RU155389U1

RU155389U1 - RADIATION RESISTANT HEAT-RESISTANT BLOCK CABLE

Info

Publication number: RU155389U1
Application number: RU2015112047/07U
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Козунин; Иван Николаевич Носков; Сергей Юрьевич Жуков; Евгений Анатольевич Осколков; Андрей Николаевич Гуров; Владимир Андреевич Загадкин; Юрий Олегович Осипов; Валерий Михайлович Троценко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Кирскабель"
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2015-10-10

Abstract

1. Радиационностойкий жаростойкий блок-кабель, включающий в себя комбинированные кабели, содержащие металлическую оболочку из коррозионностойкого и жаростойкого сплава, минеральную изоляцию и четыре субкабеля, каждый из которых состоит, в свою очередь, из металлической оболочки, выполненной из коррозионностойкого и жаростойкого сплава, и токопроводящей жилы, изолированных между собой минеральной изоляцией,отличающийся тем, что комбинированные кабели скручены между собой, а субкабели в общей оболочке комбинированного кабеля твистированы.2. Радиационностойкий жаростойкий блок-кабель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлических оболочек субкабелей и наружных оболочек комбинированных кабелей применяются коррозионностойкие и жаростойкие сплавы 321, 310, 316L, Inconel 600 или ЭИ435.3. Радиационностойкий жаростойкий блок-кабель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала для изготовления токопроводящих жил применяется сплав меди с ниобием и хромом.4. Радиационностойкий жаростойкий блок-кабель по п. 1, отличающийся тем, что может эксплуатироваться длительно при температуре свыше 300°С и кратковременно до температуры 1350°С.5. Радиационностойкий жаростойкий блок-кабель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве минеральной изоляции применяются высокодисперсные материалы: MgO, или ALO(F230, F500), или SiO, или ZrO, или НfO.6. Радиационностойкий жаростойкий блок-кабель по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении оболочек применяются трубы, калиброванные по внутреннему и наружному диаметрам с уменьшенным полем допуска по толщине стенки до 0,03 мм.7. Радиационностойкий жаростойкий блок-кабель по п. 1, отличающийся тем, что токопр1. Radiation-resistant heat-resistant block cable, including combination cables containing a metal sheath of a corrosion-resistant and heat-resistant alloy, mineral insulation and four subcables, each of which consists, in turn, of a metal sheath made of a corrosion-resistant and heat-resistant alloy, and conductive conductors insulated with mineral insulation, characterized in that the combined cables are twisted together, and the subcables in the common sheath of the combined cable are twisted any.2. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that corrosion-resistant and heat-resistant alloys 321, 310, 316L, Inconel 600 or EI435.3 are used as metal shells of subcables and outer shells of combined cables. Radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that an alloy of copper with niobium and chromium is used as a material for the manufacture of conductive conductors. 4. Radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that it can be operated for a long time at temperatures above 300 ° C and for a short time to a temperature of 1350 ° C. 5. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that highly dispersed materials are used as mineral insulation: MgO, or ALO (F230, F500), or SiO, or ZrO, or НfO.6. Radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that in the manufacture of shells pipes are used calibrated by the inner and outer diameters with a reduced tolerance field for wall thickness to 0.03 mm. 7. Radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that

Description

Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение относится к кабельным изделиям, используемым в системах контроля ядерной энергетики с рабочей температурой от 300°С для передачи сигналов на расстояние до 100 м и более.The technical solution claimed as a utility model relates to cable products used in nuclear power control systems with an operating temperature of 300 ° C to transmit signals over distances of up to 100 m or more.

Известны жаростойкие кабели с минеральной изоляцией в медных оболочках с медными жилами (В.Ф. Сучков, В.И. Светлова, Э.Э. Финкель. Жаростойкие кабели с минеральной изоляцией. Москва, Энергоатомиздат, 1984, стр. 25-30, табл. 4). Данные кабели не предназначены для длительной эксплуатации при температуре, превышающей 250°C, а также не являются твистированными.Heat-resistant cables with mineral insulation in copper sheaths with copper conductors are known (V.F. Suchkov, V.I. Svetlova, E.E. Finkel. Heat-resistant cables with mineral insulation. Moscow, Energoatomizdat, 1984, pp. 25-30, tab. . four). These cables are not intended for continuous operation at temperatures exceeding 250 ° C, and are also not twisted.

