ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЕ ИЗДЕЛИЕ И СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ КАБЕЛЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ ЖИДКОСТЬ Российский патент 2012 года по МПК H02G15/04 

Область применения

Изобретение относится, в общем, к изделиям холодной усадки, предназначенным для использования в местах соединения электрических кабелей, в частности к соединительным устройствам или герметизирующим изделиям, применяемым в местах соединения или оконцевания кабелей, имеющих пропитанный маслом слой.

Уровень техники

Изделия холодной усадки используются в различных областях техники, например, при соединении отрезков электрического кабеля, а также для защиты, герметизации и/или изоляции соединенных участков кабеля от неблагоприятных условий внешней среды. Изделием холодной усадки обычно называется элемент, который способен расширяться и в расширенном состоянии может быть установлен на съемной поддерживающей сердцевине. Поддерживающая сердцевина обычно полая, что позволяет надеть поддерживающую сердцевину и установленное на ней изделие холодной усадки на основу. Поддерживающая сердцевина обычно сконструирована таким образом, что может складываться, или ее можно удалить другим способом в нужное время, что дает возможность изделию холодной усадки сократиться из расширенного состояния и вступить в контакт с основой, расположенной внутри поддерживающей сердцевины. В данной области применения изделие холодной усадки обычно подбирается таким образом, что при освобождении от сердцевины в отсутствие основы оно сократилось бы от расширенного состояния на сердцевине до свободного состояния, в котором оно имеет внутренний диаметр, меньший, чем внешний диаметр предполагаемой основы. При использовании с основой такой подбор размера предотвращает полное сжатие изделия холодной усадки от расширенного состояния до свободного, что обеспечивает тугую и упругую посадку изделия холодной усадки на основу.

Некоторые типы электрических кабелей, особенно ранние конструкции кабелей, предназначенных для использования под землей, имеют свинцовую оболочку, окружающую один или более электрических проводников, и слой изолирующей, пропитанной маслом бумаги, помещенной между свинцовой оболочкой и электрическими проводниками. Кабели такой конструкции обычно называются кабелями с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой (в англоязычной литературе - "PILC", от paper-insulated lead-covered cables). Heсмотря на то что современные кабели имеют экструдированную диэлектрическую (пластмассовую) оболочку без содержащейся внутри нее жидкости, значительное количество кабелей с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой все еще используется. При ремонте, оконцевании или соединении кабелей с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой необходимо обеспечить герметизацию ремонтируемого участка (часто называемую маслоудерживающим барьером) для удержания жидкости в кабеле для предотвращения нежелательных эффектов, которые могут быть вызваны утечкой масла или другой используемой в кабелях диэлектрической жидкости. Жидкость в кабеле часто находится под давлением вследствие ее теплового расширения, вызванного диссипацией энергии из запитанного кабеля, и ее давление часто колеблется, так как внутренняя температура кабеля может меняться вследствие, например, изменения электрических нагрузок.

Существует множество способов формирования маслоудерживающего барьера на кабелях с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой. В частности, используются мастика или смола в сочетании с изоляционной лентой или теплоусадочными трубками поверх кабеля. Проблема такого решения состоит в том, что такой герметизирующий состав не расширяется и не сжимается в достаточной степени при тепловом расширении и сжатии кабеля (и сопутствующих изменениях давления масла), поэтому через несколько лет эксплуатации появляется утечка масла в месте герметизации. Другим решением является использование эластомерного материала (например, резиновой трубки или резиновой ленты), с последующим покрытием ограничивающей лентой или составом, который не растягивается. Ограничивающее покрытие предотвращает набухание эластомера по мере того, как масло диффундирует в него, и, таким образом, ограничивает количество масла, которое может диффундировать в эластомер. Дополнительным недостатком применяемых систем формирования маслоудерживающего барьера является также то, что их установка очень трудоемка, качество герметизации зависит от мастерства исполнителя и процедура установки может требовать применения химических реактивов и/или тепловых источников в полевых условиях.

Сущность изобретения

Воплощения настоящего изобретения включают, например, герметизирующее изделие холодной усадки для кабеля, имеющего проводник, окруженный содержащим жидкость слоем. Одно из воплощений настоящего изобретения относится к кабелю, имеющему маслосодержащий слой, окружающий проводник. Герметизирующее изделие холодной усадки содержит электроизолирующую, практически маслонепроницаемую эластомерную трубку, покрывающую маслосодержащий слой, и электроизолирующую эластомерную перчатку, покрывающую эластомерную трубку.

