КАБЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к кабельной промышленности, в частности - к конструкции гибких кабелей, предназначенных для передачи электрических сигналов переменного тока напряжением до 500 В и частотой 1 МГц и электрических сигналов постоянного тока напряжением до 750 В, и может быть использована для дистанционного управления исполнительными механизмами в различных помещениях, на открытом воздухе, в каналах, туннелях и метро.
Известна группа кабелей управления по патенту на полезную модель RU №45554, МПК H01B 7/04, опубл. 10.05.2005, которые обладают повышенной стабильностью передачи сигналов управления и удобны в эксплуатации.
По первому варианту кабель управления по RU №45554 содержит покрытые изоляцией из поливинилхлоридного пластиката многопроволочные токопроводящие жилы, выполненные из медных луженых проволок и скрученные в пару, а затем - в кабель, концентрическими повивами. Каждая пара имеет свой шаг скрутки, при этом их шаги скрутки взаимно согласованы. Изоляция жил в паре отличается по цвету. Кроме этого, и пары отличаются друг от друга цветом хотя бы одной изолированной токопроводящей жилы. Поверх пар жил наложен экран, который выполнен с коэффициентом поверхностной плотности не менее 70% в виде оплетки из медных или медных луженых проволок диаметром не более 0,15 мм. Поверх экрана последовательно расположены поясная изоляция из фторопласта-4 или из полиэтилентерефталатной пленки и оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести.
Выполнение экрана в виде оплетки из медных или медных луженых проволок, наличие поясной изоляции, а также выполнение шагов скрутки пар различными и взаимно согласованными позволяют повысить гибкость кабеля по RU №45554. С повышением гибкости повышается защита токопроводящих жил от механических повреждений и помех и тем самым обеспечивается стабильность передачи сигналов управления. Отличие изоляции жил в паре и пар друг от друга по цвету создает удобства в эксплуатации кабеля по RU №45554.
Второй вариант кабеля по RU №45554 имеет те же существенные признаки, что и кабель в первом варианте, но дополнительно содержит еще проволочную броню в виде оплетки из стальной оцинкованной проволоки с коэффициентом поверхностной плотности повива не менее 70% и внутреннюю оболочку, наложенную поверх поясной изоляции. Указанный кабель управления, как и первый вариант по RU №45554, обеспечивает стабильность передачи сигналов управления и удобен в эксплуатации. А наличие проволочной брони усиливает помехозащищенность и механическую стойкость кабеля управления.
Несмотря на указанные преимущества кабеля управления по RU №45554, его конструкция не исключает влияния друг на друга электрических сигналов, передающихся по токопроводящим жилам, что снижает помехоустойчивость кабеля. К тому же кабель управления по RU №45554 имеет недостаточную надежность при эксплуатации в условиях повышенной пожарной опасности. Кроме того, конструкция кабеля предполагает только наличие парных скруток токопроводящих жил. Указанные недостатки сужают область применения кабеля по RU №45554.
Известен кабель управления в двух вариантах исполнения по патенту на полезную модель RU №45553, МПК H01B 7/04, опубл. 10.05.2005, которые, как и кабель по патенту RU №45554, обладает повышенной стабильностью передачи сигналов управления и удобством в эксплуатации.
По первому варианту кабель управления по RU №45553 содержит многопроволочные токопроводящие изолированные жилы, выполненные из медных проволок, луженых оловом, и скрученные в пары с кратностью шага не более 21. Изоляция жил в паре отличается по цвету. Кроме этого, и пары отличаются друг от друга цветом хотя бы одной изолированной токопроводящей жилы. На каждую пару наложен индивидуальный экран, выполненный с коэффициентом поверхностной плотности не менее 70% в виде оплетки из медных или медных луженых проволок диаметром не более 0,15 мм. Экранированные пары имеют общую скрутку, поверх которой наложена поясная изоляция, выполненная из фторопласта-4 или из полиэтилентерефталатной пленки и оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести. Для усиления положительных свойств кабеля по первому варианту кабель по второму варианту дополнительно содержит проволочную броню в виде оплетки из стальной оцинкованной проволоки с коэффициентом поверхностной плотности повива не менее 70% и внутреннюю оболочку, толщиной не менее 0,5 мм. Броня усиливает помехозащищенность и повышает эксплуатационную надежность кабеля.
