RU2208856C1

RU2208856C1 - Cable entry

Info

Publication number: RU2208856C1
Application number: RU2002102333A
Authority: RU
Inventors: Л.Г. Панасова; В.В. Щеголев
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-07-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; cable entries for liquid and gaseous media of various devices. SUBSTANCE: cable entry used as standard equipment of devices to pass polymeric- hose (including cold-flow material) sheathed cables suffering high pressure of media and to ensure their reliable stuffing has polymeric-hose sheathed cable, case with cylindrical part, and flexible cylindrical stuffing arrangement built of two parts; one part has inner diameter equal to outer diameter of case cylindrical part and its outer diameter equals inner diameter of thin-walled plastic bushing; other part of flexible cylindrical stuffing arrangement has inner diameter equal to outer diameter of cable hose sheathing and its outer diameter equals inner diameter of thin-walled plastic bushing which is compressed during cable entry assembling. Proposed cable entry ensures reliable hermetic sealing of device and is suited to in-service assembly on explosion-hazard equipment. EFFECT: enhanced mechanical endurance, simplified design, and reduced cost. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельным вводам, работающим в жидких и газообразных средах в различных устройствах, например для определения уровня раздела сред в закрытых емкостях акустическим методом. The invention relates to electrical engineering, in particular to cable entries operating in liquid and gaseous media in various devices, for example, to determine the level of separation of media in closed containers by the acoustic method.

Характерной особенностью работы таких устройств, например при определении границы раздела сред в хранилищах сжиженного газа, является наличие высокого статического давления и необходимость обеспечения обслуживания, ремонта и замены их составных частей непосредственно в условиях эксплуатации на взрывоопасных объектах. A characteristic feature of the operation of such devices, for example, when determining the interface between liquids in liquefied gas storages, is the presence of high static pressure and the need to ensure maintenance, repair and replacement of their components directly in operating conditions at explosive facilities.

Известны кабельные вводы [1], [2], в которых, несмотря на некоторое конструктивное различие технических решений, герметичность и устойчивость к внешнему давлению среды обеспечивается созданием на оболочке кабеля радиального контактного давления необходимой величины и силы трения, удерживающей кабель от осевого перемещения под действием осевого усилия, воспринимаемого от воздействия давления внешней среды. Конструктивно в перечисленных вводах это достигается сжатием уплотнителя в осевом направлении нажимными гайками. Cable entries are known [1], [2], in which, despite a certain structural difference in technical solutions, the tightness and resistance to external pressure of the medium is ensured by creating on the cable sheath a radial contact pressure of the required magnitude and friction force that keeps the cable from axial movement under the action axial force perceived from the influence of environmental pressure. Structurally, in the listed inputs, this is achieved by compressing the seal in the axial direction with pressure nuts.

В кабельном вводе [3] для исключения смещения кабеля в уплотнении предусмотрена зажимная цанга, при перемещении которой в коническом отверстии происходит стопорение кабеля в уплотнении. In the cable entry [3], to prevent cable displacement in the seal, a clamping collet is provided, during movement of which the cable is locked in the seal in the conical hole.

Достоинства перечисленных вводов - простота конструкции, технологичность и малая стоимость. Однако эти вводы обладают и существенным недостатком. Эластичный уплотнитель, сжатый осевым перемещением нажимной гайки, создает на податливой оболочке кабеля неравномерное распределенное по длине кабеля контактное давление, так как при деформации уплотнитель приобретает корсетную форму (выпуклую в сторону кабеля). При этом на кабеле образуются кольцевые пережимы, и даже повреждения. Этот недостаток усугубляется при использовании современных кабелей с оболочками из полиэтилена или поливинилхлорида, которые, как известно, относятся к хладотекучим материалам. По истечении непродолжительного времени контактное давление уменьшается до нуля. Для поддержания герметичности требуется периодически подтягивать нажимные гайки, что в конечном итоге приводит к разрушению шланговой оболочки кабеля. The advantages of the listed inputs are simplicity of design, manufacturability and low cost. However, these inputs have a significant drawback. An elastic seal, compressed by axial movement of the pressure nut, creates an uneven contact pressure distributed along the length of the cable on the flexible cable sheath, since during deformation the seal acquires a corset shape (convex towards the cable). In this case, ring clamps are formed on the cable, and even damage. This disadvantage is exacerbated by the use of modern cables with sheaths of polyethylene or polyvinyl chloride, which, as you know, are cold-flowing materials. After a short time, the contact pressure decreases to zero. To maintain tightness, it is necessary to periodically tighten the pressure nuts, which ultimately leads to the destruction of the cable sheath.

