МУФТА КАБЕЛЬНАЯ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к кабельным соединительным устройствам, преимущественно, к муфтам кабельного ввода электродвигателей погружных насосов.
Известны электрические соединители погружных насосов: RU №№2215351, 2264681, 2319268, 40116, 60800, 92748, 106994, 108230.
Известна муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей, содержащая корпус, изоляционную колодку с тремя сквозными направляющими отверстиями, оканчивающимися гнездами, штепсельные наконечники с фланцами, закрепленные на токоведущих электроизолированных жилах кабеля и установленные в сквозных отверстиях изоляционной колодки, а также эластичные уплотнительные кольца из маслобензостойкого теплостойкого материала, установленные между цилиндрическими поверхностями фланцев штепсельных наконечников и гнезд изоляционной колодки, отличающаяся тем, что муфта дополнительно снабжена эластичными уплотнительными кольцами из маслобензостойкого теплостойкого материала, установленными на боковой поверхности изоляции жилы внутри каждого из гнезд колодки в количестве одного или более (RU 108230).
Известна муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей, содержащая корпус, опорную шайбу, уплотнитель, нажимную шайбу, гайку, регулирующую усилие сжатия уплотнителя, и штепсельные наконечники, отличающаяся тем, что уплотнитель представляет собой набор уплотнительных шайб, содержащий шайбы, выполненные из масло-бензо-теплостойкой резины PC-СИЛ ТУ 2512-003-36523570-97 (Смеси резиновые невулканизированные) и из тепло-морозостойкой резины ИРП 1287 ТУ 38-105646-78 на основе вторкаучука (RU 34812).
Известна муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей, содержащая корпус, опорную шайбу, уплотнитель, нажимную шайбу, гайку, регулирующую усилие сжатия уплотнителя, и штепсельные наконечники, отличающаяся тем, что муфта содержит изоляционную колодку, штепсельные наконечники смонтированы в сквозных направляющих отверстиях изоляционной колодки, которая со стороны, обращенной к уплотнителю, имеет углубления для соединения наконечника и токоведущей жилы кабеля, а с другой стороны - выступы в виде втулок с наружным диаметром и высотой, соответствующими размерам входных гнезд в колодке токоввода электродвигателя. Штепсельные наконечники выполнены с упорными фланцами, размещенными в углублениях изоляционной колодки, при этом в углубления помещен материал для герметизации направляющих отверстий. Изоляционная колодка размещена внутри корпуса с возможностью выполнения функции нажимной шайбы (RU 34813, прототип).
Недостатками известных муфт являются слабые характеристики электрической прочности и химической стойкости деталей, снижающие надежность работы электрической цепи погружного электродвигателя, и недостаточная долговечность в условиях повышенной агрессивности окружающей среды. Эти недостатки обусловлены неоптимальным составом и выбором материала уплотнительных, опорных и изолирующих элементов конструкции. Кроме того, эта муфта не обеспечивает достаточной унификации для использования с разными насосами, поскольку формула этой полезной модели указывает на отличие, состоящее в том, что выступы колодки должны выполняться индивидуально с высотой, соответствующей, неизвестно по какому признаку, размерам входных гнезд в колодке токоввода электродвигателя. При этом нельзя однозначно установить, что в каждом конкретном случае является соответствующей или несоответствующей высотой и диаметром выступов.
Технической задачей группы полезных моделей является создание эффективных муфт кабельного ввода и расширение арсенала муфт кабельного ввода для погружного электродвигателя.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в повышении надежности за счет улучшения характеристик электрической прочности и химической стойкости, и увеличение долговечности срока службы в условиях повышенной температуры и агрессивной окружающей среды. При этом обеспечивается надежное электрическое соединение проводников с штепсельными наконечниками в муфте, а также улучшение условий сборки за счет конкретной оптимальной длины выступов колодки и оптимальной конфигурации хвостовика корпуса, улучшение условий транспортирования и хранения изделия соединения и наконечники которого защищены пакетом изолирующих деталей и крышкой.
Сущность полезной модели заключается в том, что муфта кабельная содержит корпус с заполненным компаундом хвостовиком переменного сечения со стороны ввода кабеля и цилиндрической расточкой с противоположной стороны, последовательно установленные в цилиндрической расточке корпуса: штепсельную изоляционную колодку, уплотнители, опорную вставку и разделительную шайбу, и опертую на штепсельную колодку гайку с наружной резьбой, установленную на внутренней резьбе расточки корпуса, а также штепсельные наконечники, смонтированные в сквозных направляющих отверстиях штепсельной колодки, которая со стороны, обращенной к уплотнителю, имеет отверстия для соединения каждого наконечника с проводником токоведущей жилы кабеля, а с другой стороны - цилиндрические выступы, при этом уплотнители выполнены в виде двух шайб, одна из которых выполнена из фторсиликона, а другая - из диэлектрического силикона, опорная вставка и колодка выполнены из полифениленсульфида, а разделительная шайба - из силиконового герметика.
