RU93573U1

RU93573U1 - WINDING WIRE

Info

Publication number: RU93573U1
Application number: RU2009143654/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Михайлович Кортунов; Игорь Борисович Крайнов; Александр Золтанович Зыман
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Группа Компаний Системной Консолидации"
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2010-04-27

Abstract

3аявляемая полезная модель относится к электротехнике и касается конструкции изолированных электрических обмоточных проводов, основное назначение которых - электродвигатели погружных электроустановок - таких, как нефтяные и водные насосы, электробуры, другие специальные погружные устройства. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемой полезной модели, является улучшение технических характеристик провода, которые позволяют ему выдерживать более высокие механические и температурные нагрузки, сохраняя при этом все другие улучшенные характеристики, свойственные аналогам. Электрический провод, содержит токопроводящую жилу, с изоляцией из радиационномодифицированного фторполимера. Кроме того, провод содержит также второй слой изоляции из подвергнутого воздействию направленного пучка электронов полиэфирэфиркетона. При этом наиболее оптимальным является отношение толщины первого слоя изоляции провода к толщине второго слоя, равное 1-1,1. 1 н.п.п., 1 илл. The claimed utility model relates to electrical engineering and relates to the design of insulated electric winding wires, the main purpose of which is electric motors of submersible electrical installations - such as oil and water pumps, electric drills, and other special submersible devices. The technical result achieved by using the inventive utility model is to improve the technical characteristics of the wire, which allow it to withstand higher mechanical and thermal loads, while maintaining all the other improved characteristics inherent in analogues. An electric wire contains a conductive core with insulation from a radiation-modified fluoropolymer. In addition, the wire also contains a second layer of insulation from the exposed electron beam of the polyether ether ketone. The most optimal is the ratio of the thickness of the first layer of insulation of the wire to the thickness of the second layer, equal to 1-1.1. 1 n.p.p., 1 ill.

Description

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике а именно конструкции изолированных электрических обмоточных проводов, основное назначение которых - электродвигатели погружных электроустановок - таких, как нефтяные и водные насосы, электробуры, другие специальные погружные устройства.The inventive utility model relates to electrical engineering, namely the design of insulated electrical winding wires, the main purpose of which is electric motors of submersible electrical installations - such as oil and water pumps, electric drills, and other special immersion devices.

Специфической особенностью погружных электроустановок является то, что обмотки их двигателей непосредственно подвергаются воздействию перекачиваемой жидкости. В связи с этим принципиальными особенностями обмоточных проводов указанной области применения по сравнению с другими областями являются:A specific feature of submersible electrical installations is that the windings of their motors are directly exposed to the pumped liquid. In this regard, the principal features of the winding wires of the specified field of application in comparison with other areas are:

- повышенная электрическая прочность изоляции;- increased dielectric strength;

- химическая стойкость к воздействию масел, нефтепродуктов, щелочей, кислот, спиртов и других агрессивных сред;- chemical resistance to oils, petroleum products, alkalis, acids, alcohols and other aggressive environments;

- высокая механическая прочность в связи со значительными растягивающими, истирающими и режущими нагрузками в процессе изготовления статоров электродвигателей;- high mechanical strength in connection with significant tensile, abrasive and cutting loads in the manufacturing process of stators of electric motors;

- длительная эксплуатация в условиях высоких температур.- long-term operation at high temperatures.

Конструктивно электрические обмоточные провода представляют собой одно- или многопроволочную токопроводящую жилу с изоляцией. Изоляция может быть выполнена одним из двух способов: обмоткой изоляционными лентами с последующим запеканием слоев полимерных лент или экструзией (выдавливанием изоляционного полимера, нагретого до температуры плавления).Structurally, the electrical winding wires are a single or multi-wire conductive core with insulation. Insulation can be performed in one of two ways: by wrapping with insulating tapes, followed by baking layers of polymer tapes or by extrusion (extrusion of an insulating polymer heated to its melting temperature).

В качестве полимерных материалов изоляции обмоточных электрических проводов для погружных электродвигателей используются, как правило, полиэтилен низкой и высокой плотности, полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт, эмаль.As polymeric materials for insulation of winding electric wires for submersible electric motors, as a rule, low and high density polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, fluoroplast, enamel are used.

