ЖАРОСТОЙКИЙ КАБЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к кабельной технике и может быть использована в конструкциях жаростойких кабелях управления, используемых в агрессивных средах с повышенной температурой для передачи электрических сигналов на исполнительные механизмы при дистанционном управлении.
Известны жаростойкие кабели, которые рассчитаны на использование при высокой температуре окружающей среды. Жаростойкие кабели имеют металлические жилы, например: медные, из нержавеющей стали, из никеля. Жилы располагают в медной или стальной трубке. Пространство между жилами заполняется окисью магния. Кабели герметизируются, в том числе концевыми заделками. В настоящее время на атомных станциях для передачи электрических сигналов на исполнительные механизмы, где имеет место агрессивная среда с повышенной температурой, преимущественно используются кабели марки КНМСС и КНМС2С. Изоляция жил используется магнезиальная или периклазовая. («Кабельные изделия». Справочник. Авторы: И.И.Алиев, Москва, «РадиоСофт». 2001 г., стр.161-162.).
Известен электрический кабель, который может использоваться в агрессивных средах с повышенной температурой и состоит из проводника, защищенного внутренней оболочкой из термопластичного материала, стальной гофрированной в продольном направлении оболочки и внешней оболочки из термопластичного материала (патент СССР №562221, кл. Н01В 13/22, 1971 г.).
Известен также электрический кабель, обладающий стойкостью к действию агрессивных сред и высокой термостойкостью, удовлетворяющий требованиям в отношении механической прочности, состоящий из металлического проводника, размещенного в полученной спеканием изоляции, образованной намотанной в один или несколько слоев со взаимным перекрытием краев обмоточной лентой, выполненной на основе политетрафторэтилена, а между проводником и изоляцией намотана в один или несколько слоев полиимидная обмоточная лента и имеется промежуточный слой из фторполимера, который наносят в виде порошка а затем спекают (патент РФ №2278433, кл. Н01В 7/28, 2001 г.).
Кроме того, известен электрический кабель, который обеспечивает защиту от влаги и может найти применение для многожильных кабелей, в которых каждая фаза герметизируется отдельно. Кабель имеет гофрированную металлическую оболочку, пластмассовую изоляцию и буферные элементы, например в виде спирали из токопроводящего материала (патент СССР №1085522, кл. Н01В 7/00, 1980 г.).
Наиболее близким аналогом (прототипом) является жаростойкий кабель, состоящий из токопроводящих жил, изоляции и оболочки с трубкой. Кабель имеет дополнительную трубку, установленную коаксиально с основной. Трубки изготавливают из жаростойких сплавов металлов (патент РФ №2200998, кл. Н01В 7/04, 2001 г.).
К недостаткам аналогов и прототипа следует отнести большую сложность прокладки кабеля в местах, где имеют место крутые изгибы либо их большое количество. Кабель не имеет необходимой гибкости, из-за чего при его прокладке происходят непредусмотренные излишние деформации, что может нарушить его целостность и привести к усталостному разрушению. Следует отметить, количество жил кабеля в данном техническом решении увеличить не представляется возможным без увеличения диаметра кабеля. При этом, в случае возникновении необходимости увеличения сечения жил требуется параллельное соединение двух или нескольких металлических оболочек с жилами, что значительно увеличивает диаметр кабеля и уменьшает радиус его изгиба. То есть, при заданном максимальном диаметре кабеля (max 14,2 мм) не представляется возможным увеличить сечение токопроводящих жил, что является необходимым в связи с большим падением напряжения на жилах из-за большого их сопротивления постоянному току. Кроме того, в связи с использованием в качестве изоляции жил магнезиальных или периклазовых материалов, в случае малейшей разгерметизации, значительно уменьшается срок службы кабеля, поскольку окись магния втягивает в себя влагу и даже пары влаги, что вызывает снижение сопротивления изоляции всего кабеля и приводит к его выходу из строя.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание конструкции жаростойкого многожильного кабеля управления для эксплуатации в условиях агрессивной среды с значительно увеличенным сроком службы, который имеет достаточно высокую прочность, обеспечивает исключение механических повреждений оболочки при прокладке, транспортировке и многократных изгибах. Кроме того, задачей является увеличение гибкости, износостойкости, повышении электрической прочности изоляции жил, а также увеличение арсенала данной номенклатуры изделий.
Техническим результатом при реализации предлагаемой полезной модели в связи с упрощением прокладки кабеля в местах его эксплуатации в связи с приобретением им большей гибкости, является исключение механических повреждений оболочки, повышается долговечность эксплуатации, а, с применением в качестве изоляции жил слюдосодержащих пленок, стекловолокна, запеченных кремнийогранических лаков, исключается «пробой» изоляции даже при незначительных повреждениях защитной оболочки. При этом, при сохранении максимального заданного наружного диаметра появляется возможность увеличить количество токопроводящих жил для их параллельного включения с целью увеличения сечения «подводящих концов». При этом конструкция кабеля не приводит к существенному увеличению его размеров при увеличении числа токопроводящих жил.
