ОГНЕСТОЙКИЙ ПРОВОД И КАБЕЛЬ, ЕГО СОДЕРЖАЩИЙ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к проводам, способным сохранять работоспособность в условиях, когда сами провода или содержащие их кабели подвергаются воздействию открытого огня. В контексте данной заявки под проводом понимается одна одно- или многопроволочная токопроводящая жила, снабженная огнестойким барьером и/или изоляционным покрытием.
Из уровня техники известен провод, содержащий токопроводящую жилу, поверх которой наложены обмотка и изоляция, при этом обмотка выполнена, по меньшей мере, из одного слоя слюдосодержащей ленты, наложенной с перекрытием (RU 80269 U1, H01B 7/00, 27.01.2009).
Слюдосодержащая лента, как правило, представляет собой основу из стекловолокна или полимера с закрепленным на ней слоем слюды. Обмотка, выполненная при помощи слюдосодержащей ленты, позволяет известному проводу сохранять работоспособность под воздействием открытого огня в течение длительного времени, в то время как изоляция и другие его внешние слои уничтожены огнем. Такое качество известного провода, называемое огнестойкостью, обеспечивается за счет слюды, не разрушающейся под воздействием высоких температур и создающей барьер, который препятствует наступлению пробоя между токопроводящей жилой и внешними проводниками, например, другими проводами.
Провод, раскрытый в приведенном выше источнике выбран в качестве прототипа полезной модели. Задачей первого объекта полезной модели является повышение огнестойкости известного провода при сохранении его габаритов в целом на прежнем уровне или незначительном их увеличении.
Для решения поставленной задачи предложен провод, содержащий токопроводящую жилу, на которую спирально наложена лента, содержащая огнестойкий материал, при этом лента наложена с перекрытием от 50 до 66,7%. Поверх ленты может быть наложен изоляционный слой преимущественно из полимерного материала. Лента может содержать основу из стекловолокна или полимера, на которой закреплен огнестойкий материал. В предпочтительном случае огнестойкий материал представляет собой слюду. В другом предпочтительном варианте лента наложена под углом к продольной оси жилы, составляющим 20-65°.
Известный провод, как правило, применяется совместно с другими такими же проводами, объединенными в конструкцию, представляющую собой кабель. Задачей второго объекта полезной модели является повышение устойчивости к электрическому пробою кабеля, содержащего два или более проводов, в условиях воздействия открытого огня.
Для решения поставленной задачи предложен кабель, содержащий не менее двух проводов, при этом каждый провод выполнен в соответствии с первым объектом полезной модели, включая все его частные случаи.
Осуществление полезной модели будет пояснено ссылками на фигуры:
фиг.1 - известный огнестойкий провод, продольное сечение;
фиг.2 - огнестойкий провод согласно первому объекту полезной модели, продольное сечение;
фиг.3 - огнестойкий провод, вид сверху на развертку;
фиг.4 - поперечное сечение огнестойкого кабеля.
Известный провод содержит токопроводящую жилу 1, на которую наложена слюдосодержащая лента, изображенная в виде витков 2, 3, 4. Лента наложена с перекрытием k=e/h, величина которого в прототипе не указана, но обычно принимается в пределах 15-50%. Наложение ленты с таким перекрытием обеспечивает защиту токопроводящей жилы от электрического пробоя по всей ее площади, по крайней мере, одним слоем ленты. При этом суммарная толщина наложенного слоя ленты w в два раза превышает собственную толщину ленты.
Как правило, такой защиты бывает недостаточно, и в этом случае накладывают вторую ленту, расположение витков которой не совпадает с расположением витков первой ленты. Токопроводящая жила получает защиту, по крайней мере, двумя слоями ленты, но суммарная толщина наложенного слоя в четыре раза превысит собственную толщину ленты.
Таким образом, выполнение надежной защиты токопроводящей жилы от электрического пробоя известным способом значительно увеличивает массогабаритные параметры провода и требует выполнения дополнительных операций.
