КОНСТРУКЦИЯ ОКНА НА НАПОРНОЙ ТРУБЕ
WINDOW ON PRESSURE PIPE

Область техники
Предлагаемое изобретение относится к конструкции окна на напорной трубе, предназначенной, предпочтительно, для вулканизации или структурирования оболочки электрического кабеля, согласно пункту 1 формулы изобретения.
Уровень техники
При изготовлении кабеля оболочка кабеля экструдируется на сердечник кабеля при помощи экструдера. Благодаря структурированию полимерной оболочки кабеля пластичная масса становится эластичной. Структурирование или вулканизация полимера происходит в напорной трубе, в которой поддерживаются достаточно высокие температуры и значительное избыточное давление, например температура до 550°C и давление до 30 бар.
Известен способ определения диаметра оболочки кабеля и/или толщины отдельных слоев оболочки кабеля при помощи рентгеновского измерительного устройства. Рентгеновское измерительное устройство содержит источник рентгеновского излучения и приемник, чувствительный к рентгеновскому излучению. Последний состоит, например, из отдельных чувствительных к рентгеновскому излучению элементов, которые считываются последовательно.
Если необходимо измерить толщину оболочки и/или диаметр кабеля во время его прохождения по напорной трубе, рентгеновское измерительное устройство должно располагаться на протяжении напорной трубы. Известен способ использования для этого отдельных корпусов, расположенных у диаметрально противоположных проходов в напорной трубе, через которые проходит измерительная плоскость рентгеновского измерительного устройства перпендикулярно продольной оси напорной трубы. Проходы герметично закрываются оконными пластинами, которые легко проницаемы для рентгеновского излучения.
Известен способ использования тонких оконных пластин из бериллия. Среди металлов со сходными коэффициентами прочности бериллий отличается наименьшим поглощением рентгеновского излучения. Бериллиевые пластины вместе с плоским уплотнением устанавливаются напротив уступа в проходе, а именно выступа так называемого Т-образного фланца, который закреплен снаружи корпуса винтами. С помощью Т-образного фланца бериллиевая пластина при высоком давлении прижимается через уплотнение к выступу прохода.
Бериллий считается высокотоксичным материалом, а бериллиевая пыль является канцерогеном. По этой причине, и с целью повышения коррозионной стойкости бериллиевых пластин их покрывают, например, слоем керамики. Во время эксплуатации в напорной трубе собирается конденсат в нижней области бериллиевого окна и, за счет воздействия серосодержащих и хлорсодержащих компонентов вызывает коррозию бериллия. Канцерогенные частицы бериллия могут попасть в рабочую зону, когда бериллиевые пластины становятся негерметичными под влиянием коррозии и начинают выбрасывать частицы в окружающий воздух. Керамические и металлические покрытия бериллиевой пластины, предназначенные для предотвращения коррозии, оказались эффективными лишь условно по причине слишком малой толщины покрытия.
Также известен способ защиты от коррозии, заключающийся в установке перед бериллиевой пластиной защитной пленки. Эта пленка, также как и покрытие, может быть повреждена при удалении твердых остатков, оседающих на бериллиевую пластину.
Наконец, обычная конструкция бериллиевой пластины после произведенного монтажа требует дорогостоящей проверки положения уплотнителей, в частности, в целях предотвращения утечки, поскольку в этом случае в окружающий воздух попадут частицы пыли бериллия.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является разработка конструкции окна на напорной трубе, предназначенной, предпочтительно, для вулканизации или структурирования оболочки электрического кабеля, которая будет меньше подвержена коррозии и будет обеспечивать отток конденсата.
Эта задача решается с помощью признаков, раскрываемых в пункте 1 формулы изобретения.
Конструкция окна согласно изобретению содержит корпус, расположенный на протяжении или в конце напорной трубы, имеющей на диаметрально противоположных сторонах фланцы с ориентированными в радиальном направлении проходами, оси которых перпендикулярны продольной оси напорной трубы и лежат в измерительной плоскости рентгеновского измерительного устройства, причем снаружи одного прохода расположен источник рентгеновского излучения, а снаружи другого прохода расположен приемник, чувствительный к рентгеновскому излучению, а также содержащая проницаемые для рентгеновского излучения оконные пластины, установленные с уплотнением в соответствующем проходе и закрепленные в проходе с помощью средств крепления, и состоящие из материала, устойчивого к высоким температурам и воздействию агрессивных химических технологических субстанций, отличающаяся тем, что конструкция, по меньшей мере, нижней оконной пластины и целевое поддержание равномерной температуры оконной пластины выполняются таким образом, что температура оконной пластины поддерживается ниже точки конденсации газовой среды в напорной трубе, и конденсат может беспрепятственно стекать в напорную трубу, и при этом захватывать с собой частицы грязи.