Другое воплощение настоящего изобретения относится к кабелю, имеющему частично открытый центральный проводник; частично открытый, пропитанный маслом, электроизолирующий бумажный слой, окружающий проводник; частично открытый полупроводящий слой, окружающий бумажный слой; и свинцовую оболочку, окружающую полупроводящий слой. Герметизирующее изделие холодной усадки содержит электроизолирующую эластомерную трубку, контактирующую с открытыми частями полупроводящего и бумажного слоев и окружающую их. Электроизолирующая эластомерная перчатка контактирует с эластомерной трубкой и окружает ее. В одном из воплощений изобретения эластомерная трубка содержит соединение фтороэластомера или смесь фтороэластомера и эпихлоргидрина. В другом воплощении настоящего изобретения кабель имеет частично открытый маслосодержащий слой, окружающий проводник. К концу проводника присоединяется наконечник. Электроизолирующая, практически маслонепроницаемая эластомерная трубка покрывает весь открытый маслосодержащий слой и, по меньшей мере, часть связующего элемента.

Еще в одном воплощении настоящего изобретения формируется маслоудерживающий барьер на конце электрического кабеля, имеющего центральный проводник, маслосодержащий слой, окружающий проводник, и оболочку, окружающую маслосодержащий слой. Маслоудерживающий барьер формируется путем удаления части оболочки с целью открытия части маслосодержащего слоя, удаления части маслосодержащего слоя с целью открытия части центрального проводника, после чего на всю открытую часть маслосодержащего слоя насаживается плотно и упруго облегающая его электроизолирующая, практически маслонепроницаема эластомерная трубка холодной усадки. Эластомерная трубка оказывает упругое давление на маслосодержащий слой.

Краткое описание чертежей

Фиг.1. Вид сверху конца одножильного электрического кабеля с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой с удаленными участками различных слоев и обнаженным центральным проводником.

Фиг.2. Вид сверху кабеля, аналогичного кабелю на фиг.1, в котором на конец свинцовой оболочки и промежуточного полупроводящего слоя наложен материал для снятия диэлектрического напряжения, а конец бумажной изоляции заклеен лентой для предотвращения ее разматывания.

Фиг.3. Вид сверху кабеля, аналогичного изображенным на фиг.1 и 2, на который надета эластомерная трубка холодной усадки, которая в дальнейшем образует маслоудерживающий барьер.

Фиг.4. Вид сверху кабеля, изображенного на фиг.3, после упругой посадки трубки на кабель.

Фиг.5. Вид сверху конца кабеля с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой с тремя проводящими жилами, с частично удаленными участками различных слоев и обнаженными проводниками.

Фиг.6. Вид сверху конца кабеля с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой, аналогичного кабелю на фиг.4, с упруго посаженными на каждый из проводников эластомерными трубками.

Фиг.7. Аксонометрический вид разветвленного изделия холодной усадки в расширенном состоянии, на множестве сердцевин.

Фиг.8. Частичное сечение кабеля с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой, изображенного на фиг.6, с установленным на него разветвленным изделием холодной усадки, изображенным на фиг.7.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 изображен пример электрического кабеля, внутри которого находится диэлектрическая жидкость. Кабель 10 является примером кабеля с одной проводящей жилой, с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой, и он состоит из внешней свинцовой оболочки 12, промежуточного полупроводящего слоя 14, образованного из насыщенной углем или металлизированной бумаги, маслосодержащего изолирующего слоя 16 (в случая кабеля 10 сформированного из пропитанной маслом бумаги) и центрального проводника или группы проводников 18. Под изолирующим слоем 16 находится еще один полупроводящий слой. Некоторые кабели типа 10 имеют также внешнюю пластмассовую оболочку, окружающую и защищающую свинцовую оболочку 12. В целях описания в настоящем описании рассматривается формирование герметизирующего, или маслоудерживающего, барьера на конце кабеля с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой, подверженного отеканию, для предотвращения утечки масла из кабеля, что позволяет присоединять к кабелю различные принадлежности. Следует, однако, понимать, что решения, представленные в настоящем изобретении, одинаково применимы и к кабелям других типов, а не только к кабелям с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой, являющимся основным объектом настоящего описания. Так, например, представленные здесь технические решения могут быть применены и к кабелям типа Ц с бумажной, пропитанной нестекающим составом изоляцией (в англоязычной литературе - типа «MIND», от mass-impregnated non-draining) с изолирующим слоем, пропитанным консистентной смазкой. Подобным образом, представленные здесь технические решения могут быть применены и к иным жидкостям кроме масла, например к материалам более высокой вязкости, таким как консистентные смазки. Поэтому в данном описании под термином «кабели с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой» следует понимать все типы кабелей, имеющие внутри жидкий или вязкий материал, а термины «масло» и «маслоудерживающий барьер» относятся ко всем типам жидких и вязких материалов, используемым в конструкциях кабелей.