Предпочтительно, корпус выполнен с фланцем, имеющим два отверстия для крепления к соединителю погружного электродвигателя или к транспортировочной крышке, внутренняя полость хвостовика корпуса заполнена термореактивным компаундом, имеющим в отвержденном состоянии разрушающее напряжение при статическом изгибе, кгс/см2, не менее 450, каждый наконечник выполнен со сферическим концом и с постоянным наружным диаметром по все длине, а со стороны, противоположной сферическому концу, - с глухим резьбовым отверстием для соединения с проводником одной из жил кабеля, а штепсельная колодка снабжена охватывающим ее уплотнительным кольцом.
При этом штепсельная колодка, уплотнитель, опорная вставка и разделительная шайба имеют по три сквозных отверстия для токопроводящих жил кабеля и наконечников, оси которых расположены в вершинах равностороннего треугольника соосно цилиндрическим выступам колодки, длина выступа колодки не превышает 2 диаметра наконечника, а диаметр выступа колодки не превышает 1,5 диаметра наконечника.
Кроме того, хвостовик корпуса выполнен расширяющимся в сечении, проходящем через отверстия фланца, и сужающимся в перпендикулярном ему сечении, а на корпус установлена транспортировочная крышка, закрывающая наконечники, снабженная монтажным резиновым кольцом.
На чертеже фиг.1 изображен продольный разрез муфты кабельной в сечении, проходящем через отверстия фланца, на фиг.2 - продольный разрез муфты кабельной в сечении, перпендикулярном фиг.1.
Муфта кабельная содержит металлический корпус 1 с заполненным компаундом хвостовиком 12 переменного сечения со стороны ввода нефтепогружного кабеля 11 и цилиндрической расточкой с противоположной стороны, последовательно установленные в цилиндрической расточке корпуса 1: штепсельную изоляционную колодку 2, уплотнители 3, 4, опорную вставку и разделительную шайбу 9, и опертую на штепсельную колодку 2 гайку 7 (из нержавеющей стали 2Х18Н10Т ГОСТ 5632-88) с наружной резьбой, установленную на внутренней резьбе (резьбовом участке на краю) расточки корпуса 1, а также штепсельные наконечники 6 (из сплава ДКРНП 8Л63 ГОСТ 2060-74), смонтированные в сквозных направляющих отверстиях штепсельной колодки 2, которая со стороны, обращенной к уплотнителю 3, 4, имеет отверстия для соединения каждого наконечника 6 с проводником токоведущей жилы кабеля 11, а с другой стороны - цилиндрические выступы (не обозначены). Уплотнители выполнены в виде в виде двух шайб 3, 4, одна из которых, шайба 3 выполнена из фторсиликона, а другая шайба 4 - из диэлектрического силикона. Опорная вставка 8 и колодка 2 выполнены из полифениленсульфида (DIC-PPS) марки FZ 1140, а разделительная шайба 9 - из термостойкого силиконового герметика.
Корпус 1 выполнен с фланцем 13, имеющим два отверстия для крепления к соединителю погружного электродвигателя (не изображен) или к транспортировочной крышке 14.
2
Внутренняя полость хвостовика 12 корпуса 1 заполнена термореактивным компаундом, имеющим в отвержденном состоянии разрушающее напряжение при статическом изгибе, кгс/см, не менее 450.
Каждый наконечник 6 выполнен со сферическим концом и с постоянным наружным диаметром по все длине, а со стороны, противоположной сферическому концу, - с глухим резьбовым отверстием для соединения с проводником одной из жил кабеля 11 путем ввинчивания проводника в резьбу. Каждый наконечник 6 имеет паз на сферическом конце под отвертку для вращения при ввинчивании проводника.
Штепсельная колодка 2 снабжена охватывающим ее уплотнительным кольцом 5. Каждая жила кабеля 11 в зоне разделительной шайбы 9 покрыта со стороны хвостовика 12 липкой лентой 10, например, термостойким скочем или липкой нефтестойкой фторопластовой лентой ЭОЛН (изображена условно).
Штепсельная колодка 2, уплотнитель 3, 4, опорная вставка 8 и разделительная шайба 9 имеют по три сквозных отверстия для токопроводящих жил кабеля 11 и наконечников 6, оси которых расположены в вершинах равностороннего треугольника соосно цилиндрическим выступам колодки 2.
Длина каждого выступа колодки 2 не превышает два диаметра наконечника 6, а диаметр выступа колодки 2 не превышает 1,5 диаметра наконечника 6.
Хвостовик 12 корпуса 1 выполнен расширяющимся в сечении, проходящем через отверстия фланца 13, и сужающимся в перпендикулярном ему сечении.
На корпус 1 установлена транспортировочная крышка 14, закрывающая наконечники 6, снабженная монтажным резиновым кольцом (не изображено).
Муфта кабельная эксплуатируется следующим образом.
При хранении и транспортировке муфта закрывается герметичной транспортировочной крышкой 14, которая фиксируется на фланце 13 болтами.
