КАБЕЛЬНЫЙ ВВОД Российский патент 2002 года по МПК H02G15/00 

Изобретение относится к электроустановкам транспорта, направлено на улучшение электротехнического оборудования, устройств и установочных изделий кораблей и судов, железнодорожного, городского электрифицированного транспорта, а также других электроустановок.

Более конкретно изобретение относится к устройствам ввода кабелей с резиновой или пластмассовой оболочкой в герметизированные корпуса электротехнических приборов и устройств, когда необходимо обеспечить отсутствие перемещений кабелей относительно корпуса прибора, защиту от попадания в прибор пыли, грязи, влаги. Технико-экономические показатели аппаратов этого класса значительно влияют на надежность, эффективность и безопасность эксплуатации электроустановок. Поэтому улучшение технических характеристик кабельных вводов остается актуальной задачей. Основным направлением решения указанной задачи является улучшение конструкции узлов и технологии сборки изделий. Важность вопроса возрастает ввиду массового спроса на указанные изделия.

Известно устройство - разъемный кабельный ввод ("соединители проводов и кабелей"), технические условия ОСТ5.8378-75, аналог, содержащее корпус, выполненный в виде втулки с фланцем, уплотнительный элемент из полимерного упругого материала, привулканизованный к оболочке кабеля и к корпусу, чехол и защитный кожух. Уплотнение кабеля в известном устройстве обеспечивается за счет привулканизации уплотнительного элемента к оболочке кабеля и к корпусу, а удержание кабеля от осевых перемещений - за счет адгезии уплотнительного элемента с корпусом и оболочкой кабеля и прочности самого уплотнительного элемента.

Недостатками известного устройства являются:
- невозможность замены кабеля непосредственно в месте эксплуатации приборов (например, из-за повреждения кабеля или замены марки кабеля), так как кабельный ввод поставляется с кабелем и изготавливается только в цеховых условиях из-за сложности технологического процесса привулканизации уплотнительного элемента:
- уплотнение и удержание кабеля обеспечиваются только уплотнительным элементом, что значительно снижает надежность кабельного ввода.

Известно уплотнительное устройство - сальник (Сальники для электрических кабелей и проводов ГОСТ 4860.1-83, аналог), содержащий корпус, выполненный в виде втулки с внутренней торцевой поверхностью. нажимной элемент, перемещающийся в корпусе, и уплотнительный элемент, выполненный в виде цилиндрической втулки из упругого эластичного материала, расположенной между двумя шайбами, одна из которых упирается во внутренний торец корпуса, а другая - в торец нажимного элемента, взаимодействующего с уплотнительным элементом.

Герметичность кабельного ввода обеспечивается за счет деформирования цилиндрической уплотнительной втулки перемещением нажимного кожуха. При этом обеспечивается уплотнение как по кабелю, так и по корпусу. Для обеспечения надежной работы кабельного ввода размеры уплотнительной втулки выбираются таким образом, чтобы она устанавливалась на кабель с предварительным натягом, а каждой шайбы - с минимальным зазором.

Недостатками известного устройства являются:
- необходимость поставки вместе с сальником дополнительного комплекта сменных частей, содержащего большой набор уплотнительных втулок и шайб для обеспечения возможности ввода в сальник различных типоразмеров кабелей (каждая уплотнительная втулка с соответствующими шайбами может обеспечить надежное уплотнение кабеля с отклонениями от номинального диаметра только до 0,5 мм);
- удержание кабеля от осевых перемещений обеспечивается только за счет деформирования уплотнительного элемента, что значительно снижает надежность всего устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство - кабельный ввод для уплотнения и заделки кабеля (H 02 G 15/00, FR 02751143 А1, прототип). Кабельный ввод содержит корпус, выполненный в виде втулки с резьбовой поверхностью с одного конца и внутренней торцевой поверхностью с другого, уплотнительный блок, снабженный на передней и задней поверхностях уплотнительными кольцами из упругого эластичного материала, опорную шайбу, фиксирующий элемент, выполненный в виде разрезной втулки с конической наружной поверхностью, дополнительный конический элемент и нажимной кожух с резьбовой поверхностью ответной резьбовой поверхности корпуса и конической поверхностью, противолежащей дополнительному коническому элементу. Это устройство имеет то преимущество перед аналогами, что в нем разделены функции уплотнения и удержания кабеля от осевых перемещений, что повышает его надежность по сравнению с известными устройствами. Уплотнение кабеля в данном устройстве обеспечивается за счет двух резиновых колец, а удержание - за счет фиксирующего элемента, взаимодействующего через дополнительный конический элемент с нажимным кожухом.

