СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ КОРОБКА ДЛЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Заявляемая в качестве полезной модели соединительная коробка относится к электротехнике, в частности, к приспособлениям для выполнения соединений в местах разветвлений электрических цепей общего и специального назначения (силовых цепей, цепей управления, сигнализации и т.д.) и может использоваться для создания электрических цепей в зонах контролируемого доступа с взрывоопасными и пожароопасными средами.
Известна электромонтажная соединительная коробка, которая содержит корпус, имеющий дно, боковые стенки и крышку, в котором расположены средства для ввода электрических проводов, каждое из которых вмонтировано в стенку корпуса, выполненные, в частности, в виде зажимных муфт, контактные планки, элементы присоединения электрических проводов, размещенные на концевых участках контактных планок (1). Внутри корпуса установлены опорные изоляторы, нижний фланец каждого из которых механически закреплен в дне корпусе, при этом опорные изоляторы расположены двумя рядами и имеют в разных рядах разную высоту. Коробка также содержит элементы для присоединения концевых участков электрических кабелей, с помощью которых последние прикрепляются с обеспечением электрического контакта к концевым участкам соединительных контактных планок, размещенных внутри корпуса и имеющих элементы присоединения электрических проводов, размещенные на концевых участках контактных планок. При этом указанные элементы механически закреплены на верхних фланцах опорных изоляторов и выполнены, в частности, в виде токопроводящих винтовых зажимов.
Недостатком конструкции соединительной коробки является расположение вводов концевых участков кабелей на одной стороне корпуса, что ограничивает область ее использования.
Ограничение области использования известной соединительной коробки обуславливается также наличием сквозных отверстий в корпусе соединительной коробки. Зажимные муфты, формирующие вводы электрических проводов, не обеспечивают необходимой изоляции внутреннего объема соединительной коробки от окружающей среды, что делает недопустимым ее использование во взрывоопасных зонах и помещениях. Возможное искрение в местах присоединения концевых участков кабелей к контактным планкам может стать причиной взрыва и возгорания взрывоопасной среды.
Известна также соединительная коробка, предназначенная для использования в зонах свободного доступа, и в зонах с наличием коррозионно-активных веществ и химических растворов, сейсмических и вибрационных воздействий, радиации, то есть в зонах контролируемого доступа (2). Соединительная коробка, включающая корпус с крышкой, клеммные элементы, кабельные вводы, расположенные на всех боковых сторонах корпуса, часть из которых имеет заглушки, и заземляющую шпильку, снабжена размещенными в корпусе рейками для крепления и перемещения по ним клеммных элементов и компенсатором давления, при этом, для зоны контролируемого доступа и зоны свободного доступа корпус и крышка выполнены из нержавеющей стали или алюминия с полированной наружной поверхностью, а для зоны контролируемого доступа клеммы закреплены эпоксидной смолой с наполнителем, устойчивым к ионизирующим излучениям и высоким рабочим температурам.
Недостатком известной соединительной коробки является ограниченность использования в зонах контролируемого доступа, в частности, невозможность использования в зонах с взрывоопасными средами. Кроме того, неразборность клеммных соединений, закрепленных эпоксидной смолой с наполнителем, устойчивым к ионизирующим излучениям и высоким температурам, при предназначенности соединительной коробки для зон контролируемого доступа, обуславливает ее неремонтопригодность, что также ограничивает область ее использования.
Наиболее близкими по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемой в качестве полезной модели соединительной коробке для взрывоопасных помещений можно считать вводные устройства, изготавливаемые в соответствии с требованиями ГОСТ 22782.6-81, содержащие взрывонепроницаемую оболочку, имеющую взрывонепроницаемое соединение с крышкой и вводное отделение с проходными изоляторами, при этом вводное отделение имеет взрывонепроницаемую оболочку (3). Взрывонепроницаемость вводного отделения оболочки в месте прохода кабеля обеспечено эластичным уплотнительным кольцом, заполнителем или затвердевающим компаундом. Для обеспечения взрывонепроницаемости неиспользованных кабельных вводов предусмотрены заглушки, изготовленные из материалов, которые выдерживают возможные в эксплуатации электрические, механические, термические и химические воздействия.
Недостатком вводных устройств, выполненных в соответствии с указанными в ГОСТе 22782.6-81 требованиями, является необходимость усиления взрывонепроницаемости отделения оболочки в месте прохода кабеля заполнителем или затвердевающим компаундом, что делает вводные устройства неразборными, неремонтопригодными и одноразового использования.
