Устройство уплотнения кабеля

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам кабельных вводов для работы в агрессивных средах под давлением. Устройство может использоваться для уплотнения электрических кабелей, подводимых к погружному скважинному электрооборудованию. Может применяться для фонтанной арматуры, клеммных коробок, корпусов насосных агрегатов, в корпусах компрессоров и иных агрегатов, в которых требуется обеспечение герметичности.
Известен пенетратор для устья скважины по патенту на изобретение  GB №2537552, Е21В 17/02, 2015, содержащий корпус, окружающее кабель коническое уплотнительное кольцо, сжатое между корпусом и кабелем, элемент сжатия конического уплотнительного кольца, уплотнение корпуса, резьбовую вставку, устанавливаемую в корпус и взаимодействующую с верхней втулкой, в которую установлено коническое уплотнительное кольцо. Коническая поверхность уплотнительного кольца имеет угол сужения, который не совпадает с углом наклона поверхности верхней втулки. Коническая поверхность уплотнительного кольца выполнена из деформируемого материала. Недостатком является низкая надежность работы пенетратора, обусловленная возможностью повреждения кабеля при поджиме резьбовой вставкой верхней втулки и конического уплотнительного кольца. При приложении крутящего момента к резьбовой вставке под воздействием силы трения возможна передача крутящего момента на верхнюю втулку и коническое уплотнительное кольцо. Это может вызвать скручивание кабелей, охватываемых уплотнительным кольцом, их повреждение, или повреждение их изоляционного слоя, что в свою очередь может привести к аварийной ситуации на скважине.
Известен улучшенный кабельный ввод устья скважины по патенту на изобретение US №6530433, Е21В 33/04, 2002. Кабельный ввод содержит корпус, в седле которого установлено уплотнительное кольцо с отверстием для силового кабеля, нижнее гнездо уплотнительного кольца и верхнее гнездо уплотнительного кольца. В верхней части корпуса установлена резьбовая вставка, подвижно перемещаемая в корпусе для сжатия уплотнительного кольца. Недостатком является невысокая надежность работы устройства из-за возможности скручивания и повреждения кабеля при поджиме верхнего гнезда уплотнительного кольца резьбовой вставкой.
В качестве ближайшего аналога заявляемому устройству выбрана система уплотнения подвижного действия по патенту РФ на изобретение №2643511, H01R 13/533, 2017. Система уплотнения содержит подвижный манжетный узел, содержащий верхнюю манжету, уплотнительный элемент из упругого полимера и нижнюю манжету. Данный узел установлен в камеру высокого давления, являющуюся корпусом устройства, который соединен с помощью резьбы с верхним соединительным элементом. подвижный манжетный узел установлен между верхним элементом предварительного уплотнения и нижним элементом предварительного уплотнения. При воздействии давления на поршне, которыми являются верхняя и нижняя манжеты возникает усилие. Манжеты перемещаются, двигая и деформируя уплотнительный элемент. Уплотнительный элемент при этом может повредить изоляцию кабеля, что приведет к нарушению герметичности и пропуску давления между жилой кабеля и изоляцией. В место монтажа жил кабеля может попасть взрывоопасная среда, что приведет к воспламенению в скважине. Кроме того, при пульсирующем изменении давления уплотняемой среды манжеты и уплотнительный элемент циклически двигаются, что так же приводит к аварийной ситуации из-за усталостного разрушения изоляции кабеля и самой жилы кабеля. Невысокая надежность работы системы обусловлена еще и тем, что вследствие инерционности системы при появлении давления подвижная система может срабатывать с задержкой и не обеспечивать герметичность. Как и в вышеописанных аналогах при затяжке верхнего соединительного элемента крутящий момент может передаться на внутренние детали, что приведет к скручиванию и повреждению кабеля. Устройство не обладает достаточной надежностью и безопасностью применения.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности работы устройства уплотнения кабеля.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве уплотнения кабеля, содержащем корпус с втулкой, хотя бы один упругий уплотнительный элемент, установленный в корпусе и взаимодействующий с подвижным нажимным элементом, верхнюю и нижнюю втулки, согласно полезной модели, в устройстве с зазором относительно верхней втулки установлена прижимная втулка, в которой по ее периферийной части  установлены винты, взаимодействующие с верхней втулкой, в отверстиях для кабелей верхней и нижней втулки установлены защитные диэлектрические втулки.
