КАБЕЛЬ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно, к конструкциям кабелей высоковольтных для железнодорожного подвижного состава на номинальное напряжение 4000 В переменного тока частоты 50 Гц или 6000 В постоянного тока для центрального электроснабжения пассажирских поездов.
Известен кабель для подвижного состава рельсового транспорта №132605, опубликованный 20.09.2013 г., содержащий, по меньшей мере, одну медную токопроводящую жилу с изоляцией и оболочкой из резины на основе метилвинилсилоксанового каучука и мела.
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели заключаются в наличии медной токопроводящей жилы, покрытой резиновой изоляцией и наличие резиновой оболочки.
Отличием данной конструкции кабеля является изготовление изоляции и оболочки кабеля из резины на основе метилвинилсилоксанового каучука.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель по патенту RU №45858, опубликованному 27.05.2005 г., кабель высоковольтный гибкий, состоящий из токопроводящей жилы, поверх которой последовательно расположены: внутренний экран из полупроводящей резины, резиновая изоляция, наружный экран из полупроводящей резины, синтетическая пленка, экран из медных луженых проволок, синтетическая пленка, резиновая оболочка.
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении одножильного кабеля с резиновой изоляцией, с экраном из медных луженых проволок и резиновой оболочкой.
Причиной, препятствующей получению в известном кабеле технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, является изготовление кабеля с наложением изоляции непосредственно на токопроводящую жилу и в выполнении изоляции и оболочки кабеля из резины на основе каучуков с заданными характеристиками.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении арсенала гибких кабелей с резиновой изоляцией и оболочкой, в достижении более низкой себестоимости гибкого высоковольтного кабеля, с сохранением высокого качества кабеля и достижением необходимых физико-механических характеристик: стойкости к истиранию, тепловому старению, морозо- и тепло- стойкости, повышение усталостной выносливости при многократных деформациях, в сочетании с гибкостью и эластичностью.
Данная задача решается за счет того, что кабель высоковольтный гибкий состоит из токопроводящей медной жилы, поверх которой расположена резиновая изоляция на основе этиленпропилендиенового каучука, синтетической пленки, металлического экрана, разделительного слоя и резиновой оболочки.
Кроме того, медная токопроводящая жила может быть луженой, поверх токопроводящей жилы под изоляцию может экструзией накладываться внутренний экран из электропроводящей резины, а поверх изоляции - наружный экран из экструдированной электропроводящей резины, или только наружный экран (без внутреннего), металлический экран кабеля выполняется в виде оплетки из медных луженых проволок, а разделительный слой может выполняться из синтетической пленки (например, из полиэтилентерефталатной), исключающей внедрение проволок металлического экрана в экран из электропроводящей резины или оболочку. Резиновая оболочка может изготавливаться из резиновой смеси каучуков, обеспечивающих высокие физико-механические характеристика кабеля, например, из смеси этиленпропилендиенового, изо-пренового и полибутадиенового каучуков.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков в заявленной полезной модели является то, что кабель данной конструкции, выполненный с указанными каучуками в изоляции и резине оболочки, обладает необходимыми для гибкого кабеля высокими эксплуатационными характеристиками при работе кабеля в широком температурном диапазоне от минус 60°C (в исполнении ХЛ) до плюс 55°C (в исполнении Т) в течение не менее 6 лет для кабеля, предназначенного для присоединения к подвижным токоприемникам, и не менее 12 лет для кабеля, предназначенного к неподвижным токоприемникам.
Физико-механические характеристики кабеля, его гибкость и эластичность зависят от класса гибкости токопроводящих жил, от материала изоляции на токопроводящих жилах и материала оболочки кабеля.
Токопроводящая жила кабеля в заявляемой конструкции соответствует 5 классу гибкости по ГОСТ 22483.
Для придания резине, используемой в изготовлении изоляции и оболочки заданных свойств, необходим подбор различных видов каучуков с определенными характеристиками.
Выбор этиленпропилендиенового каучука для изоляции обусловлен следующими его свойствами.
Этиленпропилендиеновый каучук содержит частичную ненасыщенность связей, допускает вулканизацию с серой, но присутствие серы вызывает сильную коррозию медной жилы, поэтому для сшивки используется перкадокс (перекисная сшивка). Частичная ненасыщенность связей в этиленпропилендиеновом каучуке обуславливает способность сохранять эластичность и технологичность резиновой изоляции при различных температурных колебаниях.
Выбор каучуков, используемых в резине для оболочки кабеля, обусловлен их физико-механическими характеристиками, сочетание которых в резиновой смеси обеспечивает выполнение необходимых требований к электрическим, механическим параметрам кабеля, а также к требованиям по надежности в эксплуатации и гарантийным срокам службы кабеля.
Например, резиновая оболочка заявляемого высоковольтного кабеля может изготавливаться на основе смеси полибутадиенового, изопренового и этиленпропилендиенового каучуков.
Этиленпропилендиеновый каучук придает резине, используемой в оболочке кабеля, как уже говорилось выше, необходимую эластичность и технологичность. Полибутадиеновый каучук обладает необходимыми свойствами для наружной оболочки кабеля: высокими прочностными показателями, обеспечивает высокую усталостную выносливость, стойкость к низким температурам и превосходные эластические свойства, но при хранении каучука возникают трудности в связи с его хлодотекучестью и морозостойкостью, кроме того, он уступает изопреновому каучуку по таким характеристикам, как сопротивлению раздиру и температуростойкости, поэтому сочетание свойств этиленпропилендиенового, полибутадиенового и изопренового каучуков приводит к получению необходимых характеристик резиновой оболочки высоковольтного гибкого кабеля.
Отсутствие внутреннего экрана (в отличие от кабеля-прототипа) в конструкции заявляемого высоковольтного кабеля компенсируется качественной скруткой токопроводящей жилы, при которой не требуется выравнивание электрического поля, вносимого токопроводящей жилой и воздушных прослоек.
А функции наружного экрана из электропроводящей резины по защите кабеля от влияния внешнего поля берет на себя металлический экран в виде оплетки из медных луженых проволок.
Таким образом, при уменьшении себестоимости кабеля за счет отсутствия двух электропроводящих экранов получается высоковольтный кабель, не уступающий прототипу по надежности в эксплуатации, а за счет подбора каучуков для изоляции и оболочки, не уступающий кабелю-прототипу по высоким эксплуатационным характеристикам.
Осуществляется полезная модель следующим образом.
Токопроводящая жила скручена из медных проволок или медных проволок луженых оловом. Токопроводящие жилы предназначены для протекания электрического тока.
Токопроводящая жила покрыта резиновой изоляцией на основе этиленпропилендиенового каучука. Изоляция является электроизоляционным элементом кабеля.
Поверх изоляции по жиле наложена синтетическая пленка с перекрытием не менее 10% и металлический экран в виде оплетки из медных луженых проволок. Резиновая оболочка накладывается поверх металлического экрана. Между оболочкой и металлическим экраном наложен разделительный слой из синтетической пленки, исключающий внедрение проволок металлического экрана в экран из электропроводящей резины или в резиновую оболочку.
Изготовление кабеля происходит по следующему принципу.
Токопроводящая жила скручивается на крутильном оборудовании.
Этап изолирования токопроводящей жилы совмещается с дальнейшей вулканизацией и ступенчатым охлаждением.
Обмотка синтетической пленкой производится при наложении оболочки.
Наложение оболочки производиться на экструзионном оборудовании с дальнейшей вулканизацией и ступенчатым охлаждением. Электропроводящие экраны (при наличии) накладываются методом экструзии.
Окончательным этапом производством, является испытание готовой продукции на соответствии кабеля к заявленным требованиям.
Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.