Муфта кабеля-удлинителя (варианты)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах питания погружных электродвигателей, применяемых для добычи нефти. Технический результат выражается в повышении надежности муфты за счет фиксации проводов кабеля в корпусе муфты. Муфта кабеля-удлинителя содержит закрепленный на конце кабеля корпус, в котором установлены упорная шайба, прижатая к упорному элементу корпуса муфты, защитная шайба, уплотнение, установленное между шайбами, внешняя гайка, фиксирующая шайбы и уплотнение в корпусе муфты. Провода кабеля установлены в отверстиях, выполненных в шайбах, причем жилы проводов присоединены к штепсельным наконечникам. Для фиксации жил кабеля в корпусе между шайбами на жилах кабеля установлены опорные элементы, например гайки, размещенные между изоляцией проводов и защитной шайбой. Во втором варианте исполнения для фиксации жил кабеля в корпусе в отверстия защитной шайбы ввернуты винты-втулки, внутренней поверхностью сопрягающиеся также посредством резьбового соединения с жилами проводов кабеля. Торцы винтов со стороны изоляции проводов кабеля могут иметь заостренный кольцевой выступ для расклинивания изолирующей оболочки проводов кабеля, жилы кабеля с помощью опорных гаек или винтов-втулок надежно фиксируются в защитной шайбе. 2 н. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах питания погружных электродвигателей, применяемых для добычи нефти.

Известна муфта кабельного ввода кабеля-удлинителя Motorlead фирмы REDA [Скважинные насосные установки для добычи нефти, В.Н.Ивановский, В.И.Дарищев и др. - М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2002 г., с.239-241, рис.1.133]. Муфта кабельного ввода кабеля-удлинителя Motorlead содержит металлический корпус, припаянный к броне кабеля-удлинителя, изолированные жилы которого герметично заделаны в корпусе с помощью резинового уплотнителя, зажатого между шайбами и гайкой. Крепление корпуса к кабелю может также осуществляться с помощью компаунда, заливаемого в хвостовую полость корпуса муфты. Поверх оболочек и изоляции жил кабеля наложены бандажи из липкой нефтестойкой пленки. На концах токопроводящих жил кабеля припаяны штепсельные наконечники. При потере герметичности муфта может быть восстановлена поджатием уплотнителя через шайбу гайкой.

Герметичность муфты нарушается вследствие осевых смещений жил кабеля.

Известна муфта кабельного ввода типа К43, разработанная ОАО «ОКБ БН-КОННАС» [Скважинные насосные установки для добычи нефти, В.Н.Ивановский, В.И.Дарищев и др. - М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. Губкина, 2002 г., с.225-227, рис.1.126]. Муфта кабельного ввода содержит металлический корпус, припаянный к броне кабеля-удлинителя, изолированные жилы которого герметично заделаны в корпусе с помощью резинового уплотнителя, зажатого между шайбами и гайкой. На концах токопроводящих жил кабеля закреплены с помощью резьбовых соединений штепсельные наконечники. Резьбовые соединения позволяют восстанавливать присоединительные размеры муфт при усадках изоляции жил кабеля и осевых смещениях самих жил без переделки муфты. При потере герметичности муфта может быть восстановлена поджатием уплотнителя через шайбу гайкой.

Недостаточная надежность муфты обусловлена усадкой изоляции жил кабеля и осевыми смещениями самих жил при циклических изменениях температуры, что нарушает герметичность муфты и вызывает ухудшение эксплуатационных характеристик.

Наиболее близким техническим решением является муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса [RU №2215351 С2, 17.10.2001, МПК H 02 G 15/02, H 02 G 15/22], содержащая закрепленный на конце кабеля корпус, в котором расположены концы изолированных проводов кабеля и установлены упорная шайба, прижатая к упорному элементу корпуса муфты, защитная шайба, уплотнение, установленное между шайбами, резьбовое кольцо, фиксирующее шайбы и уплотнение в корпусе муфты. Провода кабеля установлены в отверстиях, выполненных в шайбах и уплотнении, жилы проводов присоединены к штепсельным наконечникам. На поверхность изоляции провода и на неконтактную наружную поверхность штепсельного наконечника нанесен слой диэлектрической герметизирующей пленки. На штепсельных наконечниках поверх диэлектрической герметизирующей пленки установлены втулки.

Осевые смещения жил кабеля, нарушающие герметичность муфты, обусловленные циклическими изменениями температуры, снижают надежность муфты, так как в возникшие зазоры проникает вещество внешней среды (вода, нефть и пр.), что вызывает снижение пробивного напряжения по поверхности изоляции.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в устранении осевых смещений жил проводов кабеля в корпусе муфты, возникающих вследствие циклических изменений температуры.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, выражается в повышении надежности муфты за счет фиксации жил проводов кабеля в корпусе муфты.

Указанный технический результат достигается тем, что в муфте кабеля-удлинителя, содержащей закрепленный на конце кабеля корпус, в котором установлены упорная шайба, прижатая к упорному элементу корпуса муфты, защитная шайба, уплотнение, установленное между шайбами, внешняя гайка, фиксирующая шайбы и уплотнение в корпусе муфты, провода кабеля, установленные в отверстиях, выполненных в шайбах, жилы проводов присоединены к штепсельным наконечникам, между шайбами на жилах кабеля установлены опорные элементы, например гайки, размещенные между изоляцией проводов и защитной шайбой.