Прототипом для предложенных в качестве полезной модели вариантов кабеля управления является первый вариант кабеля управления по патенту на полезную модель RU №45553. Наличие индивидуального экрана для каждой пары токопроводящих жил в прототипе исключает влияние друг на друга электрических сигналов, передающихся по токопроводящим жилам, что повышает помехоустойчивость кабеля и обеспечивает стабильность электрических параметров при передаче сигналов управления. Выполнение экранов в виде оплетки из медных или медных луженых проволок придает гибкость кабелю и повышает его эксплуатационную надежность.
Однако кабель управления по прототипу не защищен от влияния внешних сигналов. Дополнительно к этому, имеет те же недостатки, что и кабель управления по RU №45554, а именно: недостаточную надежность при эксплуатации в условиях повышенной пожарной опасности и узкую область применения, обусловленную указанными недостатками и наличием только парных скруток токопроводящих жил.
Задача полезной модели заключается в повышении надежности и живучести кабеля управления в условиях распространения опасных факторов пожара, в повышении его помехоустойчивости и, как следствие, обеспечении стабильности электрических параметров при передаче сигналов управления, а также в расширении эксплуатационных возможностей.
Технический результат при реализации кабеля управления согласно предложенным вариантам полезной модели заключается в повышении пожаробезопасности и огнестойкости кабеля управления одновременно с обеспечением стабильности передачи сигналов управления.
Задача и технический результат достигаются следующим образом.
Согласно первому варианту заявляемый кабель управления, как и прототип, содержит покрытые изоляцией многопроволочные токопроводящие жилы, скрученные концентрическими повивами, индивидуальные экраны для изолированных многопроволочных токопроводящих жил, выполненные в виде оплетки из медных или медных луженых проволок, поясную изоляцию из полиэтилентерефталатной пленки, наложенную поверх общей скрутки экранированных токопроводящих жил, и наружную оболочку из полимерного материала.
В отличие от прототипа кабель управления по первому варианту поверх поясной изоляции дополнительно содержит общий экран, выполненный в виде оплетки из медных или медных луженых проволок диаметром не более 0,30 мм, а поверх общего экрана под наружной оболочкой наложена полиэтилентерефталатная пленка.
Каждый индивидуальный экран в заявляемом кабеле выполнен из проволок диаметром 0,12-0,20 мм. Коэффициент поверхностной плотности общего экрана и каждого идивидуального экрана составляет не менее 65%. Кроме этого, поверх многопроволочных токопроводящих жил под изоляцией дополнительно наложена обмотка из термически стойких слюдосодержащих лент толщиной не менее 0,12 мм. Существенным отличием от прототипа является также то, что изоляция многопроволочных токопроводящих жил и наружная оболочка кабеля управления по первому варианту выполнены из огнестойкой полимерной композиции.
Токопроводящие жилы могут быть выполнены из медных проволок, или из медных проволок, луженых оловом, как в прототипе, или из медных проволок, луженых оловянно-свинцовым припоем.
Индивидуальный экран в одном из частных случаев выполнения наложен на каждую изолированную многопроволочную токопроводящую жилу. Изолированные токопроводящие жилы могут быть также скручены сначала или в пары, или в тройки, или в четверки с согласованным шагом. В указанных частных случаях выполнения индивидуальный экран наложен соответственно на каждую скрученную пару, или каждую скрученную тройку, или каждую скрученную четверку токопроводящих жил. При этом каждая пара, или тройка, или четверка токопроводящих жил имеет свой шаг скрутки, а изоляция жил в указанных скрутках отличается по цвету. Кроме того, скрученные пары, тройки, четверки токопроводящих жил отличаются друг от друга цветом хотя бы одной изолированной токопроводящей жилы. Соответственно частным случаям в кабель скручены экранированные одиночные изолированные токопроводящие жилы, или экранированные пары, или экранированные тройки или экранированные четверки изолированных многопроволочных токопроводящих жил.
Поверх каждого индивидуального экрана может быть дополнительно наложена оболочка из огнестойкой полимерной композиции толщиной не менее 0,5 мм. Кроме этого, дополнительно под каждым общим и индивидуальным экраном может быть наложена полиэтилентерефталатная пленка или термически стойкая слюдосодержащая лента, а под ней - полиэтилентерефталатная пленка.
Кабель управления по первому варианту в частном случае под наружной оболочкой поверх полиэтилентерефталатной пленки, наложенной на общий экран, может содержать внутреннюю оболочку из огнестойкой полимерной композиции и броню, наложенную на внутреннюю оболочку и выполненную в виде оплетки из стальных оцинкованных проволок диаметром не менее 0,30 мм с коэффициентом поверхностной плотности не менее 65% или в виде обмотки с перекрытием из стальной ленты толщиной не менее 0,20 мм.
