НАГРЕВОСТОЙКИЙ КАБЕЛЬ С ЧЕРЕДОВАНИЕМ "ХОЛОДНЫХ" И "ГОРЯЧИХ" ЗОН (ТРИ ВАРИАНТА) Российский патент 2010 года по МПК H05B3/48 

Данное техническое решение относится к кабельной промышленности.

Заявляется конструкция кабельных изделий, предназначенных для использования в основном в атомной энергетике.

Известны кабели нагревостойкие с минеральной изоляцией (См. В.Ф.Сучков, В.И.Светлова, Э.Э.Финкель «Жаростойкие кабели с магнезиальной изоляцией», М., Энергия, 1969 г., с.3). Недостатком указанных кабелей является то, что они имеют постоянный нагрев по всей длине.

Известны кабельные изделия, а именно электронагреватели трубчатые, содержащие нагревательный элемент в виде проволоки из сплава с высоким удельным сопротивлением, имеющий на концах выводы и защищенный изоляционным наполнителем, поверх которого расположена металлическая оболочка (данное техническое решение описано в заявке WO 2005/117530). Такие кабельные изделия имеют различный нагрев на концевых участках и в греющей зоне. Различный нагрев концевых участков кабеля обусловлен тем, что этот кабель разделен на зоны - нагревательный элемент и концевые участки - выводы. Каждый вывод кабеля выполнен из материала с низким удельным сопротивлением, установленного на конце нагревательного элемента.

Недостатком данного технического решения является то, что в этом кабельном изделии имеется только один греющий - «горячий» участок кабеля.

Другим существенным недостатком является то, что между «холодным» и «горячим» участками имеется достаточно длинный переходный участок, на котором температура постепенно изменяется от низкой к высокой.

В технике для атомной промышленности имеется необходимость в кабельных изделиях с чередованием «холодных» и «горячих» зон заданной протяженности на различных отрезках кабеля с сохранением постоянной величины наружного диаметра кабельного изделия на всей длине.

Авторы решают эту задачу при помощи использования кабеля с минеральной изоляцией, имеющего оболочку из коррозионно-стойких жаростойких сплавов стали, выполненного в трех вариантах.

ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ

Токопроводящий проводник нагревостойкого кабеля (далее - кабель) изготовлен из известных материалов - металлов или их сплавов с высоким удельным электрическим сопротивлением. При этом заявляемый технический результат по первому варианту исполнения достигается за счет выполнения токопроводящего проводника имеющим резкую разницу диаметров токопроводящего проводника на «холодных» и «горячих» зонах, т.е. переход между зонами выполнен ступенчатым. При этом длина «горячей» зоны выдерживается с заданной точностью и имеет отклонение от заданного размера не более ±5 мм. Наружный диаметр кабеля остается неизменным по всей длине. Количество «холодных» и «горячих» зон и их размеры, а также температура в этих зонах определяется исходя из технических требований эксплуатации. «Холодные» и «горячие» зоны чередуются в установленном заказчиком порядке, в зависимости от задачи, поставленной перед изготовителем кабеля. Токоведущие выводы кабельного изделия являются «холодными».

На Фиг.1 и Фиг.2 представлено изображение нагревостойкого кабеля с чередованием «холодных» и «горячих» зон.

На Фиг.3 - продольное сечение токопроводящего проводника нагревостойкого кабеля с чередованием «холодных» и «горячих» зон, выполненного согласно первому варианту.

Заявляется нагревостойкий кабель, используемый в системах внутриреакторного контроля, с чередованием «холодных» и «горячих» зон заданной протяженности на различных отрезках кабеля, с сохранением постоянной величины наружного диаметра кабеля в пределах 1,5 мм.

Кабель состоит из оболочки, выполненной из коррозионно-стойкого и/или жаростойкого сплава стали, заполненной минеральной изоляцией, и токопроводящего проводника, расположенного внутри оболочки коаксиально. Токопроводящий проводник выполнен из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением. В «холодных» и «горячих» зонах токопроводящий проводник имеет различный диаметр, причем переход от большего диаметра к меньшему диаметру выполнен ступенчатым.

За счет этого электрическое сопротивление участков «холодных» и «горячих» зон отличается одно от другого в заданных пределах длины этих зон. Размеры участков «холодных» и «горячих» зон устанавливаются в соответствии с техническими требованиями. Токоведущие выводы кабельного изделия выполнены «холодными».

