RU210997U1

RU210997U1 - SEALED ELECTRIC GATE

Info

Publication number: RU210997U1
Application number: RU2022100524U
Authority: RU
Inventors: Виталий Владимирович Сергодеев; Кирилл Николаевич Пермяков; Андрей Васильевич Климов; Лилия Ромазановна Лобанова
Filing date: 2022-01-12
Publication date: 2022-05-17

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к магистральным электрическим линиям связи, применяемым в кабельных переходах между областями с различным давлением, и может быть использована для обеспечения герметичного пропуска электрических кабелей через стены в загрязненную зону, в частности, во внутреннее пространство герметичного подземного сооружения, предназначенного для проведения взрывных экспериментов. Герметичный электрический ввод содержит цилиндрический металлический корпус с перегородкой, перфорированной отверстиями, через каждое отверстие проходит токопроводящий элемент, изолированный стеклянной электроизоляционной втулкой. Токопроводящие элементы выполнены из металла с низким удельным электрическим сопротивлением, например из меди. На каждый токопроводящий элемент, имеющий сформированное со стороны области высокого давления утолщение, дополнительно надета демпфирующая втулка, торцом упирающаяся в указанное утолщение и герметично соединенная с ним, например сваркой, с образованием между внутренней поверхностью демпфирующей втулки и наружной поверхностью токопроводящего элемента кольцевого зазора, по длине выступающего за пределы электроизоляционной втулки. Демпфирующая втулка средней частью длины герметично соединена с электроизоляционной втулкой, а величина зазора превышает величину предельно допустимого перемещения демпфирующей втулки в зоне ее соединения с электроизоляционной втулкой. Материалы корпуса демпфирующей и электроизоляционной втулок согласованы по коэффициенту линейного теплового расширения. Технический результат - повышение надежности при эксплуатации герметичного электрического ввода в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружениях. 2 ил.

The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to the main electrical communication lines used in cable transitions between areas with different pressures, and can be used to ensure the hermetic passage of electrical cables through walls into a contaminated area, in particular, into the interior of a sealed underground structure designed for explosive experiments. The sealed electrical bushing contains a cylindrical metal case with a partition perforated with holes, a conductive element insulated with a glass insulating sleeve passes through each hole. Conductive elements are made of metal with low electrical resistivity, such as copper. Each conductive element having a thickening formed on the side of the high-pressure region is additionally fitted with a damping bushing, which rests against the said thickening with its end and is hermetically connected to it, for example by welding, with the formation of an annular gap between the inner surface of the damping bushing and the outer surface of the conductive element, along the length protruding beyond the insulating sleeve. The damping bushing in the middle part of the length is hermetically connected to the electrically insulating bushing, and the gap exceeds the maximum allowable displacement of the damping bushing in the zone of its connection with the electrically insulating bushing. The body materials of the damping and electrically insulating bushings are matched in terms of the coefficient of linear thermal expansion. EFFECT: increased reliability during operation of a sealed electrical bushing under the conditions of explosive experiments in underground protective structures. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к магистральным электрическим силовым линиям, применяемым в кабельных переходах между областями с различным давлением, и может быть использована для обеспечения герметичного пропуска электрических кабелей через стены в загрязненную зону, в частности, во внутреннее пространство герметичного подземного сооружения, предназначенного для проведения взрывных экспериментов.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to the main electrical power lines used in cable transitions between areas with different pressures, and can be used to ensure the tight passage of electrical cables through walls into a contaminated area, in particular, into the interior of a sealed underground structure designed for explosive experiments.