Указанный технический результат достигается также тем, что в муфте кабеля-удлинителя, содержащей закрепленный на конце кабеля корпус, в котором установлены упорная шайба, прижатая к упорному элементу корпуса муфты, защитная шайба, уплотнение, установленное между шайбами, внешняя гайка, фиксирующая шайбы и уплотнение в корпусе муфты, провода кабеля, установленные в отверстиях, выполненных в шайбах, жилы проводов присоединены к штепсельным наконечникам, в отверстия защитной шайбы ввернуты винты-втулки, внутренней поверхностью сопрягающиеся также посредством резьбового соединения с жилами проводов кабеля.

В муфте кабеля-удлинителя торцы винтов-втулок со стороны изоляции проводов кабеля могут иметь заостренный кольцевой выступ для расклинивания изолирующей оболочки проводов кабеля.

Жилы кабеля с помощью опорных гаек или винтов-втулок фиксируются в защитной шайбе, которая в свою очередь крепится в корпусе муфты внешней гайкой.

Установка гаек на жилах кабеля в паре со штепсельным наконечником, а также расположение указанных элементов по обе стороны защитной шайбы позволяет создать натяг между гайкой и штепсельным наконечником, препятствующий их развинчиванию, что обеспечивает фиксацию жил кабеля относительно защитной шайбы.

Установка винтов-втулок на жилах кабеля в паре со штепсельным наконечником также позволяет создать натяг между винтами-втулками и штепсельными наконечниками, препятствующий их развинчиванию, что обеспечивает фиксацию жил кабеля относительно защитной шайбы.

Расклинивание изоляции проводов кабеля с помощью заостренного кольцевого выступа винтов-втулок фиксирует материал изоляции в муфте и дополнительно герметизирует отверстия защитной шайбы.

Фиксация жил проводов кабеля в корпусе муфты с помощью гаек или винтов-втулок исключает осевое смещение жил кабеля относительно корпуса муфты, возникающее в результате циклических изменений температуры.

Таким образом, отсутствие осевых смещений кабеля относительно корпуса муфты обеспечивает ее герметичность, что снижает вероятность проникновения в нее вещества внешней среды и, соответственно, вероятность снижения пробивного напряжения. Снижение вероятности разгерметизации муфты повышает надежность муфты в целом.

На Фиг.1 приведен чертеж муфты кабеля-удлинителя с фиксацией жил кабеля с помощью опорных элементов.

На Фиг.2 приведен чертеж муфты кабеля-удлинителя с фиксацией жил кабеля винтами-втулками.

Муфта кабеля-удлинителя (см. Фиг.1) содержит закрепленный на конце кабеля 1 полый металлический корпус 2, полость которого состоит из рабочей и хвостовой части. Броня кабеля припаяна к корпусу 2. Кабель 1 зафиксирован в хвостовой части корпуса 2 муфты путем заливки компаунда 3 в ее полость. Упорная шайба 4 прижата к упорному элементу 5, расположенному в рабочей части полости корпуса 2. Во внутренних проточках упорной шайбы 4 установлена защитная шайба 6. Шайбы 4 и 6 выполнены из диэлектрического материала. Между упорной шайбой 4 и защитной шайбой 6 во внешней торцевой проточке, выполненной в защитной шайбе, установлено уплотнение 7, представляющее собой кольцо, взаимодействующее с внутренней стенкой корпуса муфты. Между шайбами, в отверстиях для ввода проводов, выполненных в упорной шайбе 4, могут быть выполнены проточки для установки уплотнений. Внешняя гайка 8, ввинченная в корпус муфты, зажимает и фиксирует шайбы 4 и 6, а также уплотнение 7 в корпусе 2. При этом уплотнение 7 герметизирует корпус муфты по ее периметру. Провода 9 кабеля установлены в отверстиях, выполненных в шайбах 4 и 6. На жилах 10 проводов кабеля с помощью резьбовых соединений установлены штепсельные наконечники 11. Между шайбами 4 и 6 на жилах кабеля, а именно между изоляцией 12 проводов и защитной шайбой 6 установлены опорные элементы, например гайки 13. Между штепсельными наконечниками 11 и защитной шайбой 6 установлены фрикционные шайбы 14. Штепсельные наконечники 11 имеют проточки с установленными в них кольцевыми уплотнениями 15, ограниченными стенками проточки и стенками защитной шайбы 6. Защитная шайба 6 внутри каждого отверстия имеет участок меньшего диаметра, при этом одна из образованных этим выступом торцевых поверхностей взаимодействует с торцевой поверхностью гайки 13, а другая - с фрикционной шайбой 14. Штепсельные наконечники 11 и гайки 13, навинченные на жилы 10 кабеля, фиксируют положение жилы относительно защитной шайбы 6.