Кабель управления по второму варианту, как и прототип, содержит покрытые изоляцией многопроволочные токопроводящие жилы, скрученные концентрическими повивами, индивидуальные экраны для изолированных многопроволочных токопроводящих жил, выполненные в виде оплетки из медных или медных луженых проволок, поясную изоляцию из полиэтилентерефталатной пленки, наложенную поверх общей скрутки экранированных токопроводящих жил, и наружную оболочку из полимерного материала.
В отличие от прототипа кабель управления по второму варианту поверх поясной изоляции дополнительно содержит общий экран, выполненный в виде оплетки из медных или медных луженых проволок диаметром не более 0,30 мм. Поверх общего экрана под наружной оболочкой в кабеле управления по второму варианту наложена полиэтилентерефталатная пленка. Каждый индивидуальный экран выполнен из проволок диаметром 0,12-0,20 мм, а коэффициент поверхностной плотности общего экрана и каждого идивидуального экрана составляет не менее 65%. Кроме этого, поверх многопроволочных токопроводящих жил под изоляцией дополнительно наложена обмотка из термически стойких слюдосодержащих лент толщиной не менее 0,12 мм. Изоляция многопроволочных токопроводящих жил и наружная оболочка кабеля выполнены из полимерной композиции, не содержащей галогенов.
Токопроводящие жилы в кабеле управления по второму варианту, как и в первом варианте, могут быть выполнены из медных проволок, или из медных проволок, луженых оловом, как в прототипе, или из медных проволок, луженых оловянно-свинцовым припоем.
Так же, как и в первом варианте, в частных случаях индивидуальный экран может быть наложен на каждую изолированную многопроволочную токопроводящую жилу или на скрученные в пары, или в тройки, или в четверки с согласованным шагом изолированные многопроволочные токопроводящие жилы. При этом каждая пара, или тройка, или четверка токопроводящих жил имеет свой шаг скрутки, а изоляция жил в указанных скрутках отличается по цвету. Кроме того, скрученные пары, тройки, четверки токопроводящих жил отличаются друг от друга цветом хотя бы одной изолированной токопроводящей жилы. Соответственно и в кабель скручены экранированные одиночные изолированные токопроводящие жилы, или экранированные пары, или экранированные тройки или экранированные четверки изолированных многопроволочных токопроводящих жил.
Поверх каждого индивидуального экрана может быть дополнительно наложена оболочка из полимерной композиции, не содержащей галогенов, толщиной не менее 0,5 мм. Кроме этого, дополнительно под каждым общим и индивидуальным экраном может быть наложена полиэтилентерефталатная пленка или термически стойкая слюдосодержащая лента, а под ней - полиэтилентерефталатная пленка.
Кабель управления по второму варианту в частном случае под наружной оболочкой поверх полиэтилентерефталатной пленки, наложенной на общий экран, может содержать внутреннюю оболочку из полимерной композиции, не содержащей галогенов, и броню, наложенную на внутреннюю оболочку и выполненную в виде оплетки из стальных оцинкованных проволок диаметром не менее 0,30 мм с коэффициентом поверхностной плотности не менее 65% или в виде обмотки с перекрытием из стальной ленты толщиной не менее 0, 20 мм.
Наличие в обоих вариантах заявляемого кабеля управления индивидуальных экранов для изолированных многопроволочных токопроводящих жил и общего экрана повышает помехозащищенность токопроводящих жил от их взаимного влияния и от влияния внешних сигналов, обеспечивая тем самым стабильность передачи сигналов управления по токопроводящим жилам. А выполнение экранов в виде оплетки из медных или медных луженых проволок диаметром (0,12-0,20) мм с коэффициентом поверхностной плотности не менее 65% обеспечивают гибкость и защиту токопроводящих жил от механических повреждений. При этом наличие брони в частном случае усиливает механическую защиту и защиту от помех. Наличие скруток, в которых изоляция токопроводящих жил отличается по цвету, и сами скрутки отличаются друг от друга цветом хотя бы одной изолированной токопроводящей жилы, создает удобства в эксплуатации кабеля и расширяет его эксплуатационные возможности и область применения. Важным преимуществом заявляемого кабеля управления в сравнении с прототипом является его повышенная огнестойкость и пожаробезопасность, поскольку для изоляции токопроводящих жил и для наружной оболочки кабеля использованы материалы огнестойкие и не содержащие галогенов. К тому же поверх многопроволочных токопроводящих жил под изоляцией дополнительно наложена обмотка из термически стойких слюдосодержащих лент. Конструкция кабеля предполагает также и поверх каждого индивидуального экрана наложение оболочки из полимерной композиции огнестойкой или не содержащей галогенов. При наличии дополнительной внутренней оболочки, она тоже выполнена из огнестойкой полимерной композиции или из полимерной композиции, не содержащей галогенов. Использование безгалогенной полимерной композиции снижает дымо- и газовыделение при горении и тлении полимерных материалов. Применение указанных материалов обеспечивает заявляемому кабелю управления пожарную безопасность и, в сравнении с прототипом, повышает его огнестойкость, надежность и живучесть в условиях распространения опасных факторов пожара, одновременно расширяя эксплуатационные возможности кабеля.