По совокупности признаков наиболее близким к предлагаемому изобретению является кабельный ввод [3], продольный разрез которого представлен на фиг. 2. According to the set of features, the cable entry [3], the longitudinal section of which is shown in FIG. 2.

Кабельный ввод - прототип содержит кабель 1, корпус 2 из пластичного металла с фланцем 3, толстостенной резьбовой частью 4 и толстостенной гладкой цилиндрической частью 5, а также тонкостенную цилиндрическую втулку 6, выполненную заодно с толстостенной частью 5 корпуса 2. Между кабелем и внутренней поверхностью цилиндрической тонкостенной втулки установлен эластичный полимерный трубчатый уплотнитель 7, обжатый при деформации тонкостенной втулки с образованием кольцевых канавок трапециидального сечения. Один торец трубчатого полимерного уплотнителя упирается в буртик толстостенной гладкой части корпуса. Корпус с фланцем и торцевым уплотнением предназначен для герметичного соединения ввода с прибором. Такой ввод в настоящее время используют на взрывоопасных объектах. Он конструктивно прост, и требуются незначительные расходы для его изготовления. В нем за счет обжатия тонкостенной втулки из пластичного металла, выполненной заодно с корпусом реализовано равномерно распределенное по всей длине тонкостенной цилиндрической втулки радиальное контактное давление на шланговую оболочку кабеля. Cable entry - the prototype contains a cable 1, a housing 2 of ductile metal with a flange 3, a thick-walled threaded part 4 and a thick-walled smooth cylindrical part 5, as well as a thin-walled cylindrical sleeve 6, made integral with the thick-walled part 5 of the housing 2. Between the cable and the inner surface of the cylindrical thin-walled sleeve installed elastic polymer tubular seal 7, crimped during deformation of the thin-walled sleeve with the formation of annular grooves of a trapezoidal section. One end of the tubular polymer seal abuts against the shoulder of a thick-walled smooth part of the housing. The case with a flange and a mechanical seal is designed for tight connection of the input with the device. Such input is currently used in explosive facilities. It is structurally simple and requires little expense for its manufacture. In it, due to compression of a thin-walled sleeve made of plastic metal, made at the same time with the body, radial contact pressure is uniformly distributed along the entire length of the thin-walled cylindrical sleeve on the hose sheath of the cable.

Однако эта конструкция имеет следующие недостатки: прочность пластичных металлов, как правило, невелика, к тому же в месте перехода от тонкостенной части корпуса ввода к фланцу имеет место концентрация механических напряжений. При многократных механических воздействиях в этом месте корпуса образуются трещины из-за усталости металла, а обжимающая тонкостенная втулка выполнена заодно с корпусом. Поскольку ассортимент пластичных материалов невелик, сложно обеспечить антикоррозионную защиту уплотнительных поверхностей ввода и комплектуемого им прибора в агрессивной среде. При изготовлении тонкостенной втулки ввода много металла идет в стружку. Это особенно недопустимо в серийном производстве. В корпусе ввода из пластичного металла сложно получить требуемую чистоту уплотнительных поверхностей, необходимую для установки ввода кабеля в аппаратуру. However, this design has the following disadvantages: the strength of ductile metals, as a rule, is small, moreover, in the place of transition from the thin-walled part of the input housing to the flange, there is a concentration of mechanical stresses. With repeated mechanical stresses, cracks form in this part of the body due to metal fatigue, and the squeezing thin-walled sleeve is integral with the body. Since the assortment of plastic materials is small, it is difficult to provide corrosion protection of the sealing surfaces of the input and the instrument it complements in an aggressive environment. In the manufacture of a thin-walled input sleeve, a lot of metal goes into chips. This is especially unacceptable in mass production. In the duct housing of ductile metal, it is difficult to obtain the required cleanliness of the sealing surfaces necessary for installing the cable entry into the equipment.

