Спиральная гофрированная кабелепроводная труба

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к кабелепроводным устройствам для прокладки наземных и подземных кабельных линий, преимущественно подземных кабельных линий передачи электроэнергии.
В настоящее время в составе кабелепроводов широко применяются полимерные кабелепроводные трубы, внутреннее пространство которых предназначено для укладки кабеля. Указанные трубы обладают достаточной механической прочностью и устойчивостью к воздействию факторов внешней среды и обеспечивают защиту кабеля от механических повреждений и внешних воздействий.
Известны кабелепроводные трубы с гладкой боковой стенкой (см., например, RU 188117) и гофрированные кабелепроводные трубы, боковая стенка которых имеет продольный волнообразный профиль, образованный чередующимися кольцевыми наружными и внутренними ребрами.
Преимуществами гофрированных кабелепроводных труб по сравнению с кабелепроводными трубами с гладкой боковой стенкой являются хорошая гибкость, в сочетании с достаточной кольцевой жесткостью, а также меньшая материалоемкость.
Форма и размеры ребер, а также их пространственная ориентация относительно продольной оси трубы определяют физико-механические свойства и эксплуатационные характеристики гофрированных кабелепроводных труб.
Ребра в гофрированных кабелепроводных трубах могут быть ориентированы перпендикулярно (см., например, RU 89775, RU 168657) или наклонно относительно продольной оси трубы, а также могут располагаться по длине трубы по спирали (см., например, ЕА 013259, RU 2700570).
У спиральной гофрированной кабелепроводной трубы каждое ребро представляет собой разомкнутое кольцо, и указанные кольца соединяются последовательно с образованием непрерывной линии, вьющейся по длине трубы по спирали.
Спиральная гофрированная кабелепроводная труба хорошо гнется, а также имеет более высокую механическую прочность (кольцевую жесткость) при внешнем давлении, обусловленном весом грунта наземных объектов, поскольку за счет расположенных по спирали ребер действующая на трубу нагрузка раскладывается на составляющую, направленную перпендикулярно трубе, и на составляющую, направленную вдоль оси трубы.
В качестве ближайшего аналога выбрана спиральная гофрированная кабелепроводная труба, описанная в [RU 2700570].
Данная спиральная гофрированная кабелепроводная труба предназначена для прокладки оптоволоконных линий связи. Она содержит изготовленный из полимерного материала трубчатый корпус, образованный расположенными по длине корпуса по спирали наружными и внутренними трапециевидными ребрами. Каждое ребро в плоскости продольного сечения имеет торцевую грань и две боковые грани, каждая из которых расположена под углом от 9° до 11° к оси симметрии ребра. В местах пересечения каждой из наружных боковых граней с торцевой гранью ребра имеют закругленную форму с радиусом закругления от 4 мм до 6 мм.
Благодаря выбранным форме и размерам ребер рассматриваемая кабелепроводная труба обеспечивает надежность прокладки и эксплуатации кабельной линии в условиях размещения в данной трубе оптоволоконных кабельных линий связи.
Однако рассматриваемое устройство недостаточно приспособлено для прокладки кабельных линий передачи электроэнергии, кабели которых имеют больший вес и большие диаметральные размеры по сравнению с оптоволоконными кабелями. Указанные факторы обуславливают существенное сопротивление перемещению кабелепровода при протяжке его по трассе.
Технической проблемой, решаемой при использовании полезной модели, является обеспечение надежности прокладки и эксплуатации кабельной линии в условиях размещения в кабелепроводной трубе силовых кабелей передачи электроэнергии.
Сущность полезной модели заключается в том, что в спиральной гофрированной кабелепроводной трубе, содержащей изготовленный из полимерного материала трубчатый корпус, образованный простирающимися по длине корпуса по спирали наружными и внутренними трапециевидными ребрами, причем каждое ребро в плоскости его продольного сечения имеет торцевую грань и две боковые грани, расположенные под углом к оси симметрии ребра, при этом ребра в местах пересечения каждой из боковых граней с торцевой гранью имеют закругленную форму, согласно полезной модели угол наклона каждой боковой грани относительно оси симметрии ребра составляет от 15° до 20°, а радиус закругления каждого наружного ребра в месте пересечения боковой грани с торцевой гранью составляет от 10 мм до 30 мм.
В частном случае полезной модели спиральная гофрированная кабелепроводная труба содержит трубчатый корпус, изготовленный из термостойкого полимерного материала.