Обязательным условием проведения взрывных работ является наличие системы дополнительных защитных сооружений - гермостенок, которые являются дополнительными защитными барьерами. Магистральные силовые кабели, проходя через гермостенку, подлежат обязательной герметизации. Силовой кабель представляет собой сложное электротехническое изделие, состоящее из металлических токоведущих элементов (жил, экранов), изоляторов (наружная, внутренняя изоляция) и воздушных зазоров. Последние являются каналами прохождения избыточного давления экологически опасных газообразных продуктов (аэрозолей), возникающих вследствие возможной разгерметизации подземного помещения, предназначенного для проведения взрывных экспериментов. Для устранения возможной разгерметизации подземного помещения применяется система «газовой блокировки», в которой изоляционные элементы кабеля заменяются расплавами пластмасс, массами компаундов, клеев. Данные устройства герметизации трудоемки в исполнении и ненадежны с точки зрения длительной эксплуатации, так как в их основу положены органические материалы, которые разрушаются при длительном воздействии «жестких» факторов эксплуатации при проведении взрывных экспериментов. Целесообразным является применение проходных газоблокирующих переходов на основе стекло-, керамо-, металлических материалов, не содержащих органических материалов и практически не подверженных старению. Так как магистральные силовые кабели имеют медные жилы, то для минимизации переходных сопротивлений общей электрической линии и уменьшения габаритов кабельных переходов токоведущие стержни проходного перехода целесообразно изготавливать также из меди.A prerequisite for blasting is the presence of a system of additional protective structures - pressure walls, which are additional protective barriers. The main power cables, passing through the pressure wall, are subject to mandatory sealing. A power cable is a complex electrical product consisting of metal current-carrying elements (cores, screens), insulators (external, internal insulation) and air gaps. The latter are channels for the passage of excess pressure of environmentally hazardous gaseous products (aerosols) arising from the possible depressurization of the underground room intended for explosive experiments. To eliminate possible depressurization of the underground room, a “gas blocking” system is used, in which the insulating elements of the cable are replaced by melted plastics, masses of compounds, and adhesives. These sealing devices are laborious in execution and unreliable from the point of view of long-term operation, since they are based on organic materials that are destroyed during prolonged exposure to "hard" operating factors during explosive experiments. It is expedient to use through-flow gas-blocking transitions based on glass-, ceramic-, metal materials that do not contain organic materials and are practically not subject to aging. Since the main power cables have copper conductors, it is advisable to make the current-carrying rods of the through transition also from copper in order to minimize the transition resistance of the common electric line and reduce the dimensions of the cable transitions.

Известен герметичный электрический ввод [SU №619970, МПК Н01B 17/26, опуб. 05.07.1978 г], содержащий кабель, размещенный в узле герметизации, и токоведущие стержни, изолированные электроизоляционными втулками. Узел герметизации кабеля выполнен в виде расположенного в кожухе элемента, сформированного из электроизоляционной массы. Токоведущие стержни выполнены коническими.Known sealed electrical input [SU No. 619970, IPC H01B 17/26, pub. 07/05/1978], containing a cable placed in the sealing unit, and current-carrying rods, insulated with insulating bushings. The cable sealing unit is made in the form of an element located in the casing, formed from an electrically insulating mass. The current-carrying rods are made conical.

Недостатком данного устройства является отсутствие герметизации между токоведущими стержнями, электроизоляционными втулками и корпусом. Конструкция ввода ненадежна и в аварийных ситуациях (при повреждениях кабеля или сформированного узла герметизации), возможно проникновение, например влаги, в защищаемый объем.The disadvantage of this device is the lack of sealing between the current-carrying rods, insulating sleeves and the housing. The design of the input is unreliable and in emergency situations (in case of damage to the cable or the formed sealing unit), penetration, for example, moisture, into the protected volume is possible.

Известно герметичное устройство с тоководом [RU №181310, МПК H01R 13/40, опуб. 10.07.2018 г., бюл. №19], которое содержит корпус, стеклянный изолятор, установленный в корпусе и имеющий хотя бы одно осевое отверстие, в котором размещен токовод, при этом изолятор спаян согласованным спаем с корпусом и тоководом по соприкасающимся поверхностям. Токовод выполнен в виде коаксиального биметаллического вывода, внешняя часть которого выполнена из ковара, а внутренняя - из меди. Для обеспечения герметичности место механического негерметичного стыка поверхностей внутренней и внешней части токовода выполнено оплавленным.Known sealed device with a current lead [RU No. 181310, IPC H01R 13/40, pub. July 10, 2018, bul. No. 19], which contains a body, a glass insulator installed in the body and having at least one axial hole in which the current lead is placed, while the insulator is soldered with a matched junction to the body and the current lead along the contacting surfaces. The current lead is made in the form of a coaxial bimetallic lead, the outer part of which is made of kovar, and the inner part is made of copper. To ensure tightness, the place of the mechanical leaky joint of the surfaces of the inner and outer parts of the current lead is made melted.

