RU206094U1

RU206094U1 - SINGLE-WIRE FLAT INSULATED WIRE

Info

Publication number: RU206094U1
Application number: RU2021113598U
Authority: RU
Inventors: Михаил Константинович Портнов; Павел Валерьевич Моряков; Дмитрий Игоревич Соломатин; Руслан Игоревич Мелехов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Москабельмет" (ЗАО "МКМ"); Общество с ограниченной ответственностью "Завод Москабель" (ООО "Завод Москабель")
Priority date: 2021-05-13
Filing date: 2021-05-13
Publication date: 2021-08-23

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкции изолированных плоских одножильных проводов, применяемых в линиях электроснабжения на железнодорожном транспорте, для подачи электрической энергии к двигателям электробуров, а также для обеспечения связи блоков телеметрии по кабельной линии в составе буровой кабельной секции. Провод содержит медную токопроводящую жилу, изоляцию из полиимидно-фторопластовой пленки и оболочку. Изоляция из полиимидно-фторопластовой пленки выполнена с клеящим слоем с каждой из сторон, наложена путем однонаправленной двухслойной намотки и выполнена толщиной 0,1-0,3 мм. Оболочка выполнена из блоксополимера полипропилена с этиленом толщиной 0,1-0,4 мм. Технический результат заключается в обеспечении высокой стойкости к механическим воздействиям, высокой химической стойкости, обеспечении высоких электрических характеристик и высокого срока эксплуатации, в том числе при различных температурных условиях, при незначительных внешних габаритах провода. 2 ил., 3 табл.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to the design of insulated flat single-core wires used in power supply lines in railway transport, to supply electrical energy to electric drill motors, as well as to provide communication of telemetry units via a cable line as part of a drilling cable section. The wire contains a copper conductor, polyimide-fluoroplastic film insulation and sheath. Insulation made of polyimide-fluoroplastic film is made with an adhesive layer on each side, applied by unidirectional two-layer winding and is made with a thickness of 0.1-0.3 mm. The casing is made of a block copolymer of polypropylene with ethylene with a thickness of 0.1-0.4 mm. The technical result consists in providing high resistance to mechanical stress, high chemical resistance, ensuring high electrical characteristics and long service life, including under various temperature conditions, with small external dimensions of the wire. 2 dwg, 3 tbl

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкции изолированных проводов, применяемых в линиях электроснабжения на железнодорожном транспорте, для подачи электрической энергии к двигателям электробуров, а также для обеспечения связи блоков телеметрии по кабельной линии в составе буровой кабельной секции.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to the design of insulated wires used in power supply lines in railway transport, to supply electrical energy to the motors of electric drills, as well as to provide communication of telemetry units via a cable line as part of a drilling cable section.

Особенностью двигателей электробуров является непосредственное воздействие на их обмотки агрессивных сред, таких как пластовые жидкости, буровые растворы, эксплуатационные жидкости. В связи с чем, для обеспечения надежной работы оборудования обмоточные провода должны иметь увеличенное сечение токопроводящей жилы, повышенную электрическая прочность изоляции, химическую стойкость к воздействию масел, нефтепродуктов, щелочей, кислот, спиртов и других агрессивных сред, высокую механическую прочность в связи со значительными растягивающими, истирающими и режущими нагрузками в процессе изготовления электродвигателей, а также обладать способностью длительной эксплуатации в условиях высоких температур.A feature of electric drill motors is the direct impact on their windings of aggressive media, such as formation fluids, drilling fluids, operating fluids. In this connection, to ensure the reliable operation of the equipment, the winding wires must have an increased cross-section of the conductive core, increased electric strength of insulation, chemical resistance to oils, petroleum products, alkalis, acids, alcohols and other aggressive media, high mechanical strength due to significant tensile , abrasive and cutting loads during the manufacture of electric motors, as well as have the ability to long-term operation at high temperatures.

Конструктивно данный тип проводов представляет собой одно- или многопроволочную токопроводящую жилу с изоляцией. Изоляция может быть выполнена одним из двух способов: обмоткой изоляционными лентами с последующим запеканием слоев полимерных лент или экструзией (выдавливанием изоляционного полимера, нагретого до температуры плавления).Structurally, this type of wire is a single or multi-wire conductive core with insulation. Insulation can be performed in one of two ways: by winding with insulating tapes followed by baking layers of polymer tapes or by extrusion (extrusion of the insulating polymer heated to the melting point).

В качестве полимерных материалов изоляции проводов для погружного оборудования, такого как двигатели электробуров, используются, как правило, полиэтилен низкой и высокой плотности, полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт, эмаль.As polymeric materials for insulating wires for submersible equipment, such as motors of electric drills, as a rule, low and high density polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, fluoroplastic, and enamel are used.

Наибольшее распространение на практике получили следующие типы изоляции: двухслойная из полиэтиленовых лент низкой и высокой плотности, двухслойная из двух материалов - полиэтилена и полипропилена, двухслойная из эмали и поливинилхлоридного пластиката, многослойная (до 5 слоев) ленточная из разных типов фторопластовых или полиимидно-фторопластовых пленок, однослойная монолитная изоляция из экструдированного слоя фторопласта, двухслойная из пленки фторопласта одной марки и экструдированного слоя из фторопласта другой марки (см. Месенжик Я.З., Осягин А.А. "Кабели и провода для геофизических, гидрологических исследований и добычи полезных ископаемых", Энциклопедический справочник, том 1 - Тверь: Издательство ГЭРС, - 2002, сс. 289-297) /1/.The most widespread in practice are the following types of insulation: two-layer of polyethylene tapes of low and high density, two-layer of two materials - polyethylene and polypropylene, two-layer of enamel and PVC compound, multilayer (up to 5 layers) tape of different types of fluoroplastic or polyimide-fluoroplastic films , single-layer monolithic insulation from an extruded layer of fluoroplastic, two-layer from a PTFE film of one grade and an extruded layer of fluoroplastic of another grade (see Mesenzhik Ya.Z., Osyagin A.A. "Cables and wires for geophysical, hydrological research and mining" , Encyclopedic reference, volume 1 - Tver: Publishing house GERS, - 2002, pp. 289-297) / 1 /.