Огнестойкий провод согласно первому объекту полезной модели содержит токопроводящую жилу 5, на которую наложена содержащая огнестойкий материал лента, представленная на фиг.2 витками 6, 7, 8, 9, 10. Лента наложена с перекрытием более 50% и менее 66,7%, что на рабочем участке провода А обеспечивает защиту токопроводящей жилы, по меньшей мере, двумя слоями ленты. Важно, что суммарная толщина наложенного слоя ленты только в три раза превышает собственную толщину ленты. При перекрытии менее 50%, как было указано ранее, токопроводящая жила защищается только одним слоем ленты, а при перекрытии свыше 66,7% лента накладывается с большим многоступенчатым перепадом в радиальном направлении, что приводит к отслаиванию огнестойкого материала. Таким образом, установлено, что оптимальное перекрытие ленты для обеспечения наилучшей огнестойкости провода при сохранении в целом его габаритов находится в пределах 50-66,7%.
В частном случае первого объекта полезной модели лента содержит основу из стекловолокна или полимера, на которой закреплен огнестойкий материал. В качестве огнестойкого материала может быть использована слюда. Поверх ленты может быть наложен изоляционный слой, выполняемый, как правило, преимущественно из полимерного материала.
В наиболее предпочтительном варианте первого объекта полезной модели лента наложена под углом к продольной оси жилы, составляющим 20-65°.
Как показали эксперименты, если образованный лентой и продольной осью токопроводящей жилы угол меньше 20°, то при изгибе провода, обмотка которого выполнена с перекрытием 50-66,7%, витки ленты раскрываются, нарушая целостность огнеупорного барьера. Лента при этом может получить механические повреждения. Если же указанный угол больше 65°, то витки ленты слабо удерживаются на токопроводящей жиле, предположительно, из-за малой площади контакта с ней. Таким образом, использование данного предпочтительного варианта полезной модели существенным образом повышает огнестойкость провода.
Для выполнения огнестойкого провода по данному предпочтительному варианту ширина ленты должна быть выбрана исходя из следующего соотношения:
b=π*d*(1+k)*cosα, где
b - ширина ленты фактическая;
d - диаметр токопроводящей жилы;
k - перекрытие ленты в долях единицы, k=e/h;
α - угол, образованный лентой и продольной осью токопроводящей жилы;
h - шаг обмотки;
е - размер перекрытия по оси жилы.
Вывод указанного соотношения представлен в источнике «Основы кабельной техники» под ред. В.А.Привезенцева, - М., «Энергия», 1975, с.214-216 и проиллюстрирован фиг.3 с изображением развертки витка 8.
Вторым объектом полезной модели является кабель, содержащий не менее двух проводов. При использовании кабелей, выполненных из известных проводов, в условиях воздействия открытого огня возникает проблема скорого электрического пробоя между проводами.
Поперечное сечение кабеля, заявленного как второй объект полезной модели, представлено на фиг.4. Каждый провод 11 предложенного кабеля выполнен согласно первому объекту полезной модели и содержит токопроводящую жилу 12, на которую спирально наложена огнеупорная лента 13. Лента содержит основу из стекловолокна или полимера, на которой закреплен огнестойкий материал, предпочтительно - слюда. Лента наложена с перекрытием более 50% и менее 66,7%, причем в предпочтительном случае угол наложения ленты к продольной оси жилы составляет 20-65°. Поверх ленты наложен изоляционный слой 14 из полимерного материала. Провода 11 могут быть заключены во внутреннюю 15 и внешнюю 16 полимерные оболочки.
Используемые в кабеле провода 11 обладают повышенной огнестойкостью, а значит, время до наступления электрического пробоя между проводами будет увеличено. Данный результат достигается при незначительном увеличении массогабаритных характеристик кабеля, что является ценным с точки зрения экономии ресурсов и требований потребителей.