Технической задачей, решаемой при создании заявляемой соединительной коробки, является обеспечение ремонтопригодности и расширение области ее использования в зонах контролируемого доступа.
Техническим результатом использования заявляемой соединительной коробки является повышение герметичности и взрывобезопасности ее конструкции и обеспечение ремонтопригодности.
Указанный технический результат достигается тем, что в соединительной коробке для взрывоопасных помещений, содержащей корпус с крышкой с взрывонепроницаемым сопряжением, выполненные из нержавеющей стали или алюминия, размещенные в корпусе монтажные рейки для крепления клеммных элементов, вводные отделения в виде кабельных вводов с размещенными в их полостях эластичными уплотнительными кольцами, при этом часть кабельных вводов имеет заглушки, согласно полезной модели, крышка, в месте ее сопряжения с корпусом, может быть выполнена с внутренним приливом, профиль и наружный периметр которого соответствует профилю и периметру внутренней полости коробки, а высота превышает или равна толщине крышки, и кабельные вводы снабжены дополнительными узлами взрывозащиты, представленными резьбовыми штуцерами, закрепляемыми наружно на корпусах вводов или внутри последних, а уплотнительные кольца размещены в полостях последних и снабжены нажимными кольцами, размеры которых соответствуют сечению вводимых кабелей, кроме того, кабельные вводы снабжены элементами пыле и влаго защиты, которые выполнены в виде уплотнения, установленного между стенкой корпуса и торцем корпуса кабельного ввода, и закрепленного контргайкой, установленной в полости коробки на внутренней стороне корпусов вводов, при этом суммарное количество кабельных вводов на всех сторонах коробки и количество клеммных элементов, устанавливаемых на монтажную рейку, определено максимальной рассеиваемой мощностью коробки, рассчитываемой при условии максимально допустимой температуры перегрева корпуса коробки, не превышающей критическую температуру окружающей взрывоопасной среды, а заглушки для кабельных вводов выполнены из материала корпуса.
Выполнение соединительной коробки с усиленными взрывозащищенными элементами обеспечивает возможность ее использования в зонах контролируемого доступа в помещениях и зонах с взрывоопасной средой, при этом, коробка соединительная подлежит разборке и ремонтнопригодна. В частности, благодаря снабжение крышки приливом, с профилем и периметром ответными профилю и периметру внутренней полости коробки и входящим внутрь полости коробки на высоту, превышающую или соответствующую толщине крышки, и снабжение корпусов вводов дополнительными узлами взрывозащиты, выполненными в виде устанавливаемых наружно на корпусах вводов или внутри последних резьбовых штуцеров с уплотнительными и нажимными кольцами в полостях резьбовых штуцеров, исключает возможность выхода взрыва из коробки наружу по месту соединения крышки с корпусом и по месту ввода кабелей внутрь коробки, что обеспечит безопасную эксплуатацию соединительной коробки в зонах контролируемого доступа в помещениях и зонах с взрывоопасной средой. Кроме того, установка уплотнительных и нажимных колец внутри резьбовых штуцеров, их соответствие размерам вводимых кабелей и снабжение кабельных вводов элементами пыле и влагозащиты в виде уплотнения, закрепленного между корпусом коробки и корпусом кабельного ввода, повышает герметичность вводов, уменьшает вероятность попадания взрывоопасной или агрессивной среды во внутреннюю полость корпуса, что способствует повышению безопасности эксплуатации соединительной коробки.
Размещение взрывозащищенных вводов на всех сторонах корпуса соединительной коробки, максимальное число которых, также как и число клеммных соединений на монтажных рейках внутри, определено максимальной рассеиваемой мощностью коробки, рассчитываемой при условии максимально допустимой температуры перегрева корпуса коробки, не превышающей критическую температуру окружающей взрывоопасной среды, позволяет соотнести размеры коробки и число вводимых внутрь нее кабелей с требованиями безопасной эксплуатации электрических цепей общего и специального назначения во взрывоопасных помещениях.
Выполнение заглушек из материала корпуса предотвращает возникновение электрохимической коррозии из-за возможного воздействия окружающей среды.
Возможность демонтажа соединительной коробки и ее кабельных вводов и максимальное количество последних, обусловленное максимальной рассеиваемой мощностью коробки, обеспечивает многоразовый перемонтаж коробки, что повышает ее ремонтопригодность, увеличивает срок службы.
