МУФТА КАБЕЛЬНАЯ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к кабельным соединительным устройствам, преимущественно, к муфтам кабельного ввода электродвигателей погружных насосов.
Известны электрические соединители погружных насосов: RU №№2215351, 2264681, 2319268, 40116, 60800, 92748, 106994, 108230.
Известна муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей, содержащая корпус, изоляционную колодку с тремя сквозными направляющими отверстиями, оканчивающимися гнездами, штепсельные наконечники с фланцами, закрепленные на токоведущих электроизолированных жилах кабеля и установленные в сквозных отверстиях изоляционной колодки, а также эластичные уплотнительные кольца из маслобензостойкого теплостойкого материала, установленные между цилиндрическими поверхностями фланцев штепсельных наконечников и гнезд изоляционной колодки, отличающаяся тем, что муфта дополнительно снабжена эластичными уплотнительными кольцами из маслобензостойкого теплостойкого материала, установленными на боковой поверхности изоляции жилы внутри каждого из гнезд колодки в количестве одного или более (RU 108230).
Известна муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей, содержащая корпус, опорную шайбу, уплотнитель, нажимную шайбу, гайку, регулирующую усилие сжатия уплотнителя, и штепсельные наконечники, отличающаяся тем, что муфта содержит изоляционную колодку, штепсельные наконечники смонтированы в сквозных направляющих отверстиях изоляционной колодки, которая со стороны, обращенной к уплотнителю, имеет углубления для соединения наконечника и токоведущей жилы кабеля, а с другой стороны - выступы в виде втулок с наружным диаметром и высотой, соответствующими размерам входных гнезд в колодке токоввода электродвигателя. Штепсельные наконечники выполнены с упорными фланцами, размещенными в углублениях изоляционной колодки, при этом в углубления помещен материал для герметизации направляющих отверстий. Изоляционная колодка размещена внутри корпуса с возможностью выполнения функции нажимной шайбы (RU 34813).
Известна муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей, содержащая корпус, опорную шайбу, уплотнитель, нажимную шайбу, гайку, регулирующую усилие сжатия уплотнителя, и штепсельные наконечники, отличающаяся тем, что уплотнитель представляет собой набор уплотнительных шайб, содержащий шайбы, выполненные из масло-бензо-теплостойкой резины PC-СИЛ ТУ 2512-003-36523570-97 (Смеси резиновые невулканизированные) и из тепло-морозостойкой резины ИРП 1287 ТУ 38-105646-78 на основе вторкаучука (RU 34812, прототип).
Недостатками известных муфт являются сравнительно слабые характеристики электрической прочности и химической стойкости деталей, в частности, выполненных из резины PC-СИЛ ТУ 2512-003-36523570-97 и резины ИРП 1287 ТУ 38-105646-78, которые не устойчивы к озону и к таким явлениям, как электрическая корона и дуга, что снижает надежность работы электрической цепи погружного электродвигателя, а также недостаточная долговечность в условиях повышенной температуры и агрессивности окружающей среды. Эти недостатки обусловлены неоптимальным составом и выбором материалов уплотнительных, опорных и изолирующих элементов конструкции.
Технической задачей группы полезных моделей является создание эффективных муфт кабельного ввода и расширение арсенала муфт кабельного ввода для погружного электродвигателя.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в повышении надежности за счет улучшения характеристик электрической прочности и химической стойкости, и увеличение долговечности срока службы в условиях повышенной температуры и агрессивной окружающей среды. При этом обеспечивается надежное электрическое соединение проводников с штепсельными наконечниками в муфте, а также улучшение условий сборки за счет оптимальной конфигурации хвостовика корпуса, улучшение условий транспортирования и хранения изделия, соединения и наконечники которого защищены пакетом изолирующих деталей и крышкой.
Сущность полезной модели заключается в том, что муфта кабельная содержит корпус с заполненным компаундом хвостовиком переменного сечения со стороны ввода кабеля и цилиндрической расточкой с противоположной стороны, последовательно установленные в цилиндрической расточке корпуса: первую опорную вставку, уплотнители, вторую опорную вставку и разделительную шайбу, и опертую на первую опорную вставку гайку с наружной резьбой, установленную на внутренней резьбе расточки корпуса, а также штепсельные наконечники, смонтированные в сквозных направляющих отверстиях первой опорной вставки, которая со стороны, обращенной к уплотнителю, имеет отверстия для соединения каждого наконечника с проводником токоведущей жилы кабеля, при этом уплотнители выполнены в виде двух шайб, одна из которых выполнена из фторсиликона, а другая - из диэлектрического силикона, опорные вставки выполнены из полифениленсульфида, а разделительная шайба - из силиконового герметика.