Известен жаростойкий кабель (RU 66106 U1 МПК H01B 9/00 (2006.01)), выполненный в виде наружной металлической оболочки, в которую помещены от двух, до четырех токопроводящих жил, изолированных от оболочки и между собой минеральной изоляцией, с твистированными токопроводящими жилами, где сечение токопроводящих жил имеет форму секторов или сегментов, максимально заполняющих пространство в оболочке, при этом слой минеральной изоляции между токопроводящими жилами и наружной металлической оболочкой обеспечивает достаточную изоляцию. Примеры кабелей, выполненных в соответствии с данным запатентованным решением:Known heat-resistant cable (RU 66106 U1 IPC H01B 9/00 (2006.01)), made in the form of an outer metal sheath, in which are placed from two to four conductive cores, isolated from the casing and between them with mineral insulation, with twisted conductive cores, where the cross section of the conductive conductors is in the form of sectors or segments that fill the space in the shell as much as possible, while the layer of mineral insulation between the conductive conductors and the outer metal sheath provides sufficient insulation. Examples of cables made in accordance with this patented solution:

1. Двухжильный кабель, имеющий наружный диаметр 1 мм. Оболочка выполнена из сплава Inconel 600. Минеральная изоляция выполнена из Al₂O₃. Токопроводящие жилы выполнены из сплава Inconel 600. Электросопротивление жил с 35 Ом∗мм²/м уменьшено в 2,4 раза. Сечение жилы - 0,072 мм².1. A two-core cable having an outer diameter of 1 mm. The shell is made of Inconel 600 alloy. Mineral insulation is made of Al ₂ O ₃ . Conductors are made of Inconel 600 alloy. The electrical resistance of conductors from 35 Ohm * mm ² / m is reduced by 2.4 times. The cross section of the core is 0.072 mm ² .

2. Трехжильный кабель, имеющий наружный диаметр 1,5 мм. Оболочка выполнена из сплава 321. Наполнитель выполнен из MgO. Токопроводящие жилы выполнены из меди. Электросопротивление жил с 35 Ом∗мм²/м уменьшено в 1,7 раза. Сечение жилы - 0,051 мм².2. A three-core cable having an outer diameter of 1.5 mm. The shell is made of alloy 321. The filler is made of MgO. Conductors made of copper. The electrical resistance of conductors from 35 Ohm * mm ² / m is reduced by 1.7 times. The cross section of the core is 0.051 mm ² .

3. Четырехжильный кабель, имеющий наружный диаметр 2 мм. Оболочка выполнена из сплава 321, наполнитель выполнен из MgO. Токопроводящие жилы выполнены из бескислородной меди. Электросопротивление жил с 35 Ом∗мм²/м уменьшено в 1,4 раза. Сечение жилы - 0,042 мм².3. A four-core cable having an outer diameter of 2 mm. The shell is made of alloy 321, the filler is made of MgO. Conductors are made of oxygen-free copper. The electrical resistance of conductors from 35 Ohm * mm ² / m is reduced by 1.4 times. The cross section of the core is 0.042 mm ² .

Недостатком данного кабеля является существенно меньшее сечение токопроводящих жил от требуемого 0,35 мм² и, следовательно, более высокое сопротивление жил, что не позволяет применять их на объектах ядерной энергетики в линиях протяженностью до 100 м и более. Кабель не является комбинированным и не содержит в своем составе субкабелей.The disadvantage of this cable is a significantly smaller cross-section of conductive conductors from the required 0.35 mm ² and, therefore, a higher resistance of the conductors, which does not allow their use at nuclear facilities in lines with a length of up to 100 m or more. The cable is not combined and does not contain subcables.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является кабель в стальной оболочке, с минеральной изоляцией, состоящий из субкабелей с жилами из сплава меди с ниобием и хромом, используемый в объектах атомной энергетики (RU 104374 U1 МПК H01B 7/29 (2006.01)). Этот жаростойкий многожильный кабель по первому варианту имеет одну общую оболочку, в которой токопроводящие жилы изолированы друг от друга и от оболочки минеральной изоляцией. По второму варианту в общей оболочке может быть расположено не менее двух субкабелей, выполненных в виде оболочек, в которых расположено не менее двух токопроводящих жил, изолированных друг от друга и от оболочки минеральной изоляцией. При этом субкабели также изолированы друг от друга и от общей оболочки минеральной изоляцией. Токопроводящие жилы в субкабелях выполнены круглыми или трансформированными из материалов, обеспечивающих надежную и безопасную работу кабелей в течение длительного срока эксплуатации объекта, а также в случае возникновения экстремальных условий. В качестве материалов для оболочек использованы коррозионностойкие и жаростойкие сплавы, в качестве материалов для изоляции использованы различные виды высокочистой минеральной изоляции.Closest to the claimed technical solution is a cable in a steel sheath, with mineral insulation, consisting of subcables with cores of an alloy of copper with niobium and chromium, used in nuclear facilities (RU 104374 U1 IPC H01B 7/29 (2006.01)). This heat-resistant stranded cable according to the first embodiment has one common sheath, in which the conductive conductors are insulated from each other and from the sheath by mineral insulation. According to the second variant, at least two subcables made in the form of shells in which at least two conductive conductors are isolated from each other and from the shell with mineral insulation can be located in a common shell. Moreover, the subcables are also isolated from each other and from the common shell by mineral insulation. Conducting cores in subcables are made round or transformed from materials that ensure reliable and safe operation of cables during the long term of operation of the facility, as well as in the event of extreme conditions. Corrosion-resistant and heat-resistant alloys were used as shell materials; various types of high-purity mineral insulation were used as insulation materials.

