Нагревательный кабель и способ его производства

Изобретение относится к электронагревательному кабелю, предназначенному для трубопроводов. С трех фазных проводов (11, 12 и 13) снята оболочка, соответственно, на участках (11а, 12а, и 13а). Эти участки должны быть расположены и зафиксированы с одной стороны и соединены электрически между собой с другой стороны внутри коробки (14), имеющей, например, центральную (15) полость прямоугольного сечения, глубина которой должна быть как минимум равна длине оголенных участков (11а, 12а и 13а) и длина которой должна быть предпочтительно большей, чем поперечное сечение этих участков фазных проводов без оболочки. Они зафиксированы в центральной полости (15) электропроводным связующим материалом (16), например оловянным припоем, чтобы обеспечить фиксацию и электрическое соединение между ними. Изобретение обеспечивает повышение надежности соединения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Данное изобретение относится к способу производства электрического нагревательного кабеля, в частности для подводного трубопровода; этот кабель содержит группу фазных проводов, изолированных друг от друга, и конец с соединением звездой, где концы указанных фазных проводов соединены между собой, при этом сам кабель покрыт изолирующей оболочкой и закручен в спираль вокруг трубопровода.

Данное изобретение относится также к электрическому нагревательному кабелю, в частности для подводного трубопровода, изготовленному по вышеуказанному способу, при этом кабель содержит группу фазных проводов, изолированных друг от друга, и конец с соединением звездой, где концы фазных проводов соединены между собой, при этом сам кабель покрыт изоляционной оплеткой и закручен в спираль вокруг трубопровода.

Уровень техники

Известны кабели такого типа, в которых упомянутый конец с соединением фазных проводов содержит, с одной стороны, фазные провода, загнутые петлей назад на себя, и, с другой стороны, металлический проводящий обжимной элемент, предназначенный для прижатия петель фазных проводов друг к другу и электрического соединения этих фазных проводов одного с другим.

В этом варианте осуществления настоящего изобретения, представленном на фиг. 1, демонстрирующем известный уровень техники наиболее точно, создается существенное дополнительное утолщение на конце с соединением фазных проводов, которые должны быть изолированы в этой зоне в основном с помощью термоусадочной трубки. Эта трубка, с одной стороны, сложна в установке, с другой стороны, ее установка требует большого количества времени.

Кроме того, надежность соединения не абсолютна, так как установка кабеля путем спиралеобразной обмотки трубопровода приводит к значительному напряжению материала, что может нарушить устойчивость обжимного элемента. Это приведет, в свою очередь, к неудовлетворительному механическому креплению и плохому электрическому соединению.

Наконец, малейший дефект либо механической прочности обжимного элемента, либо электрической цепи может иметь серьезные последствия, учитывая, что срок службы трубопроводов, обмотанных нагревательными кабелями, должен составлять около двадцати лет и что трубопроводы располагаются на дне океана, что делает их практически недоступными для ремонтных работ в случае возникновения проблем.

Существующие решения, следовательно, связаны с недостатками как технического, так и экономического характера, поэтому какой-либо способ, более надежный в смысле механической прочности и электрической надежности, представляющий также преимущество в быстрой и простой установке соединительного конца, вызывает значительный интерес у потребителей. Преимущество в экономии времени при подготовке соединительного конца значительно, поскольку эта операция производится на специальном судне, приписанном к прокладке трубопроводов, почасовая оплата работы которого очень высока.

Различные типы нагревательных кабелей уже реализованы и описаны в более ранних публикациях. Международная заявка, опубликованная под №WO 2010/032017 А1, описывает саморегулирующийся нагревательный кабель, состоящий из первого, второго и третьего проводов электропитания. Первый провод электрически соединен со вторым проводом через первый электронагревательный элемент, имеющий первый коэффициент сопротивления. Второй провод электрически соединен с третьим проводом через второй электронагревательный элемент, имеющий второй коэффициент сопротивления. Во время работы три провода электропитания не соединены между собой.