Оба предложенных варианта заявляемой полезной модели объединены единым творческим замыслом, поскольку они направлены на достижение одного и того же технического результата, решают одну и ту же задачу одним и тем же путем.
Далее полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображено поперечное сечение кабеля по первому и второму вариантам с одиночными изолированными токопроводящими жилами.
На фиг. 2 - поперечное сечение кабеля по первому и второму вариантам с парной скруткой изолированных токопроводящих жил.
На фиг. 3 - поперечное сечение кабеля по первому и второму вариантам со скрученными тройками изолированных токопроводящих жил.
На фиг. 4 - поперечное сечение кабеля по первому и второму вариантам со скрученными четверками изолированных токопроводящих жил.
На фиг. 5 представлен частный случай выполнения кабеля в поперечном сечении по первому и второму вариантам при наличии брони и внутренней оболочки (на примере кабеля с одиночными изолированными токопроводящими жилами).
2
2
2
Кабель управления по первому и второму вариантам (фиг. 1, 2, 3, 4, 5,) содержит многопроволочные токопроводящие жилы 1. Токопроводящие жилы 1 выполнены из медных проволок или медных проволок, луженых оловом или оловянно-свицовым припоем не ниже ПОС-61, и соответствуют ГОСТ 22483-77 не ниже класса 3 для токопроводящих жил сечением 0,5; 0,75; 1,0; 1,2; 1,5; 2,5; 4,0 мм и не ниже класса 4 для токопроводящих жил сечением 0,35 мм. Поверх многопроволочных токопроводящих жил 1 наложена обмотка 2 из термически стойких слюдосодержащих лент толщиной не менее 0,12 мм. В кабеле управления по первому варианту токопроводящие жилы 1 покрыты изоляцией 3 из огнестойкой полимерной композиции, по второму варианту изоляция 3 токопроводящих жил 1 выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов. Номинальная толщина изоляции 3 для токопроводящих жил сечением от 0,35 до 0,75 мм составляет 0,5 мм, сечением от 1,0 до 2,5 мм - 0,6 мм, сечением 4,0 мм - 0,7 мм.
Кабель управления может быть выполнен в виде скрутки одиночных изолированных токопроводящих жил (фиг. 1). Изолированные токопроводящие жилы могут быть скручены сначала в пары 4 (фиг. 2), или в тройки 5 (фиг. 3), или в четверки 6 (фиг. 4) с согласованным шагом. Каждая пара 4, или тройка 5, или четверка 6 имеет свой шаг скрутки, а изоляция токопроводящих жил в указанных скрутках отличается по цвету. Скрученные пары 4, тройки 5 и четверки 6 токопроводящих жил 1 должны отличаться друг от друга цветом хотя бы одной изолированной токопроводящей жилы. В зависимости от технического назначения кабеля количество изолированных токопроводящих одиночных жил 1 может быть от 1 до 61 количество пар 4 токопроводящих жил может быть от 1 до 27, количество троек 5 - от 1 до 19, четверок 6 - от 1 до 4. На каждую одиночную изолированную токопроводящую жилу (фиг. 1, 5), или каждую пару 4 (фиг. 2), или каждую тройку 5 (фиг. 3), или каждую четверку 6 (фиг. 4) наложен индивидуальный экран 7. Индивидуальный экран 7 выполнен в виде оплетки из медных или медных луженых проволок диаметром (0,12-0,20) мм с коэффициентом поверхностной плотности не менее 65%. В частных случаях под каждым индивидуальным экраном может быть наложена полиэтилентерефталатная пленка или термически стойкая слюдосодержащая лента, а под лентой -полиэтилентерефталатная пленка (на чертежах не показано). Возможно наложение поверх каждого индивидуального экрана оболочки из огнестойкой полимерной композиции толщиной не менее 0,5 мм. Поверх общей скрутки экранированных одиночных изолированных токопроводящих жил, или экранированных пар, или экранированных троек, или экранированных четверок наложена поясная изоляция 8, выполненная из полиэтилентерефталатной пленки. Поверх поясной изоляции 8 наложен общий экран 9, выполненный в виде оплетки из медных луженых проволок диаметром не более 0,30 мм. Сверху общего экрана 9 наложена полиэтилентерефталатная пленка 10. Наружная оболочка 11 кабеля управления по первому варианту выполнена из огнестойкой полимерной композиции. Наружная оболочка 11 кабеля управления по второму варианту выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов.
