ЖАРОСТОЙКИЙ КАБЕЛЬНЫЙ ВВОД Российский патент 2010 года по МПК H02G15/04 H02G3/22 

Настоящее изобретение относится к жаростойкому кабельному вводу. В частности, изобретение относится к кабельному вводу для корпуса газового счетчика.

Такого рода кабельные вводы имеют герметизирующие средства, которые состоят из первого материала, герметизирующего и устойчивого в диапазоне температур ниже первой температуры.

Кабельные вводы выполняют функцию обеспечения целенаправленного обмена веществом, энергией или сигналами сквозь барьер. В счетчиках для горючих веществ или иных счетчиках расхода должен осуществляться обмен сигналами напряжения между внутренним пространством корпуса и внешним пространством или подаваться электропитание. При этом кабельный ввод должен, однако, исключать неконтролируемый обмен веществом между внутренним пространством корпуса и внешним пространством. К герметизации такого рода в зависимости от области использования корпуса предъявляют различные требования. В корпусах газовых счетчиков должна обеспечиваться герметизация в виде газонепроницаемости корпуса газового счетчика по отношению к внешнему пространству. Поскольку в большинстве корпусов газовых счетчиков давление газа невелико, при стандартных условиях эксплуатации для герметизации достаточно обычно соответствующим образом отформованного и эластичного эластомера или уплотнения из синтетического материала. Оно заполняет, обычно вокруг кабеля, поперечное сечение ввода между стенкой корпуса и кабелем. Уплотнения такого рода имеют, однако, недостаток, заключающийся в том, что в случае сильного теплового воздействия, как, например, при пожаре, они теряют свои герметизирующие свойства уже до того, как температура достигнет 300°С, и не препятствуют свободному перемещению флюидов между внутренним пространством газового счетчика и внешним пространством.

Корпусы газовых счетчиков должны быть выполнены такими, чтобы из газового счетчика от момента потери им герметичности по причине теплового воздействия до достижения температуры воспламенения газа в процессе дальнейшего нагревания количество вытекающего газа было ограничено настолько, чтобы снаружи газового счетчика не образовалась взрывоопасная смесь. Условия испытаний и технические нормативы согласно стандарту EN1359 требуют, например, чтобы после достижения испытательной температуры 650°С в течение 30 минут интенсивность утечки из всего корпуса счетчика не превышала 150 л/ч.

По этой причине в уровне техники известны жаростойкие вводы, в которых герметизирующее средство изготовлено из керамического материала. Сквозь этот материал проходят электрические кабели. Керамическое тело достаточно долго выдерживает возникающие при пожаре температуры. При этом достаточно того, что ввод выполняет функцию герметизации в достаточной степени до достижения температуры воспламенения, потому что при более высокой температуре выходящий газ сразу сжигается в факел и опасность взрыва отсутствует. Подобные герметизирующие средства с керамическими герметизирующими материалами, однако, требуют больших затрат при монтаже и изготовлении и неудобны в обслуживании, так как в керамику заключены отдельные, неизолированные провода.

Задачей изобретения является создание жаростойкого кабельного ввода для корпуса газового счетчика, который имеет легко собираемую конструкцию.

Согласно изобретению задача решается с помощью кабельного ввода с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также с помощью корпуса газового счетчика с признаками пункта 12 формулы изобретения.

Соответствующий изобретению ввод имеет ограничивающее средство, изготовленное из устойчивого в диапазоне температур выше первой температуры второго материала и устроенное таким образом, что проходящий через кабельный ввод за единицу времени поток газа можно ограничивать заранее заданным объемом.

Дополнительно к средствам, герметизирующим кабельный ввод в диапазоне температур ниже первой температуры, предусматривают отдельные или соединенные с герметизирующими средствами ограничивающие средства. Ограничение ограничивающими средствами происходит, в частности, тогда, когда герметизирующие средства не проявляют или проявляют ослабленное, герметизирующее действие, например, когда они под действием тепла спекаются, плавятся или сгорают. В этом случае газ может проходить через кабельный ввод. Первую температуру, ниже которой уплотняющее средство устойчиво и проявляет герметизирующее действие, следует заранее устанавливать такой, чтобы она в обычных условиях эксплуатации газового счетчика не была превышена. Диапазон температур, в котором первый материал сохраняет устойчивость и герметизирующие свойства, может простираться от минимальной температуры до первой температуры. Типичные значения для первой температуры составляют от 80°С до 200°С. Имеется много пригодных в качестве герметизирующих материалов веществ, например силикон, витон, NBR-нитрилбутадиеновый каучук, которые в нужной степени выполняют функцию герметизации при температурах ниже температур этого диапазона. Однако в качестве материалов для герметизирующих средств можно использовать и другие материалы, например волокна или смолы.