Такой эффект самоочищения уменьшает коррозию оконной пластины и увеличивает срок ее службы.
В конструкции окна согласно изобретению оконная пластина предпочтительно формуется из керамического материала. Керамический материал известен стойкостью к коррозии. Кроме того, керамика безопасна для здоровья человека. Дополнительное покрытие, служащее для защиты от коррозии, не требуется. Твердые отложения могут быть легко удалены с керамической оконной пластины, при этом функциональность оконной пластины не будет нарушена.
Несмотря на то, что проницаемость керамики для рентгеновского излучения меньше проницаемости бериллия, однако повышенное поглощение может быть компенсировано усилением рентгеновского излучения или повышением мощности рентгеновской установки.
В альтернативном варианте может использоваться титан, полимеры, в т.ч. полимеры, армированные углеродным волокном, или комбинация этих материалов. Особенно предпочтительным является полиэфирэфиркетон (ПЭЭК, PEEK). Полимеры выдерживают достаточно высокие температуры, например 250°C, однако после этого они теряют сопротивление сжатию. Поэтому вариант осуществления согласно изобретению предусматривает покрытие полимера с внутренней стороны металлической пленкой, предпочтительно титановой пленкой.
Благодаря покрытию достигается улучшенный отвод тепла и отражение теплового излучения горячего защитного газа (до 400°C), а также обеспечивается самоочищение за счет гладкой поверхности. Гладкая поверхность позволяет легче очищать окно. Окно согласно изобретению не является ядовитым, механически стабильно и химически устойчиво. Указанные свойства способствуют увеличению срока службы.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, оконная пластина прилегает стороной, к которой не прикладывается давление, к кольцевому уплотнителю, например уплотнительному кольцу. Оконная пластина может устанавливаться таким образом, чтобы она прилегала к уплотнителю с известным предварительным напряжением. При росте давления в напорной трубе оконная пластина сильнее прижимается к уплотнителю. Это позволяет обеспечить равномерное распределение сил, воздействующих на оконную пластину и уплотнитель. Поэтому к оконной пластине из хрупкого материала, например из керамики, не прикладывается недопустимая нагрузка.
Согласно другому варианту осуществления изобретения оконная пластина удерживается нижним креплением, которое имеет или образует проход для жидкости. Согласно следующему варианту осуществления изобретения оконная пластина удерживается боковыми креплениями, которые, согласно еще одному варианту осуществления изобретения, могут быть образованы удлиненными скобами, которые, со своей стороны, фиксируются боковыми стенками прохода или, соответственно, на трубе. Скобы, расположенные на противоположных сторонах, предпочтительно имеют U-образную форму, и одним своим плечом захватывают оконную пластину со стороны напорной трубы, а другим своим плечом входят в фиксированную относительно напорной трубы выемку, обеспечивая, тем самым, фиксацию оконной пластины, при этом оконная пластина со стороны напорной трубы имеет выемки, в которые укладываются соответствующие плечи скоб.
При этом плечи проходят приблизительно вдоль длины оконной пластины и закрывают часть ее поверхности. Тем не менее, расположенный между плечами участок поверхности достаточно велик для того, чтобы обеспечить прохождение рентгеновского излучения.
Согласно следующему варианту осуществления изобретения часть скобы, захватывающая оконную пластину, или, соответственно, оконная пластина расположена лишь с небольшим смещением наружу относительно конца прохода со стороны напорной трубы, при этом оконная пластина со стороны напорной трубы, согласно еще одному варианту осуществления изобретения, имеет выемки, в которые укладываются соответствующие плечи скоб, при этом проход образован во внутреннем утолщении напорной трубы, а участок утолщения вблизи прохода немного выступает внутрь над оконной пластиной, образуя ее защиту. В другом варианте осуществления изобретения в проходе расположен фланцевый элемент, закрепленный снаружи на напорной трубе, а оконная пластина расположена и закреплена на находящемся внутри участке фланцевого элемента, при этом, согласно еще одному варианту осуществления изобретения, оконная пластина прилегает к свободному концу фланцевого элемента, а скобы закреплены на внешней стороне фланцевого элемента. Кроме того, в проходе установлен удлиненный кольцевой элемент, окружающий расположенный внутри гильзообразный участок фланцевого элемента.