Наибольшее распространение получили следующие типы изоляции (см Месенжик Я.З., Осягин А.А. “Кабели и провода для геофизических, гидрологических исследований и добычи полезных ископаемых”, Энциклопедический справочник, том 1 - Тверь: Издательство ГЭРС, - 2002, с, 289-297);The following insulation types were most widely used (see Mesenzhik Ya.Z., Osyagin AA “Cables and wires for geophysical, hydrological research and mining”, Encyclopedic Handbook, Volume 1 - Tver: Publishing House GERS, - 2002, p. 289-297);

- двухслойная из полиэтиленовых лент низкой и высокой плотности;- two-layer of low and high density polyethylene tapes;

- двухслойная из двух материалов - полиэтилена и полипропилена;- two-layer of two materials - polyethylene and polypropylene;

- двухслойная из эмали и поливинилхлоридного пластиката;- two-layer of enamel and polyvinyl chloride plastic compound;

- многослойная (до 5 слоев) ленточная из разных типов фторопластовых или полиимидно-фторопластовых пленок;- multilayer (up to 5 layers) tape from different types of fluoroplastic or polyimide-fluoroplastic films;

- однослойная монолитная изоляция из экструдированного слоя фторопласта;- single-layer monolithic insulation from an extruded fluoroplastic layer;

- двухслойная из пленки фторопласта одной марки и экструдированного слоя из фторопласта другой марки и др.- two-layer of a fluoroplastic film of one brand and an extruded layer of fluoroplastic of another brand, etc.

На практике наибольшее применение при изготовлении статоров нефтепогружных электронасосов находят обмоточные электрические провода марки ППИ-У, выпускаемые отечественными кабельными заводами по ТУ 16-705.159-80. Провод выполнен из токопроводящей медной жилы и двух слоев полиимиднофторопластовой пленки отечественного или импортного производства с последующей термической обработкой.In practice, the winding electric wires of the PPI-U brand, manufactured by domestic cable plants according to TU 16-705.159-80, find the greatest application in the manufacture of stators of oil submersible electric pumps. The wire is made of a conductive copper core and two layers of polyimide fluoroplastic film of domestic or imported production with subsequent heat treatment.

Известен также применяющийся в промышленности обмоточный электрический провод, выпускаемый по тем же ТУ 16-705.159-80, состоящий из токопроводящей медной жилы, первого изоляционного слоя выполненного методом эмалирования из полиамидимидного лака и второй слой из односторонней полиимиднофторопластовой пленки с последующей термообработкой. Марка провода ПЭИ-200. Однако провод обладает довольно низкими техническими характеристиками.A winding electric wire used in industry is also known, manufactured according to the same TU 16-705.159-80, consisting of a conductive copper core, the first insulating layer made of enamel from polyamide imide varnish and the second layer from a single-sided polyimide fluoroplastic film with subsequent heat treatment. PEI-200 wire grade. However, the wire has a rather low technical characteristics.

Улучшение технических характеристик обмоточных электрических проводов для погружных электродвигателей идет в основном по пути использования новых материалов изоляции и усовершенствований технологии их нанесения при этом важным показателем является также и уменьшение цены изделия.Improving the technical characteristics of winding electric wires for submersible motors is mainly through the use of new insulation materials and improvements in the technology of their application, while an important indicator is also a reduction in the price of the product.

Известен обмоточный электрический провод, содержащий токопроводящую жилу, изолированную полиамидно-фторопластовой пленкой (патент RU №63105 на полезную модель, МПК Н01В 3/30).Known winding electric wire containing a conductive core insulated with a polyamide-fluoroplastic film (patent RU No. 63105 for utility model, IPC Н01В 3/30).

Известен обмоточный электрический провод, содержащий токопроводящую жилу, покрытую полимерной изоляцией, выполненной из ароматического полиэфирэфиркетона (патент RU на полезную модель №83872 МПК Н01В 3/30, Н01В 7/00).Known winding electric wire containing a conductive core coated with polymer insulation made of aromatic polyetheretherketone (RU patent for utility model No. 83872 IPC Н01В 3/30, Н01В 7/00).

