ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МНОГОЖИЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ
ELECTRIC MULTICORE CABLE

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим многожильным кабелям, предназначенным для промышленных сетей передачи данных, станций управления, сигнализации, контроля, регулирования электронного оборудования, систем автоматизации, для монтажа электроустановок и т.д., работающих при номинальном переменном напряжении до 660 В включительно, частотой до 400 Гц или постоянном напряжении до 1000 В. Изобретение позволит расширить область применения и повысить эксплуатационные качества кабеля, за счет надежности его работы.
Известен электрический многожильный кабель по патенту РФ №41914 на полезную модель от 05.08.2004, МПК7 Н01В 7/04, МПК7 Н01В 11/00. Данный многожильный электрический кабель представляет собой сердечник, состоящий из скрученных изолированных токопроводящих жил. Проволоки жил могут быть выполнены из меди, алюминия, различных металлических сплавов и т.д. Токопроводящие жилы этого кабеля покрыты токоизолирующим материалом. Поверх сердечника последовательно наложены защитный элемент в виде экрана или слоя из синтетического материала. Экран может быть выполнен проволочным, в виде оплетки или в виде обмотки из металлической ленты или фольгированной полимерной пленки и служит для защиты от электрических помех. Слой из синтетического материала обматывается вокруг сердечника или накладывается продольно поверх сердечника. Поверх элемента (экран или слой из синтетического материала) расположен внутренний слой, который представляет собой заполнение на основе поливинилхлоридного пластиката и затем накладывается наружная оболочка. Элемент предохраняет сердечник от прилипания внутреннего слоя. Внутренний слой - заполнение состоит из композиции на основе поливинилхлоридного пластиката, содержит в соотношении следующие компоненты, в мас.ч.:
ПВХ композиция
100
Полиэтилен
2-25
Сэвилен
5-40
Тальк или мел
150-250
Внутренний слой - заполнение является амортизирующим слоем, значительно повышает прочность кабеля, его эксплуатационную надежность, придает ему округлую удобную форму, улучшает товарный вид. Наличие экрана или слоя из синтетического материала повышает прочность кабеля и исключает адгезию, т.е. прилипание заполнителя к сердечнику, что повышает его показатели при монтаже. Но данный кабель имеет недостатки, к которым следует отнести низкую помехозащищенность, высокое затухание сигналов, а также ограниченную область применения кабеля данной конструкции.
2
Вышеперечисленные недостатки частично были исключены в электрическом многожильном кабеле по патенту РФ №59879 на полезную модель от 20.04.2006, МПК7 Н01В 7/04. Данный кабель предназначен для промышленной автоматики, и он по совокупности существенных признаков является наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению, т.е. является прототипом. Этот кабель содержит сердечник, который состоит из скрученных в группы двух, трех или четырех изолированных токопроводящих жил. Поверх сердечника расположены поясная изоляция, электрический экран, полимерный заполнитель и защитная оболочка. Изолированные токопроводящие жилы скручены между собой в группы с шагом скрутки не более 100 D, где D - наибольший диаметр изолированной жилы в группе, а группы скручены между собой в сердечник концентрическими повивами или пучковой скруткой. Поясная изоляция выполнена из синтетической пленки или экструдирована из полимерного материала. При этом площадь поперечного сечения токопроводящих жил в кабеле имеет значения в мм: 0,35, или 0,5, или 0,75, или 1,0, или 1,2, или 1,5, или 2,5, или 4,0. Но и этот кабель имеет один важный недостаток, а именно низкую маслобензостойкость, а также низкую стойкость к воздействию ультрафиолетовых лучей, что ограничивает область применения кабеля в нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, транспортной, машиностроительной и судостроительной отраслях, а также в других отраслях промышленности. Кроме этого, кабель-прототип имеет низкую надежность работы из-за его неустойчивости к помехам как внешних, так и внутренних электромагнитных или электростатических возмущений.
