Спиральная кабелепроводная труба повышенной прочности

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к кабелепроводам для прокладки наземных и подземных кабелей, преимущественно подземных силовых кабельных линий передачи электроэнергии.
В настоящее время для укладки кабелей широко применяются полимерные гофрированные кабелепроводные трубы, которые имеют продольный волнообразный профиль и содержат чередующиеся по длине кабелепроводной трубы кольцевые выступы и впадины, образующие гофры.
Указанные полимерные гофрированные кабелепроводные трубы обеспечивают защиту кабеля от воздействия негативных факторов внешней среды, хорошо гнутся, обладают пониженной материалоемкостью по сравнению с полимерными кабелепроводными трубами с гладкой стенкой.
При этом гофры выполняют роль ребер жесткости, что способствует повышению механической прочности.
Известны спиральные полимерные гофрированные кабелепроводные трубы (см., например, RU 2700570, RU 212476), у которых гофры представляют собой не замкнутые кольца, а выполнены в виде разомкнутых колец, соединенных последовательно с образованием непрерывной линии, вьющейся по длине кабелепроводной трубы по спирали.
Преимуществом спиральных гофрированных кабелепроводных труб перед обычными гофрированными кабелепроводными трубами с гофрами в виде замкнутых колец являются их большая гибкость и механическая прочность (кольцевая жесткость) при воздействии внешних сдавливающих нагрузок, поскольку за счет расположения гофр по спирали действующая на трубу нагрузка раскладывается на составляющую, направленную перпендикулярно трубе, и на составляющую, направленную вдоль оси трубы. Указанные факторы способствуют снижению риска механического повреждения корпуса трубы при прокладке и эксплуатации кабельной линии.
В качестве ближайшего аналога выбрана спиральная гофрированная кабелепроводная труба, описанная в [RU 212476].
Данная кабелепроводная труба включает изготовленный из полимерного материала трубчатый корпус, содержащий простирающиеся по длине корпуса чередующиеся выступы и впадины, образующие полые гофры, выполненные в виде разомкнутых колец, соединенных последовательно и расположенных по длине корпуса по спирали.
При этом каждая гофра в плоскости ее поперечного сечения имеет сужающуюся в радиальном направлении от центра корпуса наружу трапециевидную форму, что способствует увеличению гибкости кабелепроводной трубы за счет увеличения свободного промежутка между гофрами.
Однако рассматриваемая кабелепроводная труба не обладает значительной механической прочностью при приложении к ней продольных усилий тяжения в процессе протяжки по трассе, что может привести к нарушению целостности ее корпуса.
Указанный фактор также ограничивает возможность применения прогрессивного метода горизонтально-направленного бурения (ГНБ) при прокладке кабельной трассы.
Технической проблемой, решаемой при использовании полезной модели, является снижение риска механического повреждения корпуса кабелепроводной трубы в процессе прокладки и эксплуатации кабельной линии.
Сущность полезной модели заключается в том, что в спиральной кабелепроводной трубе, включающей изготовленный из полимерного материала трубчатый корпус, содержащий простирающиеся по длине корпуса чередующиеся выступы и впадины, образующие полые гофры, выполненные в виде разомкнутых колец, соединенных последовательно и расположенных по длине корпуса по спирали, при этом каждая гофра в плоскости поперечного сечения имеет сужающуюся в радиальном направлении от центра корпуса наружу форму, согласно полезной модели трубчатый корпус содержит внутренний сплошной слой полимерного материала, примыкающий к внутренней поверхности корпуса.
В частном случае полезной модели трубчатый корпус содержит наружный сплошной слой полимерного материала, примыкающий к наружной поверхности корпуса
Заявляемая кабелепроводная труба обеспечивает защиту кабеля от воздействия негативных факторов внешней среды. При этом труба обладает пониженной материалоемкостью за счет наличия у нее гофр, которые при этом выполняют функцию ребер жесткости.
За счет того, что каждая гофра корпуса представляет собой разомкнутое кольцо, и указанные кольца соединяются последовательно с образованием непрерывной линии, вьющейся по длине трубчатого корпуса по спирали, заявляемая кабелепроводная труба обладает высокой гибкостью.
Увеличению гибкости кабелепровода также способствует то, что гофры имеют сужающуюся в радиальном направлении от центра корпуса наружу форму, при которой увеличивается свободный промежуток между ними.
Так, в заявляемом устройстве могут быть использованы, гофры, имеющие полукруглую форму, трапециевидную форму, зубчатую форму, в частности, с закругленными вершинами, и другие виды форм.
За счет высокой гибкости существенно снижается риск повреждения корпуса кабелепроводной трубы как при прокладке кабельной трассы на прямых участках и на участках ее изгиба, так и в процессе эксплуатации кабельной линии.
За счет расположения гофр по спирали заявляемая кабелепроводная труба выдерживает значительные сдавливающие усилия, поскольку действующая на трубу поперечная нагрузка раскладывается на составляющую, направленную перпендикулярно трубе, и на составляющую, направленную вдоль оси трубы.
Высокая гибкость, обусловленная спиральным расположением гофр и выбранной их формой, в сочетании со значительной кольцевой жесткостью трубчатого корпуса заявляемого устройства положительно влияют на его механическую прочность и обуславливают снижение риска его механического повреждения в процессе прокладки и эксплуатации кабельной трассы.