Данное устройство относится к слаботочным устройствам, таким как реле и соединители. Токовод выполнен в виде ограниченного по длине элемента, в котором гальваническая связь с внешними кабельными линиями обеспечивается по коваровой оболочке, что при коммутации силовых магистральных электрических кабелей в условиях подземных сооружений нецелесообразно, так как сечение жил кабелей достигает 200 мм², при этом потребляемый ток достигает 1000 А. Коммутация жил кабеля такого сечения к тоководам должна осуществляться сваркой или пайкой, что сопряжено с большими тепловыми затратами, которые отрицательно влияют на целостность металлостеклянного спая. А для надежного соединения потребуется отвод тепла, поэтому концы токовода необходимо выносить далеко за пределы герметизирующего элемента. При этом сечение всех элементов конструкции, по которым протекает ток, должно соответствовать токовой нагрузке. В данном устройстве наличие в электрической цепи коммутации силовых кабелей с медными жилами элементов из ковара приведет при обеспечении требуемой токовой нагрузки к значительному увеличению габаритов данного спая, возникновению больших переходных сопротивлений, выделению энергии в виде тепла, а также к энергетическим потерям мощности и снижению надежности металлостеклянного спая.This device belongs to low current devices such as relays and connectors. The current lead is made in the form of an element limited in length, in which galvanic connection with external cable lines is provided through a covar sheath, which is impractical when switching power main electrical cables in underground structures, since the cross section of the cable cores reaches 200 mm ² , while the consumed current reaches 1000 A. Switching of cable cores of such a cross section to current conductors must be carried out by welding or soldering, which is associated with high heat costs, which negatively affect the integrity of the glass-to-metal junction. And for a reliable connection, heat removal is required, so the ends of the current lead must be moved far beyond the limits of the sealing element. In this case, the cross section of all structural elements through which current flows must correspond to the current load. In this device, the presence in the electric circuit for switching power cables with copper conductors of elements from kovar will lead, when providing the required current load, to a significant increase in the dimensions of this junction, the occurrence of large transient resistances, the release of energy in the form of heat, as well as to energy losses in power and a decrease in the reliability of the glass-to-metal junction.

Известен наиболее близкий и поэтому принятый за прототип герметичный узел [SU №1735914, МПК Н01В 17/26, опуб. 23.05.1992 г], который представляет собой устройство прохода токопроводящих элементов в герметичную камеру или приборов, работающих в условиях воздействия давления жидких или газообразных сред. Данное устройство содержит цилиндрический металлический (стальной) корпус, в котором размещена перегородка, перфорированная отверстиями, через каждое отверстие проходит токопроводящий элемент, изолированный электроизоляционной втулкой, при этом токопроводящие элементы выполнены из металла с низким удельным электрическим сопротивлением, например из меди. Отверстия перегородки выполнены в виде цилиндра, переходящего в усеченный конус, основание которого расположено со стороны высокого давления. Цилиндрическая часть отверстий заполнена бороксилатным стеклом, а коническая - уплотнительной эпоксидной композицией.Known closest and therefore adopted for the prototype sealed unit [SU No. 1735914, IPC H01B 17/26, pub. 05/23/1992], which is a device for the passage of conductive elements into a sealed chamber or devices operating under pressure from liquid or gaseous media. This device contains a cylindrical metal (steel) case, in which a partition is placed, perforated with holes, a conductive element insulated with an electrical insulating sleeve passes through each hole, while the conductive elements are made of metal with low electrical resistivity, for example, copper. The partition holes are made in the form of a cylinder, turning into a truncated cone, the base of which is located on the high pressure side. The cylindrical part of the holes is filled with boronoxylate glass, and the conical part is filled with a sealing epoxy composition.

Надежность данного узла герметизации по прототипу определяется заливкой уплотнительной композиции в конические проточки отверстий и исключением растрескивания стекла и разгерметизации при попадании влаги на разогретую поверхность стекла в аварийном режиме, что обусловлено эксплуатацией узла в водной среде.The reliability of this sealing assembly according to the prototype is determined by pouring the sealing composition into the conical grooves of the holes and eliminating glass cracking and depressurization when moisture gets on the heated glass surface in emergency mode, which is due to the operation of the assembly in the aquatic environment.

