Кабель контрольный малоопасный по токсичности продуктов горения

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей контрольных с пластмассовой изоляцией и оболочкой, предназначенных для присоединения к стационарным электрическим приборам, аппаратам, сборкам электрических распределительных устройств с номинальным переменным напряжением до 660 В частоты до 100 Гц или постоянным напряжением до 1000 В.
Уровень техники
3
3
В качестве наиболее близкого аналога выбран известный кабель электрический малоопасный по токсичности продуктов горения, содержащий по крайней мере одну токопроводящую жилу, содержащую последовательно расположенные наложенные экструзией изоляцию и наружную оболочку, отличающийся тем, что изоляция и наружная оболочка выполнены из полимерных композиций с кислородным индексом не менее 28% и эквивалентным показателем токсичности продуктов горения полимерных материалов не менее 121 г/м (полезная модель РФ № 103658). При этом эквивалентный показатель токсичности продуктов горения полимерных материалов кабельного изделия Тх, г/м, определяют согласно ГОСТ 31565 по формуле:
, (1)
i
где m - масса i-го полимерного материала в единице длины кабельного изделия, г/м;
i
3
Тх - показатель токсичности i-го полимерного материала конструкции кабельного изделия, определенный по ГОСТ 12.1.044-89, г/м;
n - число полимерных материалов в конструкции кабельного изделия, испытанных по ГОСТ 12.1.044-89.
3
3
Такие кабели не распространяют горение при испытании по ГОСТ IEC 60332-3-22, удовлетворяют требованиям ГОСТ 31565 по дымовыделению при испытании по ГОСТ IEC 61034-2, однако недостатком конструкции таких кабелей является то, что сами горение не распространяя, кабели могут при горении оказывать негативное влияние на проложенные поблизости другие, менее стойкие к огню, кабели и провода, а также на строительные конструкции и другие элементы кабельных коммуникаций, вследствие относительно высоких значений удельной теплоты сгорания. Чем больше эти значения, тем больше и темпы развития пожара. В этой связи для снижения пожарной нагрузки помещений предпочтительнее использовать в конструкциях кабелей материалы с низкой теплотой сгорания и низким дымообразованием. При этом, учитывая многообразие маркоразмеров кабелей, а также наличие сложных многофакторных условий горения кабелей в условиях реального пожара, предпочтительнее, чтобы не только кабель в целом обладал эквивалентным показателем токсичности продуктов горения полимерных материалов не менее 121 г/м, но и материалы изоляции и наружной оболочки имели  показатели токсичности продуктов горения не менее 121 г/м каждый в отдельности.
Кроме этого, материалы, применяемые для изоляции и оболочки данных кабелей, обладают недостаточной стойкостью к термическому старению, одной из причин которой является высокая скорость десорбции пластификатора и которая характеризуется высокими значениями отклонений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после кратковременного старения при температуре 110°С.
Сущность полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в разработке контрольного кабеля, малоопасного по токсичности продуктов горения, изготовленного с применением для изоляции и наружной оболочки материалов, способных обеспечить нераспространение горения кабелей при групповой прокладке с объемом горючей массы 7 л/м, снижение светопроницаемости при горении и тлении согласно требованиям ГОСТ 31565, уменьшение удельной теплоты сгорания, и обладающих высокой стойкостью к термическому старению. При этом такой кабель в огнестойком исполнении сохраняет функционирование при воздействии пламени в течение не менее 180 мин.
Настоящая полезная модель обеспечивает достижение следующего технического результата: повышение надежности контрольного кабеля, малоопасного по токсичности продуктов горения, не распространяющего горение при групповой прокладке, с низким дымовыделением при горении и тлении за счет применения материалов, обладающих низкими значениями удельной теплоты сгорания и низким общим дымообразованием и имеющих высокую стойкость к термическому старению.
3
2
2
3
2
2
Технический результат достигается тем, что в контрольном кабеле, содержащем, по крайней мере, четыре токопроводящие жилы с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката, скрученные в сердечник, поверх которого расположена наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката, упомянутая изоляция выполнена из материала, имеющего показатель токсичности продуктов горения не менее 121 г/м, удельную теплоту сгорания не более 15 МДж/кг и общее дымообразование не более 1300 м/м, и имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%, и упомянутая наружная оболочка выполнена из материала, имеющего показатель токсичности продуктов горения не менее 121 г/м, удельную теплоту сгорания не более 13 МДж/кг и общее дымообразование не более 950 м/м, и имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%.
