RU223096U1

RU223096U1 - Sealed control cable

Info

Publication number: RU223096U1
Application number: RU2023130632U
Authority: RU
Inventors: Олег Павлович Варин; Лариса Николаевна Кузнецова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Камский кабель"
Filing date: 2023-11-24
Publication date: 2024-01-31

Abstract

Полезная модель относится к кабельной технике. Технический результат заключается в обеспечении взрывобезопасного кабеля управления и контроля. Такой результат достигается тем, что взрывобезопасный кабель управления и контроля содержит герметизированные токопроводящие жилы с изоляцией жил из полимерного материала, которые скручены между собой в группы, а затем в общую скрутку, и наружную оболочку, при этом междупроволочные пустоты токопроводящих жил и междужильные пустоты общей скрутки герметизированы гидрофобным тиксотропным гелем с пенетрацией при 2°С 265÷500 ед. и температурой каплепадения не менее 150°С. 7 з.п. ф-лы. The utility model relates to cable technology. The technical result consists in providing an explosion-proof control and monitoring cable. This result is achieved by the fact that the explosion-proof control and monitoring cable contains sealed conductive cores with conductor insulation made of polymer material, which are twisted together into groups, and then into a common twist, and an outer sheath, with inter-wire voids of conductive conductors and inter-core voids of common twist sealed with a hydrophobic thixotropic gel with penetration at 2°C 265÷500 units. and a dropping temperature of at least 150°C. 7 salary f-ly.

Description

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к кабелям, предназначенным для передачи электрических сигналов управления и контроля напряжением переменного тока до 500 В (до 750 В постоянного тока) или 660 В (1000 В постоянного тока) частотой в соответствии с ГОСТ 18404, предназначенным для эксплуатации во взрывоопасных зонах.The utility model relates to cable technology, namely to cables intended for transmitting electrical control and monitoring signals with alternating current voltage up to 500 V (up to 750 V DC) or 660 V (1000 V DC) frequency in accordance with GOST 18404, intended for use in hazardous areas.

Из предшествующего уровня техники известен кабель управления, содержащий размещенные под защитной оболочкой покрытые изоляцией многопроволочные токопроводящие жилы, скрученные в витые пары, поверх которых наложен экран в виде оплетки или обмотки проволоками, отличающийся тем, что свободное пространство под защитной оболочкой, под экраном витых пар, под изоляцией токопроводящих жил и между проволоками в токопроводящей жиле заполнено герметиком, причем герметик под защитной оболочкой и под экраном витых пар имеет большую вязкость, чем герметик под изоляцией токопроводящих жил и между проволоками в токопроводящей жиле. (Патент на изобретение № 2308106 (RU), опубликованный 10.10.2007 г.)From the prior art, a control cable is known containing multi-wire conductive conductors covered with insulation, placed under a protective sheath, twisted into twisted pairs, on top of which a screen is applied in the form of a braid or winding with wires, characterized in that the free space under the protective sheath, under the screen of twisted pairs, under the insulation of the current-carrying cores and between the wires in the current-carrying core is filled with sealant, and the sealant under the protective sheath and under the shield of the twisted pairs has a higher viscosity than the sealant under the insulation of the current-carrying cores and between the wires in the current-carrying core. (Patent for invention No. 2308106 (RU), published on October 10, 2007)

Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении кабеля с токопроводящими жилами, скрученными в витые пары, герметизированными заполнителем (герметиком), наличие изоляции и наружной защитной оболочки. The features of the known cable, which coincide with the features of the claimed utility model, consist in the cable being made with conductive cores twisted into twisted pairs, sealed with filler (sealant), the presence of insulation and an outer protective sheath.

Проблемой, препятствующей получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, является получение кабеля управления во взрывобезопасном исполнении с токопроводящими жилами, скрученными между собой в группы, а затем в общую скрутку с герметизацией всех имеющихся пустот кабеля гидрофобным тиксотропным гелем с пенетрацией при 25°С 265÷500 ед. и температурой каплепадения не менее 150°С. The problem that prevents the known technical solution from obtaining the technical result that is provided by the claimed utility model is the production of an explosion-proof control cable with conductive cores twisted together into groups, and then into a common twist with sealing of all existing cable voids with a hydrophobic thixotropic gel with penetration at 25°C 265÷500 units. and a dropping temperature of at least 150°C.

Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении арсенала взрывобезопасных герметизированных кабелей управления и контроля.The technical problem that the utility model is aimed at solving is to expand the arsenal of explosion-proof sealed control and monitoring cables.

Техническим результатом является получение взрывобезопасного кабеля управления и контроля. The technical result is to obtain an explosion-proof control and monitoring cable.

Технический результат достигается тем, что взрывобезопасный кабель управления и контроля содержит герметизированные токопроводящие жилы с изоляцией жил из полимерного материала, которые скручены между собой в группы, а затем в общую скрутку, и наружную оболочку, при этом междупроволочные пустоты токопроводящих жил и междужильные пустоты общей скрутки герметизированы гидрофобным тиксотропным гелем с пенетрацией при 25°С 265÷500 ед. и температурой каплепадения не менее 150°С.The technical result is achieved by the fact that the explosion-proof control and monitoring cable contains sealed conductors with insulation of the conductors made of polymer material, which are twisted together into groups, and then into a common twist, and an outer sheath, with inter-wire voids of the conductive conductors and inter-core voids of a common twist sealed with a hydrophobic thixotropic gel with penetration at 25°C 265÷500 units. and a dropping temperature of at least 150°C.

Согласно ГОСТ Р 58342-2019 «Кабели силовые и контрольные для применения в электроустановках во взрывоопасных средах» все воздушные промежутки взрывобезопасного кабеля должны быть заполнены во избежание проникновения внутрь кабеля взрывоопасных газовых смесей. Таким образом, для того, чтобы изготовить кабель, который возможно использовать во взрывоопасных зонах, прежде всего, необходимо обеспечить герметичность всех конструктивных элементов кабеля, исключающую проникновение взрывоопасных воздушных смесей внутрь воздушных полостей кабеля. Герметичность токопроводящих жил, свободного пространства под защитной оболочкой, под экраном витых пар, под изоляцией токопроводящих жил в прототипе обеспечивается герметиком на основе полиэтилена низкой и высокой плотности с разной вязкостью. Данный герметик не обладает устойчивостью к повышенным температурам и нежелателен в использовании взрывобезопасных кабелей. Также известны герметики для кабелей на основе различных полимерных материалов и каучуков (поливинилхлорида, низкомолекулярного СКТН). Основной принцип работы таких заполнителей заключается в контролируемом процессе полимеризации. Однако наряду с надёжной защитой, подобный заполнитель увеличивает вес кабеля и усложняет технологию производства в связи с установлением контроля за процессом полимеризации. According to GOST R 58342-2019 “Power and control cables for use in electrical installations in explosive environments,” all air gaps in an explosion-proof cable must be filled to prevent explosive gas mixtures from penetrating into the cable. Thus, in order to produce a cable that can be used in explosive areas, first of all, it is necessary to ensure the tightness of all structural elements of the cable, preventing the penetration of explosive air mixtures into the air cavities of the cable. The tightness of the current-carrying conductors, the free space under the protective sheath, under the shield of twisted pairs, and under the insulation of the conductive conductors in the prototype is ensured by a sealant based on low- and high-density polyethylene with different viscosities. This sealant is not resistant to elevated temperatures and is not recommended for use in explosion-proof cables. Cable sealants based on various polymeric materials and rubbers (polyvinyl chloride, low molecular weight SKTN) are also known. The basic principle of operation of such fillers is a controlled polymerization process. However, along with reliable protection, such a filler increases the weight of the cable and complicates the production technology due to the establishment of control over the polymerization process.