На практике наибольшее применение при изготовлении нефтепогружного оборудования находят электрические провода марки ППИ-У, выпускаемые отечественными кабельными заводами по ТУ 16-705.159-80 121. Провод выполнен из токопроводящей медной жилы и двух слоев полиимидно-фторопластовой пленки отечественного или импортного производства с последующей термической обработкой.In practice, electrical wires of the PPI-U brand, produced by domestic cable factories according to TU 16-705.159-80 121, are most commonly used in the manufacture of oil submersible equipment. The wire is made of a conductive copper core and two layers of polyimide-fluoroplastic film of domestic or foreign production with subsequent heat treatment ...

Известен также применяющийся в промышленности электрический провод, выпускаемый по ТУ 16-705.159-80 под маркой ПЭИ-200, состоящий из токопроводящей медной жилы, первого изоляционного слоя, выполненного методом эмалирования из полиамидимидного лака и второй слой из односторонней полиимидно-фторопластовой пленки с последующей термообработкой. Однако данный провод обладает довольно низкими техническими характеристиками.Also known in the industry is an electrical wire manufactured according to TU 16-705.159-80 under the brand PEI-200, consisting of a conductive copper core, a first insulating layer made by enameling from polyamideimide varnish and a second layer of one-sided polyimide-fluoroplastic film with subsequent heat treatment ... However, this wire has rather low technical characteristics.

Основные технические и эксплуатационные характеристики проводов в значительной степени зависят от материалов изоляции и для перечисленных типов составляют (см. /1/): рабочее напряжение в пределах от 380 до 3000 В, пробивное напряжение изоляции от 4,5 до 12 кВ, электрическое сопротивление изоляции от 8 до 200 МОм на км. длины, теплостойкость (или нагревостойкость) от 80°С до 200°С, в экстренных случаях кратковременно до 250°С для проводов с многослойной изоляцией фторопластовыми пленками, химическая стойкость, оцениваемая по изменению физико-механических характеристик после воздействия агрессивных факторов внешней среды, от ±25% до ±50% показателей, механическая прочность, задаваемая числом возвратно-поступательных протаскиваний провода в корпусе электродвигателя, от 300 до 500.The main technical and operational characteristics of wires largely depend on the insulation materials and for the listed types are (see / 1 /): operating voltage in the range from 380 to 3000 V, insulation breakdown voltage from 4.5 to 12 kV, electrical insulation resistance from 8 to 200 MOhm per km. length, heat resistance (or heat resistance) from 80 ° C to 200 ° C, in emergency cases, for a short time up to 250 ° C for wires with multilayer insulation with fluoroplastic films, chemical resistance, assessed by the change in physical and mechanical characteristics after exposure to aggressive environmental factors, from ± 25% to ± 50% of indicators, mechanical strength, set by the number of reciprocating wire pulls in the motor housing, from 300 to 500.

Улучшение технических характеристик электрических проводов для погружного оборудования идет в основном по пути использования новых материалов изоляции и усовершенствования технологии их нанесения, при этом важным показателем является также и уменьшение стоимости изделия.Improving the technical characteristics of electrical wires for submersible equipment goes mainly along the path of using new insulation materials and improving the technology of their application, while reducing the cost of the product is also an important indicator.

Известен провод одножильный изолированный для погружного электрооборудования, содержащий медную токопроводящую жилу, покрытую полимерной изоляцией (патент РФ на полезную модель №14472, 24.02.2000, Н01 В7/04) /3/. Предлагается два варианта провода: с одно- или двухслойной изоляцией. В случае однослойной изоляции она выполнена из блоксополимера пропилена с этиленом с включением 0,1-0,6 мас. % дезактиватора меди. В случае двухслойной изоляции первый слой также выполнен из блоксополимера пропилена с этиленом с включением 0,1-0,6 мас. % дезактиватора меди, а в качестве второго слоя предлагается использовать один из полимеров: полипропилен, полиэтилен высокой плотности или тот же блоксополимер пропилена с этиленом. Включение 0,1-0,6 мас. % дезактиватора меди в материал изоляции обусловлено тем, что блоксополимер без указанной добавки при взаимодействии с медной жилой подвержен быстрому старению. Поэтому провод с изоляцией из блоксополимера пригоден для установки в устройствах с небольшим сроком эксплуатации. Однако полностью проблема низкой стойкости к теплоокислительному старению блоксополимера предложенным решением не решается, что также ограничивает область его применения.Known single-core wire insulated for submersible electrical equipment, containing a copper conductive core covered with polymer insulation (RF patent for utility model No. 14472, 24.02.2000, H01 B7 / 04) / 3 /. Two wire options are offered: with one or two layers of insulation. In the case of single-layer insulation, it is made of a propylene-ethylene block copolymer with an inclusion of 0.1-0.6 wt. % copper deactivator. In the case of two-layer insulation, the first layer is also made of a propylene-ethylene block copolymer with an inclusion of 0.1-0.6 wt. % copper deactivator, and it is proposed to use one of the polymers as the second layer: polypropylene, high-density polyethylene or the same propylene-ethylene block copolymer. The inclusion of 0.1-0.6 wt. % of copper deactivator in the insulation material is due to the fact that the block copolymer without the specified additive, when interacting with a copper core, is subject to rapid aging. Therefore, block copolymer insulated wire is suitable for installation in devices with a short service life. However, the proposed solution does not completely solve the problem of low resistance to heat-oxidative aging of the block copolymer, which also limits the scope of its application.