Перечисленные недостатки существенно ограничивают возможности применения таких вводов, где имеют место динамические воздействия: удары, вибрации, транспортные тряски. These shortcomings significantly limit the possibilities of using such inputs, where there are dynamic effects: shock, vibration, transport shaking.

Задачей настоящего изобретения является сокращение времени и трудоемкости при изготовлении кабельного ввода для кабелей в полимерных оболочках, в том числе и для кабелей в оболочках из хладотекучих материалов; создание кабельного ввода, обеспечивающего герметичность и коррозионную стойкость при длительном воздействии, больших гидравлических давлений агрессивной среды, вибрации и многократных ударов. The objective of the present invention is to reduce the time and complexity in the manufacture of cable glands for cables in polymer sheaths, including for cables in sheaths of cold-flowing materials; creation of a cable entry, providing tightness and corrosion resistance during prolonged exposure, high hydraulic pressures of an aggressive environment, vibration and repeated shocks.

Для решения поставленной задачи в кабельный ввод, содержащий кабель в полимерной оболочке, металлический корпус, состоящий из фланца, резьбовой и гладкой толстостенных цилиндрических частей, и тонкостенную втулку из пластичного металла, а также трубчатый полимерный уплотнитель, обжатый по наружной поверхности тонкостенной втулкой с образованием кольцевых канавок трапециидального поперечного сечения, при этом один торец трубчатого уплотнителя упирается в буртик толстостенной цилиндрической части корпуса, а второй свободен и выступает за длину тонкостенной втулки, введены новые признаки, а именно: длина гладкой толстостенной цилиндрической части корпуса составляет 1,5 диаметра кабеля, а тонкостенная втулка из пластичного металла механически развязана и электрически изолирована от корпуса, трубчатый полимерный уплотнитель выполнен из двух частей, при этом внутренний диаметр части, упирающейся торцом в буртик фланца, равен наружному диаметру гладкой толстостенной цилиндрической части корпуса, а внутренний диаметр части уплотнителя, имеющей свободный торец, равен наружному диаметру полимерной оболочки кабеля. To solve this problem, a cable entry containing a cable in a polymer sheath, a metal case consisting of a flange, a threaded and smooth thick-walled cylindrical parts, and a thin-walled sleeve made of ductile metal, as well as a tubular polymer seal, crimped on the outer surface with a thin-walled sleeve to form ring grooves of the trapezoidal cross-section, with one end of the tubular seal abuts against the shoulder of the thick-walled cylindrical part of the housing, and the second is free and the protrusion t for the length of the thin-walled sleeve, new features have been introduced, namely: the length of the smooth thick-walled cylindrical part of the body is 1.5 cable diameters, and the thin-walled sleeve of plastic metal is mechanically isolated and electrically isolated from the body, the tubular polymer seal is made of two parts, while the inner diameter of the part abutting against the flange flange is equal to the outer diameter of the smooth thick-walled cylindrical part of the housing, and the inner diameter of the part of the sealant having a free end is equal to the right diameter of the polymer sheath of the cable.