Принципиально важным является наличие у трубчатого корпуса внутреннего сплошного слоя полимерного материала, примыкающего к внутренней поверхности корпуса
Нанесенный на внутреннюю поверхность корпуса слой полимерного материала не препятствует сохранению высокой гибкости корпуса.
При этом наличие внутреннего полимерного слоя обеспечивает сцепление гофр друг с другом изнутри, и они оказываются объединены в единую систему, благодаря чему повышается механическая прочность корпуса, и он выдерживает более высокие поперечные сдавливающие и продольные тянущие усилия без его механического разрушения.
Кроме того, указанный слой выполняет защитную функцию и способствует снижению риска механического повреждения стенки трубчатого корпуса торцевой частью электрического кабеля при его протяжке внутри корпуса.
Указанные факторы также обеспечивают расширение возможностей применения прогрессивного метода горизонтально-направленного бурения (ГНБ) при прокладке кабельной трассы.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели, является снижение риска механического повреждения корпуса кабелепроводной трубы в процессе прокладки и эксплуатации кабельной линии.
Целесообразным является, чтобы толщина внутреннего сплошного слоя полимерного материала составляла величину (0,3-5,0) мм.
Слой полимерного материала толщиной менее 0,3 мм не обеспечивает достаточную механическую прочность корпуса при приложении тянущих и сдавливающих усилий. Кроме того, слой такой толщины технологически сложно нанести на внутреннюю поверхность трубчатого корпуса.
Увеличение толщины рассматриваемого слоя полимерного материала более 5 мм является не экономичным. Кроме того, значительно снижается гибкость кабелепровода и возрастает его вес.
Толщина внутреннего полимерного слоя может варьироваться в зависимости от диаметральных размеров трубчатого корпуса, требуемой механической прочности и экономической целесообразности, и выбирается тем большей, чем больше указанные диаметральные размеры и чем большие сдавливающие и тянущие усилия требуется выдержать.
В случае конструктивного выполнения заявляемого устройства, когда трубчатый корпус содержит наружный сплошной слой полимерного материала, примыкающий к наружной поверхности корпуса, обеспечивается дополнительное сцепление гофр корпуса снаружи, в результате чего в еще большей степени повышается его механическая прочность при приложении сдавливающих и тянущих усилий и снижается риск его механического повреждения при протяжке кабелепроводной трубы по трассе и в процессе эксплуатации кабельной линии.
Кроме того, наружный полимерный слой выполняет защитную функцию и способствует снижению риска механического повреждения гофров при протяжке кабелепроводной трубы по грунту.
Указанные факторы также обеспечивают расширение возможностей применения прогрессивного метода горизонтально-направленного бурения (ГНБ) при прокладке кабельной трассы.
Толщина наружного сплошного слоя полимерного материала также составляет величину (0,3-5,0) мм и выбирается аналогично, как и толщина внутреннего полимерного слоя, в зависимости от диаметральных размеров трубчатого корпуса, требуемой механической прочности и экономической целесообразности.
В качестве материала трубчатого корпуса, внутреннего и наружного слоев может быть использован широкий круг полимеров, обладающих механической прочностью, в частности, полиэтилен марок ПЭ80, ПЭ100, а также полимерные композиции на основе полиэтилена и другие.
На фигуре представлен чертеж общего вида возможного конструктивного выполнения заявляемого устройства.
Устройство содержит изготовленный из полимерного материала трубчатый корпус 1, содержащий простирающиеся по его длине чередующиеся выступы 2 и впадины 3 (на фигуре позициями обозначены один выступ и одна впадина), образующие полые гофры 4 (на фигуре позицией обозначена одна гофра). Гофры 4 выполнены в виде разомкнутых колец, соединенных последовательно и расположенных по длине корпуса 1 по спирали.
Устройство также содержит внутренний сплошной слой 5 полимерного материала, примыкающий изнутри к внутренней поверхности корпуса 1 в местах расположения донной части впадин 3.
В частности устройство также содержит наружный сплошной слой 6 полимерного материала, примыкающий снаружи к наружной поверхности корпуса 1 в местах расположения верхней части выступов 2.
Устройство работает следующим образом.
Протягивают корпус 1 по грунту в процессе осуществления прокладки кабельной линии по трассе.
За счет наличия внутреннего полимерного слоя 5 повышается механическая прочность корпуса 1 при приложении сдавливающих и тянущих усилий, так как гофры 4 оказываются сцепленными друг с другом в единую систему.
Этому же способствует и наличие наружного слоя 6 полимерного материала у корпуса 1.
Кроме того, за счет наличия наружного слоя 6 у корпуса 1 гофры 4 не цепляются за грунт, и снижается сила трения, действующая на наружную поверхность корпуса 1 при его перемещении по грунту.
Указанные факторы способствуют снижению риска механического повреждения корпуса 1, а также обеспечивают возможность применения прогрессивного метода горизонтально-направленного бурения (ГНБ) при прокладке кабельной трассы.
Во внутреннем пространстве (в сквозном кабель-канале) корпуса 1 размещают, по меньшей мере, один электрический кабель (на фигуре не показан), протягивая его по донной части трубчатого корпуса 1.
При этом за счет наличия слоя 5 у корпуса 1 снижается риск механического повреждения его стенки торцевой частью электрического кабеля при его протяжке в сквозном кабель-канале корпуса 1.