БЛОЧНЫЙ ГЕРМЕТИЧНЫЙ ВВОД ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ ЧЕРЕЗ ЗАЩИТНУЮ ОБОЛОЧКУ С ВНУТРИБЛОЧНЫМ V-ОБРАЗНЫМ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИМ УЗЛОМ

Полезная модель относится к электроэнергетическим устройствам и может быть использована для передачи электрической энергии посредством кабелей, проводов, жгутов различной конструкции в герметичных системах с обеспечением огнестойкости, сейсмостойкости и радиационной защиты, например в атомных энергетических установках, химических реакторах, испытательных стендах и других аналогичных объектах и строительных сооружениях.
Известно устройство для пропускания электрических проводников (заявка 2656406/24-07, кл. H01B 17/26) в герметичную зону атомных электростанций, содержащее изолирующий многоканальный элемент, расположенный в закладной трубе соосно с электрическими проводниками, проходными изоляторами, закрепленными на фланцах по обе стороны закладной трубы.
Недостатком данного устройства является поэлементная сборка в защитной оболочке, отсутствие постоянного контроля герметичности, возможность попадания влаги внутрь устройства, и при этом наблюдается снижение электрических параметров, сложность монтажа и демонтажа.
Близким по технической сущности к заявленному в данной заявке устройству является герметичный ввод электрических проводников через защитную оболочку (RU 2322717 C1).
Герметичный ввод по данному патенту содержит металлический корпус, внутри которого в цементной смеси заармированы керамические трубки с проходящими внутри их проводниками с гибкой вставкой, проходные изоляторы, герметично соединяемые с фланцами, приваренными герметично по торцам корпуса, и герметичные кожуха. Некоторые улучшения электромеханических характеристик гермоввода достигаются за счет:
- заполнения под избыточным давлением внутреннего свободного пространства корпуса сухим азотом, элегазом и их смесью;
- внутреннее пространство корпуса вокруг проводников заполняется порошком из керамического изоляционного материала;
- нанесения на электрические проводники из токоведущих жил внутри гермоввода изоляции из высокотемпературной органики или применяется керамическая изоляция жил;
- развития (уширения) торцов проходных изоляторов внутри гермоввода.
Недостатками рассмотренного аналога является следующее:
- недостаточно эффективно используется внутренний объем металлического корпуса герметичного ввода при пропускании электропроводников;
- использование цементно-песчаной смеси в качестве армирующего элемента керамических трубок и в качестве радиационной защиты внутри герметичного объема вводов снижает электроизоляционные свойства керамических проходных изоляторов в процессе эксплуатации и снижает надежность вводов в целом;
- нарушение целостности собственной заводской изоляции жил электропроводников в процессе монтажа также снижает электрические характеристики вводов;
Наиболее близким аналогом, технической базой для заявляемой по данной заявке полезной модели является патент № 2572824 RU «Блочный герметичный ввод», по данному патенту предусматривается блочность конструкции с числом блоков n=1, 2, 3, 4…. Узел герметизации также состоит из герметизирующих обойм, располагаемых как перпендикулярно, так и параллельно оси ввода. Но, при этом в самой формуле нет ограничений на рассматриваемый угол, указанный угол в блочном вводе может находиться и в диапазоне углов 0÷90°. Таким образом, по рассматриваемому патенту № 2572824 имеется возможность для углов наклона обойм внутри диапазона 0÷90° реализовать техническое предложение по созданию внутриблочного V-образного герметизирующего устройства.
Таким образом, целью заявленной полезной модели является повышение надежности и увеличение функциональных возможностей герметичных вводов. Заявленная полезная модель позволяет повысить количество проводимых электрических проводников в блоках герметичных вводов, при этом количество блоков может быть равным n=1, 2, 3, 4….
Применение блочного конструктивного решения вводов позволяет обеспечить автономное использование каждого из блоков, снабженных индивидуальной системой контроля герметичности, при появлении неисправности в одном из блоков появляется возможность переключения электрических проводников с неисправного блока на резервный блок с сохранением работоспособности всего блочного герметичного ввода в целом. Полезная модель позволяет повысить надежность работы гермовводов, повысить их радиационную (биологическую) защиту и огнестойкость.