Недостатками прототипа являются:
- выполнение уплотнительного элемента, взаимодействующего с кабелем, в виде резинового кольца, что обеспечивает уплотнение кабелей лишь одного диаметра. Отклонения от номинального диаметра разрешены только в пределах допусков на его изготовление. Для обеспечения уплотнения кабелей в широком диапазоне типоразмеров необходимо иметь комплект сменных деталей (уплотнительный блок, резиновое кольцо, опорная шайба), соответствующих каждому размеру вводимого кабеля;
- громоздкость устройства из-за введения в конструкцию дополнительных деталей (уплотнительный блок, дополнительный конический элемент, два резиновых кольца, опорная шайба).

Целью настоящего изобретения является создание малогабаритного кабельного ввода, обеспечивающего уплотнение кабеля в широком диапазоне типоразмеров кабелей, вводимых в герметизированные корпуса электротехнических приборов и устройств, без применения дополнительных сменных деталей, обеспечение надежного удержания кабеля от осевых и радиальных перемещений.

Поставленная цель достигается за счет того, что кабельный ввод снабжен компенсатором диаметральных размеров вводимого кабеля, выполненным из упругого эластичного материала, в виде конусной втулки с буртиком на большем диаметре, который совмещен с внутренней торцевой поверхностью корпуса, компенсатор установлен на кабель с одинаковым для всех диаметральных размеров вводимых кабелей натягом, обеспечиваемым за счет изменения длины компенсатора со стороны меньшего его диаметра, которое определяется по формуле
L={Dk-Do(1+p)}/2(1+p)tgα/2 (1)
где L - величина изменения длины компенсатора;
Dk - фактический диаметр вводимого кабеля;
Do - внутренний диаметр меньшего основания компенсатора в исходном состоянии;
р - величина необходимого натяга компенсатора на вводимый кабель;
α - угол конуса компенсатора,
при этом часть компенсатора, со стороны меньшего диаметра располагается между фиксирующим элементом и кабелем, диаметр которого недостаточен для жесткого закрепления кабеля фиксирующим элементом, на наружной конусной поверхности компенсатора нанесены риски, соответствующие диаметру вводимого кабеля.

Предложенное техническое решение позволяет получить следующие технические результаты:
- возможность применять кабельные вводы одного типоразмера для ввода в корпуса приборов кабелей различных диаметров;
- обеспечить одновременно уплотнение кабелей при вводе в герметичные корпуса и устранение от осевых и радиальных перемещений кабелей без применения технологий вулканизации, адгезии или значительной деформации деталей кабельного ввода или кабеля, что повышает надежность работы в широком диапазоне типоразмеров вводимых кабелей без применения комплектов сменных деталей.

Признак "кабельный ввод содержит корпус, выполненный в виде втулки с резьбой с одного конца и внутренней торцевой поверхностью с другого конца, фиксирующий элемент, выполненный в виде разрезной втулки с конической наружной поверхностью, и нажимной кожух с ответной корпусу резьбой и противолежащей фиксирующему элементу внутренней конической поверхностью" обеспечивает ввод в прибор кабеля определенного единственного диаметра, соответствующего типоразмеру данного кабельного ввода.

Признак "кабельный ввод снабжен компенсатором диаметральных размеров вводимых кабелей", обеспечивает возможность применять кабельные вводы одного типоразмера для ввода в корпуса приборов кабелей различных диаметров.

Признак "компенсатор выполнен из упругого эластичного материала, в виде конусной втулки с буртиком на большем диаметре, который совмещен с внутренней торцевой поверхностью корпуса", что позволяет обеспечить одновременно и уплотнение кабелей при вводе в герметичные корпуса, и удержание от осевых и радиальных перемещений кабелей без применения технологий вулканизации, адгезии или значительной деформации деталей кабельного ввода или кабеля, что повышает надежность работы в широком диапазоне типоразмеров вводимых кабелей без применения комплектов сменных деталей.

Признак "компенсатор установлен на кабель с одинаковым для всех диаметральных размеров вводимых кабелей натягом, обеспечиваемым за счет изменения длины компенсатора со стороны меньшего его диаметра, которое определяется по формуле:
L={Dk-Do(1+p)}/2(1+p)tgα/2
где L - величина изменения длины компенсатора;
Dk - фактический диаметр вводимого кабеля:
Do - внутренний диаметр меньшего основания компенсатора в исходном состоянии:
р - величина необходимого натяга компенсатора на вводимый кабель;
α - угол конуса компенсатора" - позволяет значительно упростить конструкцию кабельного ввода и технологию монтажа кабелей.