Пример выполнения

Нагревостойкий кабель с чередованием «холодных» и «горячих» зон изготовлен длиной 17,8 м, с сохранением наружного диаметра кабельного изделия в пределах 1,5 мм. Изоляция выполнена из MgO или Al₂O₃. Токопроводящий проводник может быть выполнен из нихрома либо из никеля и его сплавов, сплавов стали, 204 сплава, сплавов меди. Диаметр токопроводящего проводника в «холодной» зоне - 0,6 мм, в «горячей» - 0,3 мм. Количество зон и их протяженность устанавливаются техническими требованиями заказчика.

Нагревостойкий кабель с чередованием «холодных» и «горячих» зон (второй вариант)

Аналогами для кабеля, выполненного согласно второму варианту, являются те же аналоги, что и для кабеля по первому варианту.

ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ

В технике для атомной промышленности имеется необходимость в кабельных изделиях с чередованием «холодных» и «горячих» зон заданной протяженности на различных отрезках кабеля с сохранением постоянной величины наружного диаметра кабельного изделия на всей длине.

Авторы решают эту задачу при помощи использования кабеля с минеральной изоляцией, имеющего оболочку из коррозионно-жаростойких сплавов стали. При этом заявляемый технический результат по второму варианту исполнения достигается за счет выполнения токопроводящего проводника имеющим одинаковый диаметр в «холодных» и «горячих» зонах. При этом данный проводник выполнен с использованием биметалла в холодных зонах. За счет этого длина «горячей» зоны выполняется с заданной точностью и может иметь отклонение от заданного размера по длине не более ±5 мм. Наружный диаметр кабеля остается неизменным по всей длине. Количество «холодных» и «горячих» зон и их размеры, а также температура в этих зонах определяется исходя из технических требований эксплуатации. «Холодные» и «горячие» зоны чередуются в установленном заказчиком порядке, в зависимости от задачи, поставленной перед изготовителем кабеля. Токоведущие выводы кабельного изделия являются «холодными».

Продольное сечение токопроводящего проводника нагревостойкого кабеля с чередованием «холодных» и «горячих» зон, выполненного согласно второму варианту, представлено на Фиг.4, где 1 - токопроводящий слой из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением, 2 - токопроводящий слой из материала с низким удельным электрическим сопротивлением.

Заявляется нагревостойкий кабель, используемый в системах внутриреакторного контроля, с чередованием «холодных» и «горячих» зон заданной протяженности на различных отрезках кабеля, с сохранением постоянной величины наружного диаметра кабеля в пределах 1,5 мм. Кабель состоит из металлической оболочки из коррозионно-жаростойких материалов, заполненной минеральной изоляцией, и токопроводящего проводника, расположенного внутри оболочки коаксиально. Токопроводящий проводник выполнен комбинированным с использованием биметалла в «холодных» зонах. В «холодных» зонах токопроводящий проводник выполнен из внутреннего слоя проводника с более высоким удельным электрическим сопротивлением, например из нихрома, и внешнего слоя, имеющего более низкое удельное электрическое сопротивление, - с использованием меди или сплава 204.

Диаметр слоя токопроводящего проводника с высоким удельным электрическим сопротивлением - 0,3 мм, диаметр токопроводящего проводника с низким удельным электрическим сопротивлением по внешнему слою - 0,6 мм. За счет чередования биметаллических участков и участков токопроводящего проводника с высоким сопротивлением создаются «холодные» и «горячие» зоны. И в «холодных», и в «горячих» зонах токопроводящий проводник имеет одинаковый диаметр.

Размеры участков «холодных» и «горячих» зон устанавливаются в соответствии с техническими требованиями.

Токоведущие выводы кабельного изделия выполнены «холодными».

Используемые материалы для создания «холодных» и «горячих» зон кабеля выбираются в зависимости от рабочих температур.

Пример выполнения. Второй вариант исполнения нагревостойкого кабеля с чередованием «холодных» и «горячих» зон

«Горячий участок» токопроводящего проводника кабеля выполнен из нихрома (Х20Н80-Н), а «холодный участок» токопроводящего проводника выполнен:

- из внутреннего слоя - проводника из нихрома с более высоким сопротивлением,

- и внешнего слоя, имеющего более низкое сопротивление, - с использованием меди или сплава 204.

Диаметр внутреннего проводника составляет 0,3 мм, а толщина верхнего слоя - 0,15 мм.

Нагревостойкий кабель с чередованием «холодных» и «горячих» зон изготовлен длиной 15,5 м, с сохранением наружного диаметра кабельного изделия в пределах 1,5 мм.