Ограничивающие средства обычно также устойчивы в том диапазоне температур, в котором устойчивы и герметизирующие средства. Однако существенным в изобретении является то, что они устойчивы в диапазоне температур выше первой температуры. Этому условию отвечают, например, термореактивные синтетические материалы, металлы, керамика или стекло. С точки зрения производства при этом особенно подходят термореактивные синтетические материалы. Ограничивающие средства должны быть размещены во вводе так, чтобы они могли ограничивать поток газа через ввод. Например, в обычном режиме работы они заполняют часть поперечника кабельного ввода, чтобы оставить место для вводимого кабеля. Свободная часть поперечника, не закрытая ограничивающим средством, однако, выбирается такой, чтобы при температурах выше первой температуры и максимальной ожидаемой разницы давлений между давлениями во внутреннем пространстве и внешнем относительно корпуса газового счетчика пространстве ограничивался протекающий поток газа. Свободный поперечник должен иметь такую величину, чтобы при полном отсутствии герметизирующего средства и максимально возможной разнице между давлениями объем протекающего газа был меньше объема, достаточного для образования взрывоопасной смеси.

Предпочтительно первый материал, из которого изготовлено герметизирующее средство, содержит эластичный эластомер или несколько эластичных эластомеров, как, например, резину, витон или прочие эластомеры. Синтетические герметизирующие материалы особенно пригодны для создания с помощью простых механических средств газонепроницаемых соединений при небольших различиях в давлении. Герметизирующие средства такого рода могут быть выполнены в виде, например, пробок, пленок или колец. Кабель может быть введен рядом с герметизирующими средствами или сквозь них, а герметизирующие средства для закрытия свободного поперечника кабельного ввода можно прессовать или обжимать в форме.

Предпочтительно второй материал, из которого изготовлены ограничивающие средства, содержит термореактивный синтетический материал.

Эти материалы, с одной стороны, обычно в условиях складывающихся при пожаре температур, по меньшей мере, частично жаростойки и, кроме того, легко поддаются обработке и формованию. Ограничивающим средствам поэтому можно легко придать необходимую форму. В качестве термореактивного материала пригоден, например, синтетический материал на основе фенолформальдегидной смолы. В материал, кроме того, могут быть включены наполнители, например стекловолокно и минералы, которые обеспечивают устойчивость формы при высоких температурах в окружающем пространстве. При выборе этих материалов можно ориентироваться на составы и опыт, которые известны в области автомобильной техники, в частности относительно материалов для деталей тормозных систем, например тормозных накладок.

По сравнению с другими пригодными в качестве второго материала материалами, как, например, металлом или керамикой, синтетические материалы являются более экономичными при изготовлении.

Кроме того, многие металлы обладают свойством расширяться при увеличении температуры. Это свойство можно использовать в изобретении, так как ограничивающие средства могут быть выполнены такими, что закрываемый ими поперечник ввода в нормальных условиях эксплуатации (низкие температуры) меньше, чем закрываемый поперечник при повышенных температурах (пожар). Важно то, что при увеличивающихся при пожаре температурах оставляемый ограничивающими средствами незакрытым поперечник при вероятных различиях в давлении допускает протекание через ввод некритичного количества газа в единицу времени.

Предпочтительно выемка для размещения кабеля имеет герметизирующее средство, или/и выемка для размещения кабеля имеет ограничивающее средство.

В зависимости от формы кабеля выемка может быть выполнена с возможностью максимальной герметизации между герметизирующими средствами и кабелем. Создание соответствующей выемки в ограничивающих средствах, которые обычно изготовлены из более твердого материала, чем материал герметизирующих средств, обеспечивает, в частности, возможность ввода кабеля рядом с ограничивающими средствами или сквозь них без деформаций, вызываемых смятием, и без повреждений.

Для упрощения монтажа ввод предпочтительно имеет обойму или гильзу, которую можно закрепить с помощью крепежных средств, например, резьбовым соединением, в соответствующем отверстии или сопряженной выемке в корпусе газового счетчика. Герметизирующие средства и ограничивающие средства в гнезде могут размещаться предпочтительно по осевой линии друг за другом. Подлежащий введению кабель вводится тогда сквозь герметизирующее средство и ограничивающее средство, поэтому они охватывают кабель.

Особенно предпочтительно, если ограничивающие средства выполнены из нескольких частей.

Составная конструкция ограничивающих средств, например, в виде полуцилиндров облегчает, в частности, монтаж соответствующего изобретению кабельного ввода. Поскольку полного закрытия поперечника ввода ограничивающими средствами не требуется, вполне допустимы зазоры между отдельными частями ограничивающих средств.

