КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЛИ ОПТИЧЕСКОГО ПРОВОДНИКА
CONTAINER FOR ELECTRIC OR OPTICAL CONDUCTOR

Изобретение относится к контейнеру для электрического или оптического проводника, использованию газопроницаемой, огнеупорной и предпочтительно механически гибкой оболочки в таком контейнере и к комплекту для изготовления кабельного соединения.
В большинстве случаев, в которых информацию или энергию передают по электрическим или оптическим проводникам, существуют строгие требования для сохранения работоспособности в случае воздействия огня. В связи с этим, известно применение многослойных покрытий из неорганического текстильного материала, такого как базальтовый, кварцевый, керамический материал или стекловолокно, в сочетании с силиконовым покрытием, которое заполнено огнезащитным средством, как показано, например, в публикации WO 2012/033609 А1 или US 2007/0251595 А1. Другое защитное покрытие с наносимой на него внутренней стекловолоконной оболочкой и силиконовой оболочкой известно из ЕР 0127432 А2.
Эти известные защитные покрытия основаны на идее использования текстильных неорганических носителей с внешним огнезащитным покрытием для сохранения кабеля или линии в рабочем состоянии настолько долго, насколько это возможно, даже в случае воздействия огня.
Как изложено в статье Питера Бургера: "Zwei Welten: Isolations- und Funktionserhalt, Sicherheitskabel fur den Brandfall" ("Два мира: сохраняющие изоляцию и работоспособность надежные кабели на случай пожара") Вестник SEV/VSE 23/05, стр. 27-28, кабели, которые применяют в коммерческих высотных домах, универмагах, больницах или туннелях и на атомных электростанциях, должны выдерживать испытания на сохранение изоляции в соответствии с IEC 60331 и испытания, касающиеся сохранения работоспособности, в соответствии с DIN 4102-12.
Поэтому известные конструкции включают в себя текстильный носитель с очень высококачественным силиконовым слоем, который заполнен, например, бором.
Недостаток известных конструкций заключается в сравнительно высокой сложности используемого материала и, в частности, в больших сложностях сборки при изготовлении кабельных соединений на месте.
Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить контейнер и комплект для кабельных соединений, которые можно установить недорогим и простым способом и которые, тем не менее, гарантируют, что работоспособность кабельной сборки будет сохранена настолько долго, насколько это возможно, даже в случае пожара.
Настоящее изобретение основано на неожиданном наблюдении, что достаточного сохранения работоспособности электрического или оптического проводника в случае пожара также можно достичь, если изоляцию электрического или оптического проводника, которую наносят на заводе и которая, например, содержит минеральное огнезащитное средство, можно в достаточной мере удерживать на исходном месте, даже в горящем состоянии, причем электрическая изоляция и работоспособность проводника сохраняется в течение достаточно долгого периода времени, чтобы соответственно удовлетворять требованиям техники безопасности касательно сохранения изоляции и работоспособности.
Указанное достигается посредством выполнения внешней оболочки, содержащей газопроницаемый огнеупорный материал. Газопроницаемость позволяет рассеиваться газам и испарениям, которые возникают при пожаре. Вследствие того, что внешняя оболочка сама является огнеупорной, она не разрушается из-за воздействия жара либо существенно разрушается позже, чем материал изоляции или проводника.
Внешняя оболочка в соответствии с изобретением предпочтительно обладает механической гибкостью или эластичностью, что позволяет при пожаре сохранить изоляцию очень эффективно и надежно, так как механическая гибкость или эластичность позволяет следовать изменениям направления проводника или кабельной стренги, которые происходят во время пожара.
Для кабельного соединения внахлестку установка простого электроизоляционного элемента, например в виде внутренней оболочки, которая, по существу, обладает теми же свойствами, что и изначальный изоляционный материал, и внешней оболочки, которую устанавливают поверх нее в соответствии с изобретением, уже дает кабельную конструкцию, которая удовлетворяет требованиям для сохранения работоспособности кабельных сборок. В частности, в соответствии с изобретением не нужно дополнительно наматывать микаленту, а также не нужно устанавливать дополнительные изоляционные трубки.
