СПОСОБ ЗАДЕЛКИ КОНЦОВ ТЕРМОПАРНЫХ КАБЕЛЕЙ ГЕРМОВВОДОВ Российский патент 1995 года по МПК H02G3/22 H02G15/04 

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к способам изготовления герметичных вводов с термопарными кабелями, и может быть использовано при заделке концов хромель-алюмелиевых кабелей с металлической оболочкой и минеральной изоляцией.

Известен способ заделки концов электрических кабелей, заключающийся в удалении изоляции с конца кабеля, введении кабеля в цилиндрическое гнездо наконечника, выполненного с заостренным кольцевым выступом, расположенным на его торце, и имеющего на наружной поверхности втулку, установленную концентрически кольцевому выступу, при этом кольцевой выступ вводят под слой изоляции кабеля, затем узел нагревают до температуры размягчения изоляции, а кабель перемещают относительно наконечника до полного заполнения полости между втулкой и кольцевым выступом, и фиксируют кабель путем обжатия [1].

Однако данный способ не обеспечивает герметичности узла заделки концов кабеля, что неприемлемо для гермовводов.

Наиболее близким техническим решением является способ заделки концов термопарных кабелей гермовводов, выполненных из хромель-алюмеля с минеральной изоляцией в металлической оболочке, заключающийся в освобождении концевой части кабеля от металлической оболочки и минеральной изоляции, образовании полости, введении в нее герметизирующего состава и получении спая с металлической оболочкой и с жилами кабеля при нагревании [2]. Согласно этому способу на концевую часть кабеля, освобожденную от оболочки и изоляции, надевается металлический рукав, внешний диаметр которого не превышает диаметра кабеля, и в открытый конец рукава вводится синтетическая смола, которая при нагреве прилипает к оболочке кабеля и к рукаву с образованием необходимого соединения.

Известный способ позволяет получать механически прочный и герметичный водонепроницаемый спай, однако спай не выдерживает температур более 600^оС, которым подвергаются кабели гермовводов атомных электростанций при их испытании на герметичность в условиях пожара и аварийных режимов.

Таким образом, недостатком известного способа является невозможность получения спая, сохраняющего свою герметичность при высоких температурах. Кроме того, известный способ содержит операцию надевания металлического рукава на кабель, внутренний диаметр которого соразмерен внешнему диаметру кабеля. С этой целью диаметр кабеля должен быть уменьшен, например, обжимом, что недопустимо при заделке кабелей гермовводов, применяемых на атомных электростанциях, следовательно, надевание рукава на кабель без уменьшения диаметра является нетехнологичным в случае изготовления кабелей гермовводов.

Целью изобретения является получение спая, сохраняющего свою герметичность при высоких температурах при одновременном повышении технологичности.

Цель достигается тем, что в известном способе заделки концов термопарных кабелей гермовводов, выполненных из хромель-алюмеля с минеральной изоляцией в металлической оболочке, заключающемся в освобождении концевой части кабеля от металлической оболочки и минеральной изоляции, образовании полости, введении в нее герметизирующего состава и получении спая с металлической оболочкой и с жилами кабеля при нагревании, в полость помещают прокладку из огнеупорного и электроизоляционного материала, например слюды, затем размещают предварительно спеченную по керамической технологии таблетку ситалла, имеющую отверстия, в которые пропускают жилы кабеля, и спаивают таблетку с оболочкой кабеля, выполненной из нержавеющей стали, и с жилами кабеля в защитной атмосфере в течение времени, обеспечивающем полное расплавление таблетки ситалла. Цель достигается тем, что таблетку ситалла марки СЛ 2-1/31, спеченную при 800-860^оС, спаивают при 920-960^оС, а также тем, что таблетку ситалла марки ПСТ 150-1, спеченную при 650-700^оС, спаивают при 820-860^оС.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в полость помещают прокладку из огнеупорного электроизоляционного материала, затем размещают предварительно спеченную по керамической технологии таблетку ситалла, имеющую отверстия, в которые пропускают жилы кабеля, и спаивают таблетку с оболочкой кабеля, выполненной из нержавеющей стали, и с жилами кабеля в защитной атмосфере в течение времени, обеспечивающем полное расплавление таблетки ситалла.

При этом спаивание таблеток ситалла разных марок, спеченных при различных температурах, проводят при различных температурах.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Достижение целей изобретения, а именно получение спая, сохраняющего герметичность при высоких температурах, а также повышение технологичности обеспечивается совокупностью признаков, указанных в отличительной части формулы. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Размещение в полости концевой части кабеля прокладки из огнеупорного электроизоляционного материала, например слюды, каолиновой ваты, кремнезитовой ваты и т. п. не дает возможности проникновения ситалла в материал минеральной изоляции при спаивании его с металлической оболочкой и жилой кабеля. На прокладку помещают таблетку ситалла, предварительно изготовленную по керамической технологии, при этом температуры спекания ситаллов, применяемых для различных целей, различны.

Технология изготовления таблеток состоит в следующем.

Из порошка ситалла приготавливается пресс-порошок на воскопарафиновой связке. Таблетка отпрессовывается методом полусухого прессования или горячего литья под давление. Связка выжигается при 450-500^оС и производится спекание таблетки в случае ситалла марки СЛ-2-1/31 800-860^оС, при этом температура спекания 800^оС является минимальной температурой, при которой достигается необходимая механическая прочность таблетки, позволяющая сохранять ее форму, а верхний предел 860^оС ограничен началом оплавления таблетки.