Изоляция выполнена из MgO или Al₂O₃.

Нагревостойкий кабель с чередованием «холодных» и «горячих» зон (третий вариант)

Аналогами для кабеля, выполненного согласно третьему варианту, являются те же аналоги, что и для кабеля по первому варианту.

ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ

В технике для атомной промышленности имеется необходимость в кабельных изделиях с чередованием «холодных» и «горячих» зон заданной протяженности на различных отрезках кабеля с сохранением постоянной величины наружного диаметра кабельного изделия на всей длине в пределах 1,5 мм.

Авторы решают эту задачу при помощи использования кабеля с минеральной изоляцией, имеющего оболочку из коррозионно-жаростойких материалов.

Токопроводящий проводник кабеля изготовлен из известных материалов с высоким удельным электрическим сопротивлением. При этом заявляемый технический результат по третьему варианту исполнения достигается за счет выполнения токопроводящего проводника комбинированным, с использованием биметалла, имеющего различное удельное электрическое сопротивление «холодных» и «горячих» зон, и при этом имеющим резкую разницу диаметров токопроводящего проводника на «холодных» и «горячих» зонах, т.е. переход между зонами выполнен ступенчатым. За счет этого длина «горячей» зоны выполняется с заданной точностью и может иметь отклонение от заданного размера по длине не более ±5 мм.

Третий вариант исполнения продольного сечения токопроводящего проводника нагревостойкого кабеля с чередованием «холодных» и «горячих» зон представлен на Фиг.5, где 1 - токопроводящий слой из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением, 2 - токопроводящий слой из материала с низким удельным электрическим сопротивлением.

Заявляется нагревостойкий кабель, используемый в системах внутриреакторного контроля, с чередованием «холодных» и «горячих» зон заданной протяженности на различных отрезках кабеля, с сохранением постоянной величины наружного диаметра кабеля в пределах 1,5 мм. Кабель состоит из оболочки, выполненной из коррозионно-жаростойких материалов, заполненной минеральной изоляцией, и токопроводящего проводника, расположенного внутри оболочки коаксиально. Токопроводящий проводник выполнен комбинированным: в «горячих» зонах имеет высокое удельное электрическое сопротивление, а в «холодных» зонах проводник выполнен из биметалла, где внутренний слой биметалла является продолжением токопроводящего проводника «горячей» зоны и имеет высокое удельное сопротивление, а внешний - низкое удельное электрическое сопротивление.

В «холодных» и в «горячих» зонах токопроводящий проводник имеет различный диаметр.

Создается резкая разница диаметров токопроводящего проводника на «холодных» и «горячих» зонах, т.е. переход между зонами выполнен ступенчатым. При этом достигается наилучший результат по сравнению с кабелями, изготовленными по первому и по второму вариантам.

Наружный диаметр кабеля остается неизменным по всей длине.

Количество «холодных» и «горячих» зон и их размеры, а также температура в этих зонах определяется исходя из технических требований эксплуатации.

«Холодные» и «горячие» зоны чередуются в установленном заказчиком порядке, в зависимости от задачи, поставленной перед изготовителем кабеля.

Токоведущие выводы кабельного изделия выполняются «холодными».

Используемые материалы для создания «холодных» и «горячих» зон кабеля выбираются в зависимости от рабочих температур.

Пример выполнения

Нагревостойкий кабель с чередованием «холодных» и «горячих» зон изготовлен длиной 15,2 м, с сохранением наружного диаметра кабельного изделия в пределах 1,5 мм.

Изоляция выполнена из MgO или Al₂O₃. «Горячий участок» токопроводящего проводника кабеля выполнен из нихрома (Х20Н80-Н), а «холодный участок» токопроводящего проводника выполнен:

- из внутреннего слоя - из нихрома, проводника с более высоким удельным электрическим сопротивлением,

- и внешнего слоя, имеющего более низкое удельное электрическое сопротивление, - с использованием меди или сплава 204.

Диаметр внутреннего проводника составляет 0,3 мм, а диаметр проводника по верхнему слою - 0,6 мм.

По первому, второму и третьему вариантам нагревостойкий кабель может быть трансформирован и выполнен U-образно с совмещением симметрично расположенных «холодных» и «горячих» зон.