Внешнюю оболочку в соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере, частично преимущественно изготавливают из кварца и/или базальта. Особенно просто такую внешнюю оболочку можно изготовить в виде трикотажного материала, плетенного материала или тканого материала. Например, можно использовать кварцевый материал, который содержит 99,95% или больше диоксида кремния и который выполнен в виде нитей.
Эти кварцевые нити имеют диаметр от 5 мкм до 15 мкм, предпочтительно 11 мкм. Как известно, газопроницаемую, механически гибкую трубку можно изготовить из такой кварцевой нити посредством плетения, вязания или тканья. Тем не менее в качестве альтернативы, также можно предложить вариант осуществления, в котором внешняя оболочка образована из прямоугольного коврика или ленты, которую наматывают вокруг проводника.
Если используют коврик, который окружает проводник или кабельные стренги, то для изоляции, которая окружает проводник, преимущественно обеспечиваются свойства разбухания, то есть она вспенивается под действием жары и, таким образом, закрывает любые узлы соединений, которые могут присутствовать.
Внешнюю оболочку, обладающую одним или несколькими свойствами, изложенными выше, применяют в соответствии с изобретением в качестве газопроницаемой, огнеупорной оболочки для сохранения работоспособности изоляции в случае пожара.
Преимущественные свойства материала оболочки в соответствии с изобретением особенно очевидны в комплекте для соединения кабелей. В соответствии с изобретением, после того, как электрический контакт был замкнут, необходимо просто прижать только один изоляционный элемент, который наполнен огнезащитным средством, к соединенным концам проводника, с которых изоляция была удалена, и затем разместить материал внешней оболочки. Чтобы гарантировать требуемую влагостойкость, дополнительно можно разместить герметично изолирующую внешнюю пластиковую изоляционную втулку. В дополнение к элементам, которые требуются, например, для обжатия или прессования электрических проводников, комплект в соответствии с изобретением требует только изоляционный элемент, который содержит электроизоляционный материал и который выполнен, например, в виде материала внутренней оболочки и внешней оболочки, содержащего кварц и/или базальт.
Ниже изобретение описано более подробно со ссылкой на чертежи и варианты осуществления. Признаки, предложенные в последующих вариантах осуществления, можно опустить в соответствии с вышеприведенными объяснениями или сочетать их иным образом, если отдельные преимущества, связанные с этими признаками, являются не существенными или не особо существенными. Для одинаковых элементов изобретения или элементов одного типа с точки зрения структуры и/или функции на отдельных фигурах соответственно используют идентичные ссылочные позиции.
На фиг. 1 показан контейнер в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 2 показан контейнер в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 3 показан контейнер в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 4 показаны рабочие этапы изготовления кабельного соединения в соответствии с предпочтительным примером осуществления изобретения;
на фиг. 5 показаны рабочие этапы изготовления уплотнения конца кабеля в соответствии с предпочтительным примером осуществления изобретения;
на фиг. 6 показан контейнер в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 7 показан контейнер в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 8 показан контейнер в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения.
Ниже, со ссылкой на фиг. 1, описан контейнер в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления. Как можно видеть на фиг. 1, электрический или оптический проводник 100 окружен изоляцией 102 и внешней оболочкой 104, которая, например, может быть выполнена так, чтобы являться электроизоляционной. Проводник 100, например, может представлять собой медную линию кабеля низкого напряжения, при этом изоляцию уже выполнили на заводе. Конечно, изобретение также можно применять для оптических кабелей.