Недостатком данного технического решения является то, что жилы и субкабели в указанных кабелях не твистированы, кабели изготавливаются ограниченными длинами, а также имеют увеличенные толщину оболочки, габаритные размеры и наружный диаметр, повышенную жесткость, применяются отрезками только в прямолинейном состоянии.The disadvantage of this technical solution is that the cores and subcables in these cables are not twisted, the cables are made in limited lengths, and also have increased sheath thickness, overall dimensions and outer diameter, increased rigidity, they are used in pieces in a straight-line state only.

Технический результат заявляемого технического решения - создание термостойкого радиационностойкого жаростойкого кабеля, в котором минимизируются потери при передаче сигнала на большие расстояния (до 100 м или даже более), а также отсутствует «экранный эффект» по отношению к γ-излучению и потокам быстрых и тепловых нейтронов, независимо от позиционирования кабеля на объекте за счет того, что данный кабель содержит скрученные между собой комбинированные кабели, состоящие каждый из общей наружной металлической оболочки и четырех твистированных субкабелей, изолированных между собой минеральной изоляцией, имеющих в своем составе металлическую оболочку и токопроводящую жилу, также изолированных между собой минеральной изоляцией. При этом данный кабель максимально подходит для использования на объектах ядерной энергетики, т.к. электросопротивление его токопроводящих жил не более 0,055 Ом∗мм²/м при условии обеспечения длительной работы при температуре свыше 300°C и кратковременно при температуре - до 1350°C, за счет применения для изготовления токопроводящих жил сплава меди с ниобием и хромом; имеет уменьшенные габаритные размеры, например, наружный диаметр блок-кабеля с числом субкабелей 28 составляет не более 15 мм; обладает повышенной гибкостью при монтаже на объекте (не менее 50 изгибов на длине 100 м) за счет скрутки комбинированных кабелей в блок-кабель.The technical result of the claimed technical solution is the creation of a heat-resistant radiation-resistant heat-resistant cable, which minimizes the loss of signal transmission over long distances (up to 100 m or even more), and there is no “screen effect" with respect to γ-radiation and fast and thermal neutron fluxes , regardless of the positioning of the cable on the object due to the fact that this cable contains combined cables twisted together, consisting of each of a common outer metal sheath and four twistir bathrooms subkabeley isolated between a mineral insulated, having in its composition a metal shell and the electrical conductor is also isolated between a mineral insulation. At the same time, this cable is most suitable for use at nuclear facilities, as the electrical resistance of its conductive conductors is not more than 0.055 Ohm * mm ² / m, provided that it provides continuous operation at temperatures above 300 ° C and for a short time at a temperature of up to 1350 ° C, due to the use of an alloy of copper with niobium and chromium for the manufacture of conductive conductors; has reduced overall dimensions, for example, the outer diameter of the block cable with the number of subcables 28 is not more than 15 mm; It has increased flexibility for installation at the facility (at least 50 bends over a length of 100 m) due to the twisting of combined cables into a block cable.

Описание заявляемого технического решенияDescription of the claimed technical solution

Блок-кабель жаростойкий радиационностойкий содержит скрученные между собой комбинированные кабели, где каждый состоит из общей наружной металлической оболочки и четырех твистированных субкабелей, изолированных между собой минеральной изоляцией, имеющих в своем составе металлическую оболочку и токопроводящую жилу, также изолированных между собой минеральной изоляцией.The heat-resistant radiation-resistant block cable contains combined cables twisted together, where each consists of a common outer metal sheath and four twisted subcables insulated with mineral insulation, having a metal sheath and a conductive core, also insulated with mineral insulation.

