Кабельный ввод

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельным вводам, работающим в жидких и газообразных средах в различных устройствах, где требуется герметичность комплектуемого этим вводом прибора. Техническим результатом от использования изобретения является обеспечение герметичности и долговечности при больших давлениях среды на кабели в полимерных оболочках, в том числе из хладотекучих материалов, при сравнительной простоте и малой стоимости вводов и возможности их сборки в условиях эксплуатации на взрывоопасных объектах. Для обеспечения этого технического результата в кабельном вводе, содержащем кабель в полимерной шланговой оболочке, корпус с цилиндрической частью, цилиндрический эластичный уплотнитель выполнен из двух частей, одна из которых с внутренним диаметром, равным наружному диаметру цилиндрической части корпуса, и с наружным диаметром, равным диаметру внутренней поверхности тонкостенной втулки из пластичного металла, а другая часть цилиндрического эластичного уплотнителя выполнена с внутренним отверстием, равным наружному диаметру шланговой оболочки кабеля, а ее диаметр наружной поверхности равен диаметру внутренней тонкостенной втулки из пластичного металла, обжимаемой при сборке ввода. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельным вводам, работающим в жидких и газообразных средах в различных устройствах, например для определения уровня раздела сред в закрытых емкостях акустическим методом.

Характерной особенностью работы таких устройств, например при определении границы раздела сред в хранилищах сжиженного газа, является наличие высокого статического давления и необходимость обеспечения обслуживания, ремонта и замены их составных частей непосредственно в условиях эксплуатации на взрывоопасных объектах.

Известны кабельные вводы [1], [2], в которых, несмотря на некоторое конструктивное различие технических решений, герметичность и устойчивость к внешнему давлению среды обеспечивается созданием на оболочке кабеля радиального контактного давления необходимой величины и силы трения, удерживающей кабель от осевого перемещения под действием осевого усилия, воспринимаемого от воздействия давления внешней среды. Конструктивно в перечисленных вводах это достигается сжатием уплотнителя в осевом направлении нажимными гайками.

В кабельном вводе [3] для исключения смещения кабеля в уплотнении предусмотрена зажимная цанга, при перемещении которой в коническом отверстии происходит стопорение кабеля в уплотнении.

Достоинства перечисленных вводов - простота конструкции, технологичность и малая стоимость. Однако эти вводы обладают и существенным недостатком. Эластичный уплотнитель, сжатый осевым перемещением нажимной гайки, создает на податливой оболочке кабеля неравномерное распределенное по длине кабеля контактное давление, так как при деформации уплотнитель приобретает корсетную форму (выпуклую в сторону кабеля). При этом на кабеле образуются кольцевые пережимы, и даже повреждения. Этот недостаток усугубляется при использовании современных кабелей с оболочками из полиэтилена или поливинилхлорида, которые, как известно, относятся к хладотекучим материалам. По истечении непродолжительного времени контактное давление уменьшается до нуля. Для поддержания герметичности требуется периодически подтягивать нажимные гайки, что в конечном итоге приводит к разрушению шланговой оболочки кабеля.

По совокупности признаков наиболее близким к предлагаемому изобретению является кабельный ввод [3], продольный разрез которого представлен на фиг. 2.

Кабельный ввод - прототип содержит кабель 1, корпус 2 из пластичного металла с фланцем 3, толстостенной резьбовой частью 4 и толстостенной гладкой цилиндрической частью 5, а также тонкостенную цилиндрическую втулку 6, выполненную заодно с толстостенной частью 5 корпуса 2. Между кабелем и внутренней поверхностью цилиндрической тонкостенной втулки установлен эластичный полимерный трубчатый уплотнитель 7, обжатый при деформации тонкостенной втулки с образованием кольцевых канавок трапециидального сечения. Один торец трубчатого полимерного уплотнителя упирается в буртик толстостенной гладкой части корпуса. Корпус с фланцем и торцевым уплотнением предназначен для герметичного соединения ввода с прибором. Такой ввод в настоящее время используют на взрывоопасных объектах. Он конструктивно прост, и требуются незначительные расходы для его изготовления. В нем за счет обжатия тонкостенной втулки из пластичного металла, выполненной заодно с корпусом реализовано равномерно распределенное по всей длине тонкостенной цилиндрической втулки радиальное контактное давление на шланговую оболочку кабеля.