Французская заявка №1,407,180 описывает нагревательный кабель, предназначенный для сельского хозяйства, содержащий две резистивные жилы с разными сопротивлениями для различного применения и различных напряжений, подаваемых на жилы, которые соединены с источником питания с одного конца и между собой на другом конце. Изолированные провода помещаются непосредственно в почву, осуществляя ее обогрев.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является устранение вышеназванных недостатков и производство нагревательного кабеля, который является экономичным, эффективным и прочным, а его производство значительно упрощается по сравнению с технологиями, применяемыми в настоящее время.

Эта задача достигается способом по настоящему изобретению, который указан в вводной части и характеризуется тем, что в центральную полость коробки, открытую с одного конца, помещают участки оголенных концов каждого из фазных проводов, а также некоторое количество электропроводного связующего, термоплавкого и затвердевающего при низких температурах, и тем, что упомянутые участки оголенных концов фазных проводов сплавляют внутри центральной полости коробки посредством связующего таким образом, чтобы обеспечить механическую и электрическую связь между фазными проводами.

По первому варианту осуществления применяется коробка, имеющая закрытое дно, у которой по меньшей мере одна центральная полость содержит некоторую массу холодного, застывшего связующего; эту коробку и/или связующее, которое она содержит, нагревают, чтобы оно стало текучим; упомянутые участки с оголенными концами фазных проводов помещают вовнутрь центральной полости и целиком остужают.

По второму варианту осуществления применяется коробка, имеющая закрытое дно и по меньшей мере одну центральную полость; упомянутые участки с оголенными концами фазных проводов помещают внутрь центральной полости; туда также заливают заданную массу связующего, предварительно разогретого до жидкого состояния.

С этой целью можно применять обладающее преимуществом связующее из сплава для пайки оловом или же связующее из сплава для пайки никелем.

Предпочтительно применять коробку, изготовленную из электропроводящего металла.

Одним из предпочтительных вариантов осуществления является коробка, выполненная из неэлектропроводящего материала.

Упомянутая задача также достигается посредством кабеля по настоящему изобретению, который указан в вводной части и характеризуется тем, что конец с соединением фазных проводов содержит коробку, открытую по меньшей мере с одного конца и подразумевающую центральную полость; данная коробка смонтирована для размещения участков с оголенными концами каждого из фазных проводов, а также электропроводящего связующего вещества, который является легкоплавким и может затвердевать в холодном состоянии, чтобы обеспечить механическую и электрическую связь между участками с оголенными концами фазных проводов внутри центральной полости упомянутой коробки.

Особое преимущество обеспечивается тем, что связующее вещество представляет собой сплав для пайки оловом или сплав для пайки никелем.

Предпочтительно упомянутую коробку изготовлять из металла, имеющего высокий коэффициент проводимости.

По первому варианту осуществления коробка содержит центральную полость, общую для оголенных участков проводов.

Как вариант, коробка содержит несколько полостей, предназначенных, соответственно, для оголенных участков проводов, припаянных индивидуально в соответствующих полостях.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение и его главные преимущества станут более наглядными из описания различных вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

на фиг. 1 представлено упрощенное изображение варианта осуществления, который известен из уровня техники и в настоящий момент применяется в качестве нагревательного кабеля для трубопроводов,

на фиг. 2 представлен продольный разрез предпочтительного варианта осуществления места соединения фазных проводов кабеля согласно данному изобретению и

на фиг. 3 представлен поперечный разрез предпочтительного варианта осуществления места соединения фазных проводов кабеля согласно данному изобретению.