Однако недостатком прототипа является низкая надежность при эксплуатации в условиях взрывного эксперимента в подземных защитных сооружениях. В конструкции металлостеклянного спая прототипа применено боросиликатное стекло, которое создает условие использования токопроводящих элементов, выполненных из меди, а корпуса - из стали. Однако, из области техники известно, что для создания заявленного в прототипе согласованного металлостеклянного спая необходимо, чтобы значение коэффициента линейного теплового расширения (КЛТР) меди (проводящий элемент) должно быть равно КЛТР стекла (электроизоляционная втулка), а КЛТР стали (корпуса) должно быть равно или немного больше КЛТР стекла. Известно, что КЛТР меди равен 18⋅10^-6град^-1 (сталь с подобным коэффициентом существует). Боросиликатное стекло с КЛТР 18⋅10^-6 град^-1 является «нестандартным» и требует затратных условий разработки и производства. Из области техники известно [Любимов М.Л. Спаи металла со стеклом / М.Л. Любимов. - М.: Госэнергоиздат, 1957], что чем больше у стекла КЛТР, тем меньше температура его плавления. Соответственно, диапазон рабочих температур конструкции стеклоспаев на основе таких стекол также будет ограничен. Данное обстоятельство снижает важные показатели характеристик стеклоспаев, такие как: гигроскопичность, ударостойкость и сопротивление избыточному давлению, что является важным в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружениях.However, the disadvantage of the prototype is the low reliability during operation in an explosive experiment in underground protective structures. Borosilicate glass is used in the design of the metal-to-glass joint of the prototype, which creates the condition for the use of conductive elements made of copper, and the body is made of steel. However, it is known from the field of technology that in order to create a matched glass-to-metal junction declared in the prototype, it is necessary that the value of the linear thermal expansion coefficient (CLTE) of copper (conductive element) must be equal to the coefficient of thermal expansion of glass (insulating sleeve), and the coefficient of thermal expansion of steel (housing) must be equal to or slightly greater than the CTE of glass. It is known that the CLTE of copper is 18⋅10 ^-6 deg ^-1 (steel with a similar coefficient exists). Borosilicate glass with an CLTE of 18⋅10 ^-6 deg ^-1 is "non-standard" and requires expensive development and production conditions. From the field of technology it is known [Lyubimov M.L. Joints of metal with glass / M.L. Lyubimov. - M .: Gosenergoizdat, 1957], that the more glass has CLTE, the lower its melting point. Accordingly, the range of operating temperatures for the design of glass junctions based on such glasses will also be limited. This circumstance reduces important characteristics of glass junctions, such as: hygroscopicity, impact resistance and resistance to overpressure, which is important in the conditions of explosive experiments in underground protective structures.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности при эксплуатации герметичного электрического ввода в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружениях.The technical result, which the claimed utility model is aimed at, is to increase the reliability in the operation of a sealed electrical input in the conditions of explosive experiments in underground protective structures.

Технический результат достигается тем, что герметичный электрический ввод, содержащий цилиндрический металлический корпус с перегородкой, перфорированной отверстиями, через каждое отверстие проходит токопроводящий элемент, изолированный стеклянной электроизоляционной втулкой, при этом токопроводящие элементы выполнены из металла с низким удельным электрическим сопротивлением, например из меди, согласно полезной модели на каждый токопроводящий элемент, имеющий сформированное со стороны области высокого давления утолщение, дополнительно надета демпфирующая втулка, торцом упирающаяся в указанное утолщение и герметично соединенная с ним, например сваркой, с образованием между внутренней поверхностью демпфирующей втулки и наружной поверхностью токопроводящего элемента кольцевого зазора, по длине выступающего за пределы электроизоляционной втулки, при этом демпфирующая втулка средней частью длины герметично соединена с электроизоляционной втулкой, а величина зазора превышает величину предельно допустимого перемещения демпфирующей втулки в зоне ее соединения с электроизоляционной втулкой, причем материалы корпуса, демпфирующей и электроизоляционной втулок согласованы по коэффициенту линейного теплового расширения.The technical result is achieved by the fact that a sealed electrical bushing containing a cylindrical metal case with a partition perforated with holes, a conductive element insulated with a glass insulating sleeve passes through each hole, while the conductive elements are made of metal with low electrical resistivity, for example, copper, according to utility model, each conductive element having a thickening formed on the side of the high-pressure area is additionally fitted with a damping bushing, which rests against the said thickening with its end and is hermetically connected to it, for example, by welding, with the formation of an annular gap between the inner surface of the damping bushing and the outer surface of the conductive element, along the length protruding beyond the insulating sleeve, while the damping sleeve is hermetically connected to the insulating sleeve by the middle part of the length, and the gap exceeds the limit but allowable movement of the damping bushing in the zone of its connection with the insulating bushing, and the materials of the housing, damping and electrically insulating bushings are matched according to the coefficient of linear thermal expansion.