В предпочтительном варианте исполнения провода токопроводящая жила выполнена из меди. Этот провод обладает комплексом высоких эксплуатационных характеристик.In a preferred embodiment, the conductive core is made of copper. This wire has a set of high performance characteristics.

Ароматический полиэфирэфиркетон является известным полимером и может примененяться в качестве материала конструкционного назначения в различных технологиях, он дает много преимуществ производителям и фирмам-изготовителям комплектного оборудования, а также открывает новые перспективы для целого ряда сегментов рынка, от электроники, изоляции проводов и кабелей, до авиационно-космической промышленности, а также при производстве полупроводников и в автомобильной промышленности (Rev. Plast. Mol., 1989, v.40, No 391, p.120). Во всех этих случаях, использование материалов на основе ароматического полиэфирэфиркетона (торговые названия: VICTREX® (полиэфирэфиркетон PEEK), VICOTE®, пленка APTIV, производимая с использованием полимера VICTREX®) может способствовать снижению системных издержек, помочь улучшить эксплуатационные характеристики.Aromatic polyetheretherketone is a well-known polymer and can be used as a structural material in various technologies, it gives many advantages to manufacturers and manufacturers of complete equipment, and also opens up new prospects for a number of market segments, from electronics, insulation of wires and cables, to aviation -the space industry, as well as in the manufacture of semiconductors and in the automotive industry (Rev. Plast. Mol., 1989, v.40, No. 391, p. 120). In all these cases, the use of materials based on aromatic polyetheretherketone (trade names: VICTREX® (PEEK polyetheretherketone), VICOTE®, APTIV film made using VICTREX® polymer) can help reduce system costs and help improve performance.

Показатель теплостойкости, характеризующий максимально допустимую температуру длительной эксплуатации провода изготовленного с изоляцией из ароматического полиэфирэфиркетона составляет 250°С, а кратковременной эксплуатации - 300°С.The heat resistance index characterizing the maximum permissible temperature of long-term operation of a wire made with insulation from aromatic polyetheretherketone is 250 ° С, and of short-term operation - 300 ° С.

Однако, недостатком всех выше перечисленных проводов является их недостаточно высокие технические характеристики.However, the disadvantage of all of the above wires is their insufficiently high technical characteristics.

Наиболее близким техническим решением является электрический повод, который также может использоваться как обмоточный, содержащий токопроводящую жилу, с изоляцией из экструдированного радиационно модифицированного фторполимера (патент RU на полезную модель №63107 «Монтажный электрический провод», МПК H01B 3/30).The closest technical solution is an electrical drive, which can also be used as a winding, containing a conductive core, with insulation from extruded radiation-modified fluoropolymer (RU patent for utility model No. 63107 "Installation electrical wire", IPC H01B 3/30).

Технология изготовления такого провода включает облучение изоляции из фторполимера (сополимера тетрафторэтилена с этиленом), в результате которого радиационное модифицирование фторполимера увеличивает прочность изоляции. Однако эта технология имеет существенные недостатки.The technology for manufacturing such a wire involves irradiating the insulation from a fluoropolymer (a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer), as a result of which the radiation modification of the fluoropolymer increases the insulation strength. However, this technology has significant disadvantages.

При облучении изоляции электронами в присутствии кислорода часть энергии излучения затрачивается на окисление. Скорость деструкции полимера под влиянием кислорода увеличивается, а скорость сшивания уменьшается. Радиационное окисление поверхности и объема полимера существенно ухудшает электрофизические и механические характеристики изоляции, что особенно проявляется при повышении температуры. Температурные коэффициенты диэлектрической проницаемости и удельного сопротивления изоляции при облучении на воздухе выше, чем при облучении в инертной среде. В этих случаях существенно различаются так же абсолютные значения диэлектрической проницаемости и удельного сопротивления изоляции (см. рис.29б, табл.21) (стр.211, прил.2) («Кабели для газовой промышленности» Я.З. Месенжник, издательство ФАН - Узбекской ССР, Ташкент, 1972 г.When the insulation is irradiated with electrons in the presence of oxygen, part of the radiation energy is spent on oxidation. The rate of destruction of the polymer under the influence of oxygen increases, and the rate of crosslinking decreases. Radiation oxidation of the surface and volume of the polymer significantly affects the electrophysical and mechanical characteristics of the insulation, which is especially manifested with increasing temperature. The temperature coefficients of the dielectric constant and the insulation resistivity when irradiated in air are higher than when irradiated in an inert medium. In these cases, the absolute values of the dielectric constant and the insulation resistivity also significantly differ (see Fig. 29b, Table 21) (p. 211, Appendix 2) (“Cables for the gas industry” Y.Z. Mesenzhnik, FAN Publishing House - Uzbek SSR, Tashkent, 1972