Наблюдается увеличение количества электропроводников, пропускаемых через единичный герметичный ввод без увеличения габаритных размеров (диаметр трубы) закладных элементов на блоках АЭС. Указанные технические результаты достигаются тем, что может быть технически реализована полезная модель, представляющая собой блочный герметичный ввод электрических проводников (рис. 1) через защитную оболочку, содержащий внутриблочный V-образный герметизирующий узел, образуемый объединением под определенным углом к продольной оси блока двух герметизирующих обойм в блоке посредством центральной металлической трубы корпуса ввода с проходящим внутри ее одним или более кабелями, в том числе и кабелей в металлической оболочке с минеральной изоляцией, с последующим герметичным пропусканием электрических проводников через проходные изоляторы, электромодули, промежуточные муфты для кабелей с минеральной изоляцией, армированные общими обоймами блока в виде эллипса, части эллипса, треугольника, части круга, круга, прямоугольника или иной конфигурации в зависимости от числа блоков в герметичном вводе, с отверстием для дистанционной проверки герметичности внутриблочного объема с последующим прохождением отдельных электрических проводников, кабелей, в том числе и кабелей с минеральной изоляцией, и трубки проверки герметичности блоков внутри боковой металлической трубы корпуса ввода в защитные кожуха, внутри которого со стороны «чистой зоны» находятся штуцера дистанционного контроля герметичности в каждом из блоков герметичного ввода.
Для одноблочного герметичного ввода число блоков n=1, V-образный герметизирующий узел состоит из 2-х эллипсов, доставленных внутри блока под определенным углом друг к другу и образующих общую обойму блока. Для двухблочного герметичного ввода число блоков n=2, узел герметизации будет содержать два полуэллипса, соединенных между собой под определенным углом. В многоблочных вводах, когда число блоков n=3, 4, 5 и более, будет использоваться составная общая обойма в герметизирующем узле в виде конструкции из геометрических фигур: трапеция-часть круга или трапеция-часть круга-набор уголков.
При пропускании через ввод кабелей с минеральной изоляцией в V-образном узле герметизация кабелей в общей обойме проводится с использованием промежуточной муфты, которая пайкой соединяется стойкой металлической оболочкой кабеля и с корпусом обоймы узла по технологии сварки, пайки. Для продольной герметизации жил кабеля в блоке ввода используются типовые проходные изоляторы, электромодули с их возможностью монтажа как внутри узла герметизации между обоймами, так и на выступающих из герметичного ввода концах кабеля в кожухах ввода. Все пожароопасные зоны герметизации находятся внутри блока, ввода, защитной оболочки АЭС.
На рис. 1 изображен общий вид одноблочного (n=1) герметичного ввода электрических проводников через защитную оболочку с внутриблочным V-образным герметизирующим узлом (обойма блока в плане в виде эллипса).
На рис. 2 изображен общий вид двухблочного (n=2) герметичного ввода с внутриблочным V-образным герметизирующим узлом (обойма блока в плане в виде полуэллипса).
Основная спецификация элементов блочного герметичного ввода с V-образным герметизирующим узлом содержит следующие элементы:
- закладная труба ввода;
- металлическая труба корпуса блочного герметичного ввода;
2а - центральная металлическая труба ввода;
2б - боковая металлическая труба ввода;
2а* - центральная полутруба корпуса ввода;
2б* - боковая полутруба корпуса ввода;
3 - V-образный герметизирующий узел блока;
3а - герметизирующая обойма блока;
4 - электропроводники (кабели, жгуты и др.);
5 - проходной изолятор, электромодули, промежуточная металлическая муфта для кабелей с минеральной изоляцией;
6 - штуцер контроля герметичности блока;
6а - отверстие в герметизирующей обойме для соединения с каналом герметичности;
7 - крепление кожуха ввода;
8 - кожух ввода;
9 - зона соединения электропроводников ввода с потребителями в кожухах;
10 - биологическая защита;
11 - герметик холодного отвердевания
12 - герметизация жил на электромодулях;
13 - сварка центральной трубы корпуса ввода с боковой трубой по образующей обоймы V-образного узла герметизации;
13а - сварка корпуса ввода с закладной трубой на АЭС;
Сборка ввода осуществляется в следующей последовательности.
На выходе из проходных электромодулей (5) в герметизирующих обоймах (3а) V-образного герметизирующего узла (3) жилы электропроводников(4) в местах герметизации (12) освобождают от изоляции и герметично соединяют пайкой, лазерной сваркой с трубкой электромодуля, арматура которого также герметично соединена предварительно с обоймой блока (3а).