Введение между токопроводящим элементом и стеклянной электроизоляционной втулкой демпфирующей втулки, герметично соединенной средней частью длины с электроизоляционной втулкой, причем материалы корпуса, демпфирующей и электроизоляционной втулок согласованы по коэффициенту линейного теплового расширения обеспечивает создание согласованного по КЛТР паяного соединения (корпус - электроизоляционная втулка - демпфирующая втулка) как типового сжатого металлостеклянного спая, что предотвращает развитие напряжений в металлических и стеклянных элементах, способных нарушить герметичность соединения стекла с металлом.The introduction between the conductive element and the glass electrical insulating bushing of the damping bushing, hermetically connected by the middle part of the length with the electrically insulating bushing, and the materials of the housing, damping and electrically insulating bushings are matched according to the coefficient of linear thermal expansion, ensures the creation of a solder joint matched by CTE (housing - electrically insulating bushing - damping bushing) as a typical compressed glass-to-metal junction, which prevents the development of stresses in metal and glass elements that can break the tightness of the glass-to-metal connection.

Наличие на каждом токопроводящем элементе сформированного со стороны области высокого давления утолщения, в которое торцом упирается демпфирующая втулка и герметично соединяется с ним, например сваркой, обеспечивает эксплуатационную надежность герметичного электрического ввода за счет отсутствия разрушающих напряжений в месте герметичного соединения демпфирующей втулки с утолщением токопроводящего элемента. Так как воздействующее на герметичный ввод при проведении взрывных экспериментов высокое давление со стороны утолщения токопроводящего элемента обеспечивает постоянное поджатие демпфирующей втулки к утолщению. При этом сварное соединение работает на сжатие, что в условиях динамических ударных перегрузок более предпочтительно.The presence on each conductive element of a thickening formed from the side of the high-pressure region, against which the damping sleeve abuts against the end and is hermetically connected to it, for example, by welding, ensures the operational reliability of the sealed electrical input due to the absence of destructive stresses at the place of the hermetic connection of the damping sleeve with the thickening of the conductive element. Since the high pressure acting on the hermetic bushing during explosive experiments from the side of the thickening of the conductive element ensures constant compression of the damping sleeve to the thickening. In this case, the welded joint works in compression, which is more preferable under conditions of dynamic shock overloads.

Образование между внутренней поверхностью демпфирующей втулки и наружной поверхностью токопроводящего элемента кольцевого зазора, по длине выступающего за пределы электроизоляционной втулки, при этом величина зазора превышает величину предельно допустимого перемещения демпфирующей втулки в зоне ее соединения с электроизоляционной втулкой, дает возможность компенсировать несогласованность по КЛТР материалов демпфирующей втулки и токоведущего элемента и обеспечить гарантированное исключение контакта демпфирующей втулки и токопроводящего элемента в области создания металлостеклянного спая с электроизоляционной втулкой. При изготовлении металлостеклянного спая в процессе остывания стекла электроизоляционной втулки возможна деформация демпфирующей втулки за счет сжимающего радиального давления корпуса со стеклянной электроизоляционной втулкой на демпфирующую втулку. Отсутствие зазора может привести к растрескиванию стекла и, соответственно, к потере герметичности ввода. При этом деформация граничащих с металлостеклянным спаем, свободных от соединения со стеклом участков демпфирующей втулки не создает в металлостеклянном спае дополнительных напряжений. Кроме того, на герметичный электрический ввод в процессе эксплуатации (транспортировка, проведение взрывного эксперимента, а также дальнейшего длительного хранения в условиях, например близких к вечной мерзлоте) воздействуют различные температуры, которые усиливают внутренние напряжения сопрягаемых элементов конструкции, отвечающих за герметичность. Данные несогласованные напряжения могут привести к растрескиванию стекла и, как следствие, к потере герметичности ввода и проникновению экологически опасных продуктов в зону нахождения обслуживающего персонала при проведении взрывных экспериментов в подземных защитных сооружениях. Наличие указанного зазора исключает разрушительные напряжения несогласованных по КЛТР элементов.The formation between the inner surface of the damping bushing and the outer surface of the conductive element of the annular gap, protruding along the length of the electrically insulating bushing, while the size of the gap exceeds the maximum allowable displacement of the damping bushing in the area of its connection with the electrically insulating bushing, makes it possible to compensate for the inconsistency in terms of CTE of the materials of the damping bushing and a current-carrying element and ensure a guaranteed exclusion of contact between the damping sleeve and the current-carrying element in the area of creating a glass-to-metal junction with an electrically insulating sleeve. When manufacturing a glass-to-metal junction during the cooling of the glass of the insulating sleeve, the damping sleeve may be deformed due to the compressive radial pressure of the housing with the glass insulating sleeve on the damping sleeve. The absence of a gap can lead to cracking of the glass and, accordingly, to the loss of tightness of the input. In this case, the deformation of the sections of the damping sleeve adjacent to the glass-to-metal junction, free from connection with glass, does not create additional stresses in the glass-to-metal junction. In addition, during operation (transportation, conducting an explosive experiment, as well as further long-term storage in conditions close to permafrost, for example), various temperatures affect the hermetic electrical bushing, which increase the internal stresses of the mating structural elements responsible for tightness. These inconsistent stresses can lead to glass cracking and, as a result, to the loss of tightness of the input and the penetration of environmentally hazardous products into the area where the maintenance personnel are located during explosive experiments in underground protective structures. The presence of the specified gap eliminates the destructive stresses of elements that are inconsistent in terms of CLTE.