Известен электрический провод, обладающий комплексом высоких эксплуатационных характеристик и содержащий медную токопроводящую жилу, покрытую полимерной изоляцией, выполненной из ароматического полиэфирэфиркетона (патент РФ на полезную модель №83872, 20.06.2009, Н01В 7/00) /4/. Ароматический полиэфирэфиркетон является известным полимером и может применяться в качестве материала конструкционного назначения в различных технологиях. Он дает много преимуществ производителям и фирмам-изготовителям комплектного оборудования, а также открывает новые перспективы для целого ряда сегментов рынка, от электроники, изоляции проводов и кабелей, до авиационно-космической промышленности, а также при производстве полупроводников и в автомобильной промышленности. Во всех этих случаях использование материалов на основе ароматического полиэфирэфиркетона может способствовать снижению системных издержек, помочь улучшить эксплуатационные характеристики. Показатель теплостойкости, характеризующий максимально допустимую температуру длительной эксплуатации провода, изготовленного с изоляцией из ароматического полиэфирэфиркетона, составляет 250°С, а кратковременной эксплуатации -300°С. Однако, недостатком указанного провода является его недостаточно высокие технические характеристики.Known electrical wire with a complex of high performance and containing a copper conductive core covered with polymer insulation made of aromatic polyetheretherketone (RF patent for utility model No. 83872, 20.06.2009, Н01В 7/00) / 4 /. Aromatic polyetheretherketone is a well-known polymer and can be used as a material for structural purposes in various technologies. It offers many benefits to OEMs and OEMs, as well as opening up new perspectives in a range of market segments, from electronics, wire and cable insulation, to aerospace, semiconductor and automotive. In all these cases, the use of materials based on aromatic polyetheretherketone can help reduce system costs and help improve performance. The heat resistance index characterizing the maximum permissible temperature of long-term operation of a wire made with insulation from aromatic polyetheretherketone is 250 ° С, and for short-term operation it is -300 ° С. However, the disadvantage of this wire is its insufficiently high technical characteristics.

Известен провод одножильный плоский изолированный (патент РФ на полезную модель №55502, 10.08.2006, Н01В 7/00) /5/, содержащий медную токопроводящую жилу, покрытую изоляцией толщиной 0,1-0,7 мм, выполненной в виде сплошной оболочки из линейного ароматического полужидкокристаллического полимера, содержащего окси-1,4-фенилинокси-фенилинкарбонил-карбонил-1,4-фенилин. Провод обладает улучшенными физико-техническими параметрами, позволяющими резко увеличить срок службы как самих проводов, так и электродвигателей, в которых он эксплуатируется. Недостатком провода являются повышенная толщина слоя изоляции и, соответственно, повышенные внешние габариты провода, а также недостаточная химическая стойкость к воздействию масел, нефтепродуктов, щелочей, кислот, спиртов и других агрессивных сред.Known single-core flat insulated wire (RF patent for utility model No. 55502, 08/10/2006, Н01В 7/00) / 5 / containing a copper conductive core covered with insulation 0.1-0.7 mm thick, made in the form of a continuous shell of linear aromatic semi-liquid crystalline polymer containing oxy-1,4-phenylinoxy-phenylylcarbonyl-carbonyl-1,4-phenylin. The wire has improved physical and technical parameters, allowing to dramatically increase the service life of both the wires themselves and the electric motors in which it is operated. The disadvantage of the wire is the increased thickness of the insulation layer and, accordingly, the increased external dimensions of the wire, as well as insufficient chemical resistance to the effects of oils, petroleum products, alkalis, acids, alcohols and other aggressive media.

Известен провод одножильный плоский изолированный (патент КНР на полезную модель №201956097 U, 31.08.2011, Н01В 7/04) /6/, являющийся наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели. Известный провод содержит медную токопроводящую жилу, изоляцию из полиимидно-фторопластовой пленки и оболочку. Провод обладает улучшенными физико-техническими параметрами, позволяющими увеличить срок службы как самих проводов, так и электродвигателей, в которых он эксплуатируется. Недостатком провода являются повышенные внешние габариты, а также недостаточная химическая стойкость к воздействию масел, нефтепродуктов, щелочей, кислот, спиртов и других агрессивных сред.Known single-core flat insulated wire (PRC patent for utility model №201956097 U, 31.08.2011, Н01В 7/04) / 6 /, which is the closest technical solution to the claimed utility model. The known wire contains a copper conductive core, insulation from a polyimide-fluoroplastic film and a sheath. The wire has improved physical and technical parameters, which make it possible to increase the service life of both the wires themselves and the electric motors in which it is operated. The disadvantage of the wire is its increased external dimensions, as well as insufficient chemical resistance to the effects of oils, petroleum products, alkalis, acids, alcohols and other aggressive media.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является разработка конструкции одножильного плоского изолированного провода, предназначенного для использования в составе буровой кабельной линии, лишенного недостатков, присущих известным из уровня техники проводам.The problem to be solved by the claimed utility model is the development of a design for a single-core flat insulated wire intended for use as part of a drilling cable line, devoid of the disadvantages inherent in wires known from the prior art.

