RU143413U1 - Сердечник кабеля силового огнестойкого - Google Patents

Abstract

Сердечник кабеля силового огнестойкого, содержащий скрученные между собой изолированные токопроводящие медные жилы, термический барьер, выполненный по меньшей мере из одного слоя микаленты, спирально наложенной с перекрытием поверх каждой из токопроводящих медных жил, изоляцию, нанесенную поверх слоев микаленты и выполненную из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом 28-35, при этом диаметр одной токопроводящей жилы относится к диаметру изоляции той же жилы как 1 к 1,4-2,8.

Description

Область применения

Заявленная полезная модель относится к силовым огнестойким кабелям с тепловым барьером, защищенным от воздействия коррозии.

Предшествующий уровень техники

Известен, выбранный в качестве лижайшего аналога, сердечник кабеля силового, содержащий скрученные между собой изолированные токопроводящие медные жилы, термический барьер, выполненный по меньшей мере из одной слюдосодержащей ленты, спирально наложенной с перекрытием поверх каждой из токопроводящих медных жил, изоляцию выполненную из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 30 (публикация RU 42349 U1, кл. МПК H01B 9/00, опубл. 27.11.2004)

Как правило, полимерные композиции, такие как поливинилхлоридные материалы, в том числе и пластикаты, слабо защищают медные жилы от механических воздействий, таких как крутящие и изгибающие нагрузки при монтаже кабеля. В особенности это относится к поливинилхлоридным пластикатам с кислородным индексом выше 30. Это связано с тем, что кислородный индекс поливинилхлоридных пластикатов влияет на пластичность указанных пластикатов так, что чем выше кислородный индекс, тем выше пластичность. Указанные пластикаты легко деформируются при крутящих и изгибающих нагрузках, позволяя свободно деформироваться медной жиле. В результате, в местах приложения нагрузок на медной жиле возникают остаточные напряжения. Однако отказаться от использования указанных пластикатов в большинстве случаев не целесообразно ввиду их низкой стоимости и образования хорошей электрической изоляции. Кроме того, изоляция медной жилы, выполненная из указанных пластикатов, при монтаже не всегда плотно прилегает к медной жиле, особенно при отклонении оси указанного кабеля от прямолинейного положения на угол от 45° до 90°. В результате между изоляцией и медной жилой могут скапливаться водяные пары и воздух, содержащий кислород, проникающие вглубь изолированной жилы. В результате присутствия кислорода, содержащегося в воздухе сернистого газа (SO₂) и водяных паров коррозионная стойкость меди значительно уменьшается. Вышеперечисленные факторы в результате могут привести к возникновению стресс-коррозии. Стресс-коррозия - один из наиболее опасных видов коррозии, т.к. имеет остро локализованный характер и распространяется мгновенно. Стресс-коррозия возникает при одновременном воздействии различных нагрузок или пластической деформации, вызывающих остаточные напряжения в металле и агрессивной среды. Иными словами основными причинами стресс-коррозии являются остаточные напряжения и воздействие агрессивной среды. В отдельных случаях перечисленные выше негативные факторы могут вызывать стресс-коррозию глубиной проникновения в медную жилу до 5 мм, что приводит к полному разрыву указанной жилы.

Основным недостатком известного сердечника является то, что в нем не предусмотрена защита от стресс-коррозии.

Раскрытие полезной модели

Задачей заявленной полезной модели является повышение устойчивости токопроводящих жил к стресс-коррозии.

Техническим результатом, который может быть получен в заявленной полезной модели, является создание сердечника кабеля силового огнестойкого, в котором токопроводящие жилы будут герметично изолированы от окружающей среды, и в которых не будут возникать остаточные напряжения при сохранении возможности отклонения оси указанного сердечника от прямолинейного положения при монтаже и хранении на угол не менее 90°.