Задачей, поставленной автором разработки, являлось создание такого кабеля, который позволил бы расширить область его применения за счет повышения маслобензостойкости и повышения стойкости к воздействию ультрафиолетовых лучей. Также, задачей, поставленной автором разработки, являлось повышение надежности работы кабеля, за счет придания ему большей устойчивости к помехам как внешним, так и внутренним. Техническим результатом, достигнутым при решении поставленной задачи, явилось повышение стойкости кабеля к агрессивным средам, то есть к таким средам, в которых присутствует бензин, нефть, различные масла и т.п., а также средам, в которых присутствует повышенное количество ультрафиолетовых лучей, агрессивно влияющих на кабель. Вместе с тем, техническим результатом явилось повышение помехозащищенности кабеля как от внутренних, так и от внешних электромагнитных или электростатических возмущений.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле, содержащем сердечник из скрученных медных или медных луженых токопроводящих жил, покрытых изоляцией, или из скрученных концентрическими повивами, в свою очередь, скрученных в пары, тройки или четверки медных или медных луженых токопроводящих жил, покрытых изоляцией, поверх которого последовательно наложены поясная изоляция, общий экран и защитная оболочка, между общим экраном и защитной оболочкой, наложена внутренняя оболочка, общий экран выполнен в виде обмотки из алюмополимерной ленты с контактным медным луженым многопроволочным проводником или в виде оплетки из медных проволок, или медных луженых проволок с коэффициентом поверхностной плотности не менее 75%, или в виде обмотки из алюмополимерной ленты, или комбинированного материала на основе алюминиевой фольги, наложенной металлическим слоем к сердечнику с подпуском контактного проводника и оплеткой из медных луженных проволок с коэффициентом поверхностной плотности не менее 60%, а защитная оболочка выполнена из полимерной композиции, причем шаг скрутки токопроводящих жил в пары, тройки или четверки составляет не более 16 D, где D - диаметр окружности изолированной токопроводящей жилы в миллиметрах.
2
Кроме того, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле площади поперечного сечения токопроводящих жил составляют от 0,2 до 6,0 мм.
Вместе с тем, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле внутренняя оболочка кабеля выполнена в виде экструдированной подложки.
Также, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле защитная оболочка выполнена из безгалогенного компаунда.
Кроме того, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле защитная оболочка выполнена из маслобензостойкой полимерной композиции.
Вместе с тем, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле защитная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката.
Также, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле изоляция токопроводящих жил выполнена из сшиваемой полиолефиновой композиции.
Кроме того, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле изоляция токопроводящих жил выполнена из кремнийорганической резины.
Вместе с тем, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле изоляция токопроводящих жил выполнена в комбинации, состоящей из внутреннего слоя, в виде спиральной обмотки из одной или двух слюдосодержащих лент с перекрытием и внешнего слоя из полимерной композиции.
Также, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле поверх токопроводящих жил и/или токопроводящих жил, скрученных в пары, или тройки, или четверки, наложен экран, в виде обмотки из алюмополимерной ленты с контактным медным луженым многопроволочным проводником.
Кроме того, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле поверх токопроводящих жил и/или токопроводящих жил, скрученных в пары или тройки, или четверки, наложен индивидуальный экран, в виде оплетки из медных проволок или медных луженых проволок с коэффициентом поверхностной плотности не менее 75%.
Вместе с тем, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле под индивидуальным экраном токопроводящих жил или групп из медных или медных луженых проволок наложена обмотка полиэтилентерефталатной пленки с положительным перекрытием.
Также, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле индивидуально-экранированные жилы покрыты поясной изоляцией из полимерной пленки или полимерной композиции, выполненной методом экструзии.
Кроме того, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле индивидуально-экранированные группы покрыты поясной изоляцией из полимерной пленки или полимерной композиции, выполненной методом экструзии.
Вместе с тем, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле, поверх сердечника наложен водоблокирующий бандаж, в виде обмотки одной или двумя лентами из водоблокирующего материала.
Также, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле в промежутках между элементами скрутки медных или медных луженных жил введены жгуты из негигроскопичного волокнистого или полимерного материала, или жгуты, выпрессованные из полимерного материала.
Кроме того, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что электрический многожильный кабель снабжен броней поверх внутренней оболочки в виде сплошного повива из стальных оцинкованных проволок.