На фиг.1 показан кабель 10, подготовленный к установке маслоудерживающего барьера, для чего первым делом удаляется участок (длиной примерно 28 см) свинцовой оболочки 12, в результате чего обнажается полупроводящий слой 14. Подобным образом удаляется несколько меньший (длиной примерно 22 см) участок полупроводящего слоя 14, в результате чего обнажается маслосодержащий изолирующий слой 16. И наконец, удаляется еще меньший (например, длиной примерно 11 см) участок маслосодержащего изолирующего слоя 16, в результате чего обнажается центральный проводник 18. Полупроводящий слой под изолирующим слоем 16 удаляется практически на такую же длину, как изолирующий слой 16. На центральный проводник 18 устанавливается кабельный наконечник 19. Наконечник 19 может быть наконечником любого типа, включая наконечники для соединения или оконцевания кабелей типа 10, но не ограничиваясь ими.

Как показано на фиг.2, в одном из воплощений изобретения маслосодержащий изолирующий слой 16 удерживается клейкой изоляционной лентой 20, предотвращающей маслосодержащий изолирующий слой 16 от разматывания. Подходящая для этой цели лента предлагается компанией 3М, автором настоящей заявки, под торговым названием «33 + vinyl electrical tape». Еще одна полоска ленты 22 может быть наклеена на свинцовую оболочку 12 возле места разреза (например, на расстоянии 1-2 см), для обозначения места разреза свинцовой оболочки, как будет объяснено ниже. В качестве ленты 22 может быть использован тот же тип ленты, что и тип ленты 20.

Следующим этапом подготовки кабеля 10 к формированию маслоудерживающего барьера является снятие диэлектрического напряжения. В одном из воплощений изобретения оно осуществляется путем намотки ленты 24 с высокой диэлектрической постоянной вокруг окончания свинцовой оболочки 12 и полупроводящего слоя 14. Лента 24 для снятия диэлектрического напряжения полностью покрывает полупроводящий слой 14 и немного перекрывает (например, на 1 см) маслосодержащий изолирующий слой 16. Подходящая для этой цели лента предлагается компанией 3М под торговым названием «2220 stress control tape».

Как показано на фиг.3, первым элементом маслоудерживающего барьера является эластомерная трубка 26. Эластомерная трубка 26 является электроизоляционной и практически маслонепроницаемой, как будет очень подробно описано ниже, и формируется из состава, содержащего фтороэластомер или смесь фтороэластомера и эпихлоргидрина. В данном документе под термином «практически маслонепроницаемый» понимается как ограниченная проницаемость, так и абсолютная непроницаемость по отношению к данному типу жидкости, содержащейся в кабеле. Ограниченная проницаемость определяется по максимально допустимому увеличению веса в соответствии с Военными Нормативами от 27 сентября 1984 г. №SC-X15111B. Эластомерная трубка 26 изготавливается, как правило, способом экструзии или формования и в своем свободном состоянии имеет практически цилиндрическую форму. В данном описании термины «трубка», «трубчатый», «цилиндр», «цилиндрический» и им подобные не относятся только к объектам, имеющим круглое сечение, а скорее обозначают пустотелые и удлиненные предметы любого поперечного сечения. Эластомерная трубка 26 может быть как однослойным элементом, так и представлять собой элемент, сформированный многослойным с применением прочих эластомеров для обеспечения требуемой общей механической прочности или же для удешевления системы.

Размеры эластомерной трубки 26 могут значительно варьировать в зависимости от размеров кабеля 10. В одном из воплощений изобретения длина эластомерной трубки 26 больше или равна расстоянию от свинцовой оболочки 12 до наконечника 19. Диаметр эластомерной трубки 26 (в свободном состоянии) меньше, чем диаметр изолирующего слоя 16, как правило, на один миллиметр или более. Благодаря эластичности эластомерной трубки 26, трубка одного и того же диаметра может быть использована с кабелями 10, имеющими диаметр в целом диапазоне. В расширенном состоянии, показанном на фиг.3, диаметр эластомерной трубки больше, чем диаметр кабеля 10. Толщина эластомерной трубки 26 в свободном состоянии может быть различной, в зависимости от предполагаемого применения. Перед установкой на кабель 10 эластомерная трубка 26 находится на удаляемой сердцевине 28, как известно сведущим в данной области техники и как описано, например, в патенте США №3,515,798 (автор Sievert). Удаляемая сердцевина 28 удерживает эластомерную трубку 26 в радиально расширенном состоянии, и данная сердцевина также имеет практически цилиндрическую форму и немного длиннее эластомерной трубки 26. Диаметр удаляемой сердцевины 28 может варьировать в широких пределах, единственным практическим требованием к нему является то, что он должен быть больше внешнего диаметра кабеля 10 и зазор между кабелем и сердцевиной должен быть достаточным для ее последующего удаления. Стенка сердцевины 28 имеет толщину, как правило, от одного миллиметра до пяти миллиметров. Удаляемая сердцевина 28 изготавливается из прочного и гибкого материала, такого как ацетат-бутират целлюлозы, полиэтилен, полипропилен или поливинилхлорид. В одном из воплощений изобретения удаляемая сердцевина 28 представляет собой свернутую в спираль полоску, витки которой плотно уложены к друг к другу, но могут отделяться друг от друга, что позволяет извлечь сердцевину 28 из трубки 26, потянув за конец 30 и размотав спираль.