Технический результат достигается тем, что в сердечнике кабеля силового огнестойкого, содержащем скрученные между собой изолированные токопроводящие медные жилы, термический барьер, выполненный по меньшей мере из одного слоя микаленты, спирально наложенной с перекрытием поверх каждой из токопроводящих медных жил, изоляцию нанесенную поверх слоев микаленты и выполненную из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом 28-35, при этом диаметр одной токопроводящей жилы относится к диаметру изоляции той же жилы как 1 к 1,4-2,8.

Описание чертежей

Заявленная полезная модель поясняется при помощи чертежей, представленных на фиг. 1-3.

На фиг. 1 показан сердечник кабеля силового огнестойкого в осевом разрезе.

На фиг. 2 показан сердечник кабеля силового огнестойкого в радиальном разрезе.

На фиг. 3 показан сердечник кабеля силового огнестойкого в составе указанного кабеля, у которого ось отклонена от прямолинейного положения на угол 90°.

Осуществление полезной модели

Заявленный сердечник кабеля силового огнестойкого содержит медные токопроводящие жилы 1, термический барьер, установленный на каждой токопроводящей жиле 1, и изоляцию 2, нанесенную поверх термического барьера каждой токопроводящей жилы 1.

Термический барьер, выполнен по меньшей мере из одного слоя слюдосодержащей ленты такой как микалента 3, спирально наложенной с перекрытием поверх каждой из токопроводящих медных жил 1.

Изоляция 2 выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом 28-35.

Для достижения заявленного технического результата диаметр одной токопроводящей жилы 1 относится к диаметру изоляции 2 той же жилы как 1 к 1,4-2,8.

Заявленный сердечник кабеля огнестойкого реализуется следующим образом.

При монтаже кабеля, содержащего заявленный сердечник, приходится изгибать его (кабель), как правило, так, что его ось отклоняется от своего положения на углы не более 90°. При изгибании кабеля образуется кольцевой сегмент, дуга которого с внешним большим радиусом является внешней стороной 5 изгиба, а дуга с меньшим радиусом является внутренней стороной 6 изгиба.

На внешней стороне 5 изгиба, как показано на фиг. 3, происходит максимальное растяжение изоляции 2 каждой токопроводящей жилы 1, микаленты 3 и внешней оболочки 4. На внутренней стороне 6 изгиба происходит максимальное сжатие изоляции 2 каждой токопроводящей жилы 1, микаленты 3 и внешней оболочки 4. Во время указанного изгиба изоляцию 2 каждой токопроводящей жилы 1, микаленты 3 и внешнюю оболочку 4 на внутренней стороне 6 изгиба можно сжимать только до нарушения целостности внешней оболочки 4, что не происходит при выполнении изгиба вручную. При этом при минимальном радиусе изгиба кабеля в токопроводящих жилах 1 отсутствуют остаточные напряжения. При этом микалента 3 из, по меньшей мере, одного слоя которой выполнен термический барьер, предотвращает проскальзывание изоляции 2 по токопроводящей жиле 1, что может серьезно нарушить герметичность жилы 1. Однако навивка микалены 3 более чем в два слоя не является предпочтительной так как при этом слои микаленты 3 могут проскальзывать относительно друг друга. Возможность обеспечения отсутствия остаточных напряжений в токопроводящих жилах 1 в месте изгиба и сохранения герметичной изоляции поверхности каждой токопроводящей жилы 1 обеспечивается за счет сочетания материалов и соотношений размеров сердечника кабеля силового огнестойкого, выбранных опытным путем.

Для достижения заявленного технического результата изоляция 2 выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом 28-35, при этом диаметр одной токопроводящей жилы 1 относится к диаметру изоляции 2 той же жилы как 1 к 1,4-2,8.

Для подтверждения влияния сочетания материала изоляции 2 и соотношений диаметра токопроводящей жилы 1 и диаметра изоляции 2 на заявленный в данной полезной модели технический результат были изготовлены образцы сердечника кабеля огнестойкого в соответствии с настоящей полезной моделью, описанные в приведенных ниже примерах.