Технический результат, достигаемый в результате осуществления полезной модели, заключается в обеспечении высокой стойкости к механическим воздействиям.The technical result achieved as a result of the implementation of the utility model is to provide high resistance to mechanical stress.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что провод одножильный плоский изолированный, содержащий медную токопроводящую жилу, изоляцию из полиимидно-фторопластовой пленки и оболочку, согласно полезной модели, содержит изоляцию из полиимидно-фторопластовой пленки, которая имеет толщину 0,1-0,3 мм и выполнена с клеящим слоем с каждой из сторон, а оболочка выполнена из блоксополимера полипропилена с этиленом и имеет толщину 0,1-0,4 мм, при этом изоляция наложена на токопроводящую жилу посредством однонаправленной двухслойной намотки.The specified problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that a single-core flat insulated wire containing a copper conductive core, insulation from a polyimide-fluoroplastic film and a sheath, according to the utility model, contains insulation from a polyimide-fluoroplastic film, which has a thickness of 0.1-0 , 3 mm and is made with an adhesive layer on each side, and the shell is made of a block copolymer of polypropylene with ethylene and has a thickness of 0.1-0.4 mm, while the insulation is applied to the conductive core by means of a unidirectional two-layer winding.

Выполнение провода плоским обеспечивает его высокую гибкость и повышенную устойчивость к изгибам, что способствует обеспечению высокой стойкости к механическим воздействиям в условиях эксплуатации погружного оборудования, приводя к повышению срока службы и надежности оборудования, в том числе в различных температурных условиях. Плоская форма выполнения провода позволяет ему выдерживать раздавливающую нагрузку не менее 5 тс (тонн-силы), провод является продольно герметичным при перепаде давления масла 0,01 МПа на 1 метр длины, а также имеет стойкость к изгибам при навивании на цилиндр диаметром не более 165 мм и стойкость к воздействию смены температур от минус 60°С до плюс 130°С. Кроме того, плоская форма выполнения провода характеризуется малыми помехами и удобством корпусирования по сравнению с круглой формой выполнения, а также плоская конструкция провода дает больший объем поверхности и лучше рассеивает тепло, что позволяет пропускать более высокие токи при меньшем диаметре проводника, а следовательно, обеспечивает более высокие электрические характеристики и высокий срок эксплуатации провода и оборудования.Making the wire flat provides its high flexibility and increased resistance to bending, which contributes to ensuring high resistance to mechanical stress in the operating conditions of submersible equipment, leading to an increase in the service life and reliability of the equipment, including in various temperature conditions. The flat form of the wire allows it to withstand a crushing load of at least 5 tf (ton-force), the wire is longitudinally sealed with an oil pressure drop of 0.01 MPa per 1 meter of length, and also has resistance to bending when wound on a cylinder with a diameter of no more than 165 mm and resistance to temperature changes from minus 60 ° С to plus 130 ° С. In addition, the flat design of the wire is characterized by low interference and convenience of packaging in comparison with the round design, and the flat design of the wire gives a larger surface area and better dissipates heat, which allows higher currents to be passed with a smaller conductor diameter, and therefore provides more high electrical characteristics and long service life of wires and equipment.

Выполнение токопроводящей жилы медной обеспечивает ей значительные преимущества перед другими возможными электропроводящими материалами, например алюминием. Медь является металлом с высокой проводимостью, уступающим по этому параметру только серебру. Сопротивление 1 метра медного кабеля сечением 1 мм² составляет 0,017 Ом, в отличие от алюминия, у которого этот показатель составляет 0,028 Ом. Следовательно, для одной и той же нагрузки необходимо выбирать провод из меди меньшего сечения, что приводит к уменьшению внешних габаритов провода и снижению себестоимости. Все металлы, кроме благородных, с течением времени покрываются окисной пленкой, ухудшающей контакт. Медные провода окисляются значительно медленнее алюминиевых, а в месте контакта с другими проводами или клеммами не окисляются совсем, при этом образовавшаяся окисная пленка, при необходимости, может быть легко удалена, в отличие от окисной пленки на алюминиевых проводах, удалить которую практически невозможно. При этом, хотя окисная пленка на алюминиевых проводах не видна невооруженным глазом, она ухудшает контакт с другими элементами, что приводит к нагреву соединения и выходу его из строя. Токопроводящие жилы из меди имеют более высокую прочность на разрыв и выдерживают большее количество перегибов, чем алюминиевые. Это позволяет изготавливать жилы меньшего сечения, соответственно, они будут иметь меньший вес, наружный диаметр и цену, а их сечение можно более точно подобрать исходя из мощности и тока нагрузки. Во время работы места соединений кабелей и других деталей нагреваются. Это нежелательное явление, которое может привести к разрушению изоляции и выходу провода из строя. Лишнее тепло отводится различными путями, в том числе через сами провода, поэтому, чем выше коэффициент теплопроводности, тем лучше металл охлаждает место соединения: медь имеет коэффициент 389,6 Вт/м⋅°С, а алюминий 209,3 Вт/м⋅°С. Соответственно, медные провода охлаждаются почти в два раза лучше алюминиевых. Кроме нагрева провода при прохождении по нему тока происходит также падение напряжения в конечной точке линии. Оно тем больше, чем выше сопротивление провода. Медные провода имеют более низкое сопротивление, соответственно можно использовать медные провода меньшего сечения по сравнению с алюминиевыми.The execution of the conductive core of copper provides it with significant advantages over other possible electrically conductive materials, for example, aluminum. Copper is a highly conductive metal, second only to silver in this parameter. The resistance of 1 meter of copper cable with a cross section of 1 mm ² is 0.017 Ohm, in contrast to aluminum, in which this figure is 0.028 Ohm. Therefore, for the same load, it is necessary to choose a copper wire of a smaller cross-section, which leads to a decrease in the external dimensions of the wire and a decrease in cost. All metals, except for the noble ones, over time become covered with an oxide film, which worsens the contact. Copper wires oxidize much more slowly than aluminum ones, and at the point of contact with other wires or terminals they do not oxidize at all, while the formed oxide film, if necessary, can be easily removed, unlike the oxide film on aluminum wires, which is almost impossible to remove. At the same time, although the oxide film on aluminum wires is not visible to the naked eye, it worsens contact with other elements, which leads to heating of the connection and its failure. Copper conductors have a higher tensile strength and withstand more bends than aluminum conductors. This makes it possible to manufacture cores with a smaller cross-section, respectively, they will have a lower weight, outer diameter and price, and their cross-section can be more accurately selected based on the power and load current. During operation, the joints of cables and other parts become hot. This is an undesirable phenomenon that can lead to the destruction of the insulation and the failure of the wire. Excess heat is removed in various ways, including through the wires themselves, therefore, the higher the coefficient of thermal conductivity, the better the metal cools the junction: copper has a coefficient of 389.6 W / m⋅ ° C, and aluminum has 209.3 W / m⋅ ° WITH. Accordingly, copper wires are cooled almost two times better than aluminum ones. In addition to heating the wire, when a current passes through it, there is also a voltage drop at the end point of the line. It is the greater, the higher the resistance of the wire. Copper wires have a lower resistance; therefore, copper wires with a smaller cross-section can be used compared to aluminum ones.