Технический эффект от использования изобретения заключен в следующем. Выполнение тонкостенной втулки из пластичного металла в виде отдельной детали, электрически изолированной и механически развязанной от корпуса, устраняет необходимость изготовления корпуса ввода из пластичного металла. При этом существенно расширился ассортимент выбора металла. Появилась возможность выбрать металл более технологичный в части получения требуемой точности и чистоты уплотнительных поверхностей. Снизилась трудоемкость изготовления корпуса, так как отпала необходимость в токарной обработке его тонкостенной цилиндрической части. Трудоемкость же изготовления тонкостенных втулок, гнутых из листа с последующей сваркой, намного меньше. The technical effect of the use of the invention is as follows. The implementation of a thin-walled sleeve of ductile metal in the form of a separate part, electrically isolated and mechanically isolated from the housing, eliminates the need to manufacture an input housing of ductile metal. At the same time, the range of choice of metal has expanded significantly. There was an opportunity to choose a metal more technologically advanced in terms of obtaining the required accuracy and purity of the sealing surfaces. The complexity of manufacturing the case has decreased, since the need for turning of its thin-walled cylindrical part has disappeared. The complexity of manufacturing thin-walled bushings, bent from a sheet with subsequent welding, is much less.

В связи с тем, что тонкостенная втулка механически развязана от корпуса ввода, значительно проще решается техническая задача по обеспечению прочности и стойкости ввода к воздействию переменных механических динамических нагрузок за счет устранения концентратора напряжений. Due to the fact that the thin-walled sleeve is mechanically decoupled from the input case, the technical problem of ensuring the strength and resistance of the input to the effects of variable mechanical dynamic loads by eliminating the stress concentrator is much easier.

При электрическом изолировании расширился ассортимент выбора материала корпуса ввода. При этом упрощается техническая задача по обеспечению коррозионной стойкости уплотнительных поверхностей ввода и корпуса, комплектуемого этим вводом прибора за счет более оптимального подбора пары металлов с наиболее приемлемым электролитическим потенциалом. With electrical isolation, the range of choice of input housing material has expanded. This simplifies the technical task of ensuring the corrosion resistance of the sealing surfaces of the input and housing, completed with this input of the device due to more optimal selection of a pair of metals with the most acceptable electrolytic potential.

Предлагаемый ввод прост в изготовлении и имеет малую стоимость, поскольку для его окончательной сборки требуется только одно обжимающее приспособление в виде несложных матрицы и пуансона с формообразующими поверхностями по размерам и формам кольцевых канавок на поверхности, обжатой тонкостенной втулкой. The proposed input is simple to manufacture and has a low cost, because its final assembly requires only one crimping device in the form of simple dies and a punch with forming surfaces in size and shape of the annular grooves on the surface, crimped by a thin-walled sleeve.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, где изображен продольный разрез кабельного ввода. Кабельный ввод содержит: кабель 1 в полимерной оболочке; цилиндрический металлический корпус 2 с фланцем 3, имеющий резьбовую толстостенную часть 4, для крепления кабельного ввода к устройству и гладкую толстостенную часть-втулку 5, длина которой составляет 1,5 диаметра кабеля. Это наименьшая длина, обеспечивающая герметичность на стыке уплотнителя с наружной поверхностью толстостенной втулки. Тонкостенная втулка 6 из пластичного металла механически и электрически развязана от цилиндрического металлического корпуса зазором. Трубчатый полимерный уплотнитель 7 выполнен из двух частей, при этом внутренний диаметр части 8, упирающийся торцом в буртик фланца, равен наружному диаметру гладкой толстостенной цилиндрической части 5 корпуса 2, а внутренний диаметр части 9, имеющий свободный торец, равен наружному диаметру полимерной оболочки кабеля 1. Трубчатый полимерный уплотнитель 7 установлен во внутреннем объеме тонкостенной втулки и обжат по наружной поверхности тонкостенной втулкой с образованием кольцевых канавок трапециидального поперечного сечения. The invention is illustrated in figure 1, which shows a longitudinal section of a cable entry. The cable entry contains: cable 1 in a polymer sheath; a cylindrical metal housing 2 with a flange 3, having a threaded thick-walled part 4, for attaching the cable entry to the device and a smooth thick-walled part-sleeve 5, the length of which is 1.5 times the diameter of the cable. This is the smallest length, ensuring tightness at the junction of the seal with the outer surface of the thick-walled sleeve. The thin-walled sleeve 6 of plastic metal is mechanically and electrically isolated from the cylindrical metal case by a gap. The tubular polymer seal 7 is made of two parts, while the inner diameter of the part 8, abutting against the flange flange, is equal to the outer diameter of the smooth thick-walled cylindrical part 5 of the housing 2, and the inner diameter of the part 9 having a free end is equal to the outer diameter of the polymer sheath of the cable 1 The tubular polymer seal 7 is installed in the inner volume of the thin-walled sleeve and is compressed along the outer surface with a thin-walled sleeve to form annular grooves of a trapezoidal cross section.