Пример 1

Был изготовлен сердечник кабеля силового огнестойкого в соответствии с настоящей полезной моделью, содержащий две медные токопроводящие жилы. Диаметр каждой токопроводящей жилы равен 1,2 мм. Поверх каждой из токопроводящих медных жил спирально, с 40%-м процентным перекрытием, наложены два слоя микаленты ЛФК-Т. Поверх двух слоев микаленты ЛФК-Т была выполнена изоляция из поливинилхлоридного пластиката VP FB 28 в соответствии с ТУ 2246-012-57764510-2007. При этом диаметр каждой жилы с изоляцией равен 1,68 мм. Жилы скручены между собой с шагом скрутки 35 мм.

У отрезков изготовленного сердечника данного примера отклоняли ось на угол 90°. Конец каждой жилы попеременно при помощи специальной насадки соединяли с выходным патрубком компрессорного насоса. При этом к противоположному концу той же жилы при помощи специальной насадки подключали манометр. После чего от компрессорного насоса нагнетали воздух под давлением 0,3 МПа в выходной патрубок в течение 10 с. При этом давление на манометре не изменялось, что свидетельствует о том, что изоляция каждой жилы плотно прилегает к медной жиле без зазоров.

Затем медные жилы очищали от изоляции и при помощи дифрактометра (XSTRESS 3000 G3R) методом рентгеновской дифракции, определяли наличие остаточных напряжений. В результате методом рентгеновской дифракции остаточных напряжений в медных жилах не выявлено.

Пример 2

Был изготовлен сердечник кабеля силового огнестойкого в соответствии с настоящей полезной моделью, содержащий две медные токопроводящие жилы. Диаметр каждой токопроводящей жилы равен 2 мм. Поверх каждой из токопроводящих медных жил спирально, с 50%-м процентным перекрытием, наложен один слой микаленты ЛФК-ТТ. Поверх слоя микаленты ЛФК-ТТ была выполнена изоляция из поливинилхлоридного пластиката ППВ-28. При этом диаметр каждой жилы с изоляцией равен 5,6 мм. Жилы скручены между собой с шагом скрутки 100 мм.

У отрезков изготовленного сердечника данного примера отклоняли ось на угол 90°. Конец каждой жилы попеременно при помощи специальной насадки соединяли с выходным патрубком компрессорного насоса. При этом к противоположному концу той же жилы при помощи специальной насадки подключали манометр. После чего от компрессорного насоса нагнетали воздух под давлением 0,3 МПа в выходной патрубок в течение 10 с. При этом давление на манометре не изменялось, что свидетельствует о том, что изоляция каждой жилы плотно прилегает к медной жиле без зазоров.

Затем медные жилы очищали от изоляции и при помощи дифрактометра (XSTRESS 3000 G3R) методом рентгеновской дифракции, определяли наличие остаточных напряжений. В результате методом рентгеновской дифракции остаточных напряжений в медных жилах не выявлено.

Пример 3

Был изготовлен сердечник кабеля силового огнестойкого в соответствии с настоящей полезной моделью, содержащий две медные токопроводящие жилы. Диаметр каждой токопроводящей жилы равен 3 мм. Поверх каждой из токопроводящих медных жил спирально, с 40%-м процентным перекрытием, наложены два слоя микаленты ЛМС-ТТ. Поверх слоя микаленты ЛМС-ТТ была выполнена изоляция из поливинилхлоридного пластиката ППИ 30-30. При этом диаметр каждой жилы с изоляцией равен 5 мм. Жилы скручены между собой с шагом скрутки 75 мм.

У отрезков изготовленного сердечника данного примера отклоняли ось на угол 90°. Конец каждой жилы попеременно при помощи специальной насадки соединяли с выходным патрубком компрессорного насоса. При этом к противоположному концу той же жилы при помощи специальной насадки подключали манометр. После чего от компрессорного насоса нагнетали воздух под давлением 0,3 МПа в выходной патрубок в течение 10 с. При этом давление на манометре не изменялось, что свидетельствует о том, что изоляция каждой жилы плотно прилегает к медной жиле без зазоров.