Таким образом, использование в проводе медной жилы способствует обеспечению высокой стойкости к механическим воздействиям, а также высоких электрических характеристик и длительного срока эксплуатации провода и оборудования.Thus, the use of a copper conductor in a wire contributes to ensuring high resistance to mechanical stress, as well as high electrical characteristics and a long service life of the wire and equipment.

Реализации конструкции провода в круглом исполнении с использованием других электропроводящих материалов возможна, однако геометрические размеры (диаметр) провода окажутся значительно большими, что негативно скажется на большей части испытаний на соответствие предъявляемым к проводу требованиям.Implementation of a wire design in a round design using other electrically conductive materials is possible, however, the geometric dimensions (diameter) of the wire will turn out to be much larger, which will negatively affect most of the tests for compliance with the requirements for the wire.

Выполнение изоляции из полиимидно-фторопластовой пленки с клеящим слоем с каждой из сторон, имеющей толщину 0,1-0,3 мм и наложенную на токопроводящую жилу путем однонаправленной двухслойной намотки, и оболочки из блоксополимера полипропилена с этиленом толщиной 0,1-0,4 мм обеспечивает высокую стойкость к механическим воздействиям и в совокупности с этим высокую химическую стойкость, высокие электрические характеристики и высокий срок эксплуатации в том числе при различных температурных условиях при незначительных внешних габаритах провода.Execution of insulation from a polyimide-fluoroplastic film with an adhesive layer on each side, having a thickness of 0.1-0.3 mm and superimposed on a conductive core by unidirectional two-layer winding, and a sheath made of a block copolymer of polypropylene with ethylene with a thickness of 0.1-0.4 mm provides high resistance to mechanical stress and, together with this, high chemical resistance, high electrical characteristics and a long service life, including at various temperature conditions with small external dimensions of the wire.

Изоляция, с одной стороны, защищает электрический провод, а с другой -придает ему такие свойства, как, например, гибкость, термостойкость, холодостойкость, пожаробезопасность.Insulation, on the one hand, protects the electrical wire, and on the other hand, gives it such properties as, for example, flexibility, heat resistance, cold resistance, fire safety.

Полиимидно-фторопластовые пленки, используемые в качестве материала изоляции, представляют собой комбинированный материал на основе полиимидной пленки с фторопластовым покрытием с одной или двух сторон, полученном из суспензии фторопласта. Важным преимуществом полиимидно-фторопластовых пленок является возможность фторопластовых слоев свариваться между собой и с полиимидом в процессе последующей термической обработки. Это преимущество позволяет за счет двухслойной обмотки токопроводящей жилы лентами с клеящим слоем с каждой из сторон и их последующей термической обработки получать провода с монолитной герметичной изоляцией за счет увеличения герметичности упаковки между слоями намотки, что позволяет повысить химическую стойкость и гидростабильность провода, который приобретает повышенную нагревостойкость, обеспечить высокие значения и стабильность по длине электрической и механической прочности изоляции при ее малой толщине, что позволит обеспечить более высокую стойкость к механическим воздействиям. Пленка сохраняет свои электроизоляционные свойства в интервале температур от минус 60 до плюс 220°С в течение длительного времени и при пониженном атмосферном давлении до 7 гПа.Polyimide-fluoroplastic films used as an insulation material are a combined material based on a polyimide film with a fluoroplastic coating on one or both sides, obtained from a fluoroplastic suspension. An important advantage of polyimide-fluoroplastic films is the ability of fluoroplastic layers to be welded to each other and to polyimide during subsequent heat treatment. This advantage allows, due to the two-layer winding of the conductive core with tapes with an adhesive layer on each side and their subsequent heat treatment, to obtain wires with monolithic hermetic insulation by increasing the tightness of the package between the layers of the winding, which makes it possible to increase the chemical resistance and hydrostability of the wire, which acquires increased heat resistance , to provide high values and stability along the length of the electrical and mechanical strength of the insulation with its small thickness, which will ensure a higher resistance to mechanical stress. The film retains its electrical insulating properties in the temperature range from minus 60 to plus 220 ° С for a long time and at reduced atmospheric pressure up to 7 hPa.

