МУФТА КАБЕЛЬНОГО ВВОДА ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к кабельным оконечным устройствам, и может быть использована в конструкциях вводов напряжения погружных электродвигателей, используемых в качестве привода установок электроцентробежных насосов.
Известна муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей (патент РФ на полезную модель №109341, МПК H02G 15/08, опубл. 10.10.2011 г.), содержащая помещенные в корпус уплотнитель из маслобензостойкого тепломорозостойкого эластичного материала и изоляционную колодку с проходящими через них сквозными направляющими отверстиями для жил кабеля и штепсельных наконечников, фланцы которых смонтированы в гнездах направляющих отверстий изоляционной колодки и соединены с токоведущей частью жил кабеля. Муфта содержит монолитный уплотнитель, в котором отверстия для жил кабеля со стороны изоляционной колодки выполнены с гнездами, в которые входят выступы изоляционной колодки, при этом изоляция жил кабеля, выходящая из уплотнителя, входит в гнезда для фланцев наконечников.
Недостатком описанной муфты является сложность конструкции, так как изоляция жил кабеля осуществляется двумя деталями: уплотнителя из маслобензостойкого тепломорозостойкого эластичного материала и изоляционной колодки, что повышает трудоемкость ее сборки.
Указанный недостаток устраняется в известной конструкции муфты кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей (патент РФ на полезную модель №156630, МПК H02G 15/08, опубл. 10.11.2015 г.), выбранной в качестве прототипа. Муфта содержит корпус, изоляционную колодку, штепсельные наконечники, уплотнительные кольца из маслобензостойкого теплостойкого материала. На изоляции жил кабеля выполнена обмотка фторопластовой лентой с липким слоем. Штепсельные наконечники зафиксированы в изоляционной колодке стопорными кольцами. Герметизация соединения «жила - изоляционная колодка» осуществляется уплотнительным кольцом, установленным в колодку, по изоляционной ленте.
Прототип имеет ряд недостатков. Во-первых, низкая прочность узла фиксации штепсельных наконечников, представленных в виде стопорного кольца. Во-вторых, низкий уровень герметизации жилы кабеля в гнезде колодки на участке между изоляцией жилы кабеля и фланцем штепсельного наконечника.
Задачей заявляемого технического решения является повышение прочности узла фиксации штепсельных наконечников и уровня герметизации жилы кабеля в гнезде колодки на участке между изоляцией жилы кабеля и фланцем штепсельного наконечника.
Технический результат достигается тем, что муфта кабельного ввода для подключения электродвигателей установок электроцентробежных насосов содержит корпус, изоляционную колодку с тремя сквозными направляющими отверстиями, оканчивающимися гнездами, в каждом из которых размещены участки токоведущих электроизолированных жил кабеля, соединенных со штепсельными наконечниками, проходящих через сквозные отверстия изоляционной колодки и имеющих выступающую из колодки электроконтактную часть, уплотнительные кольца, установленные между цилиндрическими поверхностями гнезд изоляционной колодки и изоляции жил, и между наружными цилиндрическими поверхностями изоляционной колодки и корпусом муфты, причем каждый штепсельный наконечник имеет опорный бурт на своей наружной электроконтактной части. При этом в осевом направлении герметизация жил кабеля в гнезде колодки обеспечивается путем деформации торцовой части изоляции жил кабеля в осевом направлении, а на наружной поверхности колодки имеются радиальные отверстия, проходящие между уплотнительными кольцами в гнездах колодки.
Положительный эффект достигается путем фиксации осевого перемещения наконечника торцевой поверхностью опорного бурта. Применение в конструкции наконечника опорного бурта значительно снижает удельную нагрузку на торец выступа колодки и полностью исключает эффект расклинивания выступа колодки изнутри при осевых нагрузках на наконечник. Также в осевом направлении герметизация жил кабеля в гнезде колодки обеспечивается путем деформации изоляции жил кабеля при установке штепсельного наконечника. Для облегчения установки изоляции жил кабеля в гнезда колодки на наружной поверхности колодки имеются радиальные отверстия, проходящие между уплотнительными кольцами в гнездах колодки. Такая конструкция позволяет выводить избыточное давление воздуха из воздушной камеры, образованной между двумя соседними уплотнительными кольцами в гнездах. А также позволяет снизить осевое давление на последующее уплотнительное кольцо при сборке, что снижает вероятность его деформации и нарушения герметизации данного сопряжения.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана муфта кабельного ввода для подключения электродвигателей установок электроцентробежных насосов в разрезе, на фиг. 2 - вид А по фиг. 1, на фиг. 3-вид Б по фиг. 2 перед сборкой, на фиг. 4 - первый этап соединения жил кабеля с наконечниками, на фиг. 5 - второй этап соединения жил кабеля с наконечниками, на фиг. 6 - изображение В по фиг. 5, на фиг. 7 - третий этап соединения жил кабеля с наконечниками, на фиг. 8 - четвертый этап соединения жил кабеля с наконечниками, на фиг. 9 - вариант изображения Г по фиг. 8, на фиг. 10 - изображение Г по фиг. 8.