Под наружной оболочкой 11 кабеля управления по первому и второму вариантам дополнительно может быть выполнена броня 12 (фиг. 5) в виде оплетки из стальных оцинкованных проволок диаметром не менее 0,30 мм с коэффициентом поверхностной плотности не менее 65%, а под броней 12 поверх полиэтилентерефталатной пленки 10 наложена внутренняя оболочка 13, выполненная из огнестойкой полимерной композиции (для первого варианта) или из полимерной композиции, не содержащей галогенов (второй вариант). Расположение брони 12 и внутренней оболочки 13 в кабеле показано на примере кабеля с одиночными токопроводящими жилами 1 (фиг. 5). В случаях парной скрутки одиночных токопроводящих жил, или троек, или четверок наложение брони 12 и внутренней оболочки 13 аналогично. Броня 12 также может быть выполнена из стальной ленты толщиной не менее 0,20 мм.
Предложенная группа полезных моделей промышленно применима. Кабель управления согласно предложенным вариантам может быть многократно изготовлен с достижением указанного технического результата.
Технология изготовления заявляемого кабеля по каждому из предложенных вариантов проста, не вызывает трудностей у специалистов кабельной промышленности и не требует сложного специального оборудования. Производство кабеля начинают с изготовления из медных или медных луженых проволок токопроводящих жил 1. Затем на многопроволочные токопроводящие жилы накладывают обмотку из термически стойких слюдосодержащих лент толщиной не менее 0,12 мм. После чего токопроводящие жилы (ТПЖ) покрывают изоляционным материалом из огнестойкой полимерной композиции (первый вариант) или из полимерной композиции, не содержащей галогенов (второй вариант). Изолирование ТПЖ выполняют на экструзионном оборудовании. На каждую изолированную ТПЖ накладывают индивидуальный экран 7. Или вначале осуществляют скрутку ТПЖ в пары 4, или в тройки 5, или в четверки 6, а экран 7 накладывают на каждую пару, или тройку, или четверку. Под каждым индивидуальным экраном 7 может быть наложена полиэтилентерефталатная пленка или термически стойкая слюдосодержащая лента, а под лентой - полиэтилентерефталатная пленка. В частных случаях для усиления огнестойких свойств кабеля поверх каждого индивидуального экрана 7 накладывают оболочку из огнестойкой полимерной композиции или полимерной композиции, не содержащей галогенов, толщиной не менее 0,5 мм. Затем на крутильных машинах выполняют общую скрутку экранированных ТПЖ. На общую скрутку накладывают поясную изоляцию 8 и (в зависимости от конкретной конструкции) последовательно все остальные элементы кабеля, а именно: общий экран 9, полиэтилентерефталатную пленку 10, внутреннюю оболочку 13 из огнестойкой полимерной композиции или из полимерной композиции, не содержащей галогенов и броню 12. На последнем этапе выполняют наружную оболочку 11 из огнестойкой полимерной композиции (первый вариант) или из полимерной композиции, не содержащей галогенов (второй вариант). Для изготовления кабеля используются известные специалистам кабельной промышленности отечественные и зарубежные материалы. Для наложения экранов и брони используют оплеточные машины, для наложения лент - обмоточное оборудование. Готовый кабель наматывают на катушку или барабан.
Образцы кабелей были испытаны и показали хорошие результаты при дистанционной передаче электрических сигналов управления переменного тока напряжением до 500 В и электрических сигналов постоянного тока напряжением до 750 В. Образцы кабелей были испытаны также на соответствие требованиям ГОСТ Ρ 53315-2009 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности». Получены положительные результаты. Кабель управления по обоим вариантам соответствует требованиям пожарной безопасности.