В настоящее время для герметизации кабеля и надёжного заполнения внутренних пустот кабеля используются различные гидрофобные заполнители, которые при малейшем соприкосновении с водой либо водными парами увеличиваются в несколько раз, заполняя всё свободное пространство. Различают два типа гидрофобных заполнителей: у первого типа вязкость изменяется с изменением температуры, не превышающей теплостойкость полимерной изоляции кабеля, а у второго - с изменением давления, т.е. тиксотропные гидрофобные заполнители, характеризующиеся изменением текучести под воздействием повышенного давления. Currently, to seal the cable and reliably fill the internal voids of the cable, various hydrophobic fillers are used, which, at the slightest contact with water or water vapor, increase several times, filling all the free space. There are two types of hydrophobic fillers: in the first type, the viscosity changes with a change in temperature, not exceeding the heat resistance of the polymer insulation of the cable, and in the second type, with a change in pressure, i.e. thixotropic hydrophobic fillers, characterized by a change in fluidity under the influence of increased pressure.

В предлагаемом техническом решении проблема герметизации пустот во взрывобезопасном кабеле управления решается за счёт гидрофобного тиксотропного геля с пенетрацией при 25°С 265÷500 ед. и температурой каплепадения не менее 150°С. Данный гидрофобный тиксотропный заполнитель предназначен для заполнения свободного пространства межмодульного, а также межпроволочного пространства, изготовлен на основе базовых минеральных и низкотемпературных синтетических масел. Заполнитель имеет высокую адгезию к элементам кабеля, высокую температуру каплепадения (150°С), при этом, указанная пенетрация характеризует более точные данные консистенции геля по сравнению с вязкостью, описывающей текучесть смазочного материала. Число пенетрации характеризует густоту геля и его способность проникать в зазоры между поверхностями и удерживаться там. Число пенетрации является основой для определения индекса класса консистенции геля по NLGI. Таким образом, число пенетрации при 25°С 265÷500 ед соответствует классу консистенции NLGI от 2 (мягкая) до 000 (жидкая), т.е. по консистенции это очень мягкий и текучий заполнитель , который заполняет собой все имеющиеся воздушные полости и микропространства между проволоками токопроводящих жил, подизоляционные и междужильные пустоты между жилами в скрученных группах жил и пустоты между группами скрученных жил в общей скрутке жил. Пенетрация меньше 265 ед. говорит о том, что заполнитель будет иметь твёрдую и очень твёрдую консистенцию, что делает невозможным нанесение его на проволоки токопроводящих жил и сами токопроводящие жилы. 500 ед. пенетрации – верхний предел консистенции смазок и гелей по NLGI. Гидрофобность геля также имеет большое значение, т.к. при малейшем проникновении влаги гель разбухает, заполняя собой всё свободное междупроволочное или межфазное пространство. Тиксотропия представляет собой обратимый процесс образования и разрушения студнеобразных коллоидных структур, это свойство материала менять структуру в зависимости от внешних условий, структура тиксотропных систем в значительной степени позволяет устранить явление стекания геля с поверхности, в том числе вертикальной, тем самым предотвращая стекание геля с поверхности проволок токопроводящей жилы и по токопроводящей жиле. При механическом воздействии на гель при заполнении межпроволочного и межфазного пространства, гель становится более жидким, позволяя хорошо заполнять и вытеснять все воздушные включения, после прекращения воздействия, гель восстановливает свои характеристики, не позволяя заполнителю стекать с поверхности проволок и жил. Тиксотропность напрямую связана с пенетрацией геля. Высокая температура каплепадения (150°С) показывает, что даже при нагревании токопроводящей жилы до критической температуры 90°С, заполнитель не будет вытекать и выделяться на поверхности. Таким образом, осуществляя заполнение межпроволочных и межфазных пространств гидрофобным тиксотропным гелем с указанными характеристиками, мы получаем полностью герметизированную групповую и общую скрутку токопроводящих жил, которая используется в кабелях управления и контроля, с возможностью использования во взрывоопасных зонах.In the proposed technical solution, the problem of sealing voids in an explosion-proof control cable is solved by using a hydrophobic thixotropic gel with penetration at 25°C of 265÷500 units. and a dropping temperature of at least 150°C. This hydrophobic thixotropic filler is designed to fill the free space of the intermodular as well as interwire space, made on the basis of base mineral and low-temperature synthetic oils. The filler has high adhesion to cable elements, a high dropping point (150°C), while the specified penetration characterizes more accurate data on the consistency of the gel compared to viscosity, which describes the fluidity of the lubricant. The penetration number characterizes the thickness of the gel and its ability to penetrate into gaps between surfaces and remain there. The penetration number is the basis for determining the NLGI gel consistency class index. Thus, the penetration number at 25°C 265÷500 units corresponds to the NLGI consistency class from 2 (soft) to 000 (liquid), i.e. by consistency it is a very soft and flowing filler, which fills all existing air cavities and micro-spaces between the wires of current-carrying conductors, sub-insulation and inter-core voids between the conductors in twisted groups of conductors and voids between groups of twisted conductors in the general twisting of conductors. Penetration less than 265 units. indicates that the filler will have a hard and very hard consistency, which makes it impossible to apply it to the wires of conductive cores and the conductive cores themselves. 500 units penetration – the upper limit of the consistency of lubricants and gels according to NLGI. The hydrophobicity of the gel is also of great importance, because at the slightest penetration of moisture, the gel swells, filling all the free interwire or interfacial space. Thixotropy is a reversible process of formation and destruction of gelatinous colloidal structures, this is the property of a material to change its structure depending on external conditions, the structure of thixotropic systems largely eliminates the phenomenon of gel running off the surface, including vertical ones, thereby preventing gel from running off the surface of the wires conductor and along the conductor. When the gel is subjected to mechanical action when filling the interwire and interphase space, the gel becomes more liquid, allowing it to well fill and displace all air inclusions; after the cessation of the impact, the gel restores its characteristics, preventing the filler from draining from the surface of the wires and cores. Thixotropy is directly related to gel penetration. The high drop point (150°C) shows that even when the conductive core is heated to a critical temperature of 90°C, the filler will not flow out and be released on the surface. Thus, by filling the interwire and interphase spaces with a hydrophobic thixotropic gel with the specified characteristics, we obtain a completely sealed group and general twisting of conductors, which is used in control and monitoring cables, with the possibility of use in explosive areas.