Указанный технический результат достигается также тем, что поверх каждой токопроводящей жилы дополнительно наложена обмотка из, по меньшей мере, одной стеклослюдосодержащей ленты, наложенной с перекрытием.
Указанный технический результат достигается также тем, что изоляция и наружная оболочка выполнены из поливинилхлоридных пластикатов, имеющих в своем составе термостабилизаторы, не содержащие соединений свинца.
Указанный технический результат достигается также тем, что поверх скрученных в сердечник изолированных жил дополнительно наложена обмотка из, по меньшей мере, одной органической или неорганической ленты.
3
2
2
Указанный технический результат достигается также тем, что поверх скрученных в сердечник изолированных жил дополнительно наложена внутренняя оболочка из полимерной композиции с  показателем токсичности продуктов горения не менее 121 г/м, удельной теплотой сгорания не более 11 МДж/кг, общим дымообразованием не более 450 м/м.
Указанный технический результат достигается также тем, что поверх обмотки или поверх внутренней оболочки, наложенных поверх скрученных в сердечник изолированных жил, дополнительно наложен экран в виде обмотки из металлической фольги или ленты.
Указанный технический результат достигается также тем, что поверх внутренней оболочки, наложенной поверх скрученных в сердечник изолированных жил, наложена броня в виде обмотки из металлических лент или в виде спирально наложенных металлических проволок.
Отличительной особенностью настоящей полезной модели является повышение надежности контрольного кабеля, малоопасного по токсичности продуктов горения, не распространяющего горение при групповой прокладке, с низким дымовыделением при горении и тлении за счет применения материалов, обладающих низкими значениями удельной теплоты сгорания и низким общим дымообразованием и имеющих высокую стойкость к термическому старению.
Перечень фигур чертежей
На фиг.1 показан поперечный разрез кабеля.
Осуществление полезной модели
3
Современный комплекс требований пожарной безопасности, предъявляемый в том числе к контрольным кабелям, изложен в стандарте ГОСТ 31565. При этом для некоторых областей применения требуется применение кабельных изделий с низкой токсичностью продуктов горения, имеющих эквивалентный показатель токсичности продуктов горения более 120 г/м.
3
Учитывая насыщенность кабельных коммуникаций кабелями различного функционального назначения при горении отдельные кабели или группы кабелей могут оказывать негативное влияние на проложенные поблизости другие, менее стойкие к огню, кабели и провода, а также на строительные конструкции и другие элементы кабельных коммуникаций, вследствие относительно высоких значений удельной теплоты сгорания. Это приводит к необходимости принимать меры по снижению пожарной нагрузки, в том числе ограничению количества совместного проложенных кабелей, а также применению усиленных мер по обеспечению пожаротушения. В этой связи для снижения пожарной нагрузки помещений предпочтительнее использовать материалы для изготовления кабелей и кабельные изделия в целом с низкой теплотой сгорания и низким дымообразованием.  При этом, учитывая многообразие маркоразмеров кабелей, а также наличие сложных многофакторных условий горения кабелей в условиях реального пожара, предпочтительнее, чтобы не только кабель в целом обладал эквивалентным показателем токсичности продуктов горения полимерных материалов не менее 121 г/м, но и для основных конструктивных элементов кабеля применялись малоопасные по токсичности продуктов горения материалы.
Учитывая, что одним из основных требований для кабельных изделий является срок службы, предпочтительнее в качестве ПВХ пластиката для изоляции и наружной оболочки применять материалы, обладающие повышенной стойкостью к термическому старению,  низкой скоростью десорбции пластификатора. Указанные свойства характеризуются небольшим изменением физико-механических характеристик после кратковременного старения при температуре 110°С по сравнению с исходными значениями до старения.
Настоящая полезная модель основана на оптимальном сочетании ПВХ пластикатов для изоляции и наружной оболочки, каждый из которых не только относится к классу малоопасных по токсичности продуктов горения материалов, но и обладает сниженной удельной теплотой сгорания, пониженным дымообразованием, и обеспечивает требуемый срок службы.
Важным показателем, характеризующим надежность, является  повышенная стойкость материала конструкции кабеля к термическому старению, характеризующаяся в свою очередь незначительным изменением прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после кратковременного термического старения при температуре 110°С по сравнению со значениями, полученными до старения, что достигается применением в составе материалов оптимальной системы пластификатора (или смеси пластификаторов) и термостабилизатора (или смеси термостабилизаторов), обеспечивающей пониженную скорость десорбции пластификатора.