Затем медные жилы очищали от изоляции и при помощи дифрактометра (XSTRESS 3000 G3R) методом рентгеновской дифракции, определяли наличие остаточных напряжений. В результате методом рентгеновской дифракции остаточных напряжений в медных жилах не выявлено.

Пример 4

Был изготовлен сердечник кабеля силового огнестойкого в соответствии с настоящей полезной моделью, содержащий две медные токопроводящие жилы. Диаметр каждой токопроводящей жилы равен 1,4 мм. Поверх каждой из токопроводящих медных жил спирально, с 50%-м процентным перекрытием, наложен один слой микаленты ЛФК-ТС. Поверх слоя микаленты ЛФК-ТС была выполнена изоляция из поливинилхлоридного пластиката ПЛИ 30-30. При этом диаметр каждой жилы с изоляцией равен 3,92 мм. Жилы скручены между собой с шагом скрутки 150 мм.

У отрезков изготовленного сердечника данного примера отклоняли ось на угол 90°. Конец каждой жилы попеременно при помощи специальной насадки соединяли с выходным патрубком компрессорного насоса. При этом к противоположному концу той же жилы при помощи специальной насадки подключали манометр. После чего от компрессорного насоса нагнетали воздух под давлением 0,3 МПа в выходной патрубок в течение 10 с. При этом давление на манометре не изменялось, что свидетельствует о том, что изоляция каждой жилы плотно прилегает к медной жиле без зазоров.

Затем медные жилы очищали от изоляции и при помощи дифрактометра (XSTRESS 3000 G3R) методом рентгеновской дифракции, определяли наличие остаточных напряжений. В результате методом рентгеновской дифракции остаточных напряжений в медных жилах не выявлено.

Пример 5

Был изготовлен сердечник кабеля силового огнестойкого в соответствии с настоящей полезной моделью, содержащий две медные токопроводящие жилы. Диаметр каждой токопроводящей жилы равен 2,5 мм. Поверх каждой из токопроводящих медных жил спирально, с 40%-м процентным перекрытием, наложены два слоя микаленты ЛФК-Т. Поверх двух слоев микаленты ЛФК-Т была выполнена изоляция из поливинилхлоридного пластиката ППО 30-35. При этом диаметр каждой жилы с изоляцией равен 3,5 мм. Жилы скручены между собой с шагом скрутки 125 мм.

У отрезков изготовленного сердечника данного примера отклоняли ось на угол 90°. Конец каждой жилы попеременно при помощи специальной насадки соединяли с выходным патрубком компрессорного насоса. При этом к противоположному концу той же жилы при помощи специальной насадки подключали манометр. После чего от компрессорного насоса нагнетали воздух под давлением 0,3 МПа в выходной патрубок в течение 10 с. При этом давление на манометре не изменялось, что свидетельствует о том, что изоляция каждой жилы плотно прилегает к медной жиле без зазоров.

Затем медные жилы очищали от изоляции и при помощи дифрактометра (XSTRESS 3000 G3R) методом рентгеновской дифракции, определяли наличие остаточных напряжений. В результате методом рентгеновской дифракции остаточных напряжений в медных жилах не выявлено.

Для сравнения были изготовлены кабели, у которых соотношения размеров выходят за границы соотношений описанных выше, в настоящей полезной модели.

Пример 6

Был изготовлен сердечник кабеля силового огнестойкого в соответствии с настоящей полезной моделью, содержащий две медные токопроводящие жилы. Диаметр каждой токопроводящей жилы равен 1,4 мм. Поверх каждой из токопроводящих медных жил спирально, с 50%-м процентным перекрытием, наложен один слой микаленты ЛФК-ТС. Поверх слоя микаленты ЛФК-ТС была выполнена изоляция из поливинилхлоридного пластиката ПЛИ 30-30. При этом диаметр каждой жилы с изоляцией равен 1,82 мм. Жилы скручены между собой с шагом скрутки 150 мм.