Поэтому целесообразно проводить такое облучение в инертной среде. Однако, в камерах, где производится обработка изоляции электронным облучением, создание бескислородной среды в объеме камеры более 18 м³ с большим количеством технологических проемов требует серьезных технических решений и капиталовложений (Г.П.Макиенко «Кабели и провода, применяемые в нефтегазовой индустрии», стр.127, прил.1).Therefore, it is advisable to carry out such irradiation in an inert environment. However, in the chambers where the insulation is processed by electron irradiation, the creation of an oxygen-free medium in the chamber volume of more than 18 m ³ with a large number of technological openings requires serious technical solutions and investments (GP Makienko “Cables and wires used in the oil and gas industry”, p. 127, adj. 1).

Заявляемая полезная модель решает задачу усовершенствования конструкции провода путем улучшения его технических характеристик, влияющих на работоспособность провода в условиях повышенных температур и механических нагрузок, при этом снижены затраты на их производство.The inventive utility model solves the problem of improving the design of the wire by improving its technical characteristics that affect the performance of the wire in conditions of elevated temperatures and mechanical loads, while reducing the cost of their production.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемой полезной модели, является улучшение технических характеристик провода, которые позволяют ему выдерживать более высокие механические и температурные нагрузки, сохраняя при этом все другие улучшенные характеристики, свойственные аналогам.The technical result achieved by using the inventive utility model is to improve the technical characteristics of the wire, which allow it to withstand higher mechanical and thermal loads, while maintaining all the other improved characteristics inherent in analogues.

Этот технический результат достигается тем, что обмоточный провод, содержащий токопроводящую жилу, с изоляцией из радиационномодифицированного фторполимера, в соответствии с заявляемой полезной моделью, содержит второй слой изоляции из подвергнутого воздействию электронов полиэфирэфиркетона. При этом наиболее оптимальным является отношение толщины первого слоя изоляции провода к толщине второго слоя, равное 1-1,1.This technical result is achieved in that the winding wire containing a conductive core with insulation from a radiation-modified fluoropolymer, in accordance with the claimed utility model, contains a second insulation layer from electrons of polyether ether ketone. The most optimal is the ratio of the thickness of the first layer of insulation of the wire to the thickness of the second layer, equal to 1-1.1.

Технология изготовления такого провода может быть следующей. Изготавливают токопроводящую жилу предпочтительно из электротехнической меди. Такая токопроводящая жила соответствует ТУ 16.К71-087-90 - проволока медная круглая марки ММ.The manufacturing technology of such a wire may be as follows. A conductive core is made preferably from electrotechnical copper. Such a conductive core corresponds to TU 16.K71-087-90 - MM round copper wire.

Накладывают методом экструзии первый слой изоляции толщиной 0,20+/-0,03 мм - фторполимер, например модифицированный фторполимер марки Hyflon MFA F 1530, производства голландской фирмы “Solvay”, которая производит его по собственным требованиям; или фторполимер марки “Teflon” FEP-100, или “Tefzel-750” выпускаемый концерном “Dupont”, по собственным требованиям, или модифицированный фторполимер марки 4МБ-Б, выпускаемый Кировочепецким Химкомбинатом РФ по ТУ 301-05-73-90. Температура на экструдере по зонам устанавливается от 360 до 430 гр.С, скорость экструзии от 10 до 16 м/мин (в зависимости от диаметра провода).The first layer of insulation with a thickness of 0.20 +/- 0.03 mm is applied by extrusion — a fluoropolymer, for example, a modified fluoropolymer of the brand Hyflon MFA F 1530, manufactured by the Dutch company Solvay, which produces it according to its own requirements; either a fluoropolymer of the Teflon brand FEP-100, or Tefzel-750 manufactured by the Dupont concern, according to its own requirements, or a modified fluoropolymer of the 4MB-B brand manufactured by the Kirovochepetsk Chemical Combine of the Russian Federation according to TU 301-05-73-90. The temperature on the extruder in the zones is set from 360 to 430 gr. C, the extrusion speed from 10 to 16 m / min (depending on the diameter of the wire).