Таким образом, совокупность вышеперечисленных существенных признаков заявляемого устройства обеспечивает повышение эксплуатационной надежности герметичного электрического ввода в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружениях.Thus, the combination of the above essential features of the proposed device provides an increase in the operational reliability of a sealed electrical input in the conditions of explosive experiments in underground protective structures.

Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающих ее от прототипа, позволяет считать ее соответствующим условию «новизна».The presence in the claimed utility model of features that distinguish it from the prototype, allows us to consider it as corresponding to the condition of "novelty".

Полезная модель иллюстрируется чертежами:The utility model is illustrated by the drawings:

на фиг. 1 - показан общий вид герметичного электрического ввода, где Р - область высокого давления;in fig. 1 - shows a general view of a sealed electrical input, where P is a high pressure area;

на фиг. 2 показан вид А на фиг. 1.in fig. 2 shows view A in FIG. one.

Устройство выполнено следующим образом.The device is made as follows.

Герметичный электрический ввод (фиг. 1-2) содержит стальной цилиндрический корпус 1 с перегородкой, профилированной отверстиями 2. Через каждое отверстие 2 проходит медный токопроводящий элемент 3, изолированный электроизоляционной втулкой 4 из стекла С52-1. На каждый токопроводящий элемент 3, имеющий сформированное со стороны области высокого давления Р утолщение 5, надета коваровая демпфирующая втулка 6, средней частью длины герметично соединенная с электроизоляционной втулкой 4 и торцом упирающаяся в указанное утолщение 5 и герметично соединена с ним, например сваркой. Втулка 6 может быть приварена к токопроводящему элементу 3 и вторым своим торцом. Между внутренней поверхностью втулки 6 и наружной поверхностью токопроводящего элемента 3 образован кольцевой зазор, сформированный кольцевой проточкой 7, выполненной либо во втулке 6, либо в элементе 3. Втулка 6 установлена так, что проточка 7 по длине выступает за пределы втулки 4, а величина зазора Δ превышает величину предельно допустимого перемещения демпфирующей втулки в зоне ее спая с электроизоляционной втулкой 4. Материалы корпуса 1, демпфирующей 6 и электроизоляционной 4 втулок согласованы по коэффициенту линейного теплового расширения.The sealed electrical input (Fig. 1-2) contains a steel cylindrical body 1 with a partition profiled with holes 2. A copper conductive element 3 passes through each hole 2, insulated with an insulating sleeve 4 made of C52-1 glass. Each conductive element 3, having a thickening 5 formed from the side of the high-pressure region P, is fitted with an insidious damping bushing 6, hermetically connected to the electrical insulating bushing 4 in the middle part of the length and abutting against the said thickening 5 and hermetically connected to it, for example, by welding. The sleeve 6 can be welded to the conductive element 3 and its second end. Between the inner surface of the sleeve 6 and the outer surface of the conductive element 3, an annular gap is formed, formed by an annular groove 7, made either in the sleeve 6 or in the element 3. The sleeve 6 is installed so that the groove 7 protrudes along the length of the sleeve 4, and the size of the gap Δ exceeds the value of the maximum allowable movement of the damping sleeve in the zone of its junction with the insulating sleeve 4. The materials of the body 1, damping 6 and insulating 4 bushings are matched by the coefficient of linear thermal expansion.