Кроме того, герметизирующие средства и ограничивающие средства можно объединять в одной детали, например, таким образом, что имеющийся в ограничивающих средствах поперечник заполняют материалом герметизирующего средства, сквозь который проходит кабель. Можно также, например, предусматривать для используемой в качестве ограничивающего средства металлической пробки эластичную оболочку или герметизирующее кольцо. Хотя в случае пожара герметизирующее действие эластичной оболочки или герметизирующего кольца и исчезает, металлическая пробка, однако, все еще продолжает закрывать значительную часть поперечника ввода, ограничивая поток газа.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в других пунктах формулы изобретения.

Изобретение рассматривается далее подробнее на примере одного из предпочтительных вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые фигуры.

Фиг.1 показывает схематический вид спереди керамического кабельного ввода согласно уровню техники.

Фиг.2 показывает перспективное изображение керамического кабельного ввода согласно фиг.1.

Фиг.3 показывает вид соответствующего изобретению кабельного ввода в разобранном состоянии.

Фиг.4 показывает вид кабельного ввода согласно фиг.3 в собранном состоянии.

На фиг.1 показан ввод 1 в керамическом исполнении с металлической обоймой или оболочкой 2, в которой находится керамический материал 3. Между кабелями 4, материалом 3 и оболочкой 2 создано газонепроницаемое соединение. На фиг.2 показан перспективный вид ввода. Кабели 4 проходят сквозь керамический материал 3 неизолированными и немаркированными. Эти обстоятельства требуют, с одной стороны, двухсторонней подгонки присоединяемого устройства к контактам ввода и, с другой стороны, трудоемкой проверки прилегания контактов.

На фиг.3 показан схематически в разборном виде соответствующий изобретению кабельный ввод. Ввод необходимо монтировать в стенке 10 корпуса газового счетчика. В стенке 10 выполнено отверстие 11 с резьбой 12. Гильзу 13 с соответствующей внутренней резьбе 12 внешней резьбой 14 можно ввинчивать в отверстие 11. Гильза 13 изготовлена из металла, например латуни, и имеет коническое отверстие, сужающееся в направлении внешнего, в плоскости чертежа слева, пространства. По своим размерам соответствующая созданному в гильзе 13 коническому отверстию коническая вставка 15 изготовлена из эластомера, например из NBR нитрилбутадиенового каучука. Коническую вставку 15 можно вставлять в коническое отверстие гильзы 13 и сжимать ее в нем как материал уплотняющего средства, чтобы обеспечить плотный контакт между конической вставкой 15 и гильзой 13.

В конической вставке 15 выполнено сквозное отверстие 16, через которое можно вводить плоский ленточный кабель (не показан). Выемка в соответствии с этим выполнена в виде соответствующего профилю плоского ленточного кабеля сквозного продолговатого отверстия по оси симметрии конической вставки.

В качестве ограничивающего средства выполнены две полуцилиндровые металлические детали 17 и 18, которые соответственно имеют передние поверхности 17А и 18А практически полукруглой формы. Радиально внешние границы 17В и 18В соответствуют по своему наклону скосу конического отверстия в гильзе 13.

Накидная гайка 19 с внутренней резьбой 20 имеет размеры, позволяющие навертывать ее на соответствующую внешнюю резьбу 14А гильзы 13. Накидная гайка имеет выемку 21, через которую можно вводить подлежащий введению кабель. Накидная гайка 19 запирает кабельный ввод с внутренней стороны корпуса газового счетчика.

На фиг.4 показаны в собранном виде представленные на фиг.3 детали соответствующего изобретению кабельного ввода. Гильза 13 своей внешней резьбой 14 ввинчена во внутреннюю резьбу 12 стенки 10. При навинчивании накидная гайка 19 прижимается к полуцилиндрическим деталям 17 и 18 и вдавливает их в конусное отверстие. Герметизирующая конусная вставка 15 прилегает с обеспечением герметизации к конусному отверстию гильзы 13. Полуцилиндры 17 и 18 ограничивающего средства находятся на направленной во внутреннюю сторону корпуса торцевой стороне конической вставки 15 и оказывают давление на коническую вставку в направлении суживающегося конического отверстия в гильзе 13 с герметизирующим действием. При сжатии герметизирующего средства во время монтажа введенный кабель вжимается именно в эластичный материал конусной вставки 15. Навинченная на гильзу 13 накидная гайка 19 фиксирует детали и удерживает герметизирующее средство в сжатом состоянии. В таком смонтированном состоянии герметизирующие средства, представляющие собой конусную вставку 15, при обычных условиях эксплуатации герметизируют внутреннее пространство с газом (в плоскости чертежа справа) относительно внешнего пространства (в плоскости чертежа слева).