Вместе с тем, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что электрический многожильный кабель снабжен броней поверх внутренней экструдированной подложки в виде оплетки из стальных оцинкованных проволок.
Также, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что электрический многожильном кабель снабжен броней поверх внутренней экструдированной подложки в виде наложенных по спирали двух оцинкованных стальных лент.
Кроме того, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что электрический многожильный кабель снабжен гибким нагревателем.
Кроме того, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле токопроводящие жилы выполнены медными однопроволочными.
Вместе с тем, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле токопроводящие жилы выполнены медными лужеными однопроволочными.
Также, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле токопроводящие жилы выполнены медными многопроволочными.
Кроме того, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в электрическом многожильном кабеле токопроводящие жилы выполнены медными лужеными многопроволочными.
Изобретение поясняется двумя конкретными примерами выполнения кабеля, представленными графически, где:
на фиг. 1 показан один из примеров выполнения электрического многожильного кабеля с сердечником, изготовленным в виде скрученных между собой токопроводящих жил, покрытых полимерной изоляцией;
на фиг. 2 показан этот же конкретный пример электрического многожильного кабеля с сердечником, выполненным в виде скрученных между собой токопроводящих жил, покрытых полимерной изоляцией, с дополнительными элементами;
на фиг. 3 показан второй конкретный пример выполнения электрического многожильного кабеля с сердечником, выполненным в виде скрученных концентрическими повивами между собой, в свою очередь, скрученных в пары или тройки, или четверки токопроводящих жил, покрытых полимерной изоляцией;
на фиг. 4 показан второй конкретный пример выполнения электрического многожильного кабеля с сердечником, выполненным в виде скрученных концентрическими повивами между собой, в свою очередь, скрученных в пары или тройки, или четверки токопроводящих жил, покрытых полимерной изоляцией, с дополнительными элементами.
В первом конкретном примере электрический многожильный кабель, изображенный на фиг. 1, содержит сердечник, выполненный в виде общей скрутки однопроволочных или многопроволочных медных или медных луженых токопроводящих жил 1. Токопроводящие жилы 1 покрыты полимерной изоляцией 2. Материалом изоляции 2 токопроводящих жил 1 являются полимерные композиции. В данном случае полимерной композицией является поливинилхлоридный пластикат. Поверх сердечника наложена поясная изоляция 3. Поясная изоляция 3 выполнена в виде бандажа обмоткой из полимерной пленки, предпочтительно из полиэтилентерефталатной пленки. Поверх поясной изоляции наложен общий экран 4. Общий экран 4 выполнен в виде обмотки из алюмополимерной ленты с контактным медным луженым многопроволочным проводником или в виде оплетки из медных проволок, или медных луженых проволок с коэффициентом поверхностной плотности не менее 75%, или в виде обмотки из алюмополимерной ленты или комбинированного материала на основе алюминиевой фольги, наложенной металлическим слоем к сердечнику с подпуском контактного проводника и оплеткой из медных луженых проволок с коэффициентом поверхностной плотности не менее 60%. Поверх общего экрана 4 наложена внутренняя оболочка 5. Внутренняя оболочка 5 выполнена методом экструзии и представляет собой экструдированную подложку из полимерного материала. Поверх внутренней оболочки 5 наложена защитная оболочка 6. Защитная оболочка 6 выполнена из полимерной композиции, устойчивой к воздействию углеводородов, в том числе:
- из маслобензостойкого поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности производства фирмы «Cabopol», Португалия;
- из маслобензостойкого поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности и повышенной холодостойкости марки Лоусгран 23513 или марки Лоусгран 23514;
- из маслобензостойкого поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности и повышенной холодостойкости производства фирмы «Cabоpol», Португалия;
- из маслобензостойкого безгалогенного компаунда марки «Melos», Германия;
- из маслобензостойкого, с высокой термо- и водостойкостью безгалогенного компаунда производства фирмы «Condor compounds», Германия;
- из маслобензостойких, с высокой термо- и водостойкостью полимерных композиций, не содержащих галогенов, производства фирмы «LA.M.PLAST», Италия;
- из маслобензостойких, с высокой термо- и водостойкостью полимерных композиций, не содержащих галогенов, производства фирмы «CROSSPOLIMERI», Италия.