Сборка устройства осуществляется следующим образом.The assembly of the device is carried out as follows.

На каждый медный токопроводящий элемент 3 надевают коваровую демпфирующую втулку 6 с упором ее торца в выполненное у токопроводящего элемента 3 утолщение 5 и соединяют с утолщением 5 сваркой. Демпфирующая втулка 6 может также быть приварена к элементу 3 и вторым торцом. Затем на демпфирующую втулку 6 надевают стеклянную втулку 4 и вводят каждую такую сборку в отверстия 2 корпуса 1. При этом демпфирующую втулку 6 ориентируют средней частью длины относительно стеклянной втулки 4 и с обеспечением выхода по длине имеющейся между втулкой 6 и токопроводящим элементом 3 кольцевой проточки 7 за пределы втулки 4. Собранную конструкцию по технологии металлостеклянных спаев нагревают, а затем остужают. Материал стеклянной втулки 4 при нагреве растекается, происходит спай втулки 4 с корпусом 1 и демпфирующей втулкой 6. После остывания стекло приобретает прочностные свойства, обеспечивающие равнопрочность соединения с соединяемыми элементами. Собранный электрический ввод проверяют на герметичность избыточным давлением, для чего на корпус 1 надевают уплотнительные резиновые элементы 8, размещенные в кольцевых проточках. При положительном результате проверки герметичный электрический ввод готов к дальнейшей сборке в проходке сильноточной, используемой в гермостенках подземных защитных сооружений.Each copper current-carrying element 3 is fitted with an insidious damping bushing 6 with its end resting against the thickening 5 made near the current-carrying element 3 and connected to the thickening 5 by welding. The damping sleeve 6 can also be welded to the element 3 and the second end. Then, a glass sleeve 4 is put on the damping sleeve 6 and each such assembly is inserted into the holes 2 of the housing 1. In this case, the damping sleeve 6 is oriented by the middle part of the length relative to the glass sleeve 4 and with the provision of an exit along the length of the annular groove 7 between the sleeve 6 and the conductive element 3 beyond the bushing 4. The assembled structure is heated using the glass-to-metal junction technology and then cooled. The material of the glass sleeve 4 spreads when heated, the sleeve 4 is soldered to the body 1 and the damping sleeve 6. After cooling, the glass acquires strength properties that ensure equal strength of the connection with the connected elements. The assembled electrical input is checked for tightness by excess pressure, for which purpose sealing rubber elements 8 are put on the housing 1, placed in the annular grooves. If the test result is positive, the hermetic electrical bushing is ready for further assembly in a high-current penetration used in the containment walls of underground protective structures.

Гарантированный зазор Δ между демпфирующей втулкой 6 и токопроводящим элементом 3 устраняет внутренние напряжения в области металлостеклянного спая, возникающие при его изготовлении. Отсутствие зазора может привести к негативным последствиям. Так, в процессе изготовления металлостеклянного спая токопроводящий элемент 3 в результате нагрева расширяется, деформируя демпфирующую втулку 6 и соответственно стеклянную втулку 4, которая до достижения температуры плавления может треснуть. А при остывании металлостеклянного спая и вследствие того, что значение КЛТР стали больше, чем КЛТР стекла и ковара, стальной корпус 1 давит на стеклянную втулку 4, которая в свою очередь давит на демпфирующую втулку 6, деформируя ее. Так как КЛТР материала корпуса 1 (сталь) больше КТЛР материала токопроводящего элемента 3 (медь), то сопрягаемые поверхности коваровой демпфирующей втулки 6 и токопроводящего элемента 3 начнут контактировать, создавая внутренние напряжения, которые могут привести к разрушению стеклянной втулки 4.Guaranteed clearance Δ between the damping sleeve 6 and the conductive element 3 eliminates internal stresses in the region of the glass-to-metal junction that occur during its manufacture. Lack of clearance can lead to negative consequences. So, in the process of manufacturing a glass-to-metal junction, the conductive element 3 expands as a result of heating, deforming the damping sleeve 6 and, accordingly, the glass sleeve 4, which may crack before reaching the melting temperature. And when the glass-to-metal junction cools and due to the fact that the CLTE value of steel is greater than the CLTE of glass and kovara, the steel case 1 presses on the glass sleeve 4, which in turn presses on the damping sleeve 6, deforming it. Since the CTE of the body material 1 (steel) is greater than the CTE of the material of the conductive element 3 (copper), the mating surfaces of the kovar damping sleeve 6 and the conductive element 3 will begin to contact, creating internal stresses that can lead to the destruction of the glass sleeve 4.