Пример выполнения соединительная коробки поясняется эскизами.
На фиг 1 приведен эскиз соединительной коробки для взрывоопасных помещений, вид сверху.
На фиг.2 приведен эскиз соединительной коробки для взрывоопасных помещений, вид сбоку.
На фиг.3 представлен эскиз одного из возможных выполнений соединительной коробки, вид спереди и сбоку с вырезами.
На фиг 4 представлена крышка.
На фиг 5 приведен эскиз кабельного ввода с разрезом.
На фиг.6 приведен пример выполнения соединительной коробки с обозначением ее сторон.
На фиг 7 показан вариант выполнения соединительной коробки с многорядным размещением вводов на боковых сторонах.
Соединительная коробка содержит корпус 1, прокладку 2, проложенную между корпусом и крышкой 3, соединенных болтовыми соединениями 4. На крышке 3, в месте ее соединения с корпусом, выполнен прилив 5, входящий внутрь полости 6 коробки, в которой установлена монтажная рейка 7 с клеммными зажимами 8. Профиль прилива 5, выполненного на крышке, повторяя профиль внутренней полости коробки, усиливает взрывонепроницаемость сопряжения крышки с корпусом.
Соединительная коробка может быть выполнена с крышкой без внутреннего прилива (на чертежах не показан), при этом ее взрывонепроницаемость обеспечивается шириной сопряжения плоскости фланца корпуса 1 и крышки 3..
На боковых сторонах А, Б, В и Г (см фиг 6) в отверстиях 9 (см. фиг.5) корпуса 1 размещены корпуса 10 вводов, часть из которых закрыта заглушками 11 (см. фиг.3). На наружной или внутренней поверхности корпусов 10 вводов (см. фиг 5), предназначенных для размещения в них подключаемых кабелей, установлены резьбовые штуцера 12, внутри которых размещены уплотнительные кольца 13 и нажимные кольца 14. Корпуса 10 вводов закреплены гайками 15, размещенными в полости корпуса коробки, и снабжены установленной снаружи корпуса коробки прокладкой 16, выполненной, например, из паронита. На боковых поверхностях корпуса коробки установлены также заземляющие зажимы 17 (см. фиг.1, 2), которые предохранены от ослабления затяжки применением пружинных шайб 18. Соединительная коробка может устанавливаться на стене помещения посредством специальных проушин 19 на днище корпуса или специальных опорах (на чертежах не показаны) и предназначена для соединения монтируемых кабелей 20 (см. фиг.5) электрических цепей.
Количество устанавливаемых клеммных зажимов и соответствующее им число вводов на всех боковых сторонах соединительной коробки определяется, исходя из фактической рассеиваемой мощности коробки при условии максимально допустимой температуры перегрева корпуса коробки, не превышающей критическую температуру окружающей взрывоопасной среды, и рассчитывается по формуле:
фaкт
2
N=W/F×I, гдe:
N - число клеммных зажимов,
фaкт
W - фактическая рассеиваемая мощность, Вт;
I - максимальная сила тока из характеристики клеммной пары (для искробезопасной цепи применяется максимальный ток цепи), А;
F - комбинированный фактор сопротивления на клеммном зажиме, определяемый по формуле:
c
ж
F=R+R,
с
c
где R - сопротивление на клеммном зажиме. Принимается R=0,0004, Ом.
ж
R - сопротивление жилы. Ом.
ж
ж
R=r×L
ж
r - удельное сопротивление жилы (определяется по ГОСТ 22483-77 в соответствии с применяемыми жилами) Ом/м.
L - наибольшая диагональ корпуса коробки, м.
Исходя из количества устанавливаемых клемм в коробке, производится выбор количества кабельных вводов, устанавливаемых на стенках коробки.
Монтаж коробки осуществляется в следующем порядке.