Предпочтительно, корпус выполнен с фланцем, имеющим два отверстия для крепления к соединителю погружного электродвигателя или к транспортировочной крышке, внутренняя полость хвостовика корпуса заполнена термореактивным компаундом, имеющим в отвержденном состоянии разрушающее напряжение при статическом изгибе, кгс/см2, не менее 450, каждый наконечник выполнен со сферическим концом и с постоянным наружным диаметром по все длине, а со стороны, противоположной сферическому концу, - с глухим резьбовым отверстием для ввинчивания проводника одной из жил кабеля, первая опорная вставка выполнена большей толщины, чем вторая опорная вставка.
При этом длина жилы в части, выступающей из опорной вставки к наконечнику не превышает 2 диаметра последнего, первая и вторая опорные вставки, уплотнитель, и разделительная шайба имеют по три сквозных отверстия для токопроводящих жил кабеля и наконечников, оси которых расположены в вершинах равностороннего треугольника соосно друг другу.
Одновременно первая и вторая опорные вставка выполнены каждая с уступом, причем уступ первой опорной вставки сопряжен с гайкой, а уступ второй опорной вставки сопряжен с ответным уступом, выполненным в корпусе, хвостовик корпуса выполнен расширяющимся в сечении, проходящем через отверстия фланца, и сужающимся в перпендикулярном ему сечении, на корпус может быть установлена транспортировочная крышка, закрывающая наконечники, снабженная монтажным резиновым кольцом.
На чертеже фиг.1 изображен продольный разрез муфты кабельной в сечении, проходящем через отверстия фланца, на фиг.2 - продольный разрез муфты кабельной в сечении, перпендикулярном фиг.1.
Муфта кабельная содержит металлический корпус 1 с заполненным компаундом хвостовиком 10 переменного сечения со стороны ввода нефтепогружного кабеля 9 и цилиндрической расточкой с противоположной стороны, последовательно установленные в цилиндрической расточке корпуса 1: первую опорную вставку 2, уплотнители 3, 4, вторую опорную вставку 7, и разделительную шайбу 8, и опертую на первую опорную вставку 2 гайку 6 (из нержавеющей стали 2Х18Н10Т ГОСТ 5632-88) с наружной резьбой, установленную на внутренней резьбе (резьбовом участке на краю) расточки корпуса 1, а также три штепсельных наконечника 5 (из сплава ДКРНП 8Л63 ГОСТ 2060-74), смонтированных в сквозных направляющих отверстиях первой опорной вставки 2, которая со стороны, обращенной к уплотнителям 3, 4, имеет отверстия для соединения каждого наконечника 5 с проводником токоведущей жилы кабеля 9. Уплотнители выполнены в виде в виде двух уплотнительных деталей - шайб, одна из которых шайба 3 выполнена из фторсиликона, а другая шайба 4 - из диэлектрического силикона. Опорные вставки 2, 7 выполнены из полифениленсульфида (DIC-PPS) марки FZ 1140, а разделительная шайба 8 - из термостойкого силиконового герметика.
Корпус 1 выполнен с фланцем 11, имеющим два отверстия для крепления к электрическому соединителю погружного электродвигателя (не изображен) или к транспортировочной крышке 12.
2
Внутренняя полость хвостовика 10 корпуса 1 заполнена термореактивным компаундом, имеющим в отвержденном состоянии разрушающее напряжение при статическом изгибе, кгс/см, не менее 450.
Каждый наконечник 5 выполнен со сферическим концом и с постоянным наружным диаметром по все длине, а со стороны, противоположной сферическому концу, - с глухим резьбовым отверстием для соединения с проводником одной из жил кабеля 9 путем ввинчивания проводника в резьбу. Каждый наконечник 5 имеет паз на сферическом конце под отвертку для вращения при ввинчивании проводника.
Первая опорная вставка 2 выполнена большей толщины, чем вторая опорная вставка 7.
Длина жилы кабеля 9 в части, выступающей из опорной вставки 2 к наконечнику 5 не превышает два диаметра последнего для обеспечения жесткости.
Первая и вторая опорные вставки 2, 7, уплотнитель 3, 4 и разделительная шайба 8 имеют по три сквозных отверстия для токопроводящих жил кабеля 9 и наконечников 5, оси которых расположены в вершинах равностороннего треугольника соосно друг другу.
Первая и вторая опорные вставки 2, 7 выполнены каждая с уступом, причем уступ первой опорной вставки 2 сопряжен с гайкой, а уступ второй опорной вставки 7 сопряжен с ответным уступом, выполненным в корпусе 1.
Хвостовик 10 корпуса 1 выполнен расширяющимся в сечении, проходящем через отверстия фланца 11, и сужающимся в перпендикулярном ему сечении.
На корпус 1 установлена транспортировочная крышка 12, закрывающая наконечники 5, снабженная монтажным резиновым кольцом (не изображено).
Муфта кабельная эксплуатируется следующим образом.
При хранении и транспортировке муфта закрывается герметичной транспортировочной крышкой 12, которая фиксируется на фланце 11 болтами.