На достижение указанного технического результата оказывают влияние следующие существенные признаки.
2
2
В жаростойком кабеле управления, состоящем из токопроводящих жил, изоляции и оболочки с трубкой, изоляция токопроводящих жил выполнена в виде слоя из слюдосодержащей ленты, жилы выполнены многопроволочными из скрученных между собой проволок, а трубка оболочки выполнена спирально гофрированной, при этом жилы имеют центральный, наружный и средний слои скрутки, причем центральный выполнен в виде звездной скрутки для образования сердечника, средний слой выполнен концентрическим вокруг сердечника, а наружный слой выполнен концентрическим вокруг жил среднего слоя, поверх каждого слоя скрутки кабель снабжен групповыми слоями изоляции из слюдосодержащей ленты, при этом наружный групповой слой снабжен дополнительным слоем изоляции в виде полиимидной ленты, размещенным между групповым слоем наружного слоя скрутки и спирально гофрированной трубкой, при этом каждая токопроводящая жила снабжена дополнительным слоем изоляции, выполненным в виде обмотки стеклонитями из стекловолокна поверх слюдосодержащей ленты. В кабеле количество токопроводящих жил в центральном слое скрутки - 4 и в среднем слое скрутки - 10 с диаметром жил 1,42 мм по изоляции и с сечением проволоки 0,35 мм, а наружный слой скрутки содержит 12 токопроводящих жил диаметром 2,24 мм по изоляции с сечением проволоки 1,5 мм. Спирально гофрированная оболочка выполнена из жаростойкой и коррозионностойкой нержавеющей стали толщиной 0,3 мм. Слюдосодержащая лента выполнена из ленты Элмикатекс, а полиимидная лента выполнена из ленты ПМ, при этом слои изоляции наружного слоя скрутки выполнены с перекрытием в противоположных направлениях. А слои изоляции из слюдосодержащей ленты выполнены без перекрытия. Обмотка стеклонитями из стекловолокна поверх слюдосодержащей ленты выполнена в противонаправлении с пропиткой кремнийорганическим лаком и с дальнейшей запечкой.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На фиг.1 представлен жаростойкий кабель управления.
Жаростойкий кабель управления включает в себя оболочку 1, которая выполнена в виде спирально гофрированной трубки. Внутри спирально гофрированной трубки оболочки 1 размещены токопроводящие жилы 5 большего сечения, которые имеют изоляцию 4, и токопроводящие жилы 7 меньшего сечения, которые имеют изоляцию 6. Изоляция 4 и изоляция 6 выполнены из слюдосодержащей ленты. Повивы из жил 7 меньшего сечения образуют центральный и средний слои скрутки. Центральный слой скрутки выполнен в виде звездной скрутки для образования сердечника. Средний слой выполнен концентрическим вокруг сердечника. Повив из токопроводящих жил 5 большего сечения образует наружный слой скрутки, который выполнен концентрическим вокруг жил 7 среднего слоя скрутки. Поверх повива, образующего центральный слой скрутки, кабель снабжен групповым слоем изоляции 8, выполненным из слюдосодержащей ленты. Поверх повива, образующего средний слой скрутки, кабель снабжен групповым слоем изоляции 9, выполненным из слюдосодержащей ленты. При этом наружный групповой слой 3 также выполнен из слюдосодержащей ленты, размещен поверх повива, образующего наружный слой скрутки, и снабжен дополнительным слоем 2 изоляции, выполненным в виде полиимидной ленты. Именно с дополнительным слоем 2 контактирует спирально гофрированная трубка оболочки 1. Каждая токопроводящая жила 5 большего сечения поверх изоляции 4 и каждая токопроводящая жила 7 меньшего сечения поверх изоляции 6 снабжена дополнительным слоем изоляции (позицией на чертеже не показано), выполненным в виде обмотки стеклонитями из стекловолокна.