Затем накладывают второй слой изоляции из полиэфирэфиркетона методом обмотки, например, две ленты пленки марки Aptiv 1000G-0,008 мм или Aptiv 1000G-0,012 мм производства английской фирмы “Victrex (“Victrex Manufacturing Limited”) по собственным техническим требованиям, с перекрытием образующим толщину изоляционного слоя не выводящую диаметр провода за пределы допуска согласно ТУ 16-705.159-80. Скорость изолирования 2-4 м/мин при ширине изоляционной ленты 8-12 мм (в зависимости от диаметра провода). Затем термообрабатывают при температуре 365-395 гр.С, протягивая через камеру термоагрегата со скоростью 3-4,5 м/мин (в зависимости от диаметра жилы провода).Then a second layer of polyether etherketone insulation is applied by winding, for example, two tapes of Aptiv 1000G-0.008 mm or Aptiv 1000G-0.012 mm film produced by the British company Victrex (“Victrex Manufacturing Limited”) according to their own specifications, with overlapping forming the thickness of the insulation layer not bringing the wire diameter out of tolerance according to TU 16-705.159-80. Insulation speed 2-4 m / min with an insulating tape width of 8-12 mm (depending on the diameter of the wire). Then it is heat treated at a temperature of 365-395 ° C, pulling through the chamber of the thermal unit at a speed of 3-4.5 m / min (depending on the diameter of the wire core).

Второй слой изоляции может быть наложен также методом экструзии. При этом для второго слоя может быть использован гранулированный полиэфирэфиркетон марки Victretx 381G, производства английской фирмы “Victrex” (“Victrex Manufacturing Limited”). Толщина второго слоя 0,22+/-0,03 мм. Геометрические размеры применяемых обмоточных проводов соответствуют действующим ТУ 16 705.159-80. Температура на экструдере по зонам устанавливается от 390 до 450 грС, при скорости экструзии 8-12 м/мин. (в зависимости от диаметра провода).The second layer of insulation can also be applied by extrusion. In this case, for the second layer, granulated Victerex 381G polyether etherketone manufactured by the English company Victrex (Victrex Manufacturing Limited) can be used. The thickness of the second layer is 0.22 +/- 0.03 mm. The geometric dimensions of the applied winding wires correspond to the current TU 16 705.159-80. The temperature on the extruder in the zones is set from 390 to 450 ° C, with an extrusion speed of 8-12 m / min. (depending on the diameter of the wire).

Наложение изоляции с помощью экструзионного оборудования производят в соответствии со следующим технологическим циклом. С отдающего барабана проволока поступает через нагревательное устройство в экструдер, где осуществляется наложение изоляции. Затем посредством тягового устройства провод через емкость с охлаждающей жидкостью поступает на приемный барабан.The application of insulation using extrusion equipment is carried out in accordance with the following technological cycle. From the output drum, the wire enters through the heating device to the extruder, where insulation is applied. Then, through the traction device, the wire through the container with the coolant enters the receiving drum.

После наложения второго слоя изоляции провод подвергают радиационной обработке под воздействием электронов в импульсном линейном ускорителе ИЛУ.After applying a second layer of insulation, the wire is subjected to radiation treatment under the influence of electrons in a pulse linear accelerator ILU.

При этом первый слой изоляции является бескислородно радиационно модифицированным фторполимером, поскольку доступ воздуха к первому слою изоляции исключен. При этом наличие в конструкции провода материала второго внешнего слоя, подвергнутого воздействию электронов, существенно улучшает технические характеристики провода (см. табл.).In this case, the first insulation layer is an oxygen-free radiation-modified fluoropolymer, since air access to the first insulation layer is excluded. At the same time, the presence in the structure of the wire material of the second outer layer exposed to electrons significantly improves the technical characteristics of the wire (see table).

