КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ ОСОБО ГИБКИЙ С РЕЗИНОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно, к конструкциям кабелей силовых особо гибких экранированных на напряжение 660 В, номинальной частоты до 50 Гц, предназначенных для присоединения шахтного бурильного электроинструмента.
Известен кабель КГЭНШ, рассчитанный на напряжение 6 кВ (Патент РФ на полезную модель RU №58780, опубликованный 27.11.2006 г), имеющий следующую конструкцию: основные токопроводящие жилы на которые последовательно наложен внутренний экран, резиновая изоляция и наружный слой из электропроводящей резины, вспомогательная жила, изолированная резиной, жила заземления, двухслойная резиновая оболочка.
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении силового кабеля из трех основных токопроводящих жил с экраном и резиновой изоляцией, наличие вспомогательной изолированной жилы, жилы заземления и наружной оболочки.
Признаки заявленной полезной модели, отличительные от прототипа, заключаются в выполнении силового шахтного кабеля с тремя основными токопроводящими изолированными жилами и одним экраном и выполнение наружной оболочки в один слой.
Причиной, препятствующей получению в известном проводе технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, является выполнение изоляции из резины, не удовлетворяющей требованиям по усталостной выносливости и старению, прочностным характеристикам при одновременном сохранении эластичности и технологичности материала изоляции.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности работы кабеля за счет использования в материале изоляции резины, способной обеспечить высокие деформационно-прочностные характеристики в процессе термического старения резиновой изоляции при сохранении эластичности и гибкости кабеля.
Данная задача решается за счет того, что кабель силовой гибкий, состоящий из трех основных медных экранированных токопроводящих жил, изолированных резиной с перекисной сшивкой, содержащей не менее 30% смеси этиленпропилендиенового каучука с этиленпропиленовым каучуком в соотношении 60/40 соответственно, вспомогательной экранированной жилы резиновой изоляцией, аналогичной изоляции основных жил, неизолированной жилы заземления, скрученных в сердечник вокруг жгута из электропроводящей резины на основе синтетических нитей, при этом поверх скрутки жил может быть наложена синтетическая пленка, а жила заземления может быть покрыта слоем электропроводящей резины, и наружной оболочки, выполненной из масло-бензостойкой резины, не распространяющей горение на основе бутадиен-нитрильного каучука, либо из поливинилхлоридного пластиката. При этом токопроводящая жила может быть выполнена из медных, луженых оловом проволок или медных проволок, покрытых оловянно-свинцовым припоем.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков в заявленной полезной модели является то, что кабель, выполненный с изоляцией из резины с указанным соотношением каучуков, удовлетворяет требованиям по высоким деформационно-прочностным характеристикам (в том числе и при термическом старении) при соблюдении требований к эластичности и гибкости изоляции, что в результате повышает надежность кабеля при работе.
При изготовлении кабелей для шахтного бурильного инструмента имеют большое значение такие характеристики кабеля, которые обеспечивали бы их надежную работу в условиях температуры окружающей среды от минус 30° до 55°C, а к воздействию длительно допустимой температуры на токопроводящих жилах 70°C, при этом кабель должен иметь довольно высокие физико-механические и прочностные характеристики, быть устойчивым к термическому старению, воздействию агрессивных сред и сохранять гибкость.
Кабель в резиновой изоляции отличается повышенной эластичностью, благодаря резиновому изоляционному слою, физико-механические и прочностные характеристики также обеспечиваются материалами изоляции и оболочки.
2
Выбор смеси этиленпропиленовых каучуков для резиновой изоляции обусловлен тем, что их эластичные свойства лучше, чем у многих синтетических каучуков, но не достигают уровня натурального каучука и бутадиен-стирольного каучука, однако электрические, изоляционные и диэлектрические свойства этиленпропиленовых каучуков экстраординарны, а устойчивость данных каучуков к теплу и старению намного лучше, чем у бутадиен-стирольного и натурального каучуков. При этом сочетанием свойств этиленпропилендиенового каучука, который обеспечивает резиновую изоляцию эластичностью и технологичностью с этиленпропиленовым каучуком, который в соединении с каолиновым наполнителем придает изоляции кабеля необходимую жесткость, прочность, обеспечивает высокую тепло- и морозостойкость, возможно достижение необходимых требований по надежности, физико-механическим, прочностным и температурным свойствам изоляции. Такие свойства этиленпропиленовых каучуков зависят от содержания и вариации этиленовых звеньев в сополимерных звеньях. Насыщенный характер сополимера этилена с пропиленом сказывается на свойствах резиновой изоляции на основе этих каучуков. Этиленпропиленовый каучук не содержит двойных связей в молекуле и поэтому имеет отличную стойкость к воздействию тепла, света, кислорода и озона. Каучук этиленпропилендиеновый содержит частичную ненасыщенность связей, допускает вулканизацию с серой, но присутствие серы вызывает сильную коррозию медных жил, поэтому для сшивки используется перкадокс (перекисная сшивка). Частичная ненасыщенность связей в этилен-пропилендиеновом каучуке обуславливает немного меньшую устойчивость к термическому старению, чем у этиленпропиленового каучука, но зато он способен сохранять эластичность резиновой изоляции при различных температурных колебаниях. Резиновая изоляция на основе этих каучуков имеет также отличную стойкость к неорганическим или высокополярным жидкостям таким, как кислоты, щелочи и спирты. Свойства резины на основе данных видов каучуков не изменяются после выдерживания ее в течение 15 суток при 25°C в 75%-ной и 90%-ной серой кислоте и в 30%-ной азотной кислоте. Прочность при растяжении резин на их основе составляет не менее 50 кгс/см, относительное удлинение при разрыве, не менее 300-350%, а снижение прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве в процессе термического старения резин (при 100°C в течении 72 часов) не более 25-30%. Подбор соотношения этиленпропилендиенового каучука с этиленпропиленовым каучуком опытным путем показал, что именно в соотношении каучуков 60/40 соответственно и общем содержании смеси этих каучуков в резине не менее 30% получается резиновая изоляция устойчивая к термическому старению, удовлетворяющая физико-механическим и прочностным требованиям при сохранении гибкости и эластичности кабеля, что в конечном итоге значительно повышает надежность кабеля в работе и решает поставленную задачу в заявляемой полезной модели.
Осуществляется заявленная полезная модель следующим образом.
Токопроводящие жилы кабелей изготавливаются из медной проволоки 5 класса гибкости. Токопроводящие жилы для кабелей в тропическом исполнении изготавливаются из медной проволоки, луженой оловом или покрытой оловянно-свинцовым припоем с номинальным содержанием олова не менее 40%.
На основные и вспомогательную жилы наложена резиновая изоляция, содержащая не менее 30% смеси этиленпропилендиенового и этиленпрпиленового каучуков перекисной сшивки в соотношении 60/40, и экран. На жилу заземления изоляцию не накладывают. Жила заземления может быть покрыта экраном из электропроводящей резины для дополнительного выравнивания электрического поля.
Экранированные основные, вспомогательная жила и жила заземления скручены вокруг сердечника из электропроводящей резины на основе синтетических нитей.
Поверх скрутки жил может быть наложена синтетическая пленка и оболочка, выполненная из масло-бензостойкой резины, не распространяющей горение на основе бутадиен-нитрильного каучука, либо из поливинилхлоридного пластиката для защиты кабеля от механических воздействий, агрессивной внешней среды и воздействия высоких температур.
Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.