Подробное описание изобретения

В настоящее время трубопроводы оснащены кабелем обогрева, который намотан спиралью на трубу и прикреплен к трубопроводу стяжной лентой, а вся конструкция покрыта изолирующей оболочкой. Обычно нагревательный кабель содержит три фазных провода, которые оголены на концевом участке и соединены звездой. На практике концевые участки оголены на конкретную длину, загнуты назад на себя и обжаты стяжной лентой. Принимая во внимание наличие определенного диаметра у фазных проводов и создание петли отгибанием назад участка провода, соединение трех одинаковых петель образует значительное дополнительное утолщение, и это соединение оператор должен будет изолировать перед тем, как прикрепить его на внешней поверхности магистрали. Монтаж получается слабым вследствие наличия этого самого утолщения, которое ослабляет также изолирующую оболочку вокруг трубопровода. На фиг. 1 схематично представлена петля 1 фазного провода 2, отогнутого назад на себя и обжатого стяжной лентой 3.

Решение, предлагаемое данным изобретением, позволяет устранить это ослабление и сделать соединение более эффективным и надежным. Продольный разрез на фиг. 2 и поперечный разрез на фиг. 3 демонстрируют вариант осуществления соединения фазных проводов согласно данному изобретению. В представленном примере фазные провода 11, 12 и 13 соответственно оголены на участках 11а, 12а и 13а. Эти участки должны быть с одной стороны установлены и зафиксированы механически, а с другой стороны соединены электрически между собой, внутри коробки 14, имеющей, например, прямоугольный внутренний отсек, в котором есть центральная полость 15, глубина которой как минимум равна длине оголенных участков 11а, 12а и 13а, а длина которой в предпочтительном исполнении превосходит значение поперечного сечения оголенных участков фазных проводов. Центральная полость может быть единственной, а может быть разделена на полости перегородками. Однако существенно, чтобы фазные провода были соединены электрически между собой либо непосредственно электропроводящим связующим, либо электропроводящим связующим и стенками коробки при условии, что материал, из которого изготовлена коробка, также является проводником.

Коробка 14 может быть изготовлена из электропроводящего материала, например из сплава меди. Она также может быть изготовлена из неэлектропроводящего материала, например керамики, или аналогичного материала. Полость 15 предназначена для содержания связующего электропроводящего материала 16, например сплава для пайки оловом, или сплава для пайки никелем, или аналогичного материала. Представлены два конкретных случая: либо связующее изначально содержится в полости или полостях и необходимо его разогреть, чтобы расплавить, т.е. перевести из холодного твердого состояния в горячее жидкое состояние, либо его заливают в полость или полости разогретым, куда предварительно уже поместили оголенные участки фазных проводов. В первом случае в момент размещения оголенных участков проводов 11а, 12а и 13а коробка 14 нагревается до плавления электропроводящего связующего материала 16, что позволяет надежно соединить упомянутые участки в коробке 14 и обеспечить электрическое соединение между фазными проводами. Во втором случае оголенные участки проводов 11а, 12а и 13а помещаются в полость 15, которая пуста, и электропроводящий связующий материал 16 заливается в жидком виде, предварительно разогретый, в коробку, чтобы зафиксировать фазные провода и соединить их электрически между собой. Три провода расположены рядом, и единственное утолщение - это утолщение стенки коробки 14, которое может быть сведено к минимуму. Электрическое соединение гарантирует высокий уровень стабильности и надежности соединения.

На фиг. 3 показана, кроме того, изолирующая оболочка 17, которая расположена вокруг внешней поверхности коробки 14, чтобы обеспечить электрическую изоляцию соединения трех фазных проводов 11, 12 и 13.

В представленном примере коробка содержит центральную полость, общую для трех оголенных участков проводов 11а, 12а и 13а. Согласно одному варианту полость 16 может быть разделена на три полости, предназначенные соответственно для трех оголенных участков проводов 11а, 12а и 13а, индивидуально припаянных в соответствующих полостях. Если коробка выполнена из электропроводящего материала, например из сплава меди, качество электрического соединения трех фазных проводов может быть гарантировано.

Настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления, а покрывает различные варианты и модификации. Точнее, практические способы осуществления могут быть адаптированы к подразумеваемым вариантам применения, таким образом, используемые материалы могут варьироваться согласно этим вариантам применения.

