RU223131U1

RU223131U1 - Explosion-proof cable with sealed core

Info

Publication number: RU223131U1
Application number: RU2023128423U
Authority: RU
Inventors: Денис Юрьевич Корюкин; Денис Романович Никитин; Лариса Николаевна Кузнецова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Камский кабель"
Filing date: 2023-11-02
Publication date: 2024-02-02

Abstract

Полезная модель относится к кабельной технике. Технический результат заключается в обеспечении силового взрывобезопасного кабеля на низкое напряжение с герметизированной токопроводящей жилой. Кабель содержит герметизированную токопроводящую жилу, на которую последовательно наложена полимерная изоляция, внутренняя и наружная оболочки, токопроводящая жила герметизирована гидрофобным тиксотропным гелем с пенетрацией при 25°С 300÷500 ед. и каплепаданием не менее 150°С. 6 з.п. ф-лы.The utility model relates to cable technology. The technical result consists in providing a low-voltage explosion-proof power cable with a sealed conductor. The cable contains a sealed conductor core, on which polymer insulation, inner and outer sheaths are sequentially applied, the conductor core is sealed with a hydrophobic thixotropic gel with penetration at 25°C of 300÷500 units. and a drop of at least 150°C. 6 salary f-ly.

Description

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно, к конструкциям кабелей силовых взрывобезопасных, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии во взрывоопасных зонах всех классов (кабели с медными токопроводящими жилами) и классов 2, 20, 21 и 22 (кабели с алюминиевыми токопроводящими жилами) на номинальное переменное напряжение 0,6÷3 кВ частотой 50 Гц для сетей с заземлённой и изолированной нейтралью.The utility model relates to cable technology, namely, to the designs of explosion-proof power cables intended for the transmission and distribution of electrical energy in hazardous areas of all classes (cables with copper conductors) and classes 2, 20, 21 and 22 (cables with aluminum conductors ) for a rated alternating voltage of 0.6÷3 kV with a frequency of 50 Hz for networks with a grounded and insulated neutral.

Известен кабель судовой герметизированный, включающий токопроводящие медные жилы с заполнителем и изоляцией из резины, изолированные жилы, скрученные в сердечник с заполнителем, и оболочку из резины, отличающийся тем, что заполнитель токопроводящей жилы выполнен из термореактивного герметизирующего состава с прочностью связи контакта «медь-заполнитель» и «заполнитель-изоляция» от 0,2 до 4,5 кН/м, заполнитель сердечника выполнен из термореактивного герметизирующего состава с прочностью связи контакта «заполнитель-изоляция» от 1,0 до 7,5 кН/м, а контакта «заполнитель-оболочка» от 1 до 6 кН/м, при этом предел прочности при растяжении заполнителя меньше предела прочности при растяжении изоляции и оболочки кабеля. (Патент RU № 115553, МПК HO1B 9/00, опубликованный 27.04.2012).A sealed marine cable is known, including conductive copper cores with a filler and rubber insulation, insulated cores twisted into a core with a filler, and a rubber sheath, characterized in that the core of the conductive core is made of a thermosetting sealing composition with the strength of the copper-filler contact. " and "filler-insulation" from 0.2 to 4.5 kN/m, the core filler is made of a thermosetting sealing composition with the bond strength of the “filler-insulation” contact from 1.0 to 7.5 kN/m, and of the “filler-shell” contact from 1 to 6 kN/m, while the tensile strength of the filler is less than the tensile strength of the insulation and cable sheath. (RU Patent No. 115553, IPC HO1B 9/00, published 04/27/2012).

Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении кабеля с токопроводящими жилами, герметизированными заполнителем, наличие изоляции, сердечника и наружной 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 sealed with filler, the presence of insulation, a core and an outer sheath.

Причиной, препятствующей получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, является получение силового кабеля во взрывобезопасном исполнении с токопроводящей жилой, герметизированной гидрофобным тиксотропным гелем с пенетрацией при 25°С 265÷500 ед. и температурой каплепадения не менее 150°С.The reason preventing the known technical solution from obtaining the technical result that is provided by the claimed utility model is the production of an explosion-proof power cable with a conductor sealed with a hydrophobic thixotropic gel with penetration at 25°C of 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 силовых герметизированных кабелей и в получении силового взрывобезопасного кабеля с геметизированной токопроводящей жилой.The technical problem to be solved by the utility model is to expand the arsenal of explosion-proof power sealed cables and to obtain an explosion-proof power cable with a sealed conductor.

Техническим результатом является получение силового взрывобезопасного кабеля на низкое напряжение с герметизированной токопроводящей жилой.The technical result is the production of a low voltage explosion-proof power cable with a sealed conductor.

Технический результат достигается тем, что в кабеле силовом взрывобезопасном, содержащем герметизированную токопроводящую жилу, на которую последовательно наложена полимерная изоляция, внутренняя и наружная оболочки, токопроводящая жила герметизирована 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 in an explosion-proof power cable containing a sealed conductor core, on which polymer insulation, inner and outer sheaths are sequentially applied, the conductor core is sealed with a hydrophobic thixotropic gel with penetration at 25°C of 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 силовой 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 в прототипе обеспечивается использованием заполнителя из термореактивного герметизирующего состава. Основной принцип работы термореактивного заполнителя заключается в контролируемом процессе полимеризации. Когда кабель с таким заполнителем подвергается воздействию нагрева, происходит реакция, в результате которой полимерные частицы слипаются между собой и образуют прочный защитный слой, который гарантирует надёжную защиту от внешних воздействий и проникновения воды. 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 power 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 in the prototype is ensured by the use of a filler made of a thermosetting sealing composition. The basic operating principle of thermoset aggregate is a controlled polymerization process. When a cable with such a filler is exposed to heat, a reaction occurs as a result of which the polymer particles stick together and form a durable protective layer that guarantees reliable protection from external influences and water penetration. 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 в силовом взрывобезопасном кабеле 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 токопроводящей жилы. 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. При механическом воздействии на гель при заполнении межпроволочного пространства, гель становится более жидким, позволяя хорошо заполнять и вытеснять все воздушные включения, после прекращения воздействия, гель восстанавливает свои характеристики, не позволяя заполнителю стекать с поверхности проволок. 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 пространств токопроводящей жилы гидрофобным тиксотропным гелем с указанными характеристиками, мы получаем полностью герметизированную токопроводящую жилу, которую можно использовать в силовых кабелях на напряжение от 0,6 до 3 кВ, предназначенных для эксплуатации во взрывоопасных зонах.In the proposed technical solution, the problem of sealing voids in a power explosion-proof 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 microspaces between the wires of the conductive core. 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 current-carrying conductor. When the gel is subjected to mechanical action when filling the interwire space, the gel becomes more liquid, allowing it to fill well and displace all air inclusions; after the cessation of the action, the gel restores its characteristics, not allowing the filler to drain from the surface of the wires. 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 spaces of the conductor with a hydrophobic thixotropic gel with the specified characteristics, we obtain a completely sealed conductor that can be used in power cables for voltages from 0.6 to 3 kV, intended for use in explosive areas.

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

Герметизация токопроводящей жилы 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 conductor is 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, the wires press the gel 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.

Кабель силовой герметизированный может быть выполнен в одножильном и многожильном варианте. 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, этиленпропиленовая резина, сшитый полиэтилен, поливинилхлорид в пожаробезопасном исполнении, безгалогенные композиции. Изолированные жилы многожильных кабелей скручиваются вокруг герметизированного профилированного жгута из невулканизированной резины или иного мягкого равноценного материала с добавлением синтетических нитей, который при скрутке деформируется и заполняет внутренний промежуток между изолированными жилами, повторяя его форму.The sealed power cable can be made in single-core and multi-core versions. 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. Insulation can be made of materials such as, for example, ethylene propylene rubber, cross-linked polyethylene, fireproof polyvinyl chloride, and halogen-free compositions. The insulated cores of multicore cables are twisted around a sealed profiled bundle made of unvulcanized rubber or other soft equivalent material with the addition of synthetic threads, which, when twisted, is deformed and fills the internal gap between the insulated cores, repeating its shape.

Затем накладывают внутреннюю оболочку, выпрессованную с одновременным заполнением промежутков между жилами. В кабелях на номинальное напряжение 3 кВ и в экранированных кабелях на напряжение 0,66 и 1 кВ поверх внутренней оболочки накладывают металлический экран из одной или двух медных лент с перекрытием. В бронированных кабелях поверх внутренней оболочки накладывается броня из стальных оцинкованных лент или проволок или лент (проволок) из алюминия или алюминиевого сплава с обмоткой под и над бронёй. В частных случаях возможно одновременное использование металлического экрана и брони через разделительный слой.Then apply the inner shell, pressed out while simultaneously filling the spaces between the cores. In cables with a nominal voltage of 3 kV and in shielded cables with voltages of 0.66 and 1 kV, a metal screen of one or two overlapping copper tapes is placed over the inner sheath. In armored cables, armor made of galvanized steel tapes or wires or tapes (wires) of aluminum or aluminum alloy is applied over the inner sheath with windings under and above the armor. In special cases, it is possible to simultaneously use a metal screen and armor through a separating layer.

Далее накладывается наружная оболочка или защитный шланг.Next, the outer sheath or protective hose is applied.

Материалами внутренней и наружной оболочек могут быть этиленпропиленовая резина или резина, не содержащая галогенов, поливинилхлорид в пожаростойком или хладостойком исполнении, полимерные безгалогеновые композиции или любые другие полимерные композиции пониженной пожароопасности и т.д. Наружная оболочка выполняется с обжатием для исключения воздушных включений.The materials of the inner and outer shells can be ethylene propylene rubber or halogen-free rubber, fire-resistant or cold-resistant polyvinyl chloride, halogen-free polymer compositions or any other polymer compositions of reduced fire hazard, etc. 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 power cable containing a sealed conductor core, on which polymer insulation, inner and outer sheaths are sequentially applied, characterized in that the conductor core is sealed with a hydrophobic thixotropic gel with penetration at 25°C of 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 it contains several conductive cores.

4. The cable according to claim 3, characterized in that the conductive cores are twisted into a core around a sealed profiled bundle.

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

6. The cable according to claim 1, characterized in that a copper screen is applied over the inner sheath.

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