Предложенное устройство соответствует критерию "новизна", так как имеет отличительные признаки от аналогов и прототипа, заключающиеся в том, что кабельный ввод снабжен компенсатором диаметральных размеров вводимого кабеля, выполненным из упругого эластичного материала, в виде конусной втулки с буртиком на большем диаметре, который совмещен с внутренней торцевой поверхностью корпуса, компенсатор установлен на кабель с одинаковым для всех диаметральных размеров вводимых кабелей натягом, обеспечиваемым за счет изменения длины компенсатора со стороны меньшего его диаметра, которое определяется по формуле (1). Часть компенсатора со стороны меньшего диаметра располагается между фиксирующим элементом и кабелем, диаметр которого недостаточен для жесткого закрепления кабеля фиксирующим элементом, на наружной конусной поверхности компенсатора нанесены риски, соответствующие диаметру вводимого кабеля.

Устройство, содержащее такую совокупность существенных признаков, как подтверждается патентными исследованиями, не описано в источниках патентной и технической литературы. Кроме того, кабельные вводы с такой совокупностью отличительных признаков не обнаружены в известных технических решениях. Поэтому у предлагаемого устройства появляются положительные свойства, заключающиеся в обеспечении надежного уплотнения и удержания кабеля от осевых и радиальных перемещений без применения дополнительных сменных деталей в большом диапазоне типоразмеров вводимых кабелей при обеспечении минимальных габаритов, что особенно важно при существующей тенденции максимального насыщения пространства в ограниченных объемах размещения.

Предлагаемое устройство позволяет решать поставленные задачи.

Приведенные признаки не совпадают с отличительными признаками известных технических решений, что позволяет считать заявляемое техническое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг.1 приведен пример реализации предлагаемого устройства, на фиг.2 - кабельный ввод с введенным кабелем минимального диаметра, на фиг.3 - то же с кабелем максимального диаметра, на фиг.4 - компенсатор диаметральных размеров кабеля.

Предлагаемое устройство содержит корпус 1, выполненный в виде втулки с резьбой со стороны ввода кабеля (возможны варианты исполнения как внутренней, так и наружной резьбы) и внутренней торцевой поверхностью с другой стороны, причем внутренний диаметр корпуса 1 позволяет вводить кабели в определенном диапазоне типоразмеров от минимального до максимального, фиксирующий элемент 2, выполненный в виде втулки с конусной наружной поверхностью с одного конца и продольными прорезями, образующими лепестки с того же конца, нажимной кожух 3, выполненный в виде втулки с резьбой, ответной выполненной на корпусе 1 с одного конца, и внутренней конусной поверхностью, противолежащей конусной поверхности фиксирующего элемента 2 с другого конца, компенсатор 4 диаметральных размеров вводимого кабеля, выполненный в виде конусной втулки из упругого эластичного материала с буртиком на большем диаметре, размер которого соизмерим с размером внутренней торцевой поверхности корпуса 1.

Корпус 1 герметично устанавливается в стенку 5 электротехнического прибора или устройства. Меньший диаметр компенсатора 4 выполнен таким образом, что обеспечивает необходимый натяг при вводе в устройство кабеля 6 (фиг. 2) минимального диаметра из всего диапазона типоразмеров кабелей, определенного для данного кабельного ввода. Для обеспечения одинакового натяга для всех типоразмеров вводимых кабелей длина компенсатора 4 должна быть изменена путем его уменьшения со стороны меньшего диаметра на величину, зависящую от фактического диаметра вводимого в кабельный ввод кабеля и определяемую по формуле (1). Для удобства в работе, при монтаже кабельного ввода на конусной поверхности компенсатора 4 могут быть нанесены поперечные риски 7 (фиг.4), обозначающие необходимую длину уменьшения компенсатора 4, рассчитанную по формуле (1) и соответствующую каждому диаметру вводимого кабеля с определенным шагом из диапазона возможных типоразмеров кабелей для данного кабельного ввода с необходимым натягом, который выбирается исходя из обеспечения уплотнения кабеля и надежной работы в течение всего срока службы (обычно в пределах 8-12%).