Соединительная коробка закрепляется проушинами 19 на стене или опоре (на чертежах не показаны) и заземляется с помощью заземляющих зажимов 17 с пружинными шайбами 18, к которым подключаются заземляющие цепи коробки (на чертежах не показаны). Затем производят подготовку соединительной коробки к монтажу кабелей 20. После выкручивания резьбового штуцера 12 из (или с) корпуса 10 кабельного ввода из полости последнего извлекается нажимное кольцо 14, уплотнительное кольцо 13 и вынимается заглушка 11. На монтируемый кабель 20, подготовленный к монтажу, последовательно надевается резьбовый штуцер 12 кабельного ввода, нажимное кольцо 14 и уплотнительное кольцо 13 (соответствующее наружному диаметру изоляции кабеля). Кабель 20 продевается сквозь корпус 10 кабельного ввода, регулируется длина кабеля со стороны внутренней части коробки продвижением его через кабельный ввод до упора в клеммный зажим 8, расположенный на монтажной рейке 7, после чего производится затяжка резьбового штуцера 12. Герметизированные взрывонепроницаемые кабельные вводы позволяют ввести кабели круглого сечения с наружным диаметром от 4 до 56 мм. Корпус 1 соединительной коробки с проложенной по ее поверхности прокладкой 2 закрывают крышкой 3, вводя прилив 5 на внутренней поверхности крышки внутрь полости 6 коробки, и стягивают их резьбовыми соединениями 4.
При перемонтаже клемм 8 на монтажной рейке 7 возможно использование кабельных вводов, которые в предшествующих режимах эксплуатации коробки были заглушены.
В Таблице 1 приведены примеры выполнения соединительных коробок с рассчитанным в зависимости от размеров стенок и фактической рассеиваемой мощности числом кабельных вводов на стенках коробки для указанных типоразмеров кабелей.
Таблица 1.
Примеры выполнения соединительных коробок для различных типоразмеров кабелей.
Размеры, мм
Стенка
Максимальное количество кабельных вводов на стенке, шт. в зависимости от диаметра кабеля, мм
от 4 до 6
св. 6 до 8
св. 8 до 12
св. 12 до 16
св. 16 до 20
св. 20 до 24
св. 24 до 28
св. 28 до 32
св. 32 до 36
св. 36 до 40
св. 40 до 44
св. 44 до 48
св. 48 до 52
св. 52 до 56
Х
Y
Z
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
150
150
80
А, Б
4/2
3/2
2
2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
В, Г
4/2
3/2
2
2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
200
200
100
А, Б
5/4
4
4
3
2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
В, Г
5/4
4
4
3
2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
300
180
90
А, Б
8/6
7/6
6
5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
В, Г
5/3
4/3
3
3
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
300
300
150
А, Б
24/12
15/12
12
10
3
3
2
2
2
2
2
-
-
-
В, Г
24/12
15/12
12
10
3
3
2
2
2
2
2
-
-
-
400
300
150
А, Б
33/16
22/16
16
12
5
4
3
3
3
3
3
-
-
-
В, Г
24/12
15/12
12
10
3
3
3
3
3
3
3
-
-
-
500
350
200
А, Б
52/34
41/34
34
21
12
9
4
4
4
4
4
3
3
3
В, Г
36/23
26/23
23
15
8
6
3
3
3
3
3
2
2
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
200
200
150
15/8
10/8
А, Б
8
6
2
2
1
1
1
1
1
-
-
-
15/8
10/8
В, Г
8
6
2
2
1
1
1
1
1
-
-
-
300
300
200
32/20
23/20
А, Б
20
12
6
5
3
3
3
2
2
2
2
2
32/20
23/20
В, Г
20
12
6
5
3
3
3
2
2
2
2
2
400
300
200
44/27
30/27
А, Б
27
14
10
7
3
3
3
3
3
3
2
2
32/20
23/20
В, Г
20
12
6
5
3
3
3
2
2
2
2
2
Примечания:
1. Количество кабельных вводов в графах 4, 5, указанное через дробную черту означает:
- в знаменателе указано наибольшее количество кабельных вводов при прокладке кабеля в трубе, или при подводе кабеля в металлорукаве;
- в числителе - наибольшее количество кабельных вводов для открытой прокладки кабеля или при монтаже бронированного кабеля.
Таким образом, выполнение соединительной коробки с взрывозащищенными элементами обеспечивает возможность ее использования в зонах контролируемого доступа в помещениях и зонах с взрывоопасной средой и пригодна для перемонтажа и ремонта.
Источники информации, принятые во внимании при определении уровня техники:
1. Описание к полезной модели по патенту РФ №83662, по кл. H02G 3/08, по заявке №2008151903/22 от 22.12.2008, опубликовано 10.06.2009 г.
2. Описание к патенту РФ на полезную модель №61493 по кл. H04R 1/44, по заявке №2006127025/22 от 25.07.2006, опубликовано 27.02.2007 г.
3. ГОСТ 22782.6-81 «Электрооборудование взрывозащищенное с видом взрывозащиты «Взрывонепроницаемая оболочка», п.1.10. Дата введения 01.07.1982