RU2790612C1

RU2790612C1 - Electric cable connector for connecting submersible motors

Info

Publication number: RU2790612C1
Application number: RU2022122792A
Authority: RU
Inventors: Фаат Тахирович Шамилов; Артур Алмазович Нуретдинов; Денис Фаритович Габдуллин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер"
Filing date: 2022-08-24
Publication date: 2023-02-28

Abstract

FIELD: electric engineering.

SUBSTANCE: elastomeric seal is installed on the end side of the case in the holes made for each wire, pressed with a sleeve to fix the seal around the wire, connected to the case by a thread. The end of the seal is conical to ensure the tightness of the wire from the pressure direction, and the inner surface of the sleeve for fixing the seal around the wire mimics the configuration of the seal to ensure the tightness of the wire and compresses the seal. The angle of conical part of the seal is made in the range from 5 to 10 degrees, which ensures its uniform compression by the sleeve to fix the seal around the wire over the entire core area. The coupling is a metal case with a block inside of it, pressed with a sleeve to fix the block, connected to the body by a thread. In the case and the block, axisymmetric holes are made; cable wires pass through them.

EFFECT: pressure integrity improvement.

1 cl, 1 dwg

Description

Область техники.The field of technology.

Изобретение относится к области электротехники, к концевым соединителям для кабелей, находящихся в жидкой среде, предназначено для подключения погружных электродвигателей в конструкциях вводов напряжения и применяется для кабелей, находящихся в жидкой среде. The invention relates to the field of electrical engineering, to end connectors for cables in a liquid medium, is intended for connecting submersible motors in voltage input structures and is used for cables in a liquid medium.

Уровень техники.The level of technology.

Известна Высокотемпературная муфта кабельного ввода погружного электродвигателя из патентного документа RU 203568 U1, содержащая корпус и заполненный компаундом хвостовик переменного сечения, соединенные между собой и закрепленные на конце токопроводящего кабеля, каждый провод которого, пропущенный через сквозные отверстия в корпусе, освобожден на части своей длины от свинцовой защитной оболочки, загерметизирован на входе в корпус и соединен со штепсельным наконечником, при этом на каждый провод накручен изолятор, концы проводов, освобожденные от свинцовой оболочки и частично освобожденные от изолирующих оболочек, выведены во внутреннюю полость корпуса и соединены при помощи резьбового соединения со штепсельными наконечниками; кроме того, корпус и хвостовик, который выполнен методом холодной штамповки из тонкостенной трубы, тем самым обеспечивая большое внутреннее пространство и отсутствие углов и граней на внутренней поверхности, что исключает возможность повреждения кабеля при сборке, соединены между собой методом сварки сплошным швом, изолятор токопроводящей жилы (ТПЖ) выполнен в виде втулки, на одном конце которой закреплен штепсельный наконечник, а другой конец крепится на свинцовой оболочке кабеля и герметизируется высокотемпературной изоляционной лентой, причем изолятор дополнительно герметизируется уплотнительным кольцом, расположенным между корпусом и колодкой штепсельных наконечников; колодка штепсельных наконечников изготовлена из металла, уплотнительное кольцо изготовлено из высокотемпературного полимерного материала. Недостатком данного решения является сложность конструкции, недостаточная степень герметизации.Known High-temperature coupling cable gland submersible motor from patent document RU 203568 U1, containing a housing and a compound-filled shank of variable cross section, connected to each other and fixed at the end of a conductive cable, each wire of which, passed through through holes in the housing, is freed for part of its length from lead protective sheath, sealed at the entrance to the housing and connected to the plug lug, while an insulator is wound on each wire, the ends of the wires, freed from the lead sheath and partially freed from the insulating sheaths, are brought out into the internal cavity of the housing and connected by means of a threaded connection to the plug tips; in addition, the body and the shank, which is made by cold stamping from a thin-walled pipe, thereby providing a large internal space and the absence of corners and edges on the inner surface, which eliminates the possibility of damage to the cable during assembly, are interconnected by continuous seam welding, the conductive core insulator (TPZH) is made in the form of a sleeve, at one end of which a plug lug is fixed, and the other end is attached to the lead sheath of the cable and sealed with a high-temperature insulating tape, and the insulator is additionally sealed with a sealing ring located between the body and the block of the plug lug; the terminal block is made of metal, the sealing ring is made of high-temperature polymer material. The disadvantage of this solution is the complexity of the design, insufficient degree of sealing.