У отрезков изготовленного сердечника данного примера отклоняли ось на угол 90°. Конец каждой жилы попеременно при помощи специальной насадки соединяли с выходным патрубком компрессорного насоса. При этом к противоположному концу той же жилы при помощи специальной насадки подключали манометр. После чего от компрессорного насоса нагнетали воздух под давлением 0,3 МПа в выходной патрубок в течение 10 с. При этом давление на манометре не изменялось, что свидетельствует о том, что изоляция каждой жилы плотно прилегает к медной жиле без зазоров.

Затем медные жилы очищали от изоляции и при помощи дифрактометра (XSTRESS 3000 G3R) методом рентгеновской дифракции, определяли наличие остаточных напряжений. В результате методом рентгеновской дифракции в медных жилах выявлены остаточные напряжения.

Данный пример свидетельствует о том, что если диаметр одной токопроводящей жилы относится к диаметру изоляции той же жилы как 1 к менее чем 1,4, в изолированных жилах не происходит отслоение изоляции от микаленты или отслоение микаленты от поверхности медных жил с образованием зазора, но указанная изоляция не защищает медные жилы от возникновения остаточных напряжений при деформациях.

Пример 7

Был изготовлен сердечник кабеля силового огнестойкого в соответствии с настоящей полезной моделью, содержащий две медные токопроводящие жилы. Диаметр каждой токопроводящей жилы равен 2,5 мм. Поверх каждой из токопроводящих медных жил спирально, с 40%-м процентным перекрытием, наложены два слоя микаленты ЛФК-Т. Поверх двух слоев микаленты ЛФК-Т была выполнена изоляция из поливинилхлоридного пластиката ППО 30-35. При этом диаметр каждой жилы с изоляцией равен 7,25 мм. Жилы скручены между собой с шагом скрутки 125 мм.

У отрезков изготовленного сердечника данного примера отклоняли ось на угол 90°. Конец каждой жилы попеременно при помощи специальной насадки соединяли с выходным патрубком компрессорного насоса. При этом к противоположному концу той же жилы при помощи специальной насадки подключали манометр. После чего от компрессорного насоса нагнетали воздух под давлением 0,3 МПа в выходной патрубок в течение 10 с, при этом давление на манометре достигало максимального значения 0,22 МПа, что свидетельствует о том, что изоляция каждой жилы неплотно прилегает к медной жиле, между медной жилой и ее изоляцией образовались зазоры.

Затем медные жилы очищали от изоляции и при помощи дифрактометра (XSTRESS 3000 G3R) методом рентгеновской дифракции, определяли наличие остаточных напряжений. В результате методом рентгеновской дифракции остаточных напряжений в медных жилах не выявлено.

Данный пример свидетельствует о том, что если диаметр одной токопроводящей жилы относится к диаметру изоляции той же жилы как 1 к более чем 2,8, указанная изоляция хорошо защищает медные жилы от возникновения остаточных напряжений, но при деформациях происходит отслоение изоляции от микаленты или отслоение микаленты от поверхности медных жил с образованием зазора.

Для сравнения были изготовлены сердечники кабелей силовых огнестойких, у которых соотношения размеров соответствуют описанным выше, в настоящей полезной модели, но изоляция каждой жилы, выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом выше 35.

Пример 8

Был изготовлен сердечник кабеля силового огнестойкого в соответствии с настоящей полезной моделью, содержащий две медные токопроводящие жилы. Диаметр каждой токопроводящей жилы равен 3 мм. Поверх каждой из токопроводящих медных жил спирально, с 40%-м процентным перекрытием, наложены два слоя микаленты ЛМС-ТТ. Поверх слоя микаленты ЛМС-ТТ была выполнена изоляция из поливинилхлоридного пластиката ППО 20-40 (БП). При этом диаметр каждой жилы с изоляцией равен 5 мм. Жилы скручены между собой с шагом скрутки 75 мм.