Как показано на фиг.3, один конец эластомерной трубки 26 удерживается возле метки, образованной маркировочной лентой 22. По мере того как вытягивается конец 30 удаляемой сердцевины 28, эластомерная трубка постепенно ужимается на месте вокруг кабеля 10, и в конце концов она туго и упруго садится на кабель 10, как показано на фиг.4. В воплощении, показанном на фиг.4, эластомерная трубка 26 перекрывает свинцовую оболочку 12 примерно на 2 см и примерно на такую же длину перекрывает наконечник 19. Таким образом, эластомерная трубка 26 образует маслоудерживающий барьер, предотвращающий утечку жидкости из кабеля 10, а также проникновение воды в кабель 10.

Следует отметить, что эластомерная трубка 26 находится в непосредственном контакте с маслосодержащим изолирующим слоем 16 и оказывает упругое давление на маслосодержащий слой 16. В данном описание термин «упругое давление» означает способность установленного эластомерного элемента расширяться и сжиматься в соответствии с изменением размера находящейся под ним основы, а также изменениями давления жидкости в кабеле, вызванными, например, тепловым расширением и сжатием. Поэтому дополнительным преимуществом свойства эластомерной трубки 26 циклично и эластично расширяться и сжиматься является то, что эластомерная трубка 26 обеспечивает снятие давления жидкости в кабеле 10 и ограничивает давление внутри кабеля 10. Как было указано выше, кабели с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой могут иметь более чем одну проводящую жилу 18.

На фиг.5 представлен кабель 100 с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой, имеющий множество проводящих жил 18. Именно, показан кабель 100, имеющий три проводника 18а, 18b и 18с (собирательно проводники 18), хотя в кабеле возможно и иное количество проводящих жил. Подобно устройству кабеля 10, описанного выше и изображенного на фиг.1-4, вокруг каждого из проводников 18а, 18b и 18с кабеля 100 имеется свой маслосодержащий изолирующий слой 16а, 16b и 16с соответственно (собирательно изолирующие слои 16), сформированные в кабеле 100 из пропитанной маслом бумаги, и указанные изолирующие слои окружены промежуточными полупроводящими слоями 14а, 14b и 14с соответственно (собирательно промежуточные полупроводящие слои 14), сформированными из насыщенной углем или металлизированной бумаги. Набор проводников 18 (то есть каждый из проводников 18 вместе со своим изолирующим слоем 16 и полупроводящим слоем 14) заключен в единую внешнюю свинцовую оболочку 12, в результате чего формируется кабель 100. Некоторые кабели типа 100 имеют также внешнюю пластмассовую оболочку, окружающую и защищающую свинцовую оболочку 12.

Как показано на фиг.5, подготовка кабеля 100 к установке маслоудерживающего барьера начинается с обрезки участка свинцовой оболочки 12, в результате чего открывается множество проводников 18 со своими полупроводящими слоями 14 и маслосодержащими слоями 16, что позволяет отделить их друг от друга. Каждый из множества проводников 18 кабеля 100 подготавливается способом, аналогичным тому, что был описан для проводника 18 кабеля 10 (фиг.1). То есть удаляется участок полупроводящего слоя 14, в результате чего обнажается находящийся под ним маслосодержащий изолирующий слой 16, затем удаляется несколько меньший участок изолирующего слоя 16, в результате чего обнажается лежащая под ним проводящая жила 18. Затем на проводниках 18 устанавливаются кабельные наконечники 19а, 19b и 19с (собирательно кабельные наконечники 19). Как было указано выше, наконечник 19 может быть наконечником любого типа, включая наконечники для соединения или оконцевания кабелей типа 10, но не ограничиваясь ими. Как показано на фиг.6, на каждый из подготовленных проводников 18а, 18b и 18с устанавливаются эластомерные трубки 26а, 26b и 26с соответственно, способом, аналогичным тому, что описан выше в отношении фиг.1-4, хотя в данном случае этап снятия диэлектрического напряжения, например, за счет намотки ленты с высокой диэлектрической постоянной вокруг окончания свинцовой оболочки 12 и полупроводящего слоя 14, может быть опущен. Как описано выше в отношении фиг.1-4, эластомерные трубки 26 являются электроизоляционными и практически маслонепроницаемыми, как будет очень подробно описано ниже, и формируются из состава, содержащего фтороэластомер или смесь фтороэластомера и эпихлоргидрина. В одном из воплощений изобретения длина каждой эластомерной трубки 26 больше или равна расстоянию от конца свинцовой оболочки 12 до наконечника 19. В воплощении, изображенном на фиг.6, каждая эластомерная трубка 26 перекрывает наконечник 19 примерно на 2 см, но не доходит полностью до свинцовой оболочки 12 из-за расхождения проводников 18 друг от друга. В одном из воплощений изобретения эластомерные трубки 26 располагаются насколько возможно ближе к свинцовой оболочке 12.