Исходя из сказанного, оконная пластина устанавливается таким образом, чтобы стекающий по оконной пластине конденсат мог протекать в области крепления обратно в напорную трубу, не собираясь в каком-либо определенном месте оконной пластины и не повреждая ее.
Для снижения вредного воздействия тепла на окно, в особенности в области нижнего окна, и, в частности, для облегчения конденсации, один из вариантов осуществления изобретения предусматривает наличие в конструкции окна, по меньшей мере, одного канала охлаждения, предназначенного для циркуляции охлаждающей жидкости, например воды. При использовании так называемого Т-образного фланца, к которому прилегает оконная пластина, этот фланец преимущественно окружается кольцеобразным элементом, в котором выполнен канал охлаждения.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится более детальное описание одного из вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображены:
Фиг.1: фрагмент напорной трубы для изготовления электрического кабеля с конструкцией окна согласно изобретению.
Фиг.2: разрез конструкции по фиг.1 вдоль линии 2-2.
Фиг.3: разрез конструкции по фиг.2 вдоль линии 3-3.
Фиг.4: вид по стрелке 4 на фиг.2.
Фиг.5: вид по стрелке 5 на фиг.2.
Фиг.6: увеличенный фрагмент узла 6 с фиг.3.
Фиг.7: увеличенный узел 6 с фиг.3.
Фиг.8: разрез, аналогичный фиг.6 или 7, но относящийся к конструкции уровня техники.
Фиг.9: увеличенный узел 9 с фиг.3.
Фиг.10: разрез оконной пластины для представленных конструкций окна.
Фиг.11: разрез отличающегося варианта исполнения конструкции нижнего окна.
Осуществление изобретения
На чертежах показан участок 10 напорной трубы, предназначенной, например, для структурирования оболочки электрического кабеля 13. Участок 10 напорной трубы может также представлять собой отдельный участок трубы, врезанный в относительно длинную напорную трубу.
Участок 10 напорной трубы имеет расположенные диаметрально противоположно и ориентированные наружу в радиальном направлении фланцы 11 и 12, которые в сечении образуют проходы 14 и 15 приблизительно щелевидной формы. Конструкция фланцев 11, 12, а также прочих деталей, относящихся к проходам 14 и 15, наглядно показана на фиг.6 и 7. На фиг.7 показан фланцевый элемент 34 с внешним фланцем 32, который с помощью винтов 33а прикручен снаружи к стенке участка 10 напорной трубы. Участок 10 напорной трубы, как показано, в частности, на фиг.3, в этой области усилен идущим внутрь утолщением 37. Термины «изнутри» и «снаружи», употребляющиеся в тексте настоящей заявки, относятся к напорной трубе, то есть внутренней и наружной ее частям. Фланцевый элемент 34 имеет гильзообразный участок 30а, который вводится в проход 15. Наружный размер гильзообразного участка 30а, вытянутого перпендикулярно плоскости чертежа, выполнен по форме и длине в соответствии с сечением прохода 15, причем между внешней стороной гильзообразного участка 30а и стенкой прохода 15 оставлен зазор. Между фланцем 32 и внешней стороной напорной трубы 10 установлен уплотнитель 31.
Фланец 32 вместе с гильзообразным участком 30а образует сквозной проход 39 щелевидного сечения.
На свободном конце гильзообразного участка 30а установлена оконная пластина 20 из керамики или полимера. В кольцевую выемку на торцевой стороне гильзообразного участка 30а вставлено уплотнительное кольцо 24, которое в свободном состоянии немного выступает над торцевой стороной гильзообразного участка 30а. Оконная пластина 20 прижимается двумя удлиненными скобами 26, 28 U-образного сечения, расположенными на противоположных сторонах, к свободному концу гильзообразного участка 30а фланцевого элемента (34) и плотно удерживается на нем, причем уплотнительное кольцо 24 находится под небольшим предварительным напряжением. Одно внутреннее плечо скоб 26, 28 на фиг.6 утоплено в соответствующую выемку оконной пластины 20. Таким образом, плечо 29 захватывает оконную пластину 20, располагаясь заподлицо с внешней стороной оконной пластины 20, которая обращена внутрь напорной трубы 10. Другое плечо 27 входит в выемку 33 на внешней стороне гильзообразного участка 30а с целью фиксации оконной пластины 20. Плечо 27 слегка изогнуто в направлении другого плеча 29 для создания крутящего момента в направлении оконной пластины 20. Перемычка U-образных скоб 26, 28 проходит в зазоре между стенкой прохода 15 и внешней стороной гильзообразного участка 30а.