Заявляемый электрический многожильный кабель по первому примеру также может быть выполнен, как показано на фиг. 2. Он дополнительно может содержать индивидуальный экран токопроводящих жил 7. Индивидуальный экран токопроводящих жил 7 выполнен в виде обмотки из алюмополимерной ленты с контактным медным луженым многопроволочным проводником или в виде оплетки из медных проволок или медных луженых проволок с коэффициентом поверхностной плотности не менее 75%. Дополнительно кабель может содержать поверх индивидуальных экранов поясную изоляцию токопроводящих жил 8. Поясная изоляция токопроводящих жил 8 выполнена из полимерной композиции или полимерной пленки. Он дополнительно может содержать между элементами скрутки жгуты 9. Жгуты 9 выполнены из негигроскопичного волокнистого или полимерного материала. Также жгуты 9 могут быть выполнены из выпрессованного полимерного материала. Кабель может содержать комбинированную изоляцию токопроводящих жил 10. Комбинированная изоляция токопроводящих жил 10 выполнена из внутреннего слоя в виде спиральной обмотки из одной или двух слюдосодержащих лент с перекрытием и внешнего слоя из полимерной композиции. Еще кабель дополнительно может содержать водоблокирующий бандаж 11.
Водоблокирующий бандаж 11 выполнен в виде обмотки одной или двумя лентами из водоблокирующего материала. Также кабель дополнительно может быть усилен броней 12. Броня 12 выполнена из стальных оцинкованных проволок или лент. Также кабель дополнительно может содержать гибкий нагреватель 13. Гибкий нагреватель 13 выполнен, например, по зонально-резистивному типу, и содержит две многопроволочные токопроводящие луженые медные жилы 14, покрытие изоляцией из кремнийорганической резины 15 и нагревательный проводник 16, выполненный в виде оплетки из константановой проволоки, покрытые защитной оболочкой 17 из кремнийорганической резины.
Во втором примере электрический многожильный кабель, изображенный на фиг. 3, содержит сердечник, выполненный в виде скрученных концентрическими повивами, в свою очередь, скрученных в пары, или тройки, или четверки однопроволочных или многопроволочных медных или медных луженых токопроводящих жил 1. Токопроводящие жилы 1 покрыты полимерной изоляцией 2. Материалом изоляции 2 токопроводящих жил 1 являются полимерные композиции. В данном случае полимерной композицией является поливинилхлоридный пластикат. Поверх сердечника наложена поясная изоляция 3. Поясная изоляция 3 выполняется в виде бандажа обмоткой из полимерной пленки, предпочтительно из полиэтилентерефталатной пленки. Поверх поясной изоляции наложен общий экран 4. Общий экран 4 выполнен в виде обмотки из алюмополимерной ленты с контактным медным луженым многопроволочным проводником или в виде оплетки из медных проволок или медных луженых проволок с коэффициентом поверхностной плотности не менее 75%, или в виде обмотки из алюмополимерной ленты или комбинированного материала на основе алюминиевой фольги, наложенной металлическим слоем к сердечнику с подпуском контактного проводника и оплеткой из медных луженых проволок с коэффициентом поверхностной плотности не менее 60%. Поверх общего экрана 4 наложена внутренняя оболочка 5. Внутренняя оболочка 5 выполнена методом экструзии и представляет собой экструдированную подложку из полимерного материала. Поверх внутренней оболочки 5 наложена защитная оболочка 6. Защитная оболочка 6 выполнена из полимерной композиции, устойчивой к воздействию углеводородов, в том числе:
- из маслобензостойкого поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности производства фирмы «Cabopol» Португалия;
- из маслобензостойкого поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности и повышенной холодостойкости марки Лоусгран 23513 или марки Лоусгран 23514;
- из маслобензостойкого поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности и повышенной холодостойкости производства фирмы «Cabopol» Португалия;
- из маслобензостойкого безгалогенного компаунда марки «Melos» Германия;
- из маслобензостойкого, с высокой термо- и водостойкостью безгалогенного компаунда производства фирмы «Condor compounds» Германия;
- из маслобензостойких, с высокой термо- и водостойкостью полимерных композиций, не содержащих галогенов, производства фирмы «LA.M.PLAST» Италия;
из маслобензостойких, с высокой термо- и водостойкостью полимерных композиций, не содержащих галогенов, производства фирмы «CROSSPOLIMERI» Италия.