Как показано на фиг.6, по окончании установки эластомерные трубки 26 туго и упруго садятся на соответствующие проводники 18, маслосодержащие изолирующие слои 16 и полупроводящие слои 14. Каждая эластомерная трубка 26 находится в непосредственном контакте с маслосодержащим слоем 16 и оказывает упругое давление на маслосодержащий изолирующий слой 16.

На фиг.7 и 8 показан второй элемент маслоудерживающего барьера для кабеля 100. В частности, показана эластомерная перчатка 120. Эластомерная перчатка 120 является разветвленным элементом холодной усадки, имеющим множество эластомерных участков (элементов) 122а, 122b, 122с и 122d, сообщающихся между собой. На фиг.7 показаны эластомерные элементы 122а, 122b, 122с и 122d в расширенном состоянии на удерживающих сердцевинах 124а, 124b, 124с и 124d соответственно. В одном из воплощений изобретения эластомерная перчатка 120 является электроизоляционной. В одном из воплощений изобретения эластомерная перчатка 120 является практически маслонепроницаемой. В одном из воплощений изобретения эластомерная перчатка 120 сформирована из состава, содержащего фтороэластомер или смесь фтороэластомера и эпихлоргидрина. В одном из воплощений изобретения эластомерная перчатка 120 и эластомерные трубки 26 сформированы практически из одного и того же состава. В одном из воплощений изобретения эластомерная перчатка 120 является полупроводящей, что способствует снятию диэлектрического напряжения. Эластомерная перчатка 120 изготавливается, как правило, способом формования. Как эластомерные трубки 26, эластомерная перчатка 120 может быть как однослойным элементом, так и представлять собой элемент, сформированный многослойным с применением прочих эластомеров для обеспечения требуемой общей механической прочности или же для удешевления системы.

Как показано на фиг.7, эластомерная перчатка 120 сформирована в виде перчатки с большим входом (участок 122d), имеющим соответствующий диаметр для приема интактного (нетронутого) участка кабеля 100, и рядом отростков (участки 122а, 122b и 122с) с противоположной стороны для выхода разделенных друг от друга проводников 18 из эластомерного колпака 120. Число отростков соответствует числу проводящих жил 18 в кабеле 100.

Эластомерная перчатка 120 (а именно, ее элементы 122а, 122b, 122с и 122d) может устанавливаться на кабель 100 и подготовленные проводники 18 в соответствии со способами, описанными выше в отношении установки эластомерных трубок 26. В частности, при извлечении удаляемых сердцевин 124а, 124b, 124с и 124d соответствующие участки 122а, 122b, 122с и 122d эластомерной перчатки 120 дают усадку, и в конце концов туго и упруго садятся на свои места на кабеле 100, как показано на фиг.8. Как и размеры эластомерных трубок 26, размеры эластомерных перчаток 120 могут существенно варьировать в зависимости от размеров кабеля 100 и проводников 18 в нем. Участки 122а, 122b, 122с и 122d подбираются по диаметрам, обеспечивающим хорошую посадку на соответствующих внешних поверхностях кабеля 100 и эластомерных трубок 26а, 26b и 26с, находящихся уже в сжатом состоянии. В одном из воплощений изобретения, как показано на фиг.8, длины участков 122а, 122b, 122с и 122d в сокращенном состоянии являются достаточными для перекрывания участком 122d свинцовой оболочки 12 кабеля 100 на длину примерно на 2 см и участками 122а, 122b и 122с находящихся под ними эластомерных трубок 26а, 26b и 26с на длину примерно от 5 до 8 см. Возможно, естественно, перекрывание участков эластомерной перчатки 120 с соответствующими участками кабеля и на другую длину, в соответствии с требованиями конкретного приложения. Как только установка эластомерной перчатки 120 на место закончена, маслоудерживающий барьер сформирован. Такая система обеспечивает надежную герметизацию конца кабеля и препятствует истечению любого типа жидкости из кабеля наружу, а также попадание воды внутрь кабеля 100.

В некоторых приложениях для предотвращения образования пустот под эластомерной перчаткой 120 (например, в зонах 130 между участками 122а, 122b и 122с) в эластомерной перчатке 120 может быть предусмотрен ниппель 140 (фиг.8) для выпуска воздуха во время или после установки эластомерной перчатки 120 на место.

Следует отметить, что эластомерная перчатка 120 оказывает упругое давление на находящиеся под ней эластомерные трубки 26, а также на находящиеся под ней маслосодержащие слои 16. То есть и эластомерные трубки 26, и эластомерная перчатка 120 расширяются и сжимаются в соответствии с изменениями размера находящегося под ними кабеля 100, а также изменениями давления жидкости в кабеле, вызванными, например, тепловым расширением и сжатием. Поэтому дополнительным преимуществом свойства эластомерных трубок 26 и эластомерной перчатки 120 циклично и эластично расширяться и сжиматься является снятие давления жидкости в кабеле 100 и ограничение давления внутри кабеля 100.