Осуществляется заявляемая полезная модель следующим образом. The claimed utility model is implemented as follows.

Герметизация токопроводящих жил осуществляется на крутильной машине с использованием устройства для нанесения геля. Применяемый гель с пенетрацией при 25°С 265÷500 ед. и температурой каплепадения не менее 150°С выполняет функцию заполнения межпроволочного пространства токопроводящей жилы. При скрутке токопроводящей жилы происходит одновременное нанесение геля на проволоки токопроводящей жилы при прохождении проволок через головку специального устройства для нанесения геля. Диаметр выходного калибра устройства подбирается таким образом, чтобы обеспечить необходимый слой нанесенного геля. Таким образом, при наложении повива проволоки вдавливают гель во внутренний повив, оставляя необходимое количество в наружном.The conductors are sealed using a twisting machine using a gel applicator. The gel used with penetration at 25°C is 265÷500 units. and a dropping temperature of at least 150°C performs the function of filling the interwire space of the conductor. When twisting the conductor, gel is simultaneously applied to the wires of the conductor as the wires pass through the head of a special device for applying the gel. The diameter of the device's output gauge is selected in such a way as to provide the required layer of applied gel. Thus, when applying a layer of wire, the gel is pressed into the inner layer, leaving the required amount in the outer layer.

В частных случаях исполнения для герметизации токопроводящей жилы вместе с гелем могут применяться синтетические нити.In special cases, synthetic threads can be used to seal the conductive core along with the gel.

Далее, на линии первичной скрутки изолированных жил для нанесения геля применяется то же устройство, что при нанесении геля на проволоки токопроводящих жил. Принцип наложения - аналогичный, как и для заполнения межпроволочного пространства, только через установку будут проходить не металлические проволоки, а уже изолированные жилы, которые скручиваются в группы, а затем в общую скрутку.Further, on the line of primary twisting of insulated conductors, the same device is used to apply the gel as when applying the gel to the wires of current-carrying conductors. The principle of application is the same as for filling the inter-wire space, only it is not metal wires that will pass through the installation, but already insulated wires, which are twisted into groups, and then into a common twist.