Аналогично определен интервал температур для ситалла марки ПСТ 150-1, равный 650-700^оС.

При спекании в таблетке выполняются одно или несколько отверстий, в зависимости от применения одно- или двужильных кабелей.

В случае термопарного кабеля, имеющего две жилы, в таблетке выполняются два отверстия. При размещении таблетки в полости, очищенной от минеральной изоляции, в эти отверстия пропускают жилы кабеля.

Подготовленный таким образом узел для заделки концов кабеля подвергают нагреванию в защитной атмосфере или в вакууме до 920-960^оС в случае ситалла СЛ 2-1/31 и до 820-860^оС в случае ситалла ПСТ 150-1. Защитная атмосфера или вакуум необходимы для предотвращения окисления металлической оболочки кабеля. Нижний предел интервала температур для разных марок ситалла: 920^оС (СЛ 2-1/31) и 820^оС (ПСТ 150-1) определяется тем, что при этих температурах обеспечивается полное расплавление таблетки ситалла и образование качественного спая с оболочкой из нержавеющей стали и жилами из хромель-алюмеля. Верхний предел интервала температур: 960^оС (СЛ 2-1/31) и 860^оС (ПСТ 150-1) определяется тем, что начинается вспучивание таблеток, и, вследствие этого, качественного спая не получается.

Время проведения процесса нагревания должно обеспечить полное расплавление таблетки ситалла. При этом время зависит, во-первых, от размера таблетки, т.е. от размера кабеля, и, во-вторых, от температуры процесса и в каждом конкретном случае легко подбирается экспериментальным путем. Так, например, для стандартных термопарных кабелей (ТУ 16.705.073-78), внешний диаметр которых равен 6 мм, время спаивания должно составлять не менее 6 мин, при этом верхний предел времени проведения процесса спаивания определяется целесообразностью продолжительности процесса. При меньших размерах кабелей и, следовательно, таблеток, время, необходимое для получения качественного спая, должно быть меньше. Таким образом, основным условием времени проведения процесса является условие полного расплавления таблетки ситалла.

Способ заделки концов термопарных кабелей может быть реализован следующим образом.

Жилы стандартного термопарного кабеля освобождаются от минеральной изоляции, в данном случае от магнезиальной изоляции, и от оболочки из нержавеющей стали, изоляция вычищается на концах металлической оболочки на глубину 10 мм, затем в полость помещается прокладка, например, из слюды толщиной 1,5-2 мм, таблетка ситалла марки СЛ 2-1/31 толщиной ≈10 мм, надевается на жилы и размещается в полости, очищенной от изоляции, в корпусе кабеля. Приготовленный узел помещается в печь с защитной атмосферой и подвергается нагреву в течение 6-15 мин при 920-960^оС.

Предлагаемый способ по сравнению с известными способами заделки концов кабелей гермовводов обеспечивает получение спая, сохраняющего герметичность при высоких температурах (свыше 600^оС), что, в свою очередь, обеспечивает пожаростойкость и, следовательно, радиационную стойкость при пожаре узлов заделки кабелей гермоввода и тем самым гермовводов, предназначенных для передачи различного рода сигналов из грязной зоны в чистую на атомных электростанциях.

Технологичность заделки концов кабеля повышается за счет исключения трудоемкой операции - надевания металлического рукава на конец кабеля. Обеспечивается возможность проведения сборки гермоввода после заделки концов кабеля и проверки каждого из них на герметичность, а в случае негерметичности возможность его замены без замены всего гермоввода.

Использование: в атомной энергетике. Сущность изобретения: способ заделки концов термопарных кабелей гермовводов, выполненных из хромель-алюмеля в металлической оболочке с минеральной изоляцией, заключается в удалении с концевой части кабеля минеральной изоляции, в размещении в образовавшейся полости герметизирующего состава и получении спая при нагревании. Новым в способе является размещение в полости огнеупорной электроизоляционной прокладки, затем таблетки ситалла, предварительно спеченной по керамической технологии и имеющей отверствия, в которые пропускают жилы кабеля, спаивание с оболочкой кабеля и жилами кабеля в течение времени, обеспечивающем полное расплавление таблетки ситалла.

СПОСОБ ЗАДЕЛКИ КОНЦОВ ТЕРМОПАРНЫХ КАБЕЛЕЙ ГЕРМОВВОДОВ, выполненных из хромельалюмеля с минеральной изоляцией в металлической оболочке, при котором концевые участки кабелей освобождают от оболочки и изоляции, образуют в них полость, в последнюю вводят герметик и нагревают до получения спая с оболочкой и жилами кабеля с последующим охлаждением, отличающийся тем, что, с целью получения спая, сохраняющего герметичность при высоких температурах при одновременном повышении технологичности, в полости размещают прокладку из огнеупорного электроизоляционного материала, в качестве герметика используют предварительно спеченную по керамической технологии таблетку ситалла с отверстиями для жил кабеля, нагрев производят в защитной атмосфере или вакууме в течение времени, обеспечивающем полное расплавление таблетки ситалла.