Оболочка, нанесенная на слой изоляции, представляет собой защитный покров провода, и обеспечивает защиту при транспортировке, прокладке и от различных воздействий в ходе эксплуатации, таких как вода, влага, солнечная радиация, кислоты и другие агрессивные вещества, а также грызунов и механических повреждений, то есть обеспечивает высокую стойкость к механическим воздействиям. Качественная оболочка должна быть прочной при растяжении, удлинении, при ударах и проколах о камни. Также в зависимости от типа кабеля оболочка должна иметь низкий коэффициент трения и гибкости, быть огнестойкой, иметь стойкость к растрескиванию при сильном напряжении. К другим критериям относятся дымообразующая способность материала и токсичность продуктов горения, их коррозионная активность.The sheath applied to the insulation layer is a protective cover of the wire and provides protection during transportation, installation and from various influences during operation, such as water, moisture, solar radiation, acids and other aggressive substances, as well as rodents and mechanical damage, that is, it provides high resistance to mechanical stress. A high-quality casing must be strong when stretched, elongated, when struck and punctured by stones. Also, depending on the type of cable, the sheath must have a low coefficient of friction and flexibility, be fire-resistant, and have resistance to cracking under high stress. Other criteria include the smoke-generating ability of the material and the toxicity of combustion products, their corrosiveness.

Блоксополимер полипропилена с этиленом, используемый в качестве материала оболочки, представляет собой модифицированный полимер полипропилена, в который в процессе синтеза был включен этилен. Благодаря этим включениям вещество приобретает дополнительные свойства, а также появляются дополнительные возможности для модификации свойств материала при помощи введения добавок. Самое распространенное применение блоксополимера - введение добавок-антипиренов в состав вещества, чтобы сделать материал пригодным для применения в условиях высоких температур, а также исключить поддержание материалом горения. Материал лучше переносит механические воздействия, является более стабильным и, при этом, эластичным. Потому улучшается прочность, как на сжатие, так и на излом и растяжение. Материал обладает повышенной устойчивостью к долгосрочным температурным воздействиям, повышенной стабильностью к воздействию агрессивных химических веществ и растворителей, улучшенной электроизоляцией, являясь надежным диэлектриком обеспечивает изолирующую устойчивость свыше 100 кВ/мм, и долговечностью, поскольку гораздо меньше подвержен механическому износу по сравнению с обычным полипропиленом.The block copolymer of polypropylene with ethylene used as a shell material is a modified polypropylene polymer into which ethylene has been incorporated during the synthesis. Thanks to these inclusions, the substance acquires additional properties, and additional opportunities appear for modifying the properties of the material by introducing additives. The most common use of a block copolymer is to incorporate flame retardant additives to make the material suitable for high temperature applications and to prevent the material from sustaining combustion. The material tolerates mechanical stress better, is more stable and, at the same time, elastic. Therefore, the strength is improved, both in compression and in fracture and tensile strength. The material has increased resistance to long-term temperature effects, increased resistance to aggressive chemicals and solvents, improved electrical insulation, being a reliable dielectric, provides insulating resistance over 100 kV / mm, and durability, since it is much less susceptible to mechanical wear compared to conventional polypropylene.

Использование именно этих материалов для изоляции и оболочки было выбрано в связи с улучшенной адгезией между ними и заложенными требованиями по эксплуатации данного провода. В первую очередь, применяемые материалы должны выдерживать длительно допустимую температуру нагрева жил не менее 130°С, а в статическом состоянии быть стойкими к воздействию температуры воздуха до минус 60°С. Провод должен иметь хорошую диэлектрическую прочность и хорошую адгезию между изоляцией и оболочкой. Суммарные радиальные толщины изоляции и оболочки в любом поперечном сечении провода, не должны отличаться более чем на 20%. Изоляция должна плотно прилегать к жиле. В изоляции не должно быть пор и инородных включений, а на ее поверхности - трещин, вмятин и утолщений. Оболочка должна плотно прилегать к изоляции жилы и легко отделяться от нее без повреждения изоляции. В оболочке не должно быть пор и инородных включений, а на ее поверхности - трещин, вмятин и утолщений, выводящих номинальные размеры оболочки за предельные отклонения.The use of these particular materials for insulation and sheath was chosen due to the improved adhesion between them and the inherent requirements for the operation of this wire. First of all, the materials used must withstand the long-term permissible heating temperature of the conductors of at least 130 ° C, and in a static state they must be resistant to air temperatures up to minus 60 ° C. The wire must have good dielectric strength and good adhesion between insulation and sheath. The total radial thicknesses of insulation and sheath in any cross-section of the wire should not differ by more than 20%. The insulation must fit snugly against the core. The insulation should be free of pores and foreign inclusions, and on its surface - cracks, dents and thickenings. The sheath should adhere tightly to the core insulation and easily detach from it without damaging the insulation. The shell should be free of pores and foreign inclusions, and on its surface there should be no cracks, dents and thickenings, which bring the nominal dimensions of the shell beyond the maximum deviations.