Однако эта конструкция имеет следующие недостатки: прочность пластичных металлов, как правило, невелика, к тому же в месте перехода от тонкостенной части корпуса ввода к фланцу имеет место концентрация механических напряжений. При многократных механических воздействиях в этом месте корпуса образуются трещины из-за усталости металла, а обжимающая тонкостенная втулка выполнена заодно с корпусом. Поскольку ассортимент пластичных материалов невелик, сложно обеспечить антикоррозионную защиту уплотнительных поверхностей ввода и комплектуемого им прибора в агрессивной среде. При изготовлении тонкостенной втулки ввода много металла идет в стружку. Это особенно недопустимо в серийном производстве. В корпусе ввода из пластичного металла сложно получить требуемую чистоту уплотнительных поверхностей, необходимую для установки ввода кабеля в аппаратуру.

Перечисленные недостатки существенно ограничивают возможности применения таких вводов, где имеют место динамические воздействия: удары, вибрации, транспортные тряски.

Задачей настоящего изобретения является сокращение времени и трудоемкости при изготовлении кабельного ввода для кабелей в полимерных оболочках, в том числе и для кабелей в оболочках из хладотекучих материалов; создание кабельного ввода, обеспечивающего герметичность и коррозионную стойкость при длительном воздействии, больших гидравлических давлений агрессивной среды, вибрации и многократных ударов.

Для решения поставленной задачи в кабельный ввод, содержащий кабель в полимерной оболочке, металлический корпус, состоящий из фланца, резьбовой и гладкой толстостенных цилиндрических частей, и тонкостенную втулку из пластичного металла, а также трубчатый полимерный уплотнитель, обжатый по наружной поверхности тонкостенной втулкой с образованием кольцевых канавок трапециидального поперечного сечения, при этом один торец трубчатого уплотнителя упирается в буртик толстостенной цилиндрической части корпуса, а второй свободен и выступает за длину тонкостенной втулки, введены новые признаки, а именно: длина гладкой толстостенной цилиндрической части корпуса составляет 1,5 диаметра кабеля, а тонкостенная втулка из пластичного металла механически развязана и электрически изолирована от корпуса, трубчатый полимерный уплотнитель выполнен из двух частей, при этом внутренний диаметр части, упирающейся торцом в буртик фланца, равен наружному диаметру гладкой толстостенной цилиндрической части корпуса, а внутренний диаметр части уплотнителя, имеющей свободный торец, равен наружному диаметру полимерной оболочки кабеля.

Технический эффект от использования изобретения заключен в следующем. Выполнение тонкостенной втулки из пластичного металла в виде отдельной детали, электрически изолированной и механически развязанной от корпуса, устраняет необходимость изготовления корпуса ввода из пластичного металла. При этом существенно расширился ассортимент выбора металла. Появилась возможность выбрать металл более технологичный в части получения требуемой точности и чистоты уплотнительных поверхностей. Снизилась трудоемкость изготовления корпуса, так как отпала необходимость в токарной обработке его тонкостенной цилиндрической части. Трудоемкость же изготовления тонкостенных втулок, гнутых из листа с последующей сваркой, намного меньше.

В связи с тем, что тонкостенная втулка механически развязана от корпуса ввода, значительно проще решается техническая задача по обеспечению прочности и стойкости ввода к воздействию переменных механических динамических нагрузок за счет устранения концентратора напряжений.