Известны Устройство и способы герметизации и крепления муфты к силовому кабелю (патентный документ US20120100737A1), представляющие собой устройства компонентов и способы соединения и герметизации муфты с электрическим кабелем, используемым в условиях нефтяной скважины; электрические провода закреплены в изолирующих элементах, удерживаемых внутри головки муфты; провода вставлены в проходы, образованные через изолирующие элементы, каждый из которых имеет участок эллиптической формы; каналы образованы вдоль поверхности проходов и по окружности участков эллиптической формы; уплотнения предусмотрены в частях эллиптической формы и ограничивают электрические провода; на уплотнения наносится жидкость на углеводородной основе, вызывающая его набухание и заполнение пространства между выводами и изоляторами, включая каналы. Недостатком данного решения является сложность конструкции и сборки.Known Device and methods for sealing and fastening the clutch to the power cable (patent document US20120100737A1), which are device components and methods for connecting and sealing the clutch with an electric cable used in an oil well; electrical wires are fixed in insulating elements held inside the coupling head; the wires are inserted into the passages formed through the insulating elements, each of which has an area of elliptical shape; the channels are formed along the surface of the passages and around the circumference of the elliptical sections; seals are provided in parts of an elliptical shape and limit electrical wires; a hydrocarbon based liquid is applied to the seals, causing it to swell and fill the space between the terminals and insulators, including the channels. The disadvantage of this solution is the complexity of design and assembly.

Известна Высокотемпературная муфта кабельного ввода для погружного электродвигателя (патентный документ RU 2 588 608 C1), которая содержит корпус и заполненный компаундом хвостовик переменного сечения, соединенные между собой и закрепленные с помощью уплотнительных элементов и колец на конце токопроводящего кабеля. Каждый провод кабеля пропущен через сквозные отверстия в корпусе, освобожден на части своей длины от свинцовой защитной оболочки и соединен со штепсельным наконечником, вмонтированным в колодке штепсельных наконечников. На торцевой стороне корпуса, обращенной к хвостовику, вокруг сквозных отверстий выполнены выступы в виде втулок с коническим участком на конце.Known High-temperature cable entry sleeve for a submersible motor (patent document RU 2 588 608 C1), which contains a housing and a compound-filled shank of variable cross section, interconnected and secured with sealing elements and rings at the end of the conductive cable. Each wire of the cable is passed through through holes in the housing, part of its length is released from the lead protective sheath and connected to a plug lug mounted in the plug lug block. On the end side of the body, facing the shank, protrusions in the form of bushings with a conical section at the end are made around the through holes.

Наиболее близким решением к заявленному является Муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей из патентного документа RU 160671 U1, содержащая корпус с хвостовиком для ввода силового кабеля, размещенные в корпусе токоведущие жилы силового кабеля, присоединенные к штепсельным наконечникам внутри корпуса, опорную шайбу, набор уплотнительных шайб, нажимной элемент, гайку, фиксирующую сжатие уплотнительных шайб, отличающаяся тем, что та часть штепсельных наконечников, которая расположена внутри корпуса муфты, выполнена с электроизоляционным теплостойким покрытием.The closest solution to the claimed one is a cable gland for connecting submersible motors from patent document RU 160671 U1, containing a housing with a shank for entering a power cable, current-carrying cores of the power cable placed in the housing, connected to plug-in lugs inside the housing, a support washer, a set of sealing washers , a pressure element, a nut that fixes the compression of the sealing washers, characterized in that that part of the plug lugs, which is located inside the coupling body, is made with an electrically insulating heat-resistant coating.

Недостатками вышеприведенных решений являются зависимость герметизации от состава заливки компаунда, длительный срок его затвердевания, низкая скорость сборки и переналадки, хрупкость материалов, используемых для изготовления муфты. The disadvantages of the above solutions are the dependence of sealing on the composition of the filling of the compound, the long period of its solidification, the low speed of assembly and changeover, the fragility of the materials used to manufacture the coupling.