В случае использования других материалов оболочки и изоляции не будет обеспечен требуемый уровень адгезии между ними, данный провод не выдержит требуемых длительно допустимых температур и стойкости к буровому раствору, а в сочетании с выдержанными толщинами изоляции и оболочки данный провод занимает минимально возможный объем для выдерживания требуемых характеристик. В случае уменьшения толщин изоляции и оболочки менее 0,1 мм, данная конструкция не выдержит испытаний на соответствие предъявляемым к проводу требованиям. Превышение толщиной изоляции значения 0,3 мм и оболочкой 0,4 мм приведет к увеличению лишь внешних габаритов провода без оказания какого-либо положительного влияния на характеристики провода.In the case of using other materials of the sheath and insulation, the required level of adhesion between them will not be ensured, this wire will not withstand the required long-term permissible temperatures and resistance to drilling mud, and in combination with the consistent thicknesses of insulation and sheath, this wire occupies the minimum possible volume to maintain the required characteristics ... In the case of a decrease in the thickness of the insulation and sheath less than 0.1 mm, this design will not withstand the tests for compliance with the requirements for the wire. Excessive insulation thickness of 0.3 mm and a sheath of 0.4 mm will only increase the external dimensions of the wire without exerting any positive effect on the characteristics of the wire.

Предлагаемый провод может быть изготовлен в двух типоразмерах с сечением медной жилы 16 мм² и 25 мм², представленных на Фиг. 1 и Фиг. 2. На представленных чертежах поз. 1 - медная токопроводящая жила, поз. 2 - изоляция из полиимидно-фторопластовой пленки, поз. 3 - оболочка из блоксополимера полипропилена с этиленом. Максимальные внешние размеры провода при максимальной толщине изоляции и оболочки составляют: для провода с сечением жилы 16 мм² - 13×3,2 мм, для провода с сечением жилы 25 мм² - 13×4,1 мм.The proposed wire can be made in two standard sizes with a copper conductor cross-section of 16 mm ² and 25 mm ² , shown in Fig. 1 and FIG. 2. In the presented drawings, pos. 1 - copper conductor, pos. 2 - insulation made of polyimide-fluoroplastic film, pos. 3 - shell made of a block copolymer of polypropylene with ethylene. The maximum external dimensions of the wire with the maximum thickness of the insulation and sheath are: for a wire with a conductor cross-section of 16 mm ² - 13 × 3.2 mm, for a wire with a conductor cross-section of 25 mm ² - 13 × 4.1 mm.

В процессе промышленной опробации оценивалась стойкость провода при эксплуатации в буровом растворе. Буровой раствор представляет собой щелочную среду с рН=8-12 и может содержать различные химические реагенты и соли в соответствии с таблицей 1.In the process of industrial testing, the resistance of the wire was evaluated when operating in a drilling fluid. The drilling mud is an alkaline medium with pH = 8-12 and may contain various chemicals and salts according to Table 1.

В результате была подтверждена высокая и стабильная стойкость провода к воздействию агрессивных химических веществ и растворителей.As a result, the high and stable resistance of the wire to aggressive chemicals and solvents was confirmed.

Аналогичные результаты были также получены в ходе проведения экспериментов по стойкости провода в растворах кислот, которые показали, что изготовленный провод сохраняет свою работоспособность после пребывания в течение 12 часов в ванне технической соляной кислоты концентрацией 8-14% или в ванне смеси 16-20%-ной соляной и 40%-ной плавиковых кислот.Similar results were also obtained in the course of experiments on the resistance of the wire in acid solutions, which showed that the manufactured wire retains its performance after staying for 12 hours in a bath of technical hydrochloric acid with a concentration of 8-14% or in a bath of a mixture of 16-20% - hydrochloric and 40% hydrofluoric acids.

Провод имеет высокие электрические характеристики, в частности выдерживает номинальное напряжение 4000 В переменного тока частотой до 200 Гц и имеет электрическое сопротивление, значение которого в зависимости от площади сечения токопроводящей жилы представлено в таблице 2.The wire has high electrical characteristics, in particular, it can withstand a rated voltage of 4000 V AC with a frequency of up to 200 Hz and has an electrical resistance, the value of which, depending on the cross-sectional area of the conductor, is presented in Table 2.

После пребывания в модельной среде минерализованной пластовой воды плотностью 1,12 г/см³, состав которой представлен в таблице 3, в течение 3 часов при температуре +70°С провод при температуре +20°С удовлетворяет следующим требованиям:After staying in a model environment of saline formation water with a density of 1.12 g / cm ³ , the composition of which is presented in Table 3, for 3 hours at a temperature of + 70 ° C, the wire at a temperature of + 20 ° C meets the following requirements:

- выдерживает испытание напряжением постоянного тока 18 кВ в течение не менее 5 минут. Ток утечки изоляции, замеренный в конце испытания и пересчитанный на длину 1 км, составляет не более 10 мкА;- withstands the test with a direct current voltage of 18 kV for at least 5 minutes. Insulation leakage current, measured at the end of the test and recalculated for a length of 1 km, is not more than 10 μA;

- имеет сопротивление изоляции токопроводящей жилы не менее 2500 Мом на длину 1 км при напряжении 2500 В;- has an insulation resistance of a conductive core of at least 2500 Mohm for a length of 1 km at a voltage of 2500 V;

- выдерживает испытание переменным напряжением 9000 В при частоте 50 Гц в течение 5 минут без пробоя.- withstands the test with an alternating voltage of 9000 V at a frequency of 50 Hz for 5 minutes without breakdown.