Маслоудерживающие устройства, представленные в настоящем описании, фактически превращают кабель с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой (одножильный или многожильный) в кабель с пластмассовой изоляцией. С такими устройствами для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой можно использовать различные принадлежности, применение которых обычно ограничивается только кабелями с изоляцией из экструдированного диэлектрика. Например, на проводник может быть установлен наконечник с проушиной, или же может быть использована сборная муфта для соединения проводящих жил 18 с проводящими жилами другого кабеля (не показана). Другой кабель может быть в данном случае кабелем с изоляцией из экструдированного диэлектрика или также кабелем типа с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой, на который установлен маслоудерживающий барьер в соответствии с настоящим изобретением.

Как было сказано выше, воплощения настоящего изобретения включают изделия холодной усадки, сформированные из эластомерных составов, включающих по меньшей мере фтороэластомер и эпихлоргидрин. Примеры подходящих эластомерных составов, включающих по меньшей мере фтороэластомер и эпихлоргидрин, подробно описаны в совместной патентной заявке США многих авторов «Изделие холодной усадки и способы изготовления изделия холодной усадки» №11/191838, поданной 28 июля 2005, которая в данном описании упоминается исключительно в целях ссылки.

Термин «эпихлоргидрин» в настоящем описании относится к любым веществам, содержащим эпихлоргидрин, включая любые полимеры, содержащие эпихлоргидриновые мономеры, такие как, например, гомополимеры, сополимеры, терполимеры и тетраполимеры, содержащие эпихлоргидрин. Термин «холодная усадка» в данном описании определяется как способность изделия (или части изделия) сжиматься от расширенного состояния до свободного, или частично расширенного, при комнатной температуре (например, примерно при 20-25°С) без приложения тепла. В эластомерные составы для изготовления изделий холодной усадки включаются эластомеры, что позволяет получаемым изделиям холодной усадки расширяться от свободного состояния до расширенного и сжиматься обратно от расширенного состояния до свободного. В соответствии с настоящим изобретением, в эластомерные составы может включаться фтороэластомер. Фтороэластомер может использоваться в сочетании с различными типами составов или материалов, например эпихлоргидрином, слоем ЭПДМ, нитриловой резиной, и различными прочими составами и материалами. В соответствии с настоящим изобретением, в эластомерные составы может включаться смесь фтороэластомера и эпихлоргидрина. Некоторые воплощения изделий холодной усадки в соответствии с настоящим изобретением могут быть подвергнуты в расширенном состоянии воздействию температур по меньшей мере 150°С в течение достаточно продолжительного времени и не показывать (при осмотре невооруженным глазом) при этом признаков разрыва, разлома или расслоения.

Если не указано иное, все значения концентраций в данном описании выражены в весовых частях того или иного компонента, деленных на сто весовых частей резины (phr), где под резиной подразумевается суммарный вес фтороэластомера и эпихлоргидрина. Таким образом, концентрация того или иного компонента в данном описании, выраженная в phr, представляет отношение весовой части компонента к ста частям по весу фтороэластомера и эпихлоргидрина.

В соответствии с настоящим изобретением, эпихлоргидрин и фтороэластомер могут входить в эластомерные составы в широком диапазоне концентраций. Так, например, в некоторых воплощениях эластомерный состав трубки и/или перчатки может содержать от примерно 10 частей до примерно 60 частей фтороэластомера на 100 частей суммарного веса эпихлоргидрина и фтороэластомера. В некоторых воплощениях эластомерный состав трубки и/или перчатки может содержать от примерно 40 частей до примерно 90 частей эпихлоргидрина на 100 частей суммарного веса эпихлоргидрина и фтороэластомера. В контексте настоящего описания, если используются полимеры, содержащие эпихлоргидрин (например, гомополимеры, сополимеры, терполимеры и тетраполимеры, содержащие эпихлоргидрин), весовые части эпихлоргидрина означают суммарный вес полимеров, содержащих эпихлоргидрин. В соответствии с настоящим изобретением в эластомерный состав может быть дополнительно включен армирующий заполнитель для усиления устойчивости изготавливаемых из него изделий холодной усадки к разрыву и расслоению под воздействием высоких температур.

Примеры подходящих материалов заполнителя включают армирующие заполнители на основе кремнезема, угольный порошок армирующего класса, фторопласты, глины и любые их сочетания в любых пропорциях. Примеры подходящих заполнителей подробно описаны в упомянутой выше патентной заявке США №11/191838. В настоящем описании термин «армирующие заполнители на основе кремнезема» - все составы, имеющие формулу SiO₂ (например, чистый кремнезем); все составы, включающие по меньшей мере примерно 10% по весу SiO₂ и/или производных SiO₂, по отношению к суммарному весу состава; все силикаты и любые их сочетания в любых пропорциях. Термин «угольный порошок армирующего класса» в настоящем описании обозначает угольный порошок любого типа со средним размером частиц менее чем примерно 40 нм, что соответствует среднему значению площади поверхности примерно 65 м²/г.