Конденсат, образующийся в напорной трубе 10, может стекать в направлении, обозначенном стрелкой 17 на фиг.1. Напорная труба имеет уклон α (см. фиг.1). Кроме того, конденсат стекает в направлении, обозначенном стрелкой 25 на фиг.2. Это направление обусловлено косым расположением оконной пластины 20 (фиг.2 или 6). Таким образом, на фиг.6 и 7 можно видеть, что осаждающийся на оконную пластину 20 конденсат может стекать слева направо, не встречая препятствий в виде креплений оконной пластины 20. Конденсат стекает непосредственно обратно внутрь напорной трубы 10.
Конструкция оконной пластины 20 может быть выбрана такой, чтобы постоянно поддерживать температуру ниже точки конденсации газовой среды в напорной трубе 10. Также можно предусмотреть подходящие способы охлаждения, чтобы температура оконной пластины 20 всегда была ниже точки конденсации.
На фиг.4 хорошо видна форма оконной пластины 20 и расширение плеча 29 скоб 26, 28. Скобы изготавливаются из подходящего плоского пружинящего материала. Плечи 29 простираются на большую часть длины оконной пластины 20, однако между ними остается расстояние, достаточное для прохождения рентгеновского излучения. При этом следует заметить, что фланцы 11, 12 снабжаются подходящими устройствами для прохождения рентгеновского излучения внутрь напорной трубы 10 и для приема рентгеновского излучения подходящим устройством регистрации рентгеновского излучения (не показано). Такая рентгеновская установка известным образом служит для обмера оболочки электрического кабеля, структурируемой в напорной трубе. Однако детально это не показано.
На фиг.9 представлен узел 9 с фиг.3. Показана оконная пластина 18 уровня техники, установленная в выемку фланца 11 через уплотнитель или уплотняющее кольцо 37. Оконная пластина 18 прижимается к фланцу 11 при помощи фланца 22. Фланец 22 привинчен к фланцу 11 винтами 39. Оконная пластина также может быть изготовлена из полимера, например полиэфирэфиркетона (PEEK), покрытого титановой пленкой, для получения описанных выше преимуществ.
На фиг.6 утолщение 37, на стороне прохода 15, расположенной спереди в направлении движения 17 производственной линии, имеет участок 50, который выступает внутрь напорной трубы 10 над оконной пластиной 20, образуя ее защиту. Если кабель будет провисать вниз, то, таким образом, будет предотвращаться соприкосновение кабеля с оконной пластиной 20. На фиг.7 оконная пластина 20 дополнительно защищена скобами 26, 28.
На фиг.8 представлена конструкция нижнего окна в положении согласно фиг.2, в соответствии с уровнем техники, с фланцевым элементом 34а, во внутреннюю выемку которого установлена бериллиевая оконная пластина, прижимаемая через уплотнитель 24а к плечу и проходу 15а.
На фиг.10 представлен разрез оконной пластины 20. Она состоит из удлиненной пластины 60 из полимера, в частности полиэфирэфиркетона (PEEK), внутренняя сторона которой покрыта титановой пленкой 62. Титановая пленка 62 обращена внутрь напорной трубы и обеспечивает, таким образом, отвод тепла и отражение теплового излучения, вызываемого защитным газом в напорной трубе. Гладкая поверхность титановой пленки 62 обеспечивает эффект самоочищения и, кроме того, может быть легко очищена. Оконная пластина, как показано на фиг.10, может применяться и для конструкции верхнего окна, как показано на фиг.2 и 3 или 9.
На фиг.11 представлен гильзообразный участок фланцевого элемента 34, окруженный одним из удлиненных кольцевых элементов 64, который подходящим образом (не показано) соединен с напорной трубой. Указанный кольцевой элемент 64, как отчетливо видно на фиг.11, выступает вовнутрь немного за оконную пластину 20. Таким образом, он предоставляет защиту от соприкосновения кабеля с окном 20.
Кольцевой элемент 64 снабжен каналом 66 охлаждения, по которому может циркулировать вода, выполняющая роль охлаждающей жидкости.