Изобретение относится к кабельным изделиям, предназначенным для использования в основном в атомной энергетике. Кабель по первому варианту состоит из металлической жаростойкой коррозионно-стойкой оболочки, заполненной минеральной изоляцией, а также из токопроводящего проводника, расположенного внутри оболочки коаксиально. Проводник выполнен из токопроводящего материала с высоким удельным электрическим сопротивлением и имеет различный диаметр в «холодных» и в «горячих» зонах, причем переход от одной зоны к другой выполнен ступенчатым. В кабеле по второму варианту проводник выполнен комбинированным, с применением биметалла в зонах с меньшим электрическим сопротивлением. В кабеле по третьему варианту проводник выполнен комбинированным, с использованием биметалла в «холодных» зонах и с различным диаметром токопроводящего проводника в «холодных» и «горячих» зонах, причем переход от одной зоны к другой выполнен ступенчатым. Изобретение обеспечивает наибольшую точность деления проводника на зоны и достижение более высокого перепада температур в «холодных» и «горячих» зонах. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Кабель, используемый в системах внутриреакторного контроля, с размером наружного диаметра кабельного изделия не более 1,5 мм, состоящий из металлической жаростойкой коррозионно-стойкой оболочки, заполненной минеральной изоляцией, а также из токопроводящего проводника, расположенного внутри оболочки коаксиально, при этом проводник выполнен из токопроводящего материала с высоким удельным электрическим сопротивлением и имеет различный диаметр в «холодных» и в «горячих» зонах, причем переход от большего диаметра к меньшему выполнен ступенчатым.

2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что длина зон различна.

3. Кабель по п.1, отличающийся тем, что «горячие» и «холодные» зоны чередуются в установленном порядке.

4. Кабель по п.1, отличающийся тем, что длина «горячих» зон выполняется с отклонением по длине не более ±5 мм.

5. Кабель по п.1, отличающийся тем, что он трансформирован в элемент с двойным сложением и с совмещением симметрично расположенных «холодных» и «горячих» зон.

6. Кабель по п.1, отличающийся тем, что его токоведущие выводы выполнены «холодными».

7. Кабель, используемый в системах внутриреакторного контроля, с размером наружного диаметра кабельного изделия не более 1,5 мм, состоящий из металлической жаростойкой коррозионно-стойкой оболочки, заполненной минеральной изоляцией, а также из токопроводящего проводника постоянного сечения, расположенного внутри оболочки коаксиально, при этом проводник выполнен комбинированным: в «горячих» зонах имеет высокое удельное электрическое сопротивление, а в «холодных» зонах проводник выполнен из биметалла, где внутренний слой биметалла является продолжением токопроводящего проводника «горячей» зоны и имеет высокое удельное сопротивление, а внешний - низкое удельное электрическое сопротивление.

8. Кабель по п.7, отличающийся тем, что длина зон различна.

9. Кабель по п.7, отличающийся тем, что «горячие» и «холодные» зоны чередуются в установленном порядке.

10. Кабель по п.7, отличающийся тем, что длина «горячей» зоны выполняется с отклонением по длине не более ±5 мм.

11. Кабель по п.7, отличающийся тем, что он трансформирован в элемент с двойным сложением и с совмещением симметрично расположенных «холодных» и «горячих» зон.

12. Кабель по п.7, отличающийся тем, что его токоведущие выводы выполнены «холодными».

13. Кабель, используемый в системах внутриреакторного контроля, с размером наружного диаметра кабельного изделия не более 1,5 мм, состоящий из металлической жаростойкой коррозионно-стойкой оболочки, заполненной минеральной изоляцией, а также из токопроводящего проводника, имеющего различный диаметр в «холодных» и «горячих» зонах, причем переход от большего диаметра к меньшему выполнен ступенчатым;
токопроводящий проводник расположен внутри оболочки коаксиально и выполнен комбинированным: в «горячих» зонах имеет высокое удельное электрическое сопротивление, а в «холодных» зонах проводник выполнен из биметалла, где внутренний слой биметалла является продолжением токопроводящего проводника «горячей» зоны и имеет высокое удельное сопротивление, а внешний слой биметалла выполнен из материала с более низким удельным электрическим сопротивлением.

14. Кабель по п.13, отличающийся тем, что длина зон различна.

15. Кабель по п.13, отличающийся тем, что «горячие» и «холодные» зоны чередуются в установленном порядке.

16. Кабель по п.13, отличающийся тем, что длина «горячей» зоны выполняется с отклонением по длине не более ±5 мм.

17. Кабель по п.13, отличающийся тем, что он трансформирован в элемент с двойным сложением, с совмещением симметрично расположенных «холодных» и «горячих» зон.

18. Кабель по п.13, отличающийся тем, что его токоведущие выводы выполнены «холодными».