В качестве материала для изготовления токопроводящих жил применяется сплав меди с ниобием и хромом, температура начала рекристаллизации которого свыше 500°C, температура плавления 1350°C, проводимость 0,9 IACS (90% от проводимости отожженной меди по международному стандарту IACS, электросопротивление которой 0,01724 Ом∗мм²/м), в следствие чего возможна эксплуатация кабеля длительно при температуре свыше 300°C и кратковременно до температуры 1350°C.As a material for the manufacture of conductive conductors, an alloy of copper with niobium and chromium is used, the onset of recrystallization of which is more than 500 ° C, melting point 1350 ° C, conductivity 0.9 IACS (90% of the conductivity of annealed copper according to the international standard IACS, whose electrical resistance is 0 , 01724 Ohm ∗ mm ² / m), as a result of which it is possible to operate the cable for a long time at temperatures above 300 ° C and for a short time to a temperature of 1350 ° C.

Для сохранения в максимальной степени эффективного сечения токопроводящих жил и проводимости, минимизации повреждений их поверхности, а также внутренней поверхности металлических оболочек субкабелей в качестве минеральной изоляции применяются высокодисперсные материалы: MgO, или AL₂O₃ (F230, F500), или SiO₂, или ZrO₂, или HfO₂.To maintain the maximum degree of effective cross-section of conductive conductors and conductivity, minimize damage to their surface, as well as the inner surface of the metal shells of subcables, highly dispersed materials are used as mineral insulation: MgO, or AL ₂ O ₃ (F230, F500), or SiO ₂ , or ZrO ₂ , or HfO ₂ .

В качестве металлических оболочек субкабелей и наружных оболочек комбинированных кабелей применяются коррозионностойкие и жаростойкие сплавы: 321, 310, 316L, Inconel 600 или ЭИ435.Corrosion-resistant and heat-resistant alloys are used as metal shells of subcables and outer shells of combined cables: 321, 310, 316L, Inconel 600 or EI435.

Для получения высокоточных и стабильных параметров кабелей и эффективной передачи сигналов на всей длине в процессе изготовления оболочек применяются трубы, калиброванные по внутреннему и наружному диаметрам с уменьшенным полем допуска по толщине стенки до 0,03 мм (для стандартных труб - 0,4 мм).To obtain high-precision and stable cable parameters and efficient signal transmission over the entire length, sheaths are used to calibrate the inner and outer diameters with a reduced tolerance on the wall thickness of up to 0.03 mm (for standard pipes - 0.4 mm).

Для обеспечения максимальной проводимости, а также в целях обеспечения минимизации габаритных размеров субкабелей и необходимой гибкости комбинированного кабеля в целом токопроводящие жилы в субкабелях имеют сечение 0,35 мм² с электросопротивлением не более 0,055 Ом∗мм²/м при температуре 20°C, при этом наружный диаметр субкабеля не превышает 1,5 мм.To ensure maximum conductivity, as well as to minimize the overall dimensions of the subcables and the necessary flexibility of the combined cable as a whole, the conductors in the subcables have a cross section of 0.35 mm ² with an electrical resistance of not more than 0.055 Ohm * mm ² / m at a temperature of 20 ° C, at this outer diameter of the subcable does not exceed 1.5 mm.

Четыре субкабеля в общей оболочке комбинированного кабеля твистированы с фиксированным шагом 55 мм. Вследствие этого, независимо от позиционирования кабеля на объекте, все токопроводящие жилы в них не создают «экранного эффекта» по отношению к γ-излучению и потокам быстрых и тепловых нейтронов и не искажают передаваемые параметры сигналов.Four subcables in the common sheath of the combination cable are twisted with a fixed pitch of 55 mm. As a result of this, regardless of the positioning of the cable on the object, all conductive wires in them do not create a “screen effect” with respect to γ-radiation and fast and thermal neutron fluxes and do not distort the transmitted signal parameters.

Диаметр комбинированного кабеля составляет не более 4,8 мм.The diameter of the combination cable is not more than 4.8 mm.