Несмотря на высокий уровень развития исследуемой области техники, разнообразие различных вариантов герметизирующих устройств для кабелей, на текущем уровне техники не решены такие проблемы, как сложность конструкций, продолжительное время сборки и переналадки, недостаточно высокий уровень изоляции. На решение данных задач направлена конструкция заявленного изобретения.Despite the high level of development of the studied field of technology, the variety of different options for sealing devices for cables, the current level of technology has not solved such problems as the complexity of structures, long assembly and changeover times, and insufficiently high insulation levels. The design of the claimed invention is aimed at solving these problems.

Раскрытие сущности изобретения.Disclosure of the essence of the invention.

Технический результат заключается в упрощении конструкции муфты, ее монтажа и ремонта, повышении герметичности конструкции.The technical result consists in simplifying the design of the coupling, its installation and repair, increasing the tightness of the structure.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что заявленное изобретение представляет собой металлический корпус, внутри которого установлена колодка, поджатая втулкой для фиксации колодки, соединенной с корпусом при помощи резьбы; в корпусе и колодке выполнены осесимметричные отверстия, через которые проходят провода кабеля; на части длины провода, находящегося внутри колодки, удалено наружное изоляционное покрытие и на жиле нарезана резьба для навинчивания наконечников; внутри колодки на каждый провод установлено уплотнение для обеспечения продольной герметичности муфты; с торцевой стороны корпуса в выполненных отверстиях на каждый провод установлено уплотнение для обеспечения герметичности провода, поджатое втулкой для фиксации уплотнения вокруг провода, соединенной с корпусом при помощи резьбы, причем конец уплотнения для обеспечения герметичности провода со стороны направления давления выполнен коническим, а внутренняя поверхность втулки для фиксации уплотнения вокруг провода повторяет конфигурацию уплотнения для обеспечения герметичности провода и обжимает уплотнение для обеспечения герметичности провода. При этом стоит отметить, что уплотнение для обеспечения герметичности провода и уплотнение для обеспечения продольной герметичности муфты выполнены из эластомера, стойкого к высоким температурам (порядка 200°С) и перепадам давления (до 60 МПа), угол конусной части уплотнения для обеспечения герметичности провода выполнен в диапазоне от 5 до 10 градусов, что обеспечивает его равномерное обжатие втулкой для фиксации уплотнения вокруг провода по всей площади жилы, исключая заломы провода и предотвращая короткое замыкание и пробои, обеспечивая герметичность, что позволяет не использовать компаунд, упрощает конструкцию и ее ремонтопригодность.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the claimed invention is a metal case, inside which there is a pad, pressed with a sleeve to fix the pad, connected to the body by means of a thread; axisymmetric holes are made in the body and block through which the cable wires pass; on a part of the length of the wire inside the block, the outer insulating coating was removed and a thread was cut on the core for screwing the lugs; inside the block, a seal is installed on each wire to ensure the longitudinal tightness of the coupling; on the end side of the housing, in the holes made, each wire is equipped with a seal to ensure the tightness of the wire, pressed by a sleeve to fix the seal around the wire, connected to the body by means of a thread, and the end of the seal to ensure the tightness of the wire from the pressure direction is made conical, and the inner surface of the sleeve to secure the seal around the wire repeats the configuration of the seal to seal the wire and crimps the seal to seal the wire. At the same time, it should be noted that the seal to ensure the tightness of the wire and the seal to ensure the longitudinal tightness of the coupling are made of an elastomer resistant to high temperatures (about 200 ° C) and pressure drops (up to 60 MPa), the angle of the conical part of the seal to ensure the tightness of the wire is made in the range from 5 to 10 degrees, which ensures its uniform compression by the sleeve to fix the seal around the wire over the entire area of the core, eliminating wire creases and preventing short circuits and breakdowns, ensuring tightness, which allows not to use the compound, simplifies the design and its maintainability.

Изобретение иллюстрируется на чертеже, представленном на фигуре.The invention is illustrated in the drawing shown in the figure.