При монтаже кабелей с минеральной изоляцией промежуточную муфту, предварительно герметично установленную на оболочке кабеля, также герметично соединяют с обоймой (3а) V-образного узла герметизации (3).Выходящие из V-образного узла (3) герметизации электропроводники (4) после герметизации (12) группируются и вместе с трубкой проверки герметичности блока (6) пропускаются далее в боковой металлической трубе корпуса ввода (2б) со стороны «чистой зоны» с проведением сварки указанной трубы с обоймой (3а) V-образного узла герметизации блока (3).
Аналогично проводится монтаж с другой стороны блока.
На торцах боковых металлических труб корпуса ввода (2б) с обеих сторон ввода производится герметизация электропроводников в трубе путем инжекции негорючего герметика (11) холодного отвердевания. После этого на креплениях (7) устанавливают герметичные кожуха (8) ввода с двух сторон, и сборка ввода заканчивается.
Основные преимущества вновь разработанной полезной модели - блочного герметичного ввода электрических проводников через защитную оболочку с V-образным герметизирующим узлом:
2
2
- разработан блочный вариант герметичного электроэнергетического устройства, позволяющий максимально полно использовать его внутренний герметичный объем с применением V-образного узла герметизации. В известных герметичных вводах возможность проведения максимального количества электропроводников ограничивается диаметром фланца ввода, его полезной монтажной поверхностью. Так для вводов с диаметром фланцев 194 мм максимальное количество проводников составляет 144 единицы, при этом полезная монтажная площадь фланца составляет 270 см. В заявленной полезной модели блочного герметичного ввода (рис. 1, рис. 2) монтажная площадь обоймы блока составляет порядка 700-900 см в зависимости от длины используемого ввода, при этом обойма блока в конструкции рис. 1 является эллипсом, а в конструкции рис. 2 является полуэллипсом, и они конструктивно устанавливаются V-образно, то есть под углом 0-90° к осевой линии герметичного ввода.
2
При 4-блочном варианте полезной модели с V-образным герметизирующим узлом с обоймой в виде треугольник-часть круга (составная обойма) может быть достигнуто увеличение монтажных поверхностей всего ввода до 1400 см с соответствующей возможностью проведения увеличенного количества проводников до 700-800 единиц, в одном герметичном вводе для АЭС. При этом появляется возможность планирования и создания резервных блоков в гермовводах;
- в каждом блоке герметичного ввода обеспечивается контроль герметичности. При потере герметичности, нарушении электрической изоляции, обрыве проводника в каком-либо блоке герметичного ввода, этот блок заглушается, производят необходимые переключения на резервный блок, и герметичный ввод остается работоспособным, то есть в оценке надежности работы герметичных вводов можно заранее допускать запланированные отказы в количестве 1, 2, и т.д. в зависимости от степени резервирования герметичного ввода. В настоящее время при появлении подобных нарушений герметичности, нарушений электроизоляции и т.п., у эксплуатируемых сейчас герметичных вводов он становится неработоспособным, требуется трудоемкий и сложный демонтаж ввода и установка нового гермоввода при увеличенных эксплуатационных расходах;
- конструктивное решение блочного герметичного ввода с V-образным герметизирующим узлом позволяет для различных электропроводников создавать блочные вводы с количеством блоков от 1 и более в зависимости от толщины защитной оболочки, типа электропроводников, типа используемой обоймы блока в виде:
а) эллипса, полуэллипса, трапеции, части круга, набора уголков металлических, треугольника, круга, прямоугольника,
б) составной обоймы, образуемой площадями из числа перечисленных в пункте а) при их совместном использовании;
- все пожароопасные зоны герметизации ввода находятся при эксплуатации внутри защитной оболочки, а торцевые выступы боковых металлических труб корпуса ввода с выходящими из них кабелями, жгутами герметизируются на расчетную длину герметиком холодного отвердевания;
- при строительстве новых блоков атомной энергетики появляется возможность уменьшения количества закладных элементов, а при существующей схеме расположения закладных элементов в действующих блоках АЭС увеличить количество пропускаемых электропроводников через защитную оболочку минимум в 2 раза при использовании вновь разработанной полезной модели: «Блочный герметичный ввод электрических проводников через защитную оболочку с внутриблочным V-образным герметизирующим узлом»;
- применение блочного герметичного ввода с V-образным герметизирующим узлом через защитную оболочку АЭС позволяет получить значительный экономический эффект на объектах атомной энергетики.