1. Способ производства электрического нагревательного кабеля, в частности для подводных трубопроводов, в котором кабель содержит группу фазных проводов, изолированных один от другого, и конец с соединением звездой, где концы фазных проводов соединены между собой, причем кабель снабжен изолирующей оболочкой и свернут в спираль вокруг указанного трубопровода, характеризующийся тем, что по меньшей мере в одну центральную полость (15) коробки (14), открытой с одного конца, помещают участок с оголенным концом (11а, 12а и 13а) каждого фазного провода (11, 12 и 13), а также электропроводящее связующее вещество (16), легкоплавкое и затвердевающее в холодном состоянии, причем участки с оголенными концами (11а, 12а и 13а) фазных проводов (11, 12 и 13) припаивают внутри центральной полости (15) коробки (14) посредством связующего (16), чтобы обеспечить механическое и электрическое соединение фазных проводов (11, 12 и 13).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что применяют коробку (14), которая имеет закрытое дно и у которой упомянутая по меньшей мере одна центральная полость (15) содержит количество твердого холодного связующего (16), причем указанная коробка (14) и/или связующее (16), которое она содержит, нагревают, чтобы перевести его в жидкое состояние, указанные участки с оголенными концами (11а, 12а и 13а) фазных проводов (11, 12 и 13) вводят вовнутрь по меньшей мере одной центральной полости (15) и все это охлаждают.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что применяют коробку (14), которая имеет закрытое дно и по меньшей мере одну центральную полость (15), причем участки с оголенными концами (11а, 12а и 13а) указанных фазных проводов (11, 12 и 13) вводят вовнутрь по меньшей мере одной центральной полости (15), а заданное количество связующего (16), предварительно разогретого для перевода его в жидкое состояние, заливают по меньшей мере в одну центральную полость (15), содержащую упомянутые участки с оголенными концами фазных проводов.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что применяют связующее (16), приготовленное из сплава для пайки оловом.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что применяют связующее (16), приготовленное из сплава для пайки никелем.

6. Способ по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что применяют коробку (14), изготовленную из электропроводного металлического материала.

7. Способ по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что применяют коробку (14), изготовленную из неэлектропроводящего материала.

8. Электронагревательный кабель, в частности для подводных трубопроводов, при этом кабель содержит группу фазных проводов, изолированных один от другого, и конец с соединением звездой, в котором концы фазных проводов соединены друг с другом, указанный кабель снабжен изолирующей оболочкой и свернут в спираль вокруг указанного трубопровода, отличающийся тем, что указанный конец с соединением фазных проводов (11, 12 и 13) включает коробку (14), открытую по меньшей мере с одного конца и содержащую по меньшей мере одну центральную полость (15), причем указанная коробка предназначена для размещения участка с оголенным концом (11а, 12а и 13а) каждого из фазных проводов, а также электропроводящего связующего вещества (16), который является легкоплавким и может твердеть в холодном состоянии, чтобы обеспечить механическое и электрическое соединение между участками с оголенными концами (11а, 12а и 13а) фазных проводов (11, 12 и 13) внутри полости (15) указанной коробки (14).

9. Кабель по п. 8, отличающийся тем, что связующее вещество (16) представляет собой сплав для пайки оловом.

10. Кабель по п. 8, отличающийся тем, что связующее вещество (16) представляет собой сплав для пайки никелем.

11. Кабель по п. 8, отличающийся тем, что коробка (14) выполнена из электропроводного металлического материала.

12. Кабель по п. 8, отличающийся тем, что коробка выполнена из неэлектропроводящего материала.

13. Кабель по п. 11 или 12, отличающийся тем, что коробка (14) содержит центральную полость (15), общую для участков (11а, 12а и 13а) с оголенными концами проводов.

14. Кабель по п. 11, отличающийся тем, что коробка (14) содержит ряд полостей (15), предназначенных соответственно для участков (11а, 12а и 13а) с оголенными концами проводов, по отдельности припаянных в соответствующих полостях.