КАБЕЛЬ, СТОЙКИЙ К СОУДАРЕНИЯМ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к электрическим кабелям, имеющим внешние оболочки для защиты от повреждений, вызываемых внешними факторами, в частности, износом, механическим воздействием или давлением.
В процессе эксплуатации кабели испытывают электродинамические удары, следствием которых является излом токоведущей жилы вблизи наконечников и преждевременный износ наружного резинотканевого рукава.
Известны конструкции кабелей, стойких к ударам, содержащие, по меньшей мере, один проводник, изолирующий слой, окружающий указанный проводник, и защитный элемент, окружающий указанный проводник, имеющий толщину и механические свойства, выбираемые для обеспечения заранее определенной ударопрочности, при этом указанный защитный элемент расположен в положении, радиально внешнем по отношению к указанному изолирующему слою (см., например, RU 2312417 C2, опубликован 10.07.2005). Однако, даже если кабель разработан, обеспечивая толщину изолирующего слоя, которая больше, чем необходима, с тем, чтобы были включены соответствующие факторы безопасности, случайный удар по внешней поверхности кабеля может вызвать остаточную деформацию изолирующего слоя и уменьшение, иногда заметное, его толщины в области удара, таким образом, возможно вызывая электрический пробой, если кабель находится под напряжением. Такой кабель рассчитан на то, чтобы выдержать не более 4 последовательных ударов, которые происходят в одном и том же месте. Однако есть условия, когда кабель получает значительно большее число ударов, приходящихся на ограниченную поверхность, например, при соударениях 2-х и более кабелей пролегающих в непосредственной близости друг от друга, например, питающих периодически перемещающееся по месту установки оборудование.
Известен кабель со средством защиты от механических повреждений, выполненным в виде втулок из диэлектрического материала, установленных на изделии вплотную друг к другу с возможностью свободного смещения вдоль изделия, при этом втулки выполнены с вырезами, размеры которых зависят от минимально допустимого радиуса изгиба кабеля (см. описание к авт. свид. SU 1350666, H01B 7/18, опубликовано 07.11.1987). Такая конструкция сложна в изготовлении и ненадежна из-за большого количества разнотипных защитных элементов.
Техническим решением, наиболее близким по количеству общих признаков к заявляемой полезной модели является силовой кабель с оболочкой, содержащей в качестве защитного элемента спиральные или индивидуально закрепленные кольцевые бамперы из резиноподобного материала (см. http://www.nu-core.com.gallery, открыто 01.07.2014 г).
К недостаткам кабелей со спиральными бамперами относится увеличение после установки бампера жесткости силового кабеля и его веса, что приводит к увеличению площади, занимаемой агрегатами, соединенными такими кабелями (из-за увеличения минимально допустимого радиуса изгиба более жесткого кабеля), и повышения нагрузки на оконечные устройства, снижающие долговечность работы кабеля.
Задачей полезной модели для варианта спирального бампера является снижение общей жесткости и веса кабеля.
Для решения поставленной задачи в известном кабеле, содержащем наружную оболочку и установленный поверх нее спиральный бампер в виде резиновой или резинотканевой ленты, профиль ленты выбирают трапециевидного сечения уменьшенной высоты с углами боковых кромок 45° при этом ленты армированы тканью кордной капроновой.
В случае, когда длина спирального бампера L равняется ширине спирального бампера В - имеем индивидуальный кольцевой бампер. К недостаткам кабелей с индивидуальными кольцевыми бамперами, такими, как например, принятый за прототип для варианта кабеля с оболочкой, содержащей в качестве защитного элемента индивидуально закрепленные кольцевые бамперы из резиноподобного материала (см. http://www.nu-core.com.gallery, открыто 01.07.2014 г), относится увеличение веса кабеля после установки с помощью стальных хомутов индивидуально закрепленных кольцевых бамперов, что существенно увеличивает механическую нагрузку на токоподводящие элементы и в процессе эксплуатации может привести к их повреждению, а перпендикулярное оси кабеля положение колец приводит к тому, что например, при выбросе расплавленного шлака из печи, к которой подводится электропитание с помощью такого кабеля, горячий шлак не скатывается с бампера, и может прожечь изоляцию жил кабеля, то есть снижается надежность и долговечность работы известного кабеля.
Задачей полезной модели для варианта индивидуально закрепленных кольцевых бамперов является повышение надежности и долговечности работы кабеля.
Для решения поставленной задачи в известном кабеле, содержащем наружную оболочку и установленные поверх нее в качестве защитного элемента индивидуально закрепленные кольцевые бамперы из резиноподобного материала, профиль ленты выбирают трапециевидного сечения уменьшенной высоты h с углами боковых кромок α=45° при этом ленты армированы тканью кордной капроновой, с шириной армирования, превышающей поперечный размер канавки для установки хомута. Это же относится и к кабелям, содержащим наружную оболочку и установленные поверх нее в качестве защитного элемента кольцевые бамперы из резиноподобного материала индивидуально закрепленные с помощью двух и более хомутов каждый.
На фиг. 1 приведен вид сбоку на установленный кабель, вариант кольцевых бамперов. На фиг. 2 - вид сверху на кабель, вариант спирального бампера. На фиг. 3 - поперечное сечение спирального бампера. На фиг. 4 - поперечное сечение кольцевого бампера под крепление одним хомутом. На фиг. 5 - поперечное сечение кольцевого бампера под крепление двумя хомутами.
Вариант кабеля с установленным поверх оболочки 1 спиральным бампером 2 имеет трапециевидное сечение с углами боковых кромок α=45° и армирован по всей длине бампера тканью кордной капроновой 3 по ГОСТ 24221-94.
1
2
3
1
1
2
2
3
Вариант кабеля с установленными поверх оболочки 1 индивидуально закрепленными кольцевыми бамперами 4 из резиноподобного материала имеет трапециевидное сечение с углами боковых кромок α=45°, одной канавкой с поперечным размером b или двумя канавками поперечными размерами b и b под установку элементов крепления (как правило, металлических хомутов - не показаны) и армирован тканью кордной капроновой 3 по ГОСТ 24221-94 в нижней части сечения с шириной армирования a, превышающей поперечный размер b канавки под установку элементов крепления. В случае наличия 2-х и более канавок ширина армирования a превышает суммарную величину b и b поперечного размера канавок.
Устройство работает следующим образом. Токоподводящие элементы оборудования 5, соединенные с оконечными элементами кабеля 6, в ходе работы могут перемещаться, при этом кабели раскачиваются и соударяются. При наличии бамперов 2 или 4, установленных снаружи на оболочку 1 кабеля, при соударениях кабелей друг о друга и с элементами оборудования (не показаны), удар приходится на бампер, что исключает возможность повреждения оболочки 1 кабеля.
Форма поперечного сечения спирального и кольцевых бамперов в виде трапеции с углами боковых кромок α=45° не позволяет посторонним частицам задерживаться между витками спирального бампера или кольцами индивидуально закрепленных бамперов, что исключает возможность прожога, например оболочки кабеля питания печи, раскаленными частицами.
1
1
2
3
Наличие армирующего слоя 3 в нижней части сечения бампера в непосредственной близости от поверхности защищаемой оболочки 1 минимально сказывается на увеличении жесткости кабеля со спиральным бампером 2 и существенно увеличивает стойкость резинового бампера к соударениям. Кроме того, ширина армирования a, превышающая поперечный размер b канавки под установку элементов крепления (суммарную величину b и b поперечного размера канавок под установку элементов крепления для случая 2-х и более канавок) компенсирует ослабление механической прочности резиновых индивидуально закрепленных бамперов, вызванное наличием этих канавок.