線芯的伸長，并增加中心線芯內(nèi)各股芯線之間的壓力，使中心線芯的各股芯線保持有效的電連接關(guān)系。具體設(shè)計(jì)是中心線芯的外面，由機(jī)械性能良好的金屬良導(dǎo)體線材制成的圓絲密繞一層，構(gòu)成螺旋芯線，螺旋芯線由3至8股圓金屬絲平行密繞而成，各股金屬絲也是斷開的，每段金屬絲環(huán)繞3圈，各間斷點(diǎn)在線芯一外面交錯(cuò)分布，即各間斷點(diǎn)不在同一母線上；間斷點(diǎn)的兩端是光滑的曲面，能在中心線芯表面滑動，這樣的螺旋芯線環(huán)繞中心線芯，構(gòu)成電線的線芯。外層芯線對中芯線芯形成向內(nèi)的壓力，使中心線芯各股芯線間保持良好的電連接。
螺旋芯線也可由抗拉力纖維繞制而成，10至100根長纖維線材平行繞在中心線芯外，每根纖維線材都按段斷開，每段纖維線材繞中心線芯5至10周，每個(gè)間斷點(diǎn)處的橫剖面間距離相等。這樣的5至100根纖維線材構(gòu)成纖維螺旋芯線。
當(dāng)電線受爆炸產(chǎn)生的空氣壓力沖擊波作用時(shí)，沖擊波能量轉(zhuǎn)化為電線形變所作的功，而電線變形后仍可通電。當(dāng)受機(jī)械沖擊直接作用時(shí)，電線發(fā)生畸變，增長力作用時(shí)間而減小沖力，或因伸長而偏離力的作用線，避免沖擊。
絕緣皮由彈性體塑料制成，包覆在線芯外，各部分厚度相等。絕緣皮內(nèi)表面與線芯緊密隅合，填充在線芯外的縫中，互相嵌入。包覆絕緣皮的過程中，預(yù)先使芯線升溫至90-110℃，彈性體塑料包覆上以后，外表面先冷卻，致使彈性體塑料向內(nèi)膨脹，滲入螺旋芯線的縫中。最后將電線冷卻到常溫0～40℃。
這樣的電線受沖擊時(shí)，中心線芯在外力作用下發(fā)生畸變，螺旋線芯螺距變大，向內(nèi)增大壓力，使中心線芯中各股芯線之間保持緊密的電連接。因?yàn)榻^緣皮內(nèi)表面與線芯外表面隅合，線芯外表面的螺旋芯線表面有凹痕，所以絕緣皮和線芯能保持同步滑動，以相同的伸長率伸長，當(dāng)絕緣皮的一部分拉伸到不能拉伸時(shí)，另一部分會被拉伸；在任何一段上，伸長量是有限的，因?yàn)橥鈱有揪€與中心線芯形成相互制約，使電線不致于只在一點(diǎn)處被拉伸。換言之，要拉斷電線，必須各點(diǎn)都拉長到不能拉長為止。因?yàn)槁菪揪€間斷點(diǎn)兩端光滑，可以在絕緣皮內(nèi)表面按橫向滑動，所以電線在被拉伸時(shí)，螺旋芯線內(nèi)徑減小的過程中，減小的部分由螺旋芯線的滑動來補(bǔ)償，不會引起電線的扭曲。電線被拉斷后，首先被拉長，不僅使檢查故障容易，也使修復(fù)電路時(shí)有一段額外長度可供使用。這種絕緣皮電線在絕緣皮被燒毀后，非架空狀態(tài)下，電路可導(dǎo)通。
由于金屬制成的螺旋芯線對中心線芯有制約作用，在溫度低于熔點(diǎn)時(shí)不損壞，所以，當(dāng)絕緣皮被燒毀后，帶金屬螺旋芯線的電線可使電路導(dǎo)通。而化纖制成的螺旋芯線與絕緣皮一同燒毀。
使用本發(fā)明涉及的電線，連接線芯與現(xiàn)有電線的連接法相同，將金屬線芯與接點(diǎn)保持電連接即可。連接絕緣皮時(shí)將絕緣皮與接點(diǎn)保持必要抗拉強(qiáng)度的的連接，例如直接與插頭塑為一體或粘接。
由于采用上述方案，可以在外界強(qiáng)烈沖擊下保證電路導(dǎo)通，緩沖沖力，電線被拉斷后也便于檢修和恢復(fù)，所使用的材料都是生產(chǎn)現(xiàn)有電線的材料，易于生產(chǎn)。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1是電線的中心線芯橫剖面圖。
圖2是第一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造圖。
圖3是第二個(gè)實(shí)施例構(gòu)造圖。
圖中1.中心線芯；2.螺旋芯線；3.絕緣皮；4.芯線；5.纖維螺旋芯線。
在圖1中，中心線芯(1)由7股芯線構(gòu)成，其中芯線(4)的各棱與其它芯線的棱處有縫隙，相鄰兩股芯線之間為平面，相互接觸，可縱向滑動。中心線芯(1)中各股芯線(4)是斷開的，間斷點(diǎn)公式為；S＝2.0·N·L；S(I)＝N·L＋I(xiàn)·L/K(其中S為最中間的芯線的第N個(gè)間斷點(diǎn)到起點(diǎn)的距離，N為間斷點(diǎn)數(shù)，L為每段芯線的長度，以下實(shí)施例中取L＝1米，S(I)為第I股芯線的長度，I取值從1到7，K為中心線芯(1)中的芯線的股數(shù)，以下實(shí)施例中K＝7。
