СБОРКА СКРУЧЕННЫХ, ИЗОЛИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОВ Российский патент 2013 года по МПК H01B7/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к сборке свитых, изолированных электрических проводов.

Оно применяется, как правило, но не исключительно, в областях производства силовых кабелей и/или телекоммуникационных кабелей, а более конкретно, в области производства низковольтных кабелей, используемых в зданиях, рассчитанных в соответствии с европейскими нормами H07VU, H07VK, 07Z1U и 07Z1K на максимальное напряжение в 750 В.

Предшествующий уровень техники

Из документа FR 2122323 известна сборка электрических изолированных проводов, легко отделяемых друг от друга без использования специально предназначенного для этого инструмента.

Электрические изолированные провода этой сборки располагаются друг с другом и таким образом, чтобы сформировать слой из изолированных электрических проводов. В канавках, образованных между каждой парой электрических изолированных проводов, располагаются шнуры из термоплавкого клея, хорошо известного под английским термином «Hot Melt», обеспечивающего склеивание между собой отдельных электрических изолированных проводов. В отдельных местах в этих шнурах из термоплавкого клея имеются разрывы, используемые для разделения и соединения между собой электрических изолированных проводов.

Тем не менее у этого типа сборки имеется много недостатков. В частности, ввиду того что, с одной стороны, слоеобразная структура обладает гибкостью, проявляющейся главным образом лишь в одном направлении, то ее очень трудно вводить в защитную оболочку, а с другой стороны, ввиду того что термоплавкий клей отличается высокой упругостью (удлинение при разрыве составляет, по меньшей мере, 140%), отделение друг от друга электрических изолированных проводов, между которыми присутствует указанный выше клей, не представляется удобным.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков, присущих прежним, известным технологиям, путем предложения не только сборки электрических изолированных проводов, легко отделяемых друг от друга независимо от того, в каком месте необходимо выполнять отделение друг от друга указанных проводов вдоль сборки и без использования специального инструмента, но еще и сборки, обеспечивающей хорошее механическое удержание в сборке электрических изолированных проводов по всей ее длине.

Настоящее изобретение имеет целью предложить сборку, содержащую:

электрические изолированные провода расположенные параллельно друг другу, при этом каждый электрический провод окружен изоляционным материалом, и

термопластичный удерживающий материал, причем сборка характеризуется тем