При электрическом изолировании расширился ассортимент выбора материала корпуса ввода. При этом упрощается техническая задача по обеспечению коррозионной стойкости уплотнительных поверхностей ввода и корпуса, комплектуемого этим вводом прибора за счет более оптимального подбора пары металлов с наиболее приемлемым электролитическим потенциалом.

Предлагаемый ввод прост в изготовлении и имеет малую стоимость, поскольку для его окончательной сборки требуется только одно обжимающее приспособление в виде несложных матрицы и пуансона с формообразующими поверхностями по размерам и формам кольцевых канавок на поверхности, обжатой тонкостенной втулкой.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, где изображен продольный разрез кабельного ввода. Кабельный ввод содержит: кабель 1 в полимерной оболочке; цилиндрический металлический корпус 2 с фланцем 3, имеющий резьбовую толстостенную часть 4, для крепления кабельного ввода к устройству и гладкую толстостенную часть-втулку 5, длина которой составляет 1,5 диаметра кабеля. Это наименьшая длина, обеспечивающая герметичность на стыке уплотнителя с наружной поверхностью толстостенной втулки. Тонкостенная втулка 6 из пластичного металла механически и электрически развязана от цилиндрического металлического корпуса зазором. Трубчатый полимерный уплотнитель 7 выполнен из двух частей, при этом внутренний диаметр части 8, упирающийся торцом в буртик фланца, равен наружному диаметру гладкой толстостенной цилиндрической части 5 корпуса 2, а внутренний диаметр части 9, имеющий свободный торец, равен наружному диаметру полимерной оболочки кабеля 1. Трубчатый полимерный уплотнитель 7 установлен во внутреннем объеме тонкостенной втулки и обжат по наружной поверхности тонкостенной втулкой с образованием кольцевых канавок трапециидального поперечного сечения.

Кабельный ввод работает следующим образом. При деформации тонкостенной втулки из пластичного металла в обжимающем приспособлении деформируются и соответствующие уплотнители. На контакте внутренней поверхности уплотнителя с наружной поверхностью толстостенной цилиндрической части корпуса и шланговой оболочки кабеля создается контактное давление, обеспечивающее герметичность на стыке этих поверхностей. При этом на цилиндрической поверхности корпуса и на шланговой оболочке кабеля, если количество и глубина канавок выбрано оптимально, создается контактное давление и соответственно сила трения, исключающая перемещение кабеля относительно корпуса ввода при воздействии осевого давления среды.

Только при этом условии обеспечивается герметичность и целостность электрической цепи прибора, комплектуемого этим кабельным вводом. На основании изложенного можно считать, что изобретение решает поставленную задачу.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР, кл. Н 01 В 17/26, 1735917.

2. Авторское свидетельство СССР, кл Н 01 В 17/26, 1809467.

3. А.с. СССР 1830163, кл. H 01 В 17/26.1

Формула изобретения

Кабельный ввод, содержащий кабель в полимерной оболочке, металлический корпус, состоящий из фланца, резьбовой и гладкой толстостенных цилиндрических частей, и тонкостенную втулку из пластичного металла, а также трубчатый полимерный уплотнитель, обжатый по наружной поверхности тонкостенной втулкой с образованием кольцевых канавок трапецеидального сечения, при этом один торец трубчатого уплотнителя упирается в буртик толстостенной цилиндрической части корпуса, а второй свободен и выступает за длину тонкостенной втулки, отличающийся тем, что длина гладкой толстостенной цилиндрической части корпуса составляет 1,5 диаметра кабеля, а тонкостенная втулка из пластичного металла механически развязана и электрически изолирована от корпуса, трубчатый полимерный уплотнитель выполнен из двух частей, при этом внутренний диаметр части, упирающийся торцом в буртик фланца, равен наружному диаметру гладкой толстостенной цилиндрической части корпуса, а внутренний диаметр части уплотнителя, имеющей свободный торец, равен наружному диаметру полимерной оболочки кабеля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2