Проводники жил кабеля 9 через отверстия деталей 7, 3, 4, 2 вводятся в резьбовые отверстия наконечников 5, где фиксируются за счет ввинчивания проводника в резьбу. Этим упрощается технология сборки муфты. После этого производится формирование шайбы 8 путем заливки силиконового герметика, а после отверждения последнего - заполнение хвостовика 10 компаундом. После отверждения компаунда гайкой 6 производится окончательное обжатие уплотнительных шайб 3, 4.
Для подключения муфты к электрическому соединителю электродвигателя погружного насоса монтажник должен держать хвостовик 10 с уплощенной стороны (фиг.2) и прикладывать усилие, достаточное для ввода наконечников 5 в ответные отверстия электрического соединителя погружного насоса.
Эксплуатация электрической цепи электродвигателя погружного насоса происходит в условиях высокой температуры, повышенной влажности и воздействия разнообразных агрессивных жидкостей и газов, сопровождающих различные виды нефтяных месторождений. Новые месторождения могут характеризоваться новым составом агрессивных сред, в которых должны работать погружные электродвигатели и их электрические цепи.
Зона стыковки электрического соединителя электродвигателя насоса и муфты не могут быть полностью защищены от таких воздействий. По этому на участке кабеля 9 внутри корпуса 1 муфты, не защищенном наружной изоляцией, должны быть обеспечены условия максимальной электрической и механической прочности, химической стойкости и герметичности в широком диапазоне температуры окружающей среды.
Также должно обеспечиваться исключение пробоя и/или возникновения электрической дуги в случае деформации или повреждения изоляции токоведущих жил кабеля 9.
При этом шайба 8 из силиконового герметика обладает эластичностью, достаточной для компенсации температурного расширения компаунда в хвостовике 10 корпуса 1 и, тем самым, исключения механических деформации пакета деталей 2, 3, 4, 7 по этой причине.
14
Кремнийорганический диэлектрический силикон и фторсиликон (т.е. силиконовая и фторсиликоновый материал шайб 4,3 уплотнителя) - это современный материал, обладающий улучшенными свойствами, по сравнению с иными видами уплотнительных материалов. Применяемые силиконы характеризует полная химическая инертность, высокая тепло- и морозостойкость, от минус 60°С до плюс 300°С, низкая остаточная деформация, которая указывает на высокую степень эластического восстановления деталей 3, 4 уплотнительного назначения). Большой срок службы в агрессивных средах, содержащих кислоту или щелочь, высокая масло - и бензостойкость, устойчивость к старению, высокая гибкость, эластичность и долговечность (до 35 лет). Высокие электрические/диэлектрические характеристики: объемное сопротивление 10*10 Ом*см, относительная диэлектрическая проницаемость (при 25°, 50 Гц) 2,7-3,3 (показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме), диэлектрическая прочность силикона 12-18 кВ/мм, фторсиликона - до 35 кВ/мм. Силиконовый материал шайб 3, 4 устойчив даже к озону, а также к таким явлениям, как электрическая корона и дуга.
Полифениленсульфид (DIC-PPS), из которого изготовлены вставки 2, 7, является высокотехнологичным материалом из разряда, так называемых, суперконструкционных термопластов. Имеют состав на основе полимерной матрицы, со стекловолокном (40-60%), минералами (50-60%). Полифениленсульфид не растворим ни в одном из известных химических растворителей при температуре до 200°С, обладает исключительной химической стойкостью, в том числе к автомобильному и авиационному топливу и горюче-смазочным материалам, кислотам, щелочам, моющим средствам. Низкий уровень водопоглощения (до 0,02%) позволяет использовать Полифениленсульфид для изготовления деталей 2, 7 муфты для электрических цепей соединителей погружных электродвигателей, работающих во влажной агрессивной среде. Полифениленсульфид сохраняет химическую стабильность и при повышенных температурах, например при контакте с горячим воздухом или горюче-смазочными материалами. Одним из важных свойств полифениленсульфида является его высокая огнестойкость. Полифениленсульфид является прекрасным диэлектриком. Эти свойства сохраняются во всем диапазоне температур эксплуатации и при различной влажности.
Таким образом, указанные выше требования реализуются выбранным оптимальным элементным составом и материалами, из которых выполнены элементы (детали) 2, 3, 4, 7, 8, и компаунд в хвостовике 10.
В результате реализации полезной модели достигается повышение надежности за счет улучшения характеристик электрической и механической прочности и химической стойкости, и увеличение долговечности срока службы в условиях повышенной температуры и агрессивной окружающей среды. При этом обеспечивается надежное механическое и электрическое соединение проводников с штепсельными наконечниками в муфте, а также улучшение условий сборки за счет оптимизации конфигурации хвостовика корпуса, улучшение условий транспортирования и хранения изделия, наконечники которого защищены крышкой.