Перечисленные особенности делают конструкцию предлагаемого технического решения более надежной в эксплуатации, что существенно для герметичного электрического ввода, используемого в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружениях.These features make the design of the proposed technical solution more reliable in operation, which is essential for sealed electrical input used in explosive experiments in underground protective structures.

При этом простота конструкции герметичного электрического ввода и соответственно более технологичное производство, а также возможность применения стекла стандартных марок, аналогичных С52-1, при изготовлении металлостеклянного спая позволяет уменьшить затраты на производство ввода, в отличии от прототипа, где используется сложный при изготовлении металлостеклянный спай на основе боросиликатного стекла. Температура плавления стекла С52-1 около 1000°С, соответственно, рабочий диапазон использования конструкции расширяется, что делает характеристики стеклоспая (ударостойкость, стойкость избыточному давлению) более высокими и стабильными. Кроме того появляется возможность применить материал стеклянной втулки, который создаст металлостеклянный спай с повышенными прочностными характеристиками.At the same time, the simplicity of the design of a sealed electrical bushing and, accordingly, more technologically advanced production, as well as the possibility of using glass of standard brands, similar to C52-1, in the manufacture of glass-to-metal junctions, makes it possible to reduce the cost of production of the bushing, in contrast to the prototype, which uses a metal-to-glass junction that is difficult to manufacture. borosilicate glass base. The melting temperature of C52-1 glass is about 1000°C, respectively, the operating range of the design is expanded, which makes the characteristics of the glass seal (impact resistance, overpressure resistance) higher and more stable. In addition, it becomes possible to use the material of the glass sleeve, which will create a glass-to-metal junction with increased strength characteristics.

На предприятии была изготовлена опытная партия, которая подтвердила эксплуатационную надежность заявляемого герметичного электрического ввода.The company produced a pilot batch, which confirmed the operational reliability of the proposed hermetic electrical input.

Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:So, the presented information testifies to the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed utility model:

- устройство, воплощающее заявленную полезную модель, при его осуществлении относится к области электротехники, а именно к магистральным электрическим линиям связи, применяемых в кабельных переходах между областями с различным давлением, и может быть использовано для обеспечения герметичного пропуска электрических кабелей через стены в загрязненную зону, в частности, во внутреннее пространство герметичного подземного сооружения, предназначенного для проведения взрывных экспериментов;- a device that embodies the claimed utility model, in its implementation relates to the field of electrical engineering, namely to the main electrical communication lines used in cable transitions between areas with different pressures, and can be used to ensure the tight passage of electrical cables through walls into a contaminated area, in particular, into the interior of a hermetic underground structure intended for conducting explosive experiments;

- средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, предназначено для повышения эксплуатационной надежности герметичного электрического ввода в условиях взрывных экспериментов в подземных защитных сооружениях;- a tool that embodies the claimed utility model in its implementation, is designed to improve the operational reliability of a sealed electrical input in the conditions of explosive experiments in underground protective structures;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.- for the claimed device in the form in which it is characterized in the formula of the utility model, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application and known before the priority date is confirmed.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию "промышленная применимость".Therefore, the claimed utility model meets the condition of "industrial applicability".

Claims

A sealed electrical bushing containing a cylindrical metal case with a partition perforated with holes, a conductive element insulated with a glass electrical insulating sleeve passes through each hole, while the conductive elements are made of metal with low electrical resistivity, for example, copper, characterized in that each conductive an element having a thickening formed on the side of the high-pressure area, a damping bushing is additionally put on, with its end resting against the specified thickening and hermetically connected to it, for example, by welding, with the formation between the inner surface of the damping bushing and the outer surface of the conductive element of the annular gap, protruding along the length insulating bushing, while the damping bushing is hermetically connected to the electrically insulating bushing by the middle part of the length, and the gap exceeds the maximum allowable displacement of the damping bushing in the zone of its connection with the electrical insulating sleeve, and the materials of the body, damping and electrical insulating sleeves are matched according to the coefficient of linear thermal expansion.