2
2
2
В примере исполнения жаростойкого кабеля управления, который используется на атомных станциях для передачи управляющих сигналов в условиях агрессивной среды, токопроводящие жилы 5 большего сечения и токопроводящие жилы 7 меньшего сечения выполнены многопроволочными из скрученных между собой проволок. Выполнение жил многопроволочными повышает гибкость кабеля. Однако, для уменьшения диаметра кабеля, как вариант, возможно выполнение центрального и среднего слоя скрутки из однопроволочных жил. Слои изоляции, выполненные из слюдосодержащей ленты, обеспечивают требуемую электрическую прочность, поскольку слюдосодержащая лента является теплостойким материалом. Поверх слюдосодержащей ленты на каждой токопроводящей жиле выполнена обмотка стеклонитями из стекловолокна и является дополнительным слоем изоляции. При этом обмотка стеклонитями из стекловолокна выполнена в противонаправлении поверх слюдосодержащей ленты. Кроме того, обмотка стеклонитями из стекловолокна пропитана кремнийорганическим лаком с дальнейшей запечкой, что также обеспечивает требуемую электрическую прочность. А стеклонити из стекловолокна также являются теплостойким материалом. Жаростойкий кабель управления имеет три слоя скрутки. Каждый слой скрутки отделен от соседнего слоем изоляции из слюдосодержащей ленты. При этом, слои изоляции из слюдосодержащей ленты выполнены без перекрытия. В кабеле количество токопроводящих жил 7 в центральном слое скрутки - 4 и образуют звездную скрутку с диаметром жил 1,42 мм по изоляции и с сечением проволоки 0,35 мм. В среднем слое скрутки - 10 жил 7 диаметром 1,42 мм по изоляции и с сечением проволоки 0,35 мм, а наружный слой скрутки содержит 12 токопроводящих жил 5 диаметром 2,24 мм по изоляции с сечением проволоки 1,5 мм. В кабеле трубка оболочки 1 выполнена спирально гофрированной из жаростойкой и коррозионностойкой нержавеющей стали 0,3 мм. Слюдосодержащая лента в примере исполнения выполнена из ленты Элмикатекс, а полиимидная лента выполнена из ленты марки ПМ. Слой изоляции из ленты Элмикатекс наружного слоя скрутки выполнен с перекрытием полиимидной ленты из ленты марки ПМ в противоположных направлениях.
Работа по изготовлению жаростойкого кабеля управления осуществляется следующим образом. Для обеспечения необходимых изгибов при прокладке и транспортировке в кабеле применяются следующие материалы: проволока медная никелированная, лента марки Элмикатекс 53519, стекловолокно EC6,8×2Z100, кремнийорганический лак КО-921, лента медная. Кабель наматывается в бухты. Внутренний диаметр бухты должен быть не менее 0,70 м. Концы кабеля при хранении и транспортировке должны быть герметично заделаны компаундами или герметиками, не вызывающими коррозии токопроводящих жил и оболочки. Токопроводящие жилы изготавливают из медной никелированной проволоки. Изоляция токопроводящих жил выполняется в виде обмоток из ленты Элмитекс, обматывается стеклонитями в направлении противоположном обмотке лентой Элмитекс, пропитывают органосиликатной композицией с последующей запечкой пропитывающего состава и лакированием поверхности изоляции кремнийорганическим лаком. Направление обмотки лентой должно быть в противонаправлении скрутки проволок. Формируют кабель следующим образом. В трех слоях скрутки изолированные жилы скручивают в кабель тремя повивами во взаимопротивоположных направлениях. В центральном слое скрутки 4 жилы 7, располагают в виде звездной скрутки для образования сердечника. На него наносится групповой слой изоляции 8 наматыванием слюдосодержащей ленты Элмитекс. Средний слой скрутки выполнен из 10 жил 7. Он выполняется концентрическим вокруг поверх группового слоя изоляции 8 вокруг центрального слоя скрутки, выполненным наматыванием слюдосодержащей ленты Элмитекс. Наружный слой выполнен концентрическим поверх среднего слоя скрутки. На групповой слой изоляции 9 среднего слоя вокруг жил 5 среднего слоя наносится наружный слой скрутки и поверх него наносится групповой слой изоляции 3. Поверх центрального и среднего слоя скрутки в процессе образования повивов лента Элмикатекс накладывается без перекрытия, а на наружный слой, образованный последним повивом лента Элмикатекс накладывается поверх него с перекрытием. Поверх обмотки последнего, наружного группового слоя 3 укладывается дополнительный слой 2 изоляции в виде полиимидной ленты, которая является технологической составляющей процесса изготовления кабеля. Направление обмотки лентой должно быть в противонаправлении скрутки жил в соответствующем повиве. Образовавшийся кабель укладывают на металлическую ленту вдоль нее, сваривают в трубку с дальнейшим спирально гофрированием, аналогично процессу изготовления оболочки кабеля по патенту СССР №1085522. Лента Элмитекс может иметь на поверхности выступающие волоски, поскольку выполнена из волосковой слюды, которые могут попадать в шов при сварке в процессе изготовления гофрированной оболочки, что способствует прожогам оболочки и нарушению ее герметичности. А полиимидная лента -технологическая обмотка, и она при изготовлении кабеля не допускает прогорания металлической оболочки в процессе сварки. При этом слои наружной изоляции выполнены с перекрытием и наматываются в противоположных направлениях.
Таким образом, исключаются механические повреждения, а удобство работы улучшается за счет необходимой гибкости, которая достигается при использовании многопроволочных жил, сварной спиральногофрированной оболочки и выполнения изоляции эластичной. Это же способствует повышению износостойкости, прочности, долговечности эксплуатации и качеству передаваемых сигналов. А за счет описанной технологии нанесения изоляции на жилы и их слои, обеспечивается надежность передачи сигналов при повышенных температурах в агрессивных средах.