В частном случае исполнения силовой кабель может быть выполнен в огнестойком исполнении с наложением поверх токопроводящей жилы огнестойкого барьера из слюдосодержащих лент, наложенных с перекрытием. На токопроводящие жилы методом экструзии накладывают полимерную изоляцию, служащую основным электроизоляционным элементом, предназначенную для выдерживания воздействия электрического поля и механической защиты токопроводящей жилы. Изоляция может быть выполнена из таких материалов как, например, высокомолекулярная этиленпропиленовая резина, кремнийорганическая резина, сшитый полиэтилен, поливинилхлоридный пластикат пониженной пожарной опасности, полимерные композиции, не содержащие галогенов. На изоляцию токопроводящей жилы может быть наложен экран из медных лужёных проволок или из фольгированного композиционного материала и оболочка из материалов, совместимых с материалами изоляции и наружной оболочки. Все подизоляционные, надизоляционные и прочие пустоты заполняются гелем.In a particular case of execution, the power cable can be made in a fire-resistant design with a fire-resistant barrier made of mica-containing tapes applied overlapping over the current-carrying core. Polymer insulation is applied to the conductive cores using the extrusion method, which serves as the main electrical insulating element, designed to withstand the effects of an electric field and mechanically protect the current-carrying core. The insulation can be made from materials such as, for example, high molecular weight ethylene propylene rubber, silicone rubber, cross-linked polyethylene, polyvinyl chloride plastic compound of reduced fire hazard, and halogen-free polymer compositions. A screen made of tinned copper wires or a foil composite material and a sheath made of materials compatible with the insulation and outer sheath materials can be applied to the insulation of the current-carrying core. All under-insulation, over-insulation and other voids are filled with gel.

Поверх общей скрутки может быть наложен общий экран из медных лужёных проволок или из фольгированного композиционного материала, поверх общего экрана может быть внутренняя оболочка, выпрессованная с одновременным заполнением промежутков между жилами, из материалов, соответствующих материалам наружной оболочки. В бронированных кабелях поверх внутренней оболочки накладывается броня из стальных оцинкованных лент или проволок. A common screen made of tinned copper wires or a foil composite material can be placed on top of the common twist; on top of the common shield there can be an inner shell, pressed out while simultaneously filling the gaps between the cores, from materials corresponding to the materials of the outer shell. In armored cables, armor made of galvanized steel strips or wires is applied over the inner sheath.

Далее накладывается наружная оболочка. Next, the outer shell is applied.

Материалами внутренней и наружной оболочками могут быть поливинилхлоридный пластикат пониженной пожарной опасности, полимерные композиции, не содержащие галогенов или любые другие полимерные композиции пониженной пожароопасности. Наружная оболочка выполняется с обжатием для исключения воздушных включений.The materials of the inner and outer shells can be polyvinyl chloride plastic compound of reduced fire hazard, polymer compositions that do not contain halogens or any other polymer compositions of reduced fire hazard. The outer shell is made with compression to eliminate air inclusions.

Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.The design of the claimed utility model has been successfully tested under production conditions.

Claims

1. Explosion-proof control and monitoring cable, containing sealed conductors with conductor insulation made of polymer material, twisted together into groups, and then into a common twist, and an outer sheath, characterized in that the inter-wire voids of the conductive conductors and the inter-core voids of the general twist are sealed with a hydrophobic thixotropic gel with penetration at 25°C 265÷500 units. and a dropping temperature of at least 150°C.

2. The cable according to claim 1, characterized in that the conductor is sealed with synthetic threads.

3. The cable according to claim 1, characterized in that a fire-resistant barrier is placed on top of the current-carrying core.

4. The cable according to claim 1, characterized in that a screen is placed on top of the insulated cores twisted together.

5. The cable according to claim 4, characterized in that a sheath is applied over the individual screens.

6. The cable according to claim 1, characterized in that a common screen is placed on top of the common twist.

7. The cable according to claim 1, characterized in that an internal sheath made of materials corresponding to the insulation and outer sheath materials is placed on top of the common screen.

8. The cable according to claim 1, characterized in that armor is applied over the inner sheath.