На фиг.1 показан один из вариантов исполнения кабеля.
3
2
2
3
2
2
Кабель содержит токопроводящую жилу 1, поверх которой наложена изоляция из поливинилхлоридного пластиката 2 с  показателем токсичности продуктов горения не менее 121 г/м, удельной теплотой сгорания не более 15 МДж/кг, общим дымообразованием не более 1300 м/м, которая имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%; изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого наложена наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката 8 с показателем токсичности продуктов горения не менее 121 г/м, удельной теплотой сгорания не более 13 МДж/кг, общим дымообразованием не более 950 м/м, которая имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%.
2
Указанные значения показателей пожарной опасности определяют в соответствии с требованиями международного стандарта ISO 5660-1 на образцах пластин материала толщиной 3 мм при воздействии теплового потока 35 кВт/м с применением удерживающей проволочной сетки. При этом в рамках настоящей полезной модели под общим дымообразованием понимается определяемое по ISO 5660-1 общее (суммарное) дымообразование с единицы площади экспонируемой поверхности образца, а удельная теплота сгорания определяется на основе полученного в результате проведения испытания общего тепловыделения в течение всего испытания, приведенного к массе образце.
Определение показателя токсичности продуктов горения проводят в соответствии с ГОСТ 12.1.044.
Под отклонением значения относительного удлинения при разрыве понимается разность между средним (или медианным) значением, полученным после старения, и средним (или медианным) значением, полученным до старения, выраженная в процентах последнего.
Для обеспечения огнестойкости поверх токопроводящих жил может быть наложена обмотка 3 из, по меньшей мере, одной стеклослюдосодержащей ленты, наложенной с перекрытием, например, не менее 40%.
Для обеспечения требований Технического регламента по ограничению содержания опасных веществ изоляция и наружная оболочка могут быть выполнены из поливинилхлоридных пластикатов,  имеющих в своем составе термостабилизаторы, не содержащие соединений свинца.
Кабель может дополнительно содержать поверх скрученных в сердечник изолированных жил обмотку 4 из по меньшей мере одной органической или неорганической ленты.
3
2
2
Для придания кабелю практически круглой формы и/или для повышения стойкости кабеля к распространению горения поверх скрученных в сердечник изолированных жил может быть дополнительно наложена внутренняя оболочка 5 из полимерной композиции с показателем токсичности продуктов горения не менее 121 г/м, удельной теплотой сгорания не более 11 МДж/кг, общим дымообразованием не более 450 м/м, определенным по ISO 5660-1.
При необходимости применения экранированных кабелей поверх обмотки или поверх внутренней оболочки может быть расположен экран 6 из металлической фольги или ленты. Экран может быть выполнен как из медной или алюминиевой фольги или ленты, так и из фольгированного композиционного материала, содержащего полимерный слой. Под экраном может быть продольно наложена медная или медная луженая контактная проволока.
Для защиты от внешних механических воздействий в процессе прокладки и при эксплуатации поверх внутренней оболочки может быть расположена броня 7 в виде обмотки из металлических лент или в виде спирально наложенных металлических проволок, которые могут быть выполнены из немагнитного материала, например, из алюминиевого сплава.
Для уменьшения коррозионной активности изоляция, внутренняя и наружная оболочки кабеля могут быть выполнены из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с низким дымо- и газовыделением, обладающего пониженным выделением хлористого водорода, определяемым при испытаниях по ГОСТ IEC 60754-1.
Далее приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.
Токопроводящая жила 1, которая может быть как однопроволочной, так и многопроволочной, изготавливается из медной или алюминиевой (за исключением кабелей в огнестойком исполнении) катанки или проволоки, традиционной для электрических кабелей.
Наложение лент для обмотки 4, стеклослюдосодержащих лент 3 и металлического экрана 6 производят на стандартном крутильном оборудовании.
Наложение брони 7 осуществляется на бронировочных машинах, традиционно применяемых в кабельной промышленности.
Примененные для изготовления кабеля полимерные материалы для изоляции 2, внутренней оболочки 5 и наружной оболочки 8 выпускаются промышленно.
При изготовлении кабеля для наложения полимерных материалов используют традиционное экструзионное оборудование, применяемое в кабельной промышленности.