Кабельный ввод работает следующим образом. При деформации тонкостенной втулки из пластичного металла в обжимающем приспособлении деформируются и соответствующие уплотнители. На контакте внутренней поверхности уплотнителя с наружной поверхностью толстостенной цилиндрической части корпуса и шланговой оболочки кабеля создается контактное давление, обеспечивающее герметичность на стыке этих поверхностей. При этом на цилиндрической поверхности корпуса и на шланговой оболочке кабеля, если количество и глубина канавок выбрано оптимально, создается контактное давление и соответственно сила трения, исключающая перемещение кабеля относительно корпуса ввода при воздействии осевого давления среды. Cable entry works as follows. When a thin-walled sleeve of plastic metal is deformed, the corresponding seals are also deformed in the crimping device. At the contact of the inner surface of the seal with the outer surface of the thick-walled cylindrical part of the housing and the hose sheath of the cable, contact pressure is created, which ensures tightness at the junction of these surfaces. At the same time, on the cylindrical surface of the housing and on the hose sheath of the cable, if the number and depth of the grooves are optimally selected, contact pressure and, accordingly, friction force are created, which excludes the cable moving relative to the input housing when the axial pressure of the medium is applied.

Только при этом условии обеспечивается герметичность и целостность электрической цепи прибора, комплектуемого этим кабельным вводом. На основании изложенного можно считать, что изобретение решает поставленную задачу. Only under this condition is the tightness and integrity of the electrical circuit of the device equipped with this cable entry ensured. Based on the foregoing, we can assume that the invention solves the problem.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР, кл. Н 01 В 17/26, 1735917.Sources of information
1. Copyright certificate of the USSR, cl. H 01 B 17/26, 1735917.

2. Авторское свидетельство СССР, кл Н 01 В 17/26, 1809467. 2. Copyright certificate of the USSR, cl N 01 B 17/26, 1809467.

3. А.с. СССР 1830163, кл. H 01 В 17/26.1 3. A.S. USSR 1830163, class H 01 B 17 / 26.1

Claims

A cable entry containing a cable in a polymer sheath, a metal housing consisting of a flange, a threaded and smooth thick-walled cylindrical parts, and a thin-walled sleeve made of ductile metal, as well as a tubular polymer seal, crimped on the outer surface with a thin-walled sleeve with the formation of ring grooves of trapezoidal section, with this one end of the tubular seal abuts against the shoulder of the thick-walled cylindrical part of the housing, and the second is free and stands for the length of the thin-walled sleeve, different t that the length of the smooth thick-walled cylindrical part of the body is 1.5 times the cable diameter, and the thin-walled sleeve made of plastic metal is mechanically isolated and electrically isolated from the body, the tubular polymer seal is made of two parts, while the inner diameter of the part abuts against the flange flange, equal to the outer diameter of the smooth thick-walled cylindrical part of the housing, and the inner diameter of the part of the sealant having a free end is equal to the outer diameter of the polymer sheath of the cable.