Цифрами на фигуре обозначены:The numbers on the figure indicate:

1 - металлический корпус;1 - metal case;

2 - колодка;2 - block;

3 - втулка для фиксации колодки;3 - sleeve for fixing the shoe;

4 - провод;4 - wire;

5 - кабель;5 - cable;

6 - наружное изоляционное покрытие;6 - outer insulating coating;

7 - жила;7 - vein;

8 - резьба для навинчивания наконечников;8 - thread for screwing tips;

9 - наконечник;9 - tip;

10 - уплотнение для обеспечения продольной герметичности муфты;10 - seal to ensure the longitudinal tightness of the coupling;

11 - уплотнение для обеспечения герметичности провода;11 - seal to ensure the tightness of the wire;

12 - втулка для фиксации уплотнения вокруг провода.12 - sleeve for fixing the seal around the wire.

Динамика изобретения.The dynamics of invention.

Муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей работает следующим образом. К заявленному решению подключается кабель погружного двигателя через осесимметричные отверстия муфты, каждый провод кабеля защищен уплотнением для обеспечения герметичности провода и втулкой для фиксации уплотнения вокруг провода, угол конусной части уплотнения подобран таким образом, что обеспечивает его равномерное обжатие втулкой для фиксации уплотнения вокруг провода по всей площади жилы, исключая заломы провода и предотвращая короткое замыкание и пробои, обеспечивая герметичность. При эксплуатации на большой глубине изобретение выдерживает высокие перепады температур и давления за счет используемых материалов и конструкции. Заявителем были изготовлены опытные образцы муфты, надежность и эксплуатационные качества протестированы, угол конусной части уплотнения для обеспечения герметичности провода подобран опытным путем и протестирован на всем диапазоне от 5 до 10 градусов, технический результат достигнут на всем диапазоне.Clutch cable entry for connecting submersible motors works as follows. The submersible motor cable is connected to the claimed solution through the axisymmetric openings of the coupling, each cable wire is protected by a seal to ensure the tightness of the wire and a sleeve to fix the seal around the wire, the angle of the conical part of the seal is chosen in such a way that ensures its uniform compression by the sleeve to fix the seal around the wire throughout area of the core, excluding wire creases and preventing short circuits and breakdowns, ensuring tightness. When operating at great depths, the invention withstands high temperature and pressure differences due to the materials used and construction. The Applicant has manufactured prototypes of the coupling, tested the reliability and performance, the angle of the conical part of the seal to ensure the tightness of the wire was selected empirically and tested over the entire range from 5 to 10 degrees, the technical result was achieved over the entire range.

Изобретение позволяет обеспечить повышение герметичности конструкции в сравнении с существующими аналогами, упрощение конструкции муфты за счет отсутствия необходимости в хвостовике и компаунде, ее монтажа и ремонта.EFFECT: invention makes it possible to increase the tightness of the structure in comparison with existing analogues, simplify the design of the coupling due to the absence of the need for a shank and compound, its installation and repair.

Заявленное решение является новым, обладает технической применимостью и изобретательским уровнем.The claimed solution is new, has technical applicability and inventive step.

Claims

Cable entry sleeve for connecting submersible electric motors, consisting of a metal housing, inside which a block is installed, pressed by a sleeve for fixing the block, connected to the body by means of a thread, axisymmetric holes are made in the body and block through which the cable wires pass, a thread is located on the core for screwing of the lugs, inside the block, an elastomeric seal is installed on each wire to ensure the longitudinal tightness of the coupling, characterized in that on the end side of the body in the holes made, an elastomeric seal is installed on each wire to ensure the tightness of the wire, pressed by a sleeve to fix the seal around the wire connected to the body by means of a thread, wherein the end of the seal to ensure the tightness of the wire on the side of the pressure direction is made conical, and the inner surface of the sleeve for fixing the seal around the wire repeats the configuration of the seal to ensure the tightness tightness of the wire and compresses the seal to ensure the tightness of the wire, the angle of the conical part of the seal to ensure the tightness of the wire is made in the range from 5 to 10 degrees.