У отрезков изготовленного сердечника данного примера отклоняли ось на угол 90°. Конец каждой жилы попеременно при помощи специальной насадки соединяли с выходным патрубком компрессорного насоса. При этом к противоположному концу той же жилы при помощи специальной насадки подключали манометр. После чего от компрессорного насоса нагнетали воздух под давлением 0,3 МПа в выходной патрубок в течение 10 с. При этом давление на манометре не изменялось, что свидетельствует о том, что изоляция каждой жилы плотно прилегает к медной жиле без зазоров.

Затем медные жилы очищали от изоляции и при помощи дифрактометра (XSTRESS 3000 G3R) методом рентгеновской дифракции, определяли наличие остаточных напряжений. В результате методом рентгеновской дифракции в медных жилах выявлены остаточные напряжения.

Пример 9

Был изготовлен сердечник кабеля силового огнестойкого в соответствии с настоящей полезной моделью, содержащий две медные токопроводящие жилы. Диаметр каждой токопроводящей жилы равен 1,4 мм. Поверх каждой из токопроводящих медных жил спирально, с 50%-м процентным перекрытием, наложен один слой микаленты ЛФК-ТС. Поверх слоя микаленты ЛФК-ТС была выполнена изоляция из поливинилхлоридного пластиката VP FB 40 LS в соответствии с ТУ 2246-012-57764510-2007. При этом диаметр каждой жилы с изоляцией равен 3,92 мм. Жилы скручены между собой с шагом скрутки 150 мм.

У отрезков изготовленного сердечника данного примера отклоняли ось на угол 90°. Конец каждой жилы попеременно при помощи специальной насадки соединяли с выходным патрубком компрессорного насоса. При этом к противоположному концу той же жилы при помощи специальной насадки подключали манометр. После чего от компрессорного насоса нагнетали воздух под давлением 0,3 МПа в выходной патрубок в течение 10 с. При этом давление на манометре не изменялось, что свидетельствует о том, что изоляция каждой жилы плотно прилегает к медной жиле без зазоров.

Затем медные жилы очищали от изоляции и при помощи дифрактометра (XSTRESS 3000 G3R) методом рентгеновской дифракции, определяли наличие остаточных напряжений. В результате методом рентгеновской дифракции в медных жилах выявлены остаточные напряжения.

Примеры 8 и 9 свидетельствуют о том, что если заявленном сердечнике в качестве изоляции медных жил использовать поливинилхлоридный пластикат с кислородным индексом выше 35, заявленный технический результат достигнут не будет.

Следует отметить, что в настоящее время не производятся поливинилхлоридные пластикаты с кислородным индексом ниже 28, что обусловлено необходимостью обеспечения огнестойкости кабеля в условиях повышенного содержания кислорода в воздухе. Таким образом, для того, что бы заявленный сердечник отвечал существующим на сегодняшний день требованиям повышенной огнестойкости поливинилхлоридные пластикаты с кислородным индексом ниже 28 в данной полезной модели не рассматриваются.

Таким образом, как можно видеть из приведенных выше описания и примеров, за счет сочетания соотношения размеров и материала, из которого изготовлена изоляция каждой токопроводящей жилы, в сердечнике кабеля огнестойкого, токопроводящие жилы герметично изолированы от окружающей среды, а также в указанных жилах не возникают остаточные напряжения, при сохранении возможности отклонения оси указанного кабеля от прямолинейного положения при монтаже и хранении на угол не менее 90°.

Claims (1)

1. Сердечник кабеля силового огнестойкого, содержащий скрученные между собой изолированные токопроводящие медные жилы, термический барьер, выполненный по меньшей мере из одного слоя микаленты, спирально наложенной с перекрытием поверх каждой из токопроводящих медных жил, изоляцию, нанесенную поверх слоев микаленты и выполненную из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом 28-35, при этом диаметр одной токопроводящей жилы относится к диаметру изоляции той же жилы как 1 к 1,4-2,8.