КАБЕЛЬНЫЙ ВВОД

Полезная модель относится к электротехническим изделиям, в частности, к кабельным соединительным устройствам, а именно, к кабельным вводам и может быть применена на электрооборудовании.
Аналогом заявленного технического решения является конструкция кабельного ввода по заявке на изобретение GB 2296998 (заявитель Hawke Cable Glands Limited, МПК H02G 15/00, дата подачи з. 10.01.1995). Согласно описанию к заявке на изобретение GB 2296998, кабельный ввод содержит соосно сопряженные штуцер, втулку и накидную гайку, расположение которых определяет центральный проход для кабеля, пару внутренних зажимных элементов для зажима брони кабеля. Конец штуцера имеет коаксиальное цилиндрическое отверстие для размещения кольцевого уплотнения. Внутренний зажимной элемент брони выполнен в виде муфты. Внешний зажимной элемент брони выполнен в виде кольца. Зажимные поверхности муфты и кольца имеют одинаковый угол конусности. Существует возможность варьирования размера кольцевого зазора между муфтой и кольцом для размещения брони различной толщины. Недостатком данной конструкции кабельного ввода является сложность его конструкции из-за большого количества деталей и недостаточная надежность фиксации брони из-за наличия однонаправленного небольшого участка ее закрепления.
Наиболее близким аналогом по назначению и технической сути является конструкция кабельного ввода для монтажа бронированного кабеля по заявке на изобретение GB 2214728 (заявитель С.М.Р Ltd, МПК H02G 3/22, дата подачи з. 20.01.1988). Кабельный ввод предназначен для крепления кабеля в отверстие в стенке корпуса электротехнического оборудования. Сборка включает в себя промежуточную втулку, главную втулку, запорную втулку и прижимную гайку. Броня кабеля зажимается между запорной втулкой и поверхностью главной втулки. Наружная поверхность может быть рифленой, чтобы обеспечить шероховатость для зацепления брони.
Прижимная гайка устанавливается на запорную втулку посредством резьбового соединения. Недостатком данной конструкции кабельного ввода является сложность конструкции, большая металлоемкость из-за большого количества деталей и соответственно высокая стоимость. В процессе монтажа возможно попадание брони в резьбовое соединение и заклинивание деталей. Недостаточная надежность закрепления брони, из-за наличия однонаправленного участка для ее закрепления. При появлении зазора между втулками возможно выдергивание брони.
Задачей полезной модели является создание кабельного ввода, позволяющего обеспечить упрощение его конструкции, повысить надежность крепления брони и повысить удобство монтажа.
Поставленная задача в общем случае решается тем, что кабельный ввод содержит штуцер, внутренний зажимной элемент брони, выполненный в виде втулки, и наружный зажимной элемент брони, выполненный в виде накидной гайки с отверстием в донной части, взаимное расположение которых образует сквозной канал для кабеля, установочная часть штуцера выполнена с возможностью закрепления в корпус прибора, а приемная часть штуцера снабжена наружной резьбовой поверхностью и отверстием, при этом внутренний зажимной элемент - втулка - расположен, по меньшей мере, частично внутри наружного зажимного элемента - накидной гайки, снабженной внутренней резьбовой поверхностью, а втулка выполнена с уменьшением ее наружного диаметра в направлении от средней части к ее концевым частям, максимальный наружный диаметр втулки превышает диаметр отверстия приемной части штуцера и диаметр отверстия в донной части накидной гайки, резьбовая поверхность приемной части штуцера выполнена наружной и накидная гайка установлена на приемной части штуцера.
В первом частном случае поставленная задача дополнительно решается тем, что отверстие приемной части штуцера выполнено с заходным участком, соответствующим по форме концевой части втулки со стороны приемной части штуцера.
В одном уточнении первого частного случая поставленная задача дополнительно решается тем, что заходный участок отверстия приемной части штуцера и концевая часть втулки со стороны приемной части штуцера выполнены коническими с одинаковым углом конусности.
В другом уточнении первого частного случая поставленная задача дополнительно решается тем, что заходный участок отверстия приемной части штуцера и концевая часть втулки со стороны приемной части штуцера выполнены сферическими с одинаковой кривизной.
Во втором частном случае поставленная задача дополнительно решается тем, что донная часть накидной гайки выполнена с заходным участком, соответствующим по форме концевой части втулки со стороны накидной гайки.
В одном уточнении второго частного случая поставленная задача дополнительно решается тем, что заходный участок донной части накидной гайки и концевая часть втулки со стороны накидной гайки выполнены коническими с одинаковым углом конусности.
В другом уточнении второго частного случая поставленная задача дополнительно решается тем, что заходный участок донной части накидной гайки и концевая часть втулки со стороны накидной гайки выполнены сферическими с одинаковой кривизной.
Во всех случаях осуществления предлагаемый кабельный ввод отличается от ближайшего аналога тем, что внутренний зажимной элемент выполнен в виде втулки с уменьшением ее наружного диаметра в направлении от средней части к ее концевым частям, наружный зажимной элемент выполнен в виде накидной гайки с отверстием в донной части, при этом максимальный наружный диаметр втулки превышает диаметр отверстия приемной части штуцера и диаметр отверстия в донной части накидной гайки, резьбовая поверхность приемной части штуцера выполнена наружной, и накидная гайка установлена на приемной части штуцера.
В первом частном случае предлагаемый кабельный ввод дополнительно отличается тем, что отверстие приемной части штуцера выполнено с заходным участком, соответствующим по форме концевой части втулки со стороны приемной части штуцера.
В одном уточнении первого частного случая предлагаемый кабельный ввод дополнительно отличается тем, что заходный участок отверстия приемной части штуцера и концевая часть втулки со стороны приемной части штуцера выполнены коническими с одинаковым углом конусности.
В другом уточнении первого частного случая предлагаемый кабельный ввод дополнительно отличается тем, что заходный участок отверстия приемной части штуцера и концевая часть втулки со стороны приемной части штуцера выполнены сферическими с одинаковой кривизной.
Во втором частном случае предлагаемый кабельный ввод дополнительно отличается тем, что донная часть накидной гайки выполнена с заходным участком, соответствующим по форме концевой части втулки со стороны накидной гайки.
В одном уточнении второго частного случая предлагаемый кабельный ввод дополнительно отличается тем, что заходный участок донной части накидной гайки и концевая часть втулки со стороны накидной гайки выполнены коническими с одинаковым углом конусности.
В другом уточнении второго частного случая предлагаемый кабельный ввод дополнительно отличается тем, что заходный участок донной части накидной гайки и концевая часть втулки со стороны накидной гайки выполнены сферическими с одинаковой кривизной.
Кабельный ввод содержит штуцер, втулку и накидную гайку, взаимное расположение которых образует сквозной канал для протягивания кабеля, при этом втулка выполняет функцию внутреннего зажимного элемента для выпущенного участка броневой оболочки и располагается, по меньшей мере, частично в полости накидной гайки, а накидная гайка выполняет функцию наружного зажимного элемента. Она снабжена внутренней резьбовой поверхностью и присоединяется непосредственно к штуцеру, приемная часть которого снабжена, соответственно, наружной резьбовой поверхностью. Такое взаимное расположение деталей позволяет уменьшить их количество и упростить конструкцию кабельного ввода. При расположении втулки не только частично внутри накидной гайки, но и частично внутри приемной части штуцера также сокращается количество деталей и, соответственно, упрощается конструкция, а также облегчается монтаж кабельного ввода вследствие возможности предварительной центровки втулки, облаченной в выпуск броневой оболочки кабеля и частично посаженной в отверстие приемной части штуцера, с уплотнением посадки слоем брони кабеля.
Уменьшение наружного диаметра втулки в направлении от средней части к ее концевым частям создает выпуклую в продольном сечении форму втулки. Форма втулки может быть разной, например, цилиндрической с конусными концевыми частями, цилиндрической с концевыми частями криволинейной формы, например, со сферической наружной поверхностью (т.е. в виде участков поверхности сферы), с эллипсоидной наружной поверхностью, с веретенообразной наружной поверхностью и т.п.. Можно указать, что на наружной поверхности втулки допустимы выпуклости и впадины мелкого масштаба, если они в целом не нарушают уменьшение наружного диаметра концевых частей втулки относительно максимальных диаметров средней части втулки. Например, даже втулка с наружной поверхностью в виде наружной поверхности гантели отвечает такому условию и обеспечивает получение технического результата. Такая форма (т.е. с уменьшением наружного диаметра в направлении от средней части к концевым частям втулки) позволяет закреплять броню в двух направлениях с заведением концов брони в отверстие приемной части штуцера и с зажиманием в кольцевом зазоре, образующемся между поверхностями втулки и приемной части штуцера, что увеличивает надежность крепления брони кабельным вводом. При этом условие превышения максимальным наружным диаметром втулки диаметра отверстия приемной части штуцера и диаметра отверстия в донной части накидной гайки обеспечивает создание достаточного контакта (кольцевого линейного или кольцевого поверхностного контакта) приемной части штуцера с одной концевой частью втулки, а другой концевой части втулки с донной частью накидной гайки; так как предотвращается свободное, с зазором «проваливание» втулки в отверстие приемной части штуцера или «выпадение» втулки из накидной гайки. Такое конструктивное выполнение позволяет размещать втулку под броней, сначала приподнимая ее и отводя в радиальном направлении от кабеля, натягивая поверх втулки, затем радиально приводить свободный конец брони к кабелю, и далее помещать конец брони в отверстие приемной части штуцера и в кольцевой зазор, образованный поверхностями приемной части штуцера и втулки, закрепляя броню путем притягивания втулки к штуцеру накидной гайкой, установленной на штуцере. Обеспечивается возможность фиксировать броню с одной стороны одной концевой частью втулки и приемной частью штуцера, с другой стороны другой концевой частью втулки и донной частью накидной гайки с высокой степенью надежности. Таким образом, при упрощении конструкции кабельного ввода увеличивается надежность крепления брони. Несанкционированное извлечение или случайное выпадение брони затруднено, так как требует преодоления концом броневой оболочки препятствия в виде расширения (т.е. увеличения наружного диаметра) втулки в направлении от ее концевой части, обращенной к штуцеру, к ее средней части.
При монтаже кабельного ввода, особенно в неблагоприятных условиях, исключается попадание брони в резьбовое соединение штуцера с накидной гайкой и заклинивание резьбового соединения, поскольку конец брони отводится в кольцевой зазор, образованный отверстием приемной части штуцера, или торцом приемной части штуцера, и концевой частью втулки.
Отверстие приемной части штуцера может быть снабжено заходным участком, соответствующим по форме концевой части втулки, например, они могут быть выполнены коническими с одинаковым углом конусности, сферическими с одинаковой кривизной (т.е. с одинаковым с точностью до толщины оболочки кабеля радиусом кривизны участка сферической поверхности), эллипсоидными. Технологически оптимальным вариантом является выполнение концевых частей втулки конической формы и изготовление соприкасающихся с ними поверхностей, а именно, заходного участка отверстия приемной части штуцера и донной части накидной гайки, также коническими (т.е. в виде участка боковой поверхности усеченного кругового конуса) с одинаковым углом конусности, при этом между ними создается кольцевой поверхностный контакт. Поверхности соприкосновения одинаковой формы обеспечивают плотную посадку накидной гайки и равномерное распределение сжимающих усилий по площади контакта, при этом броня еще более надежно закрепляется, уменьшается вероятность ее повреждения в процессе затягивания накидной гайки. Также невозможно выдергивание брони. Как ранее сказано, концевые части втулки могут отличаться по форме от конической формы и иметь скругления, т.е. приближаться по профилю своего продольного сечения к сечению сферической или эллипсоидной поверхности, т.е к окружности или эллипсу, овалу. При выполнении всех соприкасающихся поверхностей: приемной части штуцера, концевых частей втулки и донной части накидной гайки сферической формы с одинаковой кривизной (с одинаковым радиусом кривизны) также достигается заявленный технический результат, и, вследствие распределения усилия прижима по поверхностям контакта, исключается повреждение, перелом броневой оболочки.
При различии в форме, например, донной части накидной гайки и концевой части втулки со стороны накидной гайки все равно между ними будет создаваться кольцевой линейный контакт. Поскольку броня закрепляется еще между приемной частью штуцера и противоположной концевой частью втулки, то и при таком закреплении брони будет также упрощаться конструкция кабельного ввода, достигаться надежность закрепления брони и повышаться удобство монтажа. Аналогично и при некотором отклонении одинаковой формы соприкасающихся поверхностей, например, их углов конусности, будет создаваться кольцевой линейный контакт и достигаться указанный технический результат.
Описание предлагаемой полезной модели сопровождается упрощенными чертежами продольных разрезов примеров исполнения кабельного ввода, в т.ч. чертежами кабельного ввода в сборе, а также чертежами его фрагментов, т.е. без представления установочной части штуцера, которая не является новой.
На фиг. 1 изображен продольный разрез кабельного ввода в сборе, с коническими поверхностями концевых частей втулки, заходного участка отверстия приемной части штуцера и заходного участка донной части накидной гайки. На фиг. 2 изображен узел А с фиг. 1 в положении закрепления брони кабеля. На фиг. 3 изображен узел А с фиг. 1 в отсутствие брони кабеля. На фиг. 4 изображен фрагмент кабельного ввода, содержащего цилиндрическую втулку со скругленными концевыми частями. На фиг. 5, 6 изображены фрагменты кабельных вводов, содержащих втулку со сферической наружной поверхностью, имеющей радиус кривизны r. На фиг. 7 изображен кабельный ввод, содержащий втулку с эллипсоидной наружной поверхностью. На фиг. 8 изображен кабельный ввод, содержащий втулку, размещенную внутри накидной гайки.
1
2
3
4
На чертежах использованы следующие обозначения: штуцер 1, установочная часть штуцера 2, корпус прибора 3, втулка 4, накидная гайка 5, броня 6, кабель 7, сквозной канал для кабеля 7′, приемная часть штуцера 8, наружная резьбовая поверхность штуцера 9, отверстие приемной части штуцера 10, внутренняя резьбовая поверхность накидной гайки 11, концевая часть втулки со стороны приемной части штуцера 12, заходный участок отверстия приемной части штуцера 13, заходный участок донной части накидной гайки 14, отверстие в донной части накидной гайки 14′ концевая часть втулки со стороны накидной гайки 15, уплотнение 16, шайба 17, контргайка 18. При этом d - максимальный наружный диаметр втулки, d - диаметр отверстия приемной части штуцера, d - диаметр отверстия донной части накидной гайки, d - минимальный диаметр концевой части втулки со стороны приемной части штуцера, α - угол конусности, r - радиус кривизны. Осевая линия кабеля и кабельного ввода показана штрих-пунктирной линией.
Броня 6 показана условно, только с одной стороны от оси кабеля 7.
Сущность полезной модели поясняется примерами конструктивного выполнения кабельного ввода.
Кабельный ввод (фиг. 1-2) содержит металлический штуцер 1 с установочной 2 и приемной 8 частями, втулку 4 и накидную гайку 5, взаимное расположение которых образует сквозной канал 7′ для протягивания кабеля 7. Втулка и накидная гайка могут быть выполнены из неметаллического материала или иметь электроизоляционное покрытие, при этом уменьшается возможность случайного появления искры при сборе. Установочная часть штуцера в этом примере выполнена с наружной резьбой с возможностью закрепления в корпус прибора 3. Возможны различные известные способы закрепления штуцера в корпусе прибора: при помощи резьбового соединения, фланцевого или сварного соединения, и др.
1
2
2
3
Приемная часть штуцера снабжена наружной резьбовой поверхностью 9 для присоединения к нему накидной гайки и отверстием 10 цилиндрической формы, с образованием, при протягивании кабеля, кольцевого зазора для размещения в нем концов брони 6. Отверстие 10 выполнено с заходным участком 13 конической формы, соответствующим концевой части 12 втулки для зажима брони. Втулка 4 выполнена в средней части цилиндрической с коническими концевыми частями 12, 15 и расположена частично в полости (т.е. в отверстии 10) приемной части штуцера и частично в полости накидной гайки. Максимальный наружный диаметр (d) средней части равен 20 мм, а минимальный диаметр (d) концевых частей 12, 15 равен 16 мм. Угол конусности α составляет 30°. Диаметр отверстия в донной части накидной гайки (d3) равен 18 мм. При этом максимальный наружный диаметр втулки (d1) превышает диаметр (d) отверстия 10 приемной части штуцера 8 и диаметр отверстия в донной части (d) накидной гайки 5. Донная часть накидной гайки тоже снабжена заходным участком 14 конической формы, который соответствует по форме концевой части 15 втулки со стороны накидной гайки. Накидная гайка снабжена внутренней резьбовой поверхностью 11 для ее закрепления на приемной части штуцера. При установке кабельного ввода в корпус прибора дополнительно устанавливается резиновое уплотнение 16, шайба 17 и контргайка 18. Для прохождения брони кабеля между втулкой 4 и внутренней резьбовой поверхностью накидной гайки 5 есть зазор 2 мм.
На фиг. 7 радиус кривизны увеличивается по мере перемещения от средней части втулки к концевым частям. На чертеже для примера обозначен радиус кривизны г в одной из точек поверхности концевой части 12 втулки 4 и радиус кривизны f в одной из точек поверхности средней части втулки (т.е. части, расположенной между концевыми частями 12, 15). Эллипсоидная форма втулки 4 вследствие отсутствия угла поверхности между концевой частью и средней частью втулки повышает сохранность брони по сравнению с втулкой, имеющей концевые части конической формы и цилиндрическую среднюю часть. Также эллипсоидная форма втулки 4 обеспечивает уменьшение максимального диаметра втулки по сравнению со сферической втулкой такой же длины.
1
4
3
1
2
3
4
2
Пример исполнения кабельного ввода, представленного на фиг. 8, содержит металлический штуцер 1 с установочной частью 2 и приемной частью 8, втулку 4 и накидную гайку 5, взаимное расположение которых образует сквозной канал 7′ для протягивания кабеля 7. Приемная часть штуцера 8, отверстие 10 которой не имеет заходного участка, снабжена наружной резьбовой поверхностью 9 для присоединения к нему накидной гайки и отверстием 10 цилиндрической формы, с образованием, при протягивании кабеля и сборке кабельного ввода, кольцевого зазора между торцовой поверхностью приемной части штуцера и торцовой поверхностью концевой части втулки для размещения в нем концов брони 6. Втулка выполнена сферической формы (если точнее, в форме сферы, усеченной двумя параллельными плоскостями) с концевыми частями 12, 15 и размещена полностью в полости накидной гайки. Донная поверхность накидной гайки 14 имеет конусную поверхность. Угол конусности донной части накидной гайки составляет 30°. Максимальный наружный диаметр (d) втулки в ее средней части равен 20 мм. А минимальный диаметр (d) концевой части 12 и минимальный диаметр концевой части 15 равен 16 мм. Диаметр отверстия в донной части накидной гайки (d) равен 18 мм. При этом максимальный наружный диаметр втулки (d) превышает диаметр (d) отверстия 10 приемной части штуцера 8, равный 12 мм, и диаметр отверстия в донной части (d) накидной гайки 5. Броня 6 закрепляется между плоскими кольцевыми участками торцовых поверхностей приемной части штуцера 8 и концевой части 12 втулки, а также между конической донной поверхностью 14 накидной гайки 5 и сферической поверхностью концевой части 15 втулки. Накидная гайка 5 снабжена внутренней резьбовой поверхностью 11 для ее закрепления на приемной части штуцера. Этот пример раскрывает возможность достижения частной формы заявленного технического результата, в том случае, если минимальный наружный диаметр (d) концевой части 12 втулки превышает диаметр (d) не имеющего заходного участка отверстия 10 в приемной части штуцера 8.
Монтаж кабельного ввода осуществляется следующим образом (фиг. 1-3). Сначала удаляют наружную изоляцию кабеля 7, надевают на обнажившуюся броню 6 кабеля накидную гайку 5, затем распускают броню. Конец кабеля, разделанный до поясной изоляции, пропускают в отверстие втулки 4 и далее через приемную часть 8 и установочную часть 2 штуцера 1. Закручивая штуцер 1 в прибор 3, обжимают кабель по поясной изоляции уплотнением 16. При установке кабельного ввода в корпус прибора дополнительно устанавливается шайба 17 и контргайка 18. Далее втулка 4 заводится под броню. Втулку, покрытую снаружи броней, притягивают к установочной части штуцера, заводят частично в полость штуцера (т.е. в отверстие 10 приемной части штуцера), концы брони размещают в отверстии 10 приемной части штуцера, которое при протягивании кабеля через установочную часть штуцера образует кольцевой зазор относительно концевой части 12 втулки. Затем устанавливают накидную гайку посредством резьбового соединения 9, 11 на приемной части штуцера. Броня фиксируется и зажимается между концевыми частями 12, 15 втулки и заходным участком отверстия 13 приемной части штуцера и заходным участком донной части накидной гайки 14.
Предлагаемый кабельный ввод может быть изготовлен из известных материалов в условиях существующих промышленных предприятий электротехнической отрасли.