Проводники жил кабеля 11 через отверстия деталей 2, 3, 4, 8 вводятся в резьбовые отверстия наконечников 6, где фиксируются за счет ввинчивания проводника в резьбу. Этим упрощается технология сборки муфты. После этого производится формирование шайбы 9 путем заливки силиконового герметика. После отверждения последнего каждая жила кабеля в зоне разделительной шайбы 9 покрывается со стороны хвостовика 12 липкой лентой 10, например, термостойким скочем или липкой нефтестойкой фторопластовой лентой ЭОЛН в случае необходимости корректировки ее диаметра. Затем производится заполнение хвостовика 12 компаундом. После этого гайкой 7 производится окончательное обжатие уплотнительных шайб 3, 4.
Для подключения муфты к электрическому соединителю погружного электродвигателя монтажник должен держать хвостовик 12 с уплощенной стороны (фиг.2) и прикладывать усилие, достаточное для ввода наконечников 6 в ответные отверстия электрического соединителя погружного насоса.
Эксплуатация электрической цепи погружного электродвигателя происходит в условиях высокой температуры, повышенной влажности и воздействия разнообразных агрессивных жидкостей и газов, сопровождающих различные виды нефтяных месторождений. Новые месторождения могут характеризоваться новым составом агрессивных сред, в которых должны работать погружные электродвигатели и их электрические цепи.
Зона стыковки электрического соединителя электродвигателя и муфты не могут быть полностью защищены от таких воздействий. Поэтому на участке кабеля 11 внутри корпуса 1 муфты, не защищенном наружной изоляцией, должны быть обеспечены условия максимальной электрической и механической прочности, химической стойкости и герметичности в широком диапазоне температуры окружающей среды.
Также должно обеспечиваться исключение пробоя и/или возникновения электрической дуги в случае деформации или повреждения изоляции токоведущих жил кабеля 9.
При этом шайба 9 из силиконового герметика обладает эластичностью. достаточной для компенсации температурного расширения компаунда в хвостовике 12 корпуса 1 и, тем самым, исключения механических деформации пакета деталей 2, 8, 3, 4 по этой причине.
14
Кремнийорганический диэлектрический силикон и фторсиликон (т.е. силиконовая и фторсиликоновый материал шайб 4,3 уплотнителя) - это современный материал, обладающий улучшенными свойствами, по сравнению с иными видами уплотнительных материалов. Применяемые силиконы характеризует полная химическая инертность, высокая тепло- и морозостойкость, от минус 60°С до плюс 300°С, низкая остаточная деформация, которая указывает на высокую степень эластического восстановления деталей 3,4 уплотнителыюго назначения). Большой срок службы в агрессивных средах, содержащих кислоту или щелочь, высокая масло - и бензостойкость, устойчивость к старению, высокая гибкость, эластичность и долговечность (до 35 лет). Высокие электрические/диэлектрические характеристики: объемное сопротивление 10*10 Ом*см, относительная диэлектрическая проницаемость (при 25°, 50 Гц) 2,7-3,3 (показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме), диэлектрическая прочность силикона 12-18 кВ/мм, фторсиликона - до 35 кВ/мм. Силиконовые материалы шайб 3,4 устойчивы даже к озону, а также к таким явлениям, как электрическая корона и дуга.
Полифениленсульфид (DIC-PPS), из которого изготовлены вставка 8 и колодка 2, является высокотехнологичным материалом из разряда, так называемых, суперконструкционных термопластов. Имеют состав на основе полимерной матрицы, со стекловолокном (40-60%), минералами (50-60%). Полифениленсульфид не растворим ни в одном из известных химических растворителей при температуре до 200°С, обладает исключительной химической стойкостью, в том числе к автомобильному и авиационному топливу и горюче-смазочным материалам, кислотам, щелочам, моющим средствам. Низкий уровень водопоглощения (до 0,02%) позволяет использовать полифениленсульфид для изготовления деталей 2, 8 муфты для электрических цепей соединителей погружных электродвигателей, работающих во влажной агрессивной среде. Полифениленсульфид сохраняет химическую стабильность и при повышенных температурах, например при контакте с горячим воздухом или горюче-смазочными материалами. Одним из важных свойств полифениленсульфида является его высокая огнестойкость. Полифениленсульфид является прекрасным диэлектриком. Эти свойства сохраняются во всем диапазоне температур эксплуатации и при различной влажности.
Таким образом, указанные выше требования реализуются выбранным оптимальным элементным составом и материалами, из которых выполнены элементы (детали) 2, 3, 4, 8, 9, компаунд в хвостовике 10
В результате реализации полезной модели достигается повышение надежности за счет улучшения характеристик электрической и механической прочности и химической стойкости, и увеличение долговечности срока службы в условиях повышенной температуры и агрессивной окружающей среды. При этом обеспечивается надежное механическое и электрическое соединение проводников с штепсельными наконечниками в муфте, а также улучшение условий сборки за счет оптимизации конфигурации хвостовика корпуса, улучшение условий транспортирования и хранения изделия, наконечники которого защищены крышкой.