Таблица 1Table 1 Наименование характеристикName of characteristics Обмоточные проводаWinding wires Выпускаемый по ТУ 16-705.159-80 марки ППИ-УManufactured in accordance with TU 16-705.159-80 of the PPI-U brand С изоляцией из полиэфир-эфиркетона без радиацион
ной обработкиWith polyester etherketone insulation without radiation
Noah processing Прототип с изоляцией из радиационно модифицир фторопластаPrototype with isolation from radiation modification of ftoroplast Заявляемый проводThe inventive wire В возд. средеIn the air. environment В инерт. средеInert. environment 22 33 4four 66 1one Интервал рабочих температур (долговрем. воздейст.) °СInterval of operating temperatures (long-term. Impact) ° С (-60)-(+200)(-60) - (+ 200) (-40)-(250)(-40) - (250) (-40)-(180)(-40) - (180) (-40)-(220)(-40) - (220) (-60)-(+260)(-60) - (+ 260) 22 Интервал рабочих температур (кратковрем. воздейст.) °СInterval of working temperatures (short-term impact) ° С (-60)-(+220)(-60) - (+ 220) (-60)-(300)(-60) - (300) (-60)-(200)(-60) - (200) (-60)-(250)(-60) - (250) (-60)-(+330)(-60) - (+ 330) 33 Температура плавления полимера °СPolymer melting point ° C 310310 340340 310310 370370 410410 Электрическое сопротивлениеElectrical resistance 200200 260260 170170 270270 350350

4four изоляции (пересчитанное на 1 км длины) Мом.isolation (recalculated per 1 km of length) Mom. 55 Пробивное напряжение изоляции кВ (измеряемое по ГОСТ 2990-88)Breakdown voltage of insulation kV (measured according to GOST 2990-88) 1212 18eighteen 1010 20twenty 2828 66 Пробивное напряжение на проход кВ. (измеряемое по ГОСТ 2990-88)Breakdown voltage per pass kV. (measured according to GOST 2990-88) 88 88 66 88 1212 77 Механическая прочность на истирание (число обратно-поступательных ходов иглы по ГОСТ 15634.2-70.Mechanical abrasion resistance (number of back and forth needle strokes according to GOST 15634.2-70. 150150 450450 130130 400400 600600

Сущность полезной модели поясняется рисунком.The essence of the utility model is illustrated in the figure.

Провод содержит токопроводящую жилу 1 из меди или другого проводящего материала, а также слой изоляции 2 из радиационномодифицированного под воздействием электронно-лучевой сшивки фторполимера, помещенного в оболочку из слоя изоляции 3 из полиэфирэфиркетона, подвергнутого воздействию направленного пучка электронов в ускорителе.The wire contains a conductive core 1 made of copper or other conductive material, as well as an insulation layer 2 of radiation-modified fluoropolymer, which is radiation-modified by electron beam crosslinking, placed in a sheath of an insulation layer 3 of polyether etherketone, subjected to a directed electron beam in the accelerator.

Из провода можно изготавливать многожильные кабели.Multicore cables can be made from wire.

Заявляемый провод обладает комплексом высоких эксплуатационных характеристик превосходящих имеющиеся сегодня лучшие аналоги (таблица 1).The inventive wire has a range of high performance characteristics superior to the best analogues available today (table 1).

Материал изоляции относится по критерию огнестойкости к трудногорючим материалам, благодаря чему провод выдерживает тесты международных стандартов, как провод с ограниченной опасностью пожара.According to the fire resistance criterion, the insulation material belongs to refractory materials, due to which the wire withstands international standards tests, like a wire with a limited fire hazard.

Claims

1. A winding wire containing a conductive core with insulation from a radiation-modified fluoropolymer, characterized in that it contains a second insulation layer from an exposed electron beam of a polyether ether ketone.

2. The winding wire according to claim 1, characterized in that the ratio of the thickness of the first layer of insulation of the wire to the thickness of the second is in the range of 1-1.1.