Технический результат обеспечивается тем, что верхняя втулка прижимается винтами и фиксирует положение упругого уплотнительного элемента. При этом во время прижима верхней втулки кабель взаимодействует только с упругим уплотнительным элементом и защитными диэлектрическими втулками, что исключает его повреждение во время прижима верхней втулки. При перемещении под действием давления скважины подвижного нажимного элемента, который по сути является поршнем, происходит надежное уплотнение кабеля за счет деформации упругого уплотнительного элемента. При этом не происходит трения подвижного нажимного элемента о поверхность кабеля, не происходит повреждение изоляции кабеля или самой жилы. Установка прижимной втулки с зазором относительно верхней втулки исключает возможность передачи крутящего момента на верхнюю втулку во время закручивания резьбовой вставки. За счет исключения возможности возникновения такого крутящего момента исключается вероятность закручивания кабеля, приводящая к его повреждению. Установка винтов, прижимающих верхнюю втулку, по периферии прижимной втулки, а не в ее центре, позволяет направить действие крутящего момента в тело корпуса устройства и исключить передачу на верхнюю втулку крутящего момента при закручивании винтов. Это исключает поворот верхней втулки и повреждение проходящих через нее кабелей. За счет указанных признаков заявляемого устройства обеспечивается целостность кабеля, повышается надежность работы.
На Фигуре 1 представлено устройство уплотнения кабеля с двусторонним упругим уплотнительным элементом и с подвижным нажимным элементом, состоящим из двух частей.
На Фигуре 2 представлено устройство уплотнения кабеля с односторонним упругим уплотнительным элементом и с подвижным нажимным элементом, действующим с одной стороны.
На Фигуре 3 представлено расположение винтов в верхней втулке.
Устройство уплотнения кабеля содержит втулку 1, корпус 2, втулку верхнюю 3, втулку нижнюю 7, защитную втулку 4, подвижный нажимной элемент 5, упругий уплотнительный элемент 6 конической формы. Подвижный нажимной элемент 5 герметично установлен в корпусе 2 при помощи уплотнительных колец 10 и является поршнем. Упругий уплотнительный элемент 6 может быть бочкообразной, конической или иной формы. Упругий уплотнительный элемент 6 может быть выполнен двусторонним в виде соединенных по основанию двух усеченных конусов, или им подобных фигур, а может быть выполнен односторонним – в виде усеченного конуса, или иной фигуры.  В зависимости от конструктивного исполнения упругого уплотнительного элемента 6 применяют подвижный нажимной элемент 5, состоящий из двух или из одной части, охватывающих упругий уплотнительный элемент 6. В корпусе 2 установлена прижимная втулка 8 с установленными в ней винтами 9, которые упираются в поверхность верхней втулки 3. В верхней втулке 3 установлены защитные диэлектрические втулки 4, защитные диэлектрические втулки так же могут быть установлены в прижимной втулке 8. В проходные отверстия прижимной втулки 8, верхней и нижней втулок 3,7, нажимных элементов 5, защитных диэлектрических втулок 4 упругого уплотнительного элемента 6 проводят кабели 11. Устройство уплотнения кабеля может содержать одно или несколько отверстий для установки одной или более жил кабелей 11. Деформацию упругого уплотнительного элемента 6 осуществляют  затяжкой винтов 9 и прижатием верхней втулки 3.  Жилы кабелей 11 уплотняются упругими уплотнительными элементами 6 которые деформируются нажимным элементом 5. Перемещение нажимного элемента 5 происходит под воздействием усилия затяжки винтов 9 и давления внутри уплотняемой камеры. За счет применения заявляемого устройства исключается повреждение кабелей 11 и обеспечивается надежная герметизация жил кабеля. Исключается возникновение аварийных ситуаций на скважине.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить надежность и безопасность работы устройства уплотнения кабеля.