Изделие холодной усадки может быть изготовлено из эластомерного состава с использованием любого подходящего процесса, такого как, например, экструзия или формование. В некоторых воплощениях эластомерный состав, используемый для изготовления изделия холодной усадки, запекается, автоклавируется или облучается для достижения требуемых физических свойств состава, примеры подходящих способов запекания, автоклавирования и облучения подробно описаны в упомянутой выше патентной заявке США №11/191838.

В соответствии с настоящим изобретением, из эластомерных составов могут формироваться изделия холодной усадки любых геометрических форм и конфигураций, как известно сведущим в данной области техники. Не исчерпывающие примеры изделий холодной усадки включают трубки, тарелки и изделия разветвленной структуры (например, в виде перчатки с многочисленными входами и/или выходами).

Изделия холодной усадки в соответствии с настоящим изобретением (сформированные из эластомерных составов в соответствии с настоящим изобретением) могут иметь дополнительные преимущества в виде различных сочетаний хороших механических свойств при различных условиях окружающей среды (например, при комнатной температуре или при температуре 150°С). В некоторых воплощениях изделия холодной усадки в соответствии с настоящим изобретением, такие как трубки или тарелки, могут допускать удлинение до разрыва по меньшей мере примерно на 450% при комнатной температуре и/или удлинение до разрыва по меньшей мере примерно на 250% при температуре 150°С при испытании в соответствии с процедурой, описанной в разделе «Процедура Описания Свойств и Характеристик» настоящего документа. В некоторых воплощениях изделия холодной усадки в соответствии с настоящим изобретением, такие как трубки или тарелки, могут давать необратимую усадку менее чем примерно 35% при нагревании до 100°С при испытании в соответствии с процедурой, описанной в разделе «Процедура Описания Свойств и Характеристик» настоящего документа. Более того, некоторые воплощения трубок и тарелок, сформированных из составов в соответствии с настоящим изобретением, могут давать необратимую усадку менее чем примерно 25% при нагревании до 100°С. Некоторые воплощения трубок и тарелок, сформированных из составов в соответствии с настоящим изобретением, могут давать необратимую усадку менее чем примерно 20% при нагревании до 100°С.

Различные воплощения изделий холодной усадки в соответствии с настоящим изобретением устойчивы к разрыву или расслоению при высоких температурах. Так, например, некоторые воплощения изделий холодной усадки в соответствии с настоящим изобретением устойчивы к разрыву, находясь в расширенном состоянии в течение продолжительного периода времени (например, в течение семи дней в состоянии радиального расширения на 200%) при повышении температуры примерно до 150°С.

Различные воплощения изделий холодной усадки в соответствии с настоящим изобретением обладают химической устойчивостью против таких веществ, как, например, дизельное топливо и жидкость для гидросистем.

Некоторые воплощения изделий холодной усадки в соответствии с настоящим изобретением дают увеличение веса менее чем примерно на 25% при погружении в дизельное топливо при температуре 49°С на 24 часа и/или менее чем примерно на 10% при погружении в жидкость для гидросистем при температуре 71°С на 24 часа.

Несмотря на то что в данном документе иллюстрируются и описываются наиболее предпочтительные воплощения настоящего изобретения, сведущим в данной области техники очевидно, что возможно внесение прочих изменений и модификаций в изделие, не нарушающих идею и назначение изобретения.

Изобретение относится к изделиям холодной усадки, предназначенным для использования в местах соединения электрических кабелей или оконцевания кабелей, имеющих пропитанный маслом слой. Кабель имеет выступающий из него проводник и частично открытый слой, содержащий жидкость и окружающий проводник. На конец проводника устанавливается наконечник, и электроизолирующая эластомерная трубка покрывает весь открытый участок содержащего жидкость слоя и часть проводника. Эластомерная трубка практически непроницаема для жидкости в кабеле. В случае если кабель имеет более чем один проводник, поверх кабеля устанавливается дополнительная эластомерная перчатка. Изобретение повышает маслонепроницаемость соединения и упрощает установку. 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Герметизирующее изделие холодной усадки для концевой части кабеля, который включает множество выступающих из концевой части проводников, каждый из которых включает соответствующий маслосодержащий слой, охватывающий проводник, при этом указанное герметизирующее изделие холодной усадки содержит:
множество электроизолирующих, практически маслонепроницаемых эластомерных трубок холодной усадки, каждая из которых покрывает часть соответствующего маслосодержащего слоя; и
электроизолирующий эластомерный чехол холодной усадки, охватывающий упомянутое множество проводников, при этом упомянутый эластомерный чехол содержит основную часть в виде перчатки, которая включает одно отверстие на первом конце основной части и множество отверстий на втором конце основной части, при этом число отверстий упомянутого множества отверстий соответствует числу проводников упомянутого множества проводников кабеля, а эластомерный чехол размещен на кабеле так, что каждый из проводников и соответствующая ему эластомерная трубка выходят через соответствующее одно из упомянутого множества отверстий,
при этом эластомерная трубка и эластомерный чехол выполнены с возможностью эластичной деформации в соответствии с расширением и сжатием масла в маслосодержащем слое, обеспечивая тем самым уменьшение внутреннего давления в кабеле.

2. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.1, отличающееся тем, что эластомерная трубка содержит состав, содержащий фтороэластомер или смесь фтороэластомера и эпихлоргидрина.

3. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.1, отличающееся тем, что эластомерный чехол содержит состав, содержащий фтороэластомер или смесь фтороэластомера и эпихлоргидрина.

4. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.2, отличающееся тем, что эластомерная трубка содержит от примерно 10 до примерно 60 частей фтороэластомера на 100 частей суммарного веса эпихлоргидрина и фтороэластомера и в котором эластомерная трубка содержит от примерно 40 до примерно 90 частей эпихлоргидрина на 100 частей суммарного веса эпихлоргидрина и фтороэластомера.

5. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.3, отличающееся тем, что эластомерный чехол содержит от примерно 10 до примерно 60 частей фтороэластомера на 100 частей суммарного веса эпихлоргидрина и фтороэластомера и в котором эластомерная перчатка содержит от примерно 40 до примерно 90 частей эпихлоргидрина на 100 частей суммарного веса эпихлоргидрина и фтороэластомера.

6. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.2, отличающееся тем, что упомянутый состав дополнительно содержит материал заполнителя, выбранный из группы, состоящей из угольного порошка армирующего класса, армирующих заполнителей на основе кремнезема, фторопластов, глин, оксидов металлов и их сочетаний.

7. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.1, отличающееся тем, что кабель выполнен в виде освинцованного кабеля с бумажной изоляцией.

8. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.1, отличающееся тем, что упомянутый кабель содержит частично открытый центральный проводник, при этом маслосодержащий слой представляет собой частично открытый слой пропитанной маслом электроизолирующей бумаги, охватывающей проводник, при этом упомянутый кабель включает частично открытый полупроводящий слой, охватывающий бумажный слой, и при этом кабель вкючает свинцовую оболочку, охватывающую полупроводящий слой, а также электроизолирующую эластомерную трубку, контактирующую с частью открытых участков полупроводящего и бумажного слоев и охватывающую упомянутую часть открытых участков, при этом указанная эластомерная трубка содержит состав, содержащий фтороэластомер или смесь фтороэластомера и эпихлоргидрина.

9. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.8, отличающееся тем, что эластомерный чехол содержит состав, содержащий фтороэластомер или смесь фтороэластомера и эпихлоргидрина.

10. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.9, отличающееся тем, что эластомерная трубка и эластомерный чехол содержат от примерно 10 до примерно 60 частей фтороэластомера на 100 частей суммарного веса эпихлоргидрина и фтороэластомера и в котором эластомерная трубка и эластомерный чехол содержат от примерно 40 до примерно 90 частей эпихлоргидрина на 100 частей суммарного веса эпихлоргидрина и фтороэластомера.

11. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.8, отличающееся тем, что эластомерная трубка имеет длину, практически равную общей длине или большую общей длины открытых участков полупроводящего и бумажного слоев.

12. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.11, отличающееся тем, что эластомерный чехол имеет длину, практически равную длине или большую длины эластомерной трубки.

13. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.8, отличающееся тем, что эластомерный чехол дополнительно охватывает часть свинцовой оболочки и часть центрального проводника.

14. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.1 отличающееся тем, что, упомянутый кабель содержит кабельное переходное соединение, которое содержит:
множество кабельных муфт, каждая из которых установлена на конце соответствующего проводника упомянутого множества проводников,
при этом на каждом из упомянутого множества проводников соответствующая электроизолирующая, практически маслонепроницаемая эластомерная трубка покрывает часть соответствующего открытого участка маслосодержащего слоя и часть кабельной муфты.

15. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.1, отличающееся тем, что эластомерная трубка содержит состав, содержащий фтороэластомер или смесь фтороэластомера и эпихлоргидрина.

16. Герметизирующее изделие холодной усадки по п.15, отличающееся тем, что эластомерная трубка содержит от примерно 10 до примерно 60 частей фтороэластомера на 100 частей суммарного веса эпихлоргидрина и фтороэластомера и в котором эластомерная трубка содержит от примерно 40 до примерно 90 частей эпихлоргидрина на 100 частей суммарного веса эпихлоргидрина и фтороэластомера.