Комбинированные кабели скручены между собой правильной концентрической скруткой по системе (1+6), (1+6+12) и т.д. Количество комбинированных кабелей может составлять от 7 до 19 и более, с числом субкабелей от 28 до 76 и более.Combined cables are twisted together by regular concentric twisting according to the system (1 + 6), (1 + 6 + 12), etc. The number of combined cables can be from 7 to 19 or more, with the number of subcables from 28 to 76 or more.

Скрученный блок-кабель может быть помещен в гибкую герметичную оболочку, заполненную инертной газовой средой.The twisted block cable can be placed in a flexible sealed enclosure filled with an inert gas medium.

Строительная длина блок-кабеля составляет 100 м и более. Допустимое количество монтажных изгибов на длине 100 м составляет не менее 50.The building length of the block cable is 100 m or more. The permissible number of mounting bends over a length of 100 m is at least 50.

Сущность полезной модели поясняется изображением провода на Фиг. 1, где:The essence of the utility model is illustrated by the image of the wire in FIG. 1, where:

1 - токопроводящая жила;1 - conductive core;

2 - минеральная изоляция;2 - mineral insulation;

3 - оболочка субкабеля;3 - shell subcable;

4 - оболочка комбинированного кабеля.4 - sheath combined cable.

Пример выполнения;Execution example;

1 Блок-кабель радиационностойкий жаростойкий диаметром 14,4 мм, состоящий из 7 комбинированных кабелей диаметром 4,8 мм. Каждый комбинированный кабель состоит из четырех субкабелей диаметром 1,5 мм. Субкабель состоит из одной токопроводящей жилы из сплава меди с ниобием и хромом, оболочки и минеральной изоляции между ними. Диаметр жилы - 0,7 мм. Толщина оболочки субкабелей - 0,2 мм. Шаг твиста субкабелей составляет 55 мм. Толщина оболочки комбинированного кабеля - 0,25 мм. Материал изоляции - MgO, материал оболочек - сплав 321.1 Radiation-resistant heat-resistant block cable with a diameter of 14.4 mm, consisting of 7 combined cables with a diameter of 4.8 mm. Each combination cable consists of four subcables with a diameter of 1.5 mm. The subcable consists of one conductive core of an alloy of copper with niobium and chromium, a sheath and mineral insulation between them. The core diameter is 0.7 mm. The thickness of the sheath of subcables is 0.2 mm. The twist pitch of the subcables is 55 mm. The sheath thickness of the combined cable is 0.25 mm. Insulation material - MgO, shell material - alloy 321.

Claims

1. Radiation-resistant heat-resistant block cable, including combination cables containing a metal sheath of a corrosion-resistant and heat-resistant alloy, mineral insulation and four subcables, each of which consists, in turn, of a metal sheath made of a corrosion-resistant and heat-resistant alloy, and conductive veins isolated among themselves by mineral insulation,

characterized in that the combined cables are twisted together, and the subcables in the common sheath of the combined cable are twisted.

2. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that corrosion-resistant and heat-resistant alloys 321, 310, 316L, Inconel 600, or EI435 are used as metal shells of subcables and outer shells of combined cables.

3. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that an alloy of copper with niobium and chromium is used as a material for the manufacture of conductive wires.

4. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that it can be operated for a long time at temperatures above 300 ° C and for a short time to a temperature of 1350 ° C.

5. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that highly dispersed materials are used as mineral insulation: MgO, or AL ₂ O ₃ (F230, F500), or SiO ₂ , or ZrO ₂ , or HfO ₂ .

6. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that in the manufacture of the shells pipes are used calibrated by the inner and outer diameters with a reduced tolerance field for wall thickness to 0.03 mm.

7. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that the conductive wires in the subcables have a cross section of 0.35 mm ² with an electrical resistance of not more than 0.055 Ohm ∙ mm ² / m.

8. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the subcable does not exceed 1.5 mm.

9. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that the fixed pitch of the twist subcables is 55 mm.

10. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that the diameter of the combined cable with four twisted subcables is not more than 4.8 mm.

11. Radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that the combined cables are twisted together by regular concentric twisting.

12. Radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that the number of combined cables in it is from 7 to 19.

13. Radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that the number of combined cables in it is more than 19.

14. Radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that the number of subcables and conductive conductors is from 28 to 76.

15. Radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that the number of subcables and conductive wires is more than 76.

16. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that it has a building length of 100 m or more.

17. The radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that the permissible number of mounting bends over a length of 100 m is at least 50.

18. Radiation-resistant heat-resistant block cable according to claim 1, characterized in that it is placed in a flexible sealed enclosure filled with an inert gas medium.