При пожаре ввод нагревается, а материал уплотняющего средства становится мягким, пористым или оплавленным и не оказывает своего уплотняющего действия. В этом случае в гильзе 13, деталях 17 и 18 ограничивающего средства из жаростойких материалов освобождается поперечник, посредством которого газовый поток ограничивается до максимально возможной и допустимой степени. Свободный поперечник может при этом уменьшиться, если материал деталей 17 и 18, в данном случае металл, расширяется по мере увеличения температуры. Кроме того, детали 17 и 18 под давлением газа вдавливаются в направлении сужающегося отверстия в гильзе, так как в данном случае сопротивление конической вставки 15 уменьшается. Это способствует еще большему сужению проходного сечения для газа.

В этом варианте изобретения можно легко и экономично осуществить монтаж и без дорогостоящих элементов. Ввод, кроме того, пригоден для кабелей разных видов. В герметизирующих и ограничивающих средствах могут быть предусмотрены соответствующие кабелям выемки, например отверстия, продолговатые отверстия или выемки в краевых зонах.

В рамках изобретения возможны различные варианты, так, например, герметизирующие и ограничивающие средства могут быть объединены в одну общую деталь. Например, диск из жаростойкого материала может иметь отверстие ввода, через которое вводится плоский кабель, причем пространство между плоским кабелем и ограничивающим средством герметизировано, например, путем нагнетания эластичным синтетическим материалом в качестве герметизирующего средства. Тогда при пожаре при наличии его разрушается герметизирующее средство, поперечник же ограничивающего средства остается для газового потока блокированным.

Изобретение относится к жаростойкому кабельному вводу для корпуса газового счетчика. В кабельном вводе имеются герметизирующие средства (15), которые изготовлены из устойчивого и герметизирующего в условиях диапазона температур ниже первой температуры, первого материала. Кроме того, кабельный ввод имеет ограничивающие средства (17, 18), которые изготовлены, по меньшей мере, из одного второго материала. Ограничивающие средства (17, 18) выполнены таким образом, что проходящий через кабельный ввод за единицу времени поток газа можно ограничивать заранее заданным объемом. Ограничивающие средства служат для того, чтобы в случае тепловых воздействий, приводящих к потере уплотняющими средствами (15) их герметизирующей способности, интенсивность протекающего через кабельный ввод газового потока не превышала максимально допустимого объема в единицу времени. Кабельный ввод согласно изобретению имеет легко собираемую конструкцию. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Кабельный ввод для корпуса газового счетчика, с герметизирующими средствами (15), состоящими из первого материала, устойчивого и герметизирующего в условиях диапазона температур ниже первой температуры, не превышаемой при обычных условиях эксплуатации, отличающийся тем, что этот кабельный ввод имеет ограничивающие средства (17, 18), которые изготовлены, по меньшей мере, из одного второго материала, устойчивого в условиях диапазона температур выше первой температуры, не превышаемой при обычных условиях эксплуатации, и выполнены таким образом, что проходящий через кабельный ввод в единицу времени поток газа может ограничиваться заранее заданным объемом.

2. Кабельный ввод по п.1, отличающийся тем, что первый материал содержит эластичный синтетический материал.

3. Кабельный ввод по п.1 или 2, отличающийся тем, что второй материал содержит термореактивный синтетический материал.

4. Кабельный ввод по п.1, отличающийся тем, что кабельный ввод имеет гильзу (13), в которой могут быть установлены герметизирующее средство (15) и ограничивающее средство (17, 18).

5. Кабельный ввод по п.4, отличающийся тем, что гильза (13) имеет крепежное средство (14) для закрепления кабельного ввода в сквозном отверстии (11) корпуса.

6. Кабельный ввод по п.5, отличающийся тем, что крепежное средство (14) имеет внешнюю резьбу, которая ввертывается во внутреннюю резьбу (12) отверстия в корпусе.

7. Кабельный ввод по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что герметизирующее средство (15) и ограничивающее средство (17, 18) охватывают подлежащий вводу кабель и расположены по осевой линии друг за другом.

8. Кабельный ввод по п.7, отличающийся тем, что кабельный ввод закрыт накидной гайкой (19).

9. Кабельный ввод по п.8, отличающийся тем, что накидная гайка (19) создает ограничивающее средство (17, 18).

10. Кабельный ввод по любому из пп.8 или 9, отличающийся тем, что гильза (13) имеет, по меньшей мере, частично коническую выемку для выполненного, по меньшей мере, частично коническим герметизирующего средства (15), в которой герметизирующее средство сжимается смонтированной накидной гайкой (19).

11. Кабельный ввод по п.1, отличающийся тем, что ограничивающее средство (17, 18) выполнено в виде двух полуцилиндров с возможностью охватывать подлежащий введению кабель.

12. Корпус газового счетчика, по меньшей мере, с одним закрепленным в стенке (10) кабельным вводом по одному из пп.1-11.