Изоляция 102 содержит изоляционный материал, который наполнен огнезащитным средством и который обычно используют для таких кабелей или концевых уплотнений. Как схематически показано на фиг. 1, в качестве внешней оболочки выполнена оплетка в форме трубки, которую делают из кварца в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. Эта внешняя оболочка 104 образует контейнер, предназначенный для того, чтобы вмещать в себя изоляцию, остающуюся в случае пожара. Благодаря тому факту, что внешняя оболочка 104 является газопроницаемой, возникающие газообразные продукты горения могут быть выведены, не приводя к существенной деформации внешней оболочки. Остающиеся, в основном, в случае пожара минеральные остаточные части изоляции 102 удерживаются на своем исходном месте внешней оболочкой 104, так что работоспособность изоляции сохраняется в течение некоторого периода времени. В следующей ниже таблице 1 приведены механические и физические свойства кварцевого материала, который особенно пригоден для внешней оболочки.
Другое существенное преимущество изобретения заключается в том, что в случае пожара внешняя оболочка 104 может следовать деформации нагретого проводника 100, а оставшийся изоляционный материал 102, таким образом, также остается на месте в рабочем состоянии, когда проводник 100 существенно отклонен от исходного его положения. Например, внешнюю оболочку 104 выполняют посредством плетения, получая трубку. Как вариант, тем не менее, она также может быть выполнена из трикотажного материала, тканого материала, флиса или войлока.
Для специалистов в области техники очевидно, что изоляция также может удерживаться с помощью внешней оболочки в соответствии с изобретением, которая в конечном собранном состоянии является жесткой.
Поэтому в случае пожара внешняя оболочка 104 в соответствии с изобретением фиксирует большой участок обгоревшего изоляционного материала на месте, в то время как газы и испарения могут рассеиваться. Изоляционный материал, остающийся в случае пожара, фиксируют на исходном месте, и, следовательно, в течение определенного периода времени остается сохранившая функциональность изоляция. В частности, в случае нескольких кабельных стренг различной полярности, расположенных в непосредственной близости, сохраняется изоляция стренг.
Более того, обгоревшая изоляция 102, зафиксированная на месте внешней оболочкой 104, также образует тепловой барьер, который на время задерживает воздействие внешней температуры, например, на медный проводник.
На фиг. 2 показан альтернативный вариант осуществления, в котором внешняя оболочка образована не тканым материалом, а трубкой, имеющей мембранную структуру. Например, фильтрующие мембраны из стекловолокна или кварцевого волокна пригодны для изготовления внешней оболочки 104'.
На фиг. 3 показан другой вариант внешней оболочки 104'' в соответствии с настоящим изобретением. В соответствии с этим вариантом осуществления, внешняя оболочка 104'' образована ковриком, который, например, изначально имеет прямоугольную форму и который размещают в направлении стрелки 106 вокруг изоляции 102 на проводнике или кабельной стренге 100. Заготовка коврика в предварительном состоянии может естественно иметь любую форму. Края могут быть закреплены после сборки, например, посредством клеевого соединения. Предпочтительно, чтобы изоляция 102 в этом варианте осуществления в дополнение к неорганическому огнезащитному средству также содержала разбухающее огнезащитное средство, которое вспенивается в случае пожара и, таким образом, заполняет любые разрывы, которые могут иметься в месте соединения.
На фиг. 4 на примере схематично показано соединение большого числа кабельных стренг с использованием контейнера в соответствии с изобретением. У отдельных стренг или проводников 100а, 100b, 100с и 100d кабеля, содержащего четыре стренги, который показан в этом примере, удалена изоляция в области, в которой их собираются соединить с соответствующим элементом, и они соединены друг с другом посредством электропроводных соединительных элементов 108, например посредством обжимного соединения.
Как показано на фиг. 4-1, на каждую из соединительных областей 108 затем наносят электрическую изоляцию 102, которая может быть надвинута поверх соединительной области, например в виде электроизолирующей внутренней оболочки, причем изоляция с точки зрения ее свойств по существу соответствует изоляции отдельных стренг, которую наносят на заводе и которая была удалена для осуществления соединения.