Благодаря наличию в заявляемом устройстве гофрированного трубчатого корпуса с расположенными по спирали ребрами достигается снижение количества сырья для изготовления заявляемого устройства по сравнению с гладкостенной кабелепроводной трубой с той же толщиной стенки. При этом благодаря ребрам (гофрам) обеспечивается гибкость, а также механическая прочность заявляемого устройства, поскольку гофры выполняют роль ребер жесткости. Повышению гибкости и механической прочности (в частности, кольцевой жесткости) заявляемого устройства способствует то, что каждое ребро корпуса представляет собой разомкнутое кольцо, и указанные кольца соединяются последовательно с образованием непрерывной линии, вьющейся по длине трубчатого корпуса по спирали.
Величины кольцевой жесткости заявляемого устройства варьируются путем выбора толщины стенки трубчатого корпуса.
При трапециевидной форме ребер их боковые грани в плоскости продольного сечения расположены под углом к оси симметрии ребра, что способствует снижению материалоемкости заявляемого устройства, а также увеличению его гибкости за счет увеличения свободного промежутка между ребрами.
Значение величины угла (α) наклона каждой боковой грани относительно оси симметрии ребра от 15° до 20°, а также значение величины радиуса (r) закругления каждого наружного ребра в месте пересечения боковой грани с торцевой гранью от 10 мм до 30 мм выбраны экспериментально применительно к случаям размещения в заявляемом устройстве низковольтных и высоковольтных электрических кабелей.
При указанных величинах радиуса r и угла α ребра имеют плавное закругление, а возникающие силы трения практически не оказывают существенного сопротивления перемещению заявляемой кабелепроводной трубы при протяжке ее по трассе, как на прямых ее участках, так и на участках ее изгиба.
Это обуславливает снижение риска нарушения целостности корпуса заявляемого устройства и изоляционной оболочки кабеля под действием механических нагрузок, возникающих при прокладке и эксплуатации кабельных линий.
Увеличение величины угла α выше 20° приводит к снижению механической жесткости заявляемого устройства (промежутки между ребрами, выполняющими функцию ребер жесткости, становятся слишком велики), в том числе кольцевой жесткости, необходимой для выдерживания давления на заявляемое устройство грунта и наземных объектов (транспорта, строительной техники и прочее).
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является обеспечение надежности прокладки и эксплуатации кабельной линии в условиях размещения в кабелепроводной трубе силовых кабелей передачи электроэнергии.
В случае, когда заявляемое устройство содержит трубчатый корпус, изготовленный из полимерного термостойкого материала, заявляемое устройство сохраняет свои физико-механические свойства (обуславливающие, в частности, его механическую прочность, цельность корпуса) при воздействии высоких температур, что является важным при размещении в нем силовых кабелей напряжением до 500 кВ, которые в процессе эксплуатации могут нагреваться до (90 - 150)°С, и способствует повышению надежности эксплуатации кабельной линии в условиях размещения в кабелепроводной трубе силовых кабелей передачи электроэнергии.
На фигуре представлен чертеж общего вида заявляемого устройства.
Устройство содержит изготовленный из полимерного материала трубчатый корпус 1, образованный простирающимися по длине корпуса 1 по спирали наружными и внутренними трапециевидными ребрами, соответственно 2 и 3 (на фигуре позициями обозначено одно наружное и одно внутреннее ребро).
Каждое ребро 2 и 3 в плоскости его продольного сечения имеет торцевую грань 4 (на фигуре позицией обозначена торцевая грань одного из ребер) и две боковые грани 5 (на фигуре позициями обозначены две боковые грани одного из ребер), расположенные под углом α к оси симметрии ребра.
Угол наклона α каждой боковой грани 5 относительно оси симметрии ребер 2 и 3 составляет от 15° до 20°.
Грани 4 и 5 в месте их пересечения имеют закругления, радиус r которых составляет от 10 мм до 30 мм.
Наружный диаметр D корпуса 1 составляет величину до 200 мм, что позволяет располагать в его внутреннем пространстве силовые кабели различного класса напряжения.
2
Номинальная кольцевая жесткость SN, измеряемая в кН/м, в заявляемом устройстве может составлять величины 12, 24, 32, 48, в зависимости от толщины стенки корпуса 1.
Устройство работает следующим образом.
Осуществляют прокладку кабельной линии по трассе траншейным методом, в том числе по трассе сложной конфигурации, при этом в процессе протяжки корпуса 1 по трассе наружные ребра 2 практически не цепляются за грунт и не оказывают существенного сопротивления перемещению заявляемого устройства.
Во внутреннем пространстве (в сквозном кабель-канале) заявляемого устройства размещают, по меньшей мере, один электрический кабель (на фигуре не показан), протягивая его по донной части трубчатого корпуса 1.