Также заявляемый электрический многожильный кабель по второму примеру может быть выполнен, как показано на фиг. 4. Он дополнительно может содержать индивидуальные экраны групп токопроводящих жил 7. Индивидуальные экраны групп токопроводящих жил 7 выполнены в виде обмотки из алюмополимерной ленты с контактным медным луженым многопроволочным проводником или в виде оплетки из медных проволок или медных луженых проволок с коэффициентом поверхностной плотности не менее 75%. Дополнительно кабель может содержать поверх индивидуально-экранированных групп поясную изоляцию 8. Поясная изоляция индивидуально-экранированных групп 8 выполнена из полимерной композиции или полимерной пленки. Кабель дополнительно может содержать между элементами скрутки групп жгуты 9. Жгуты 9 выполнены из негигроскопичного волокнистого или полимерного материала. Также жгуты 9 могу быть выполнены из выпрессованного полимерного материала. Кабель может содержать комбинированную изоляцию токопроводящих жил 10. Комбинированная изоляция токопроводящих жил 10 выполнена из внутреннего слоя в виде спиральной обмотки из одной или двух слюдосодержащих лент с перекрытием и внешнего слоя из полимерной композиции. Еще кабель дополнительно может содержать водоблокирующий бандаж 11. Водоблокирующий бандаж 11 выполнен в виде обмотки одной или двумя лентами из водоблокирующего материала. Также кабель дополнительно может быть усилен броней 12. Броня 12 выполнена из стальных оцинкованных проволок или лент. Также кабель дополнительно может содержать гибкий нагреватель 13. Гибкий нагреватель 13 выполнен, например по зонально-резистивному типу, и содержит две многопроволочные токопроводящие медные луженые жилы 14, покрытие изоляцией из кремнийорганической резины 15 и нагревательный проводник 16, выполненный в виде оплетки из константановой проволоки, покрытые защитной оболочкой 17 из кремнийорганической резины.
Ниже приводятся сведения, подтверждающие промышленную применяемость изобретения. Материалы, из которых изготавливают электрический многожильный кабель, широко выпускаются как отечественными производителями, так и зарубежными и соответствуют утвержденной нормативно-технической документацией на них. Водоблокирующие элементы достаточно широко применяются в кабельной промышленности. Их изготавливают из синтетических материалов, способных абсорбировать влагу. За счет увеличения объема обычно в 4 и более раз эти материалы препятствуют дальнейшему проникновению влаги внутри кабеля. Изготовление кабеля производится на стандартном технологическом оборудовании по типовым технологическим процессам. Технология изготовления кабеля базируется на использовании промышленного кабельного оборудования и заключается в следующем:
- токопроводящие жилы изолируют полимерной изоляцией на экструзионной линии;
- изолированные жилы скручивают в группы, в свою очередь, скручивают в сердечник на крутильной машине рамочного или фонарного типа;
- наложение поясной изоляции индивидуально-экранированных жил или групп, внутренней оболочки и защитной оболочки на экструзионной линии.
- броню накладывают на бронировочной машине.
Предлагаемый электрический многожильный кабель обладает повышенной маслобензостойкостью и повышенной стойкостью к воздействию ультрафиолетовых лучей, что позволяет расширить область применения кабеля, в таких отраслях, как нефтедобыча, нефтепереработка, транспорт, машиностроение, металлургия, металлообработка, судостроение. Кроме того, применение гибкого нагревателя в кабеле позволит использовать его, а также производить монтаж при низких температурах. Вместе с тем, как показали лабораторные исследования заявляемого кабеля, была повышена его общая помехозащищенность, как от внешних, так и от внутренних помех. Кабель может быть использован в промышленных сетях передачи данных, станций управления, сигнализации, контроля, регулирования электронного оборудования, систем автоматизации, для монтажа электроустановок и т.д.