Муфта кабельного ввода для подключения электродвигателей установок электроцентробежных насосов (фиг. 1) содержит корпус 1, колодку 2, три наконечника 3, стопорное кольцо 4, уплотнительные кольца 5 и 6. Со стороны хвостовика корпуса расположен погружной кабель 7. Для соединения токопроводящих жил 8 кабеля со штепсельными наконечниками кабель разделывают, вскрывая свинцовую оболочку 9 и изоляцию жилы 10. Положение кабеля в корпусе фиксируется компаундом 11. В колодке имеются выступы 12, в которые упираются опорные бурты 13 наружной электроконтактной части наконечников, радиальные отверстия 14 между уплотнительными кольцами 6, гнезда 15, сквозные отверстия 16 (фиг. 3). На открытой части каждой жилы имеется резьбовой участок 17 для последующего соединения с ответным резьбовым отверстием 18 наконечника.
Муфта кабельного ввода предназначена для подключения электродвигателей установок электроцентробежных насосов и работает в агрессивной среде пластовой жидкости, которая снижает с течением времени уровень герметизации под воздействием повышенных температур и коррозионноактивных сред. Также при эксплуатации установки электроцентробежного насоса происходит многократное включение и выключение погружного электродвигателя, то есть многократный нагрев и остывание, в том числе муфты кабельного ввода. Многократные циклы нагрева и остывания вследствие сопутствующих тепловых деформаций снижают уровень герметизации жилы кабеля. В итоге при попадании жидкости к неизолированным частям жил и наконечников происходит короткое замыкание междуфазное или на корпус муфты, что приводит к выходу из строя всей установки.
Сборка муфты кабельного ввода для подключения электродвигателей установок электроцентробежных насосов состоит из следующих циклов: соединение жил кабеля с наконечниками, установки корпуса и заливки компаунда.
Соединение жил кабеля с наконечниками осуществляется следующим образом. На фигуре 4 показан первый этап, на котором осуществляется разделка кабеля, установка уплотнительных колец 5 и 6 в колодку 2 и подготовка наконечников 3. На втором этапе (фиг. 5) показан ввод жил 8 кабеля в гнезда 15 колодки 2 в направлении L. При этом между соседними уплотнительными кольцами 6, гнездом колодки 15 и изоляцией жилы кабеля 10 возникает воздушная камера D (фиг. 6), избыточное давление в которой нейтрализуется с помощью перетоков воздуха в направлении R через отверстия 14. На третьем этапе (фиг. 7) происходит установка жил кабеля 8 с резьбовыми участками 17 в сквозные отверстия колодки 16. На фигуре 8 показан четвертый этап, включающий в себя установку наконечников 3, при этом происходит перемещение жил кабелей 8 в сквозных отверстиях 15 колодки 2 до упора изоляции жилы в гнездо. При этом гарантировать плотность прилегания торцовой части Т изоляции жил к торцу гнезда колодки невозможно, а следовательно, между ними может появиться осевой зазор h (фиг. 9), что существенно снижает уровень герметизации. Для предотвращения образования осевого зазора производят дополнительную подтяжку L1 (фиг. 10) в осевом направлении жилы кабеля путем дополнительной затяжки М (фиг. 8) наконечников 3, что приводит к гарантированной деформации торцовой части Т изоляции жил кабеля 10 в осевом направлении, показанной на фиг. 10. Момент затяжки М определяется экспериментально и зависит от типоразмера резьбы 17 и 18, материала сопрягаемых частей, точности разделки кабеля.
Далее устанавливается корпус муфты 1, через который был предварительно проведен кабель 7, на колодку 2 и фиксируется стопорным кольцом 4. После чего во внутреннюю полость корпуса заливается компаунд 11, который при остывании окончательно фиксирует все внутренние части муфты.
Повышение прочности узла фиксации наконечников 3 осуществляется опорными буртами 13 на их наружной электроконтактной части, обеспечивающими плотное прилегание к торцевой части выступов 12 колодки 2. Такое сопряжение снижает удельную нагрузку на выступ 12 колодки 2 и полностью исключает разрушение выступов. Фиксация наконечника 3 в обратном осевом направлении обеспечивается за счет упора изоляции 10 жилы 8 в торец гнезда 15.
Повышение надежности узла герметизации соединения «жила 8 - изоляционная колодка 2» муфты кабельного ввода для подключения электродвигателей установок электроцентробежных насосов обеспечивается уплотнительными кольцами 5 и 6, установленными соответственно между наружными цилиндрическими поверхностями изоляционной колодки 2 и корпусом муфты 1 и между цилиндрическими поверхностями гнезд 15 изоляционной колодки 2 и изоляции жил 10, а также деформацией в осевом направлении торцовой части Т изоляции 10 жил кабеля в гнезде 15 изоляционной колодки 2.
Для исключения сдвига уплотнительного кольца 6 при сборке (фиг. 5 и фиг. 6) применяется вентиляционное отверстие 14, которое позволяет беспрепятственно выходить воздуху из камеры D в направлении R, тем самым снижая осевое давление на последующее уплотнительное кольцо 6 в гнезде колодки.