На фиг. 4-2 показано, что в соответствии с изобретением внешнюю оболочку 104 надвигают поверх каждой из стренг или проводников. В результате кабельная сборка в состоянии, показанном на фиг. 4-2, уже полностью работоспособна и является термозащищенной. Этапы, показанные на фиг. 4-3 и 4-4, относятся к дополнительной установке герметичной внешней втулки 110, например с применением термоусадочной технологии. Как вариант, изобретение также можно применять в сочетании с технологией холодной усадки или с использованием герметизирующей смолы. Опционально устанавливаемую внешнюю втулку используют в основном для герметичного уплотнения в кабелях, которые размещают в таких условиях, где им требуется особенная защита в отношении механических и/или химических нагрузок.
Установка кабельных концевых уплотнений с использованием контейнера в соответствии с изобретением будет объяснена ниже со ссылкой на фиг. 5. В отличие от изготовления соединения кабелей в этом случае в качестве уплотнения отдельных стренг или проводников 100а, 100b, 100с и 100d устанавливают кабельный наконечник 112, а место соединения соответственно покрывают изоляционным материалом (не видно на фиг. 5). В результате, как показано на фиг. 5-1, внешнюю оболочку 104 надвигают вперед, пока не дойдут до контактных областей кабельных наконечников 112.
На фиг. 5-2 и 5-3 показана сборка дополнительных первой и второй внешних втулок 110 и 110', которые служат для того, чтобы герметично уплотнять и электрически защищать показанное концевое уплотнение.
Конечно, варианты осуществления настоящего изобретения, объясненные со ссылкой на фиг. 1-3, также можно перенести на случай концевого уплотнения кабеля. Это схематически показано на фиг. 6-8.
Как можно видеть на фиг. 6, электрический проводник с кабельным наконечником 112 окружен изоляцией 102 и внешней оболочкой 104, которая, например, может быть выполнена так, чтобы являться электроизоляционной. Поэтому в случае пожара внешняя оболочка 104 в соответствии с изобретением фиксирует большой участок обгоревшего изоляционного материала на месте, в то время как газы и испарения могут рассеиваться. Изоляционный материал, остающийся в случае пожара, удерживают на исходном месте, и, следовательно, в течение определенного периода времени остается сохранившая функциональность изоляция. В частности, в случае нескольких кабельных стренг различной полярности, которые соединены с помощью кабельных наконечников 112 в непосредственной близости, сохраняется изоляция стренг. Более того, как было отмечено, обгоревшая изоляция 102, зафиксированная на месте внешней оболочкой 104, также образует тепловой барьер, который на время задерживает воздействие внешней температуры, например, на медный проводник.
На фиг. 7 показан альтернативный вариант осуществления, в котором внешняя оболочка образована не тканым материалом, а трубкой, имеющей мембранную структуру. Например, фильтрующие мембраны из стекловолокна или кварцевого волокна пригодны для изготовления внешней оболочки 104'.
На фиг. 8 показан другой вариант внешней оболочки 104'' в соответствии с настоящим изобретением. В соответствии с этим вариантом осуществления, внешняя оболочка 104'' образована ковриком, который, например, изначально имеет прямоугольную форму и который размещают в направлении стрелки 106 вокруг изоляции 102 на кабельном наконечнике 112.
В качестве альтернативы кварцу или в качестве дополнения, для внешней оболочки в соответствии с изобретением также можно использовать базальт. Базальт - это плотный среднезернистый вулканический камень, имеющий цвет от темно-серого до черного. Базальтовое волокно представляет собой на 100% неорганическую, минеральную, непрерывную нить, которую также можно изготовить, например, диаметром 11,0 мкм. Физические свойства базальта приведены ниже в таблице 2.
В дополнение к уже упомянутым преимуществам изобретение позволяет просто собирать внешнюю оболочку, при этом положение проводника или кабельного соединения после сборки, то есть ориентация в горизонтальном или вертикальном направлении, не влияет на функционирование защиты.
Изобретение можно преимущественно использовать не только с непрерывными проводниками, или кабельными стренгами, или кабельными соединениями, но также и с кабельными концевыми уплотнениями.
Список ссылочных позиций
100
Проводник
102
Изоляция
104, 104', 104''
Внешняя оболочка
106
Направление обмотки
108
Соединительные элементы
110, 110'
Внешняя втулка
112
Кабельный наконечник