Провод может быть изготовлен по стандартной технологии с использованием широко известных материалов и оборудования, используемых при производстве электротехнических изделий.The wire can be manufactured using standard technology using well-known materials and equipment used in the manufacture of electrical products.

Для изготовления медной жилы, например, может быть использована электротехническая медь марок М0, М00, М06, М001, М001б, М00б, М1б, М1Е.For the manufacture of a copper core, for example, electrical copper of grades M0, M00, M06, M001, M001b, M00b, M1b, M1E can be used.

В качестве полиимидно-фторопластовых пленок для изоляции могут быть использованы пленки марок ПМФ-С 351 по ТУ 6-19-226-89, ПМФ-С 351ТП по ТУ 6-19-226-89, ПМФ-С 352 по ТУ 6-19-226-89, ПМФ-1-ДТП по ТУ 2255-005-18805827-2006, ПМФ-2-ДТП по ТУ 2255-006-18805827-2006, ПМФ -1-ТПК по ТУ 2255-009-18805827-2008, ПМФ -2-ТПК по ТУ 2255-009-18805827-2008.As polyimide-fluoroplastic films for insulation, films of the PMF-C 351 grades according to TU 6-19-226-89, PMF-S 351TP according to TU 6-19-226-89, PMF-S 352 according to TU 6-19 can be used -226-89, PMF-1-DTP as per TU 2255-005-18805827-2006, PMF-2-DTP as per TU 2255-006-18805827-2006, PMF -1-TPK as per TU 2255-009-18805827-2008, PMF -2-TPK according to TU 2255-009-18805827-2008.

В качестве материала оболочки могут быть использованы блоксополимеры полипропилена с этиленом, например, марок РР 8332М, 0201К по ТУ 2211-002-36295287-2002, 02-МК по ТУ 2211-001-36295287-2017.As a shell material, block copolymers of polypropylene with ethylene can be used, for example, grades PP 8332M, 0201K according to TU 2211-002-36295287-2002, 02-MK according to TU 2211-001-36295287-2017.

Технология изготовления такого провода может быть, например, следующей, раскрытой в конкретном примере осуществления полезной модели.The manufacturing technology of such a wire can be, for example, the following, disclosed in a specific embodiment of the utility model.

Изготавливают медную токопроводящую жилу, предпочтительно из электротехнической меди марки М1Е. Накладывают слой изоляции путем обмотки токопроводящей жилы двумя слоями ленты из полиимидно-фторопластовой пленки, например марки ПМФ-С 351ТП, со скоростью обмотки 2-4 м/мин при ширине изоляционной ленты 8-12 мм (в зависимости от поперечного сечения жилы провода). Подвергают провод с нанесенной изоляцией термической обработке при температуре 320°С, протягивая через камеру термоагрегата со скоростью 3-4,5 м/мин (в зависимости от поперечного сечения жилы провода), в результате которой происходит сильная усадка слоев изоляции с образованием плотного слоя изоляции. После чего накладывают слой оболочки из блоксополимера полипропилена с этиленом, например марки РР8332М, методом экструзии со скоростью экструзии от 10 до 16 м/мин (в зависимости от поперечного сечения жилы провода). При наложении оболочки с помощью экструзионного оборудования проволока с отдающего барабана поступает через нагревательное устройство в экструдер, где осуществляется наложение оболочки. Затем посредством тягового устройства провод через емкость с охлаждающей жидкостью поступает на приемный барабан.A copper conductive core is made, preferably from M1E electrical copper. A layer of insulation is applied by winding the conductive core with two layers of tape made of a polyimide-fluoroplastic film, for example, the PMF-S 351TP brand, with a winding speed of 2-4 m / min with an insulating tape width of 8-12 mm (depending on the cross-section of the wire core). The wire with the applied insulation is subjected to heat treatment at a temperature of 320 ° C, pulling it through the thermo-unit chamber at a speed of 3-4.5 m / min (depending on the cross-section of the wire core), as a result of which there is a strong shrinkage of the insulation layers with the formation of a dense layer of insulation ... After that, a layer of a sheath made of a block copolymer of polypropylene with ethylene, for example, grade PP8332M, is applied by extrusion with an extrusion speed of 10 to 16 m / min (depending on the cross-section of the wire core). When sheathing with the help of extrusion equipment, the wire from the discharge drum is fed through a heating device into the extruder, where the sheathing is applied. Then, by means of a traction device, the wire through a container with a cooling liquid enters the receiving drum.

Таким образом, предлагаемый провод показал свою высокую надежность вследствие обеспечения высокой стойкости к механическим воздействиям, которая в совокупности с высокой химической стойкостью и высокими электрическими характеристиками, в том числе при различных температурных условиях, при незначительных внешних габаритах провода, позволила резко увеличить срок службы как самих проводов, так и электрооборудования, для подачи электроэнергии к которому они используются.Thus, the proposed wire has shown its high reliability due to the provision of high resistance to mechanical stress, which, together with high chemical resistance and high electrical characteristics, including under various temperature conditions, with small external dimensions of the wire, allowed to dramatically increase the service life of both wires and electrical equipment to supply electricity to which they are used.

Claims

Single-core flat insulated wire containing a copper conductive core, polyimide-fluoroplastic film insulation and a sheath, characterized in that the polyimide-fluoroplastic film insulation has a thickness of 0.1-0.3 mm and is made with an adhesive layer on each side, and the sheath is made of a block copolymer of polypropylene with ethylene and has a thickness of 0.1-0.4 mm, while the insulation is applied to the conductive core by means of a unidirectional two-layer winding.