Во втором варианте исполнения (см. Фиг.2) фиксация жил кабеля осуществляется винтами-втулками: в отверстия защитной шайбы 6 на участке меньшего диаметра ввернуты винты-втулки 16, внутренней поверхностью сопрягающиеся также посредством резьбового соединения с жилами 10 проводов кабеля. Между штепсельными наконечниками 11 и винтами-втулками 16 установлены фрикционные шайбы 14. Винты-втулки 16 фиксируют положение жилы относительно защитной шайбы 6. На торцевой поверхности винтов-втулок 16 со стороны изоляции провода выполнены заостренные кольцевые выступы 17.

При сборке муфты бронированный кабель 1 вводится в корпус 2 (см. Фиг.1). Провода 9 кабеля устанавливаются в отверстиях шайбы 4. Упорная шайба 4 устанавливается до упора в упорный элемент 5 рабочей части корпуса 2. Гайки 13 наворачиваются по резьбе жил 10 кабеля до упора в изоляцию 12. Провода с гайками размещаются в отверстиях защитной шайбы 6, на которой устанавливается также уплотнительное кольцо 7. Защитная шайба 6 устанавливается во внутренних проточках упорной шайбы 4. Шайбы зажимаются в корпусе внешней гайкой 8 до упора защитной шайбы 6 в упорную шайбу 4. На жилы 10 кабеля навинчиваются штепсельные наконечники 11 до упора в защитную шайбу 6 через фрикционные шайбы 14, при этом происходит сжатие уплотнений 15. Натяг, создаваемый при этом между гайкой 13 и штепсельным наконечником 11 через жилу кабеля, препятствует развинчиванию гайки 13 и штепсельного наконечника 11, то есть фиксирует жилу относительно защитной шайбы 6 и препятствует ее осевому смещению.

В случае фиксации жил кабеля винтами-втулками 16 (см. Фиг.2) сжатие уплотнений 15 также производится навинчиванием штепсельных наконечников 11 на жилы 10 кабеля до упора в винты-втулки 16 через фрикционные шайбы 14. При этом винты-втулки 16, ввернутые в отверстия защитной шайбы 6 и навинченные на жилы 10 кабеля, зафиксированы в защитной шайбе 6 и препятствуют осевому смещению жил кабеля. Натяг, создаваемый между винтами-втулками 16 и штепсельными наконечниками 11 через жилы кабеля, препятствует развинчиванию винтов-втулок 16 и штепсельных наконечников 11, то есть фиксирует жилы кабеля относительно защитной шайбы 6, препятствует их смещению относительно корпуса 2 муфты.

При установке винтов-втулок 16 в защитной шайбе 6 изоляция 12 примыкает к поверхности винта-втулки 16 плотно или с небольшим зазором, выбираемым в процессе ввинчивания. При этом происходит расклинивание изоляции заостренными кольцевыми выступами 17 винта-втулки 16 и заполнение всех зазоров между проводом и защитной шайбой 6 материалом изоляции. Материал изоляции в данном случае выполняет роль уплотнения и герметизирует отверстия защитной шайбы 6, что препятствует проникновению в муфту вещества внешней среды. Каждая из винтов-втулок 16 затягивается независимо друг от друга.

Фиксация жил кабеля относительно корпуса муфты с помощью защитной шайбы 6 за счет установки винтов-втулок 16 обеспечивает герметичность муфты при циклических изменениях температуры окружающей среды.

Таким образом, фиксация жил кабеля в корпусе муфты с помощью гаек или винтов-втулок препятствует появлению осевых смещений жил относительно корпуса муфты, что обеспечивает герметичность муфты при циклических изменениях температуры окружающей среды и, соответственно, способствует повышению надежности всего устройства в целом.

Заявляемое техническое решение муфты кабеля-удлинителя может быть изготовлено в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования и технологий.

1. Муфта кабеля-удлинителя, содержащая закрепленный на конце кабеля корпус, в котором установлены упорная шайба, прижатая к упорному элементу корпуса муфты, защитная шайба, уплотнение, установленное между шайбами, внешняя гайка, фиксирующая шайбы и уплотнение в корпусе муфты, провода кабеля, установленные в отверстиях, выполненных в шайбах, жилы проводов присоединены к штепсельным наконечникам, отличающаяся тем, что между шайбами на жилах кабеля установлены опорные элементы, например гайки, размещенные между изоляцией проводов и защитной шайбой.

2. Муфта кабеля-удлинителя, содержащая закрепленный на конце кабеля корпус, в котором установлены упорная шайба, прижатая к упорному элементу корпуса муфты, защитная шайба, уплотнение, установленное между шайбами, внешняя гайка, фиксирующая шайбы и уплотнение в корпусе муфты, провода кабеля, установленные в отверстиях, выполненных в шайбах, жилы проводов присоединены к штепсельным наконечникам, отличающаяся тем, что в отверстия защитной шайбы ввернуты винты-втулки, внутренней поверхностью сопрягающиеся также посредством резьбового соединения с жилами проводов кабеля.

3. Муфта кабеля-удлинителя по п.2, отличающаяся тем, что торцы винтов-втулок со стороны изоляции проводов кабеля имеют заостренный кольцевой выступ для расклинивания изолирующей оболочки проводов кабеля.