在圖2所示的實(shí)施例中，中心線芯(1)由柔性良導(dǎo)體合金絲制成，橫剖面如圖1所示。芯線(4)是斷開的，每股芯線的邊緣與其它芯線緊密接觸，可縱向滑動。在圓柱體形的中心線芯(1)外，3股圓金屬絲螺旋繞制成螺旋芯線(2)，構(gòu)成螺旋芯線(2)的3股圓金屬絲按段斷開，每段可繞中心線芯(1)3圈，全體間斷點(diǎn)不在同一空間直線上，螺旋芯線(2)的螺距可隨中心線芯(1)伸長而變大。在螺旋芯線(2)的外面，包覆一層塑料絕緣皮(3)，絕緣皮(3)與螺旋芯線(2)緊密接觸。由于螺旋芯線(2)上有縫隙，因此螺旋芯線(2)與絕緣皮(3)之間互相嵌入，保持同步伸縮。
使用第一實(shí)施例涉及的電線，將螺旋芯線(2)和中心線芯(1)與接點(diǎn)保持電連接，并使絕緣皮(3)與接點(diǎn)保持必要強(qiáng)度的粘接，或塑為一體。
當(dāng)電線受到外來沖擊，沖力作用線與電線所在曲線有一0至90度的夾角，最終產(chǎn)生使電線伸長的作用，中心線芯(1)、螺旋線芯(2)和絕緣皮(3)同步伸長，共同緩沖外力，適應(yīng)外環(huán)境的幾何尺寸變動，同時(shí)，螺旋芯線(2)伸長時(shí)半徑減小，加大向內(nèi)的壓力，使中心線芯(1)中各股芯線緊密接觸。在凈伸長量小于電線長度的七分之一的情況下，電線仍能有效通電。在絕緣皮(3)被燒毀后，非架空狀態(tài)下仍能通電。
在圖3所示的第二個(gè)實(shí)施例中，中心線芯(1)外，由10至100根長纖維線材平行密繞成纖維螺芯線(5)，纖維螺旋芯線(5)中各股纖維線材按段斷開，每股纖維線材可繞中心線芯(1)5至10圈。在纖維螺旋芯線(5)外，包覆一層彈性體塑料制成的絕緣皮(3)，絕緣皮(3)內(nèi)表面與纖維螺旋芯線(5)緊密接觸。中心線芯(1)，纖維螺旋芯線(5)和絕緣皮(3)可保持同步伸長，即在同一段上同步伸長。
使用第二實(shí)施例涉及的電線，將中心線芯(1)與接點(diǎn)保持電連接，并把絕緣皮(3)和纖維螺旋芯線(5)與接點(diǎn)持必要強(qiáng)度的粘接或塑為一體。
當(dāng)電線受到外來沖擊而伸長時(shí)，纖維螺旋芯線(5)也被拉伸，螺線半徑減小，加大向內(nèi)的壓力，使中心線芯(1)內(nèi)各芯線連接更緊密。
權(quán)利要求
1.一種電線，在絕緣皮中，包覆線芯，其特征是線芯由中心線芯和螺旋芯線構(gòu)成，絕緣皮和螺旋芯線互相嵌入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電線，其特征是中心線芯是由5至19股金屬導(dǎo)體制成的平行設(shè)置的線芯，中心線芯中各股芯線表面緊密接觸，可縱向滑動，中心線芯中各股芯線按段斷開，各間斷點(diǎn)處的橫剖面距離相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電線，其特征是中心線芯內(nèi)各股芯線的棱處有逢隙，中心線芯外觀為圓柱體形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電線，其特征是構(gòu)成螺旋芯線的金屬絲是按段斷開的，螺距可變大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電線，其特征是絕緣皮內(nèi)表面與螺旋芯線彼此嵌入，相互制約。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電線，其特征是中心線芯、螺旋芯線和絕緣皮可保持同步伸長，螺旋芯線伸長時(shí)可增大向內(nèi)的壓力，使中心線芯內(nèi)各股芯線接觸更緊密。
全文摘要
一種可以在受到外界沖擊時(shí)伸長以緩沖外力、適應(yīng)環(huán)境幾何尺寸變化的電線，它是由棱柱體形芯線之間的表面接觸，圓柱體形中心線芯(1)外螺繞一層螺旋芯線(2)，一層彈性體絕緣皮(3)包覆在螺旋芯線(2)外且與螺旋芯線(2)互相嵌入，受到外力沖擊時(shí)，中心線芯(1)、螺旋芯線(2)和絕緣皮(3)同步伸長，以緩沖外力，適應(yīng)環(huán)境幾何尺寸變化，并保持電路導(dǎo)通。
文檔編號H01B7/00GK1114459SQ9410766
公開日1996年1月3日 申請日期1994年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月30日
發(fā)明者王歡 申請人:王歡