Устройство работает следующим образом: при вводе кабеля в электротехнический прибор или устройство при его монтаже, непосредственно в месте эксплуатации, предварительно на кабель последовательно устанавливают нажимной кожух 3, фиксирующий элемент 2 и компенсатор 4, причем при вводе кабеля 6 минимального диаметра из всего возможного диапазона вводимых кабелей (фиг. 2) компенсатор 4 используется в состоянии поставки без уменьшения его длины, обеспечивая заданный натяг, при вводе кабеля 6 большего диаметра (фиг.3) компенсатор 4 предварительно уменьшается на величину L, определяемую по формуле (1). Кабель 6 вводится в корпус 1 таким образом, что компенсатор 4 упирается своим буртиком во внутреннюю торцевую поверхность корпуса 1 и через фиксирующий элемент 2 поджимается к ней нажимным кожухом 3, который перемещается относительно корпуса 1, при этом одновременно внутренняя конусная поверхность нажимного кожуха 3 взаимодействует с наружной конусной поверхностью фиксирующего элемента 2, сжимая его лепестки, обеспечивая фиксацию кабеля в кабельном вводе. Взаимное расположение компенсатора 4 и фиксирующего элемента 2 выполнено таким образом, что при вводе кабелей малых диаметров (фиг. 2) часть компенсатора 4,со стороны меньшего основания располагается в зазоре между кабелем 6 и лепестками фиксирующего элемента 2, это позволяет, при сохранении габаритов фиксирующего элемента 2, расширить диапазон типоразмеров вводимых в него кабелей, при этом обжим кабеля 6 лепестками фиксирующего элемента 2 осуществляется через компенсатор 4. При вводе кабелей больших размеров (фиг.3) в результате уменьшения длины компенсатора 4 он выходит из зоны контактирования лепестков фиксирующего элемента 2 с кабелем 6 и обжим кабеля 6 осуществляется непосредственно лепестками фиксирующего элемента 2. В обоих случаях обеспечивается надежное удержание кабеля от осевых перемещений. Герметичность кабельного ввода обеспечивается по корпусу 1 за счет прижатия буртика компенсатора 4 к внутренней торцевой поверхности корпуса 1, а по кабелю за счет натяга между компенсатором 4 и кабелем 6.

Реализация предложения обеспечивает надежное удержание кабеля от осевых и радиальных перемещений, уплотнение кабеля, вводимого в герметичные корпуса электротехнических приборов и устройств, упрощает конструкцию и технологию сборки, снижает габариты электротехнических приборов и устройств, обеспечивает широкий диапазон типоразмеров вводимых кабелей, которые могут быть введены в прибор через кабельные вводы одного типоразмера без применения комплекта сменных деталей, позволяет осуществлять замену кабелей непосредственно при монтаже электротехнических приборов и устройств в местах их эксплуатации.

Изобретение относится к электрооборудованию транспортных электроустановок и предназначено для использования в их установочных изделиях. Предложенный кабельный ввод снабжен компенсатором диаметральных размеров вводимых кабелей, выполненным из упругого эластичного материала, в виде конусной втулки с буртиком на большом диаметре, который совмещен с внутренней торцевой поверхностью корпуса. Компенсатор установлен на кабель с одинаковым для всех диаметральных размеров вводимых кабелей натягом, обеспечиваемым за счет соответствующего изменения длины компенсатора со стороны меньшего его диаметра. При этом часть компенсатора со стороны его меньшего диаметра расположена между фиксирующим элементом и кабелем, диаметр которого недостаточен для его жесткого закрепления фиксирующим элементом. Изобретение обеспечивает надежное удержание кабеля от осевых и радиальных перемещений, а также уплотнение кабеля, вводимого в герметические корпуса электротехнических приборов и устройств. Кроме того, имеет место упрощение конструкции и технологической сборки кабельного ввода, что позволяет снизить габариты приборов и устройств. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Кабельный ввод, содержащий корпус, выполненный в виде втулки с резьбой с одного конца и внутренней торцевой поверхностью с другого конца, фиксирующий элемент, выполненный в виде разрезной втулки с конической наружной поверхностью и нажимной кожух с ответной корпусу резьбой и противолежащей фиксирующему элементу внутренней конической поверхностью, отличающийся тем, что кабельный ввод снабжен компенсатором диаметральных размеров вводимых кабелей, выполненным из упругого эластичного материала, в виде конусной втулки с буртиком на большом диаметре, который совмещен с внутренней торцевой поверхностью корпуса, компенсатор установлен на кабель с одинаковым для всех диаметральных размеров вводимых кабелей натягом, обеспечиваемым за счет изменения длины компенсатора со стороны меньшего его диаметра, которое определяется по формуле
L= { Dk-Do(1+р)} /2(1+р)tgα/2,
где L - величина изменения длины компенсатора;
Dk - фактический диаметр вводимого кабеля;
Do - внутренний диаметр меньшего основания компенсатора в исходном состоянии;
р - величина необходимого натяга компенсатора на вводимый кабель;
α - угол конуса компенсатора. 2. Кабельный ввод по п. 1, отличающийся тем, что часть компенсатора со стороны его меньшего диаметра расположена между фиксирующим элементом и кабелем, диаметр которого недостаточен для его жесткого закрепления фиксирующим элементом. 3. Кабельный ввод по п. 1, отличающийся тем, что на наружной конической поверхности компенсатора нанесены поперечные риски, соответствующие диаметру вводимого кабеля.