RU225071U1

RU225071U1 - Explosion-proof cable with sealed armor

Info

Publication number: RU225071U1
Application number: RU2024103944U
Authority: RU
Inventors: Денис Романович Никитин; Денис Юрьевич Корюкин; Лариса Николаевна Кузнецова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Камский кабель"
Filing date: 2024-02-16
Publication date: 2024-04-12

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям кабелей силовых взрывобезопасных, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии во взрывоопасных зонах. Технический результат заключается в получении силового взрывобезопасного кабеля. Технический результат достигается тем, что кабель содержит герметизированную токопроводящую жилу, на которую последовательно наложена полимерная изоляция, внутренняя оболочка, броня и наружная оболочка. При этом броня герметизирована гидрофобным тиксотропным гелем. 6 з.п. ф-лы.The utility model relates to the designs of explosion-proof power cables intended for the transmission and distribution of electrical energy in explosive areas. The technical result consists in obtaining a power explosion-proof cable. The technical result is achieved by the fact that the cable contains a sealed current-carrying core, on which polymer insulation, an inner sheath, armor and an outer sheath are successively applied. In this case, the armor is sealed with a hydrophobic thixotropic gel. 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).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 ).

Известен способ изготовления электрического кабеля, включающий предварительную герметизацию токопроводящей многопроволочной жилы, либо герметизацию токопроводящей многопроволочной жилы с наложением термического барьера, после чего накладывают изоляцию поверх жилы, далее формируют сердечник с герметизацией по внутренним повивам по меньшей мере из двух скрученных между собой изолированных токопроводящих жил, либо из по меньшей мере двух изолированных токопроводящих жил с наложением на них индивидуальных экранов и герметизацией под индивидуальным экраном, затем герметизируют наружные промежутки сердечника, далее накладывают общий экран, затем герметизируют воздушные промежутки над общим экраном при наложении разделительного слоя или наружной оболочки, затем накладывают броню, герметизируют броню с наложением на экструзионной линии наружной оболочки или защитного шланга, причем для герметизации используют трехкомпонентный силиконовый компаунд на основе кремнийорганического каучука, состоящий из основы, смеси неорганических антипиренов и катализатора.There is a known method for manufacturing an electric cable, which includes preliminary sealing of a current-carrying stranded core, or sealing of a current-carrying stranded core with the application of a thermal barrier, after which insulation is applied over the core, then a core is formed with sealing along the internal layers of at least two insulated conductive cores twisted together, or from at least two insulated conductive cores with individual screens applied to them and sealed under the individual screen, then the outer gaps of the core are sealed, then a common screen is applied, then the air gaps above the common screen are sealed when applying a separating layer or outer shell, then armor is applied , the armor is sealed with the application of an outer shell or protective hose on the extrusion line, and for sealing a three-component silicone compound based on organosilicon rubber is used, consisting of a base, a mixture of inorganic flame retardants and a catalyst.

(Патент RU № 2797030, МПК HO1B 7/285, HO1B 13/32 опубликованный 31.05.2023).(RU Patent No. 2797030, IPC HO1B 7/285, HO1B 13/32 published 05/31/2023).

Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении кабеля с токопроводящими многопроволочными герметизированными жилами, наличие изоляции, герметизированного сердечника с герметизацией внутренних и наружных повивов, герметизированным общим металлическим экраном, герметизированной бронёй с наложением на экструзионной линии наружной оболочки или защитного шланга. The features of the known cable, which coincide with the features of the claimed utility model, consist in the cable being made with conductive multi-wire sealed cores, the presence of insulation, a sealed core with sealing of internal and external layers, a sealed common metal screen, sealed armor with an outer sheath or protective hose overlaid on the extrusion line .

Отличием заявленной полезной модели от известного технического решения, является получение силового кабеля во взрывобезопасном исполнении с бронёй, герметизированной гидрофобным тиксотропным гелем. The difference between the claimed utility model and the known technical solution is the production of an explosion-proof power cable with armor sealed with a hydrophobic thixotropic gel.

Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в получении силового взрывобезопасного кабеля с геметизированной бронёй.The technical problem that the utility model is aimed at solving is to obtain a power explosion-proof cable with sealed armor.

Техническим результатом является получение силового взрывобезопасного кабеля. The technical result is to obtain an explosion-proof power cable.

Технический результат достигается тем, что кабель силовой взрывобезопасный содержит герметизированную токопроводящую жилу, на которую последовательно наложена полимерная изоляция, внутренняя оболочка, броня и наружная оболочки при этом броня герметизирована гидрофобным тиксотропным гелем.The technical result is achieved by the fact that the explosion-proof power cable contains a sealed current-carrying core, on which polymer insulation, an inner sheath, armor and an outer sheath are sequentially applied, while the armor is sealed with a hydrophobic thixotropic gel.

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. Таким образом, для того чтобы изготовить силовой кабель, который возможно использовать во взрывоопасных зонах, прежде всего, необходимо обеспечить герметичность всех конструктивных элементов кабеля, т.е. исключить наличие воздушных полостей в кабеле. Герметичность брони в прототипе (как и герметичность токопроводящих жил, металлических экранов, сердечника) обеспечивается заполнением воздушных промежутков трехкомпонентным силиконовым компаундом на основе кремнийорганического каучука, состоящего из основы, смеси неорганических антипиренов и катализатора. И дополнительно материалом наружной оболочки.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. Thus, in order to produce a power cable that can be used in hazardous areas, first of all, it is necessary to ensure the tightness of all structural elements of the cable, i.e. eliminate the presence of air cavities in the cable. The tightness of the armor in the prototype (as well as the tightness of the conductors, metal screens, and core) is ensured by filling the air gaps with a three-component silicone compound based on silicone rubber, consisting of a base, a mixture of inorganic fire retardants and a catalyst. And additionally the material of the outer shell.

Основной принцип работы полимерных каучуковых 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. The basic operating principle of polymer rubber 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. 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.

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 брони. 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 брони. 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 кабеля до критической температуры 90°С, заполнитель не будет вытекать и выделяться на поверхности. Таким образом, осуществляя заполнение межпроволочных пространств брони гидрофобным тиксотропным гелем с указанными характеристиками, мы получаем полностью герметизированную броню, которую можно использовать в силовых кабелях, 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 armor wires. 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 armor. 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 dropping point (150°C) shows that even when the cable 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 armor with a hydrophobic thixotropic gel with the specified characteristics, we obtain fully sealed armor that can be used in power cables intended for use in explosive areas.

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

Кабель силовой герметизированный может быть выполнен в одножильном и многожильном варианте.The sealed power cable can be made in single-core and multi-core versions.

Герметизация токопроводящей жилы или нескольких жил осуществляется с использованием синтетических нитей, геля, либо иных межпроволочных заполнителей. 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. Sealing of a conductive core or several cores is carried out using synthetic threads, gel, or other interwire fillers. 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 наружных промежутков между жилами. В экранированных кабелях поверх внутренней оболочки накладывают металлический экран из одной или двух медных лент с перекрытием. В частных случаях возможно одновременное использование металлического экрана и брони через разделительный слой.Then apply the inner shell, pressed out while simultaneously filling the outer spaces between the cores. In shielded cables, a metal screen of one or two overlapping copper tapes is placed over the inner sheath. In particular cases, it is possible to simultaneously use a metal screen and armor through a separating layer.

Затем поверх разделительного слоя или поверх внутренней оболочки накладывается броня из стальных оцинкованных проволок или проволок из алюминия или алюминиевого сплава. Герметизация брони путём нанесение геля осуществляется на операции наложение оболочки (защитного шланга). Перед экструзионной головкой располагается установка для нанесения геля. За счет большого давления в трубке подачи, обеспечивается проникновение геля между проволок. Диаметр выходного калибра устройства подбирается таким образом, чтобы обеспечить необходимый слой нанесенного геля. Гель попадает между проволок и под проволоки за счёт давления. Излишки геля на наружной поверхности проволок удаляются при помощи втулок/протиров наружного размера. При герметизации брони данным способом дополнительных обмоток не требуется. Armor made of galvanized steel wires or aluminum or aluminum alloy wires is then applied over the separating layer or over the inner shell. Sealing of armor by applying gel is carried out during the operation of applying a shell (protective hose). A gel application unit is located in front of the extrusion head. Due to the high pressure in the supply tube, the penetration of the gel between the wires is ensured. The diameter of the device's output gauge is selected in such a way as to provide the required layer of applied gel. The gel gets between the wires and under the wires due to pressure. Excess gel on the outer surface of the wires is removed using outer size bushings/rubs. When sealing armor using this method, no additional windings are required.

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 и внутренняя оболочки выполняются 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 and inner shells are made with compression to eliminate air inclusions.

Таким образом, получаем взрывобезопасный кабель и выполняем поставленную техническую задачу.Thus, we obtain an explosion-proof cable and fulfill the assigned technical task.

Claims

1. An explosion-proof power cable containing a sealed conductor core, on which polymer insulation, an inner sheath, armor and an outer sheath are sequentially applied, characterized in that the armor is sealed with a hydrophobic thixotropic gel.

2. Cable according to claim 1, characterized in that the armor 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.

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 it contains several conductive cores.

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

6. The cable according to claim 1, characterized in that it contains a metal screen.

7. The cable according to claim 6, characterized in that a separating layer is applied over the metal screen.