Устройство для соединений и разветвлений электрических цепей

Заявляемое в качестве полезной модели устройство для соединений и разветвлений электрических цепей относится к электротехнике, в частности к приспособлениям для выполнения соединений в местах разветвлений электрических цепей общего и специального назначения (силовых цепей, цепей управления, сигнализации и т.д.) и может использоваться во взрывоопасных зонах 1 и 2 классов по ГОСТ IEC МЭК 60079-10-1-2011.
Известна взрывозащищенная коробка для соединений и разветвлений электрических цепей с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» по ГОСТ IEC 60079-1-2011, содержащая прямоугольный корпус с крышкой на боковых гранях которого размещены сквозные резьбовые штуцера (патрубки), в которые вкручены по резьбе кабельные вводы. Клеммы для коммутации жил кабелей, проходящих сквозь кабельные вводы и патрубки, расположены внутри корпуса. Прочность коробки и зазоры обеспечивают исключения выхода пламени в окружающую среду при возможном взрыве газовой смеси внутри корпуса. (Патент на полезную модель РФ №112512, Соединительная коробка для взрывоопасных помещений, опубл.10.01.2012 г.). Недостатком такой коробки является ее высокая металлоемкость, вследствие большого объема внутреннего пространства прямоугольного корпуса и соответственно большого объема взрывоопасной смеси, которая может попасть внутрь коробки и вызвать взрыв силой пропорционально этому объему, что требует увеличение прочности и массы коробки.
Известна соединительная коробка для взрывоопасных помещений, содержащая выполненные из металла корпус и примыкающую к нему крышку с взрывонепроницаемым сопряжением, взрывонепроницаемые кабельные вводы, установленную внутри корпуса монтажную рейку и закрепленные на ней в виде блока клеммы, коробка дополнительно оснащена огнестойкими прокладками, установленными между клеммами, причем огнестойкие прокладки выполнены с элементами крепления на монтажной рейке. (Патент на полезную модель РФ №202280, Соединительная коробка, опубл. 10.02.2021 г.).
Недостатком такой коробки является ее высокая металлоемкость, вследствие большого объема внутреннего пространства прямоугольного корпуса и соответственно большого объема взрывоопасной смеси, которая может попасть внутрь коробки и вызвать взрыв силой пропорционально этому объему, что требует увеличение прочности и массы коробки.
Известна соединительная коробка модели ККВ-07е-Ех-С(Н)-РЗ для взрывоопасных помещений содержащая прочный круглый корпус с крышкой, на образующей корпуса установлены сквозные патрубки, в которые вкручиваются по резьбе взрывозащищенные кабельные вводы. Клеммы для коммутации жил кабелей, проходящих сквозь кабельные вводы, расположены внутри корпуса. За счет выполнения корпуса круглым уменьшается металлоемкость коробки при равном внутреннем объеме по сравнению с прямоугольным корпусом. (Коробка коммутационная типа ККВ-07е. Модификация: ККВ-07е-Ех. ПАСПОРТ 3464-013-43082497-09 ПС, 2019 https://eridan.ru/upload/file/eridan_catalog/filename/22_Glavniii_sait_624_new_ps_kkv_07e.pdf).
Недостатком такой коробки является ее высокая металлоемкость, вследствие большого объема внутреннего пространства корпуса т.к. надо, кроме размещения в нем клемм, еще обеспечить наличие расстояний между внутренней стенкой корпуса до клемм с целью обеспечения изгиба жил кабеля для монтажа их в клеммы и воздушных зазоров между токопроводящими частями для исключения электрического пробоя.
Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемой коробке для соединений и разветвлений электрических цепей являются коробки соединительные взрывозащищенные типа ЕхКСУВ, содержащие круглый корпус с крышкой, на образующей корпуса установлены сквозные патрубки, в один торец которых вкручиваются по резьбе кабельные вводы. Клеммы для коммутации жил кабелей, проходящих сквозь кабельные вводы и патрубки, расположены внутри корпуса. (КОРОБКИ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ УНИФИЦИРОВАННЫЕ ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫЕ ТИПА ЕхКСУВ Руководство по эксплуатации 908.2052.00.000 РЭ. https://npk-etalon.ru/wp-content/uploads/2009/07/RE_KSUV-13.08.2019.pdf).
Недостатком такой коробки является ее высокая металлоемкость, вследствие большого объема внутреннего пространства корпуса т.к. надо кроме размещения в нем клемм с их креплением к дну корпуса еще обеспечить наличие значительных расстояний в горизонтальной и вертикальной плоскостях между внутренней стенкой корпуса и крышкой до клемм с целью обеспечения требуемого изгиба жил кабеля для монтажа их в клеммы и воздушного зазора для исключения электрического пробоя между токопроводящими частями. Увеличение объема внутреннего пространства корпуса требует значительного увеличения его прочности для взрывоопасных помещений, что обычно достигается увеличением толщины его стенок и соответственно массы коробки. Задачей, решаемой заявляемом в качестве полезной модели устройстве для соединений и разветвлений электрических цепей, является снижение стоимости и массы устройства.
Техническим результатом усовершенствования устройства для соединений и разветвлений электрических цепей является снижение его металлоемкости. Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для соединений и разветвлений электрических цепей, содержащим сквозные патрубки, в один торец которых вкручены по резьбе кабельные вводы, и клеммы для подключения жил кабеля, другие торцы патрубков скреплены с образующей одного из патрубков, все внутренние полости патрубков соединены между собой и образуют общую внутреннюю полость, клеммы размещены во внутренней полости каждого из патрубков и электрически соединены между собой через общую внутреннюю полость изолированными гибкими проводами, длина которых обеспечивает извлечение клемм из патрубков при снятом кабельном вводе. Направления скрепления патрубков соответствуют требуемым направлениям разветвления устройства, часть общей внутренней полости устройства залита компаундом, причем прочность патрубков и их соединений вкупе с кабельными вводами обеспечивают вид взрывозащиты устройства «взрывонепроницаемая оболочка». Также кабельные вводы могут быть соединены с патрубками через адаптер резьбы.
Скрепления торцов сквозных патрубков с образующей одного из них с образованием общей внутренней полости устройства позволяет создать пространство для выполнения электрических соединений. Размещение клемм во внутренних полостях патрубков и соединение их электрически между собой изолированными проводами через общую внутреннюю полость устройства позволяет реализовать электрическую схему устройства без применения металлоемкого корпуса и без электрического контакта с патрубками. Выполнение проводов гибкими и длиной достаточной для извлечения их из патрубков при снятом кабельном вводе позволяет в процессе монтажа устройства в систему электропроводки извлечь клеммы за пределы патрубка, провести монтаж жил присоединяемого кабеля при полном визуальном контроле, а затем вместе с подключенными жилами поместить их обратно во внутреннюю полость патрубков и установить в патрубок кабельный ввод, который фиксирует наружную оболочку кабеля и герметизирует внутреннюю полость патрубка и соответственно общую внутреннюю полость устройства. Выполнение направлений скрепления патрубков в соответствии с требуемыми направлениями кабелей на объекте обеспечивает нужную схему разводки без перегиба кабелей, реализуя тем самым требования п. 10.3 стандарта ГОСТ IEC 60079-14-2013 о недопустимости изгиба кабеля при его установки в кабельный ввод. Заливка части общей внутренней полости устройства компаундом позволяет не только зафиксировать часть длины гибких проводов с целью не выпадения их при снятых кабельных вводах, но и уменьшить свободный объем внутренний полости устройства, который может в процессе эксплуатации устройства заполнится взрывоопасной смесью, и тем самым уменьшить давление возможного внутреннего взрыва и соответственно снизить требования к прочности патрубков и их соединений и соответственно их металлоемкости. Выполнение патрубков, кабельных вводов их соединений с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка», например, в соответствии требованиями ГОСТ IEC 60079-1-2011 позволяет расширить область применения устройства включая его использование во взрывоопасных средах. Использования адаптеров (переходников) резьбы для присоединения кабельных вводов к патрубкам позволяет увеличить диаметр патрубка для размещения в нем большего количество клемм и гибких проводов при использовании в системе электропроводки бюджетных многожильных кабелей малого диаметра, фиксируемых в устройстве кабельными вводами.
Пример возможной реализации заявляемого устройства для соединений и разветвлений электрических цепей поясняется чертежами.
На фиг. 1 приведен общий вид с разрезами устройства для соединений и разветвлений электрических цепей, в частности вариант его исполнения в виде тройниковой разветвлительной коробки для подвода электропитания к оборудованию от общей электрической цепи по стене помещения, на фиг. 2 схематически показан возможный способ прокладки гибких проводов во внутренней полости устройства фиг1.
Устройство для соединений и разветвлений электрических цепей содержит полые цилиндрические патрубки 1 (1а, 1б и 1в) с одного из торцов которых выполнена внутренняя (возможна и наружная) резьба для вкручивания (накручивания) него сменных кабельных вводов 2 непосредственно или через адаптер резьбы 3, например, взрывозащищенных кабельных вводов и адаптеров производства ООО «Блок» http://block-ex.ru/. Один из патрубков условно принимается за основной, например, 1а и к его внешней образующей крепятся, например, сваркой, другие патрубки, как радиально, так и соосно, например, для устройства фиг. 1, это патрубки 1в и 1б соответственно. При равенстве диаметров патрубков 1а и 1б их сборка может выполняться из одной трубы, возможно также использование готовых тройников по ГОСТ 17376. Перед приваркой радиальных патрубков, например, 1в для исполнения по фиг. 1, на основном патрубке 1а выполняется сквозное отверстие 4, в котором специальным инструментом (на чертеже не показан) снимаются фаски. Патрубки 1б и 1в скрепляются, например, сваркой с основным патрубком 1а и образуют герметичное и прочное соединение типа «взрывонепроницаемая оболочка», например, соответствующее требованиям ГОСТ IEC 60079-1-2011. После скрепления патрубков 1б и 1в с патрубком 1а проводят пневмо- и/или гидроиспытания всей внутренней полости устройства, например, в соответствии с требованиями ГОСТ IEC 60079-1-2011, устанавливая вместо кабельных вводов 2 заглушки (на чертеже не показаны). Во внутренних полостях патрубков 1а, 1б и 1в размещены клеммы 5, которые электрически, в соответствии с требуемой схемой разводки, соединены между собой гибкими изолированными проводами 6, например, марки МГШВ, причем общий описанный диаметр пучка (жгута) проводов 6 не превышает диаметр отверстия 4. В качестве клемм 5 предпочтительно использовать клеммы, допускающие присоединение проводов (жил кабеля) с двух ее сторон, например, клеммы фирмы Wago серии 2060 и 2061, изолированные гильзы по ГОСТ 23469.3-79 и т.п. В местах прохода и изгиба проводов 6 через отверстие 4 в парубке 1а возможна установка на них защитной гибкой трубки 7, например, термоусаживаемой. На гибкие провода 6 со стороны торцов патрубков 1а и 1 6, возможна установка центрирующих дисковых диэлектрических прокладок 8, например, из картона, с отверстиями для прохода гибких проводов 6 с целью фиксации их положения и дополнительной герметизации внутренних полостей патрубков 1а и 1б. Внутренняя полость патрубка 1а и 1б частично, до мест расположения центрирующих прокладок 8, может быть залита неэлектропроводящим компаундом 9 типа ЭД-20, Виксинт, Пентаэлакс и т.п. через патрубок 1в. Длина гибких проводов 6, находящаяся в свободной от компаунда 9 внутренней полости патрубков 1, выбирается такой, что при снятом кабельном вводе 2 возможно извлечение клемм 5 из патрубка 1 например, на величину 40-70 мм. Основной патрубок 1а, а если диаметры других патрубков 1б и 1в совпадают, то и они, приварены к монтажной пластине 10 с отверстиями 11 и шпилькой наружного заземления 12.
Сборки и монтаж на объекте эксплуатации устройства для соединений и разветвлений электрических цепей проводят следующим образом. После сварки патрубков 1 между собой и проведения пневмо- и гидроиспытаний внутренней полости устройства, производят прокладку гибких проводов 6 внутри устройства при снятых кабельных вводах 2 и адаптерах 3. Для чего берут длинные отрезки (мотки) проводов 6 или их жгутов и продевают их насквозь, через два патрубка 1 соосных или расположенных под углом, например, на фиг. 2 это патрубки 1а и 1б фиг. 1. Крючком (на чертеже не показан) вытаскивают провода 6 в другой патрубок, например, 1в фиг. 2, ослабляя растяжение всего отрезка (мотка) провода 6. Далее возможны следующие технологические приемы: сдвоенный провод 6, извлеченный в патрубок 1 в соединяют сразу электрически с клеммой 5 непосредственно или через обжимной наконечник типа НШВ, или к месту перегиба этого двойного провода 6 припаивают (скрепляют электрически) дополнительный одинарный провод, например, провод 6в фиг. 1, образуя место 13 электрического соединения проводов 6. Место электрического соединения проводов 13 изолируют, например, диэлектрическим компаундом, изолентой, термоусаживаемой трубкой и т.п.(на чертеже не показаны). На предварительно рассчитанные места прохода гибких проводов 6 через отверстия 4 в патрубке 1а надевают изолирующую трубку 7 для механической защиты гибких проводов в местах их изгиба и натягивая разные концы проводов 6 добиваются расположения проводов 6 симметрично патрубкам 1 устройства. Со стороны свободных торцов патрубков 1а и 1б, на жгут гибких проводов 6 надевают центрирующие прокладки 8 и вдвигают их по проводам 6 вглубь патрубков 1 на заранее рассчитанное расстояние. Кистью (на чертеже не показана) герметизируют клеем (на чертеже не показан) зазоры в центрующих прокладках 8 между гибкими проводами 6 и внутренними стенками патрубков 1а и 1б. С открытого торца патрубка 1в производят заливку внутренней полости устройства, ограниченную центрирующими прокладками 8 и нормируемым расстоянием от свободного торца патрубка 1в. Производят электрические соединения клемм 5 с внешними концами гибких проводов 6, таким образом, чтобы клеммы 5 имели возможность изыматься из патрубков 1 на величину 40-70 мм, а гибкие провода 6 с присоединенными клеммами 5 могли помещаться во внутренней полости патрубков 1 при установленных в патрубок 1 адаптере 3 и/или кабельном вводе 2. На объекте эксплуатации устройства его крепят через отверстия 11 на месте монтажа. Снимают кабельные вводы 2 и адаптеры резьбы 3 и извлекают клеммы 5 из внутренней полости патрубков 1, например, пинцетом. Разделывают изоляцию подводимых к коробке кабелей (на чертеже не показаны) до размера необходимого для установки их жил в клеммы 5. Раскручивают кабельный ввод 2 на его составные части (на чертеже не показаны) и надевают их на внешнюю оболочку подводимого к устройству кабеля, при наличии адаптера резьбы 3 его тоже надевают на подводимый к устройству кабель. Жилы подводимого кабеля (на чертеже не показаны) устанавливают в клеммы 5 и передвигают их внутрь патрубков 1. Производят установку кабельного ввода 2 в патрубок 1 непосредственно или через адаптер резьбы 3 и скручивая составные части (на чертеже не показаны) кабельного ввода 2 производят уплотнение и фиксацию подводимого к коробке кабеля.
Таким образом, исключения корпуса в данной конструкции устройства для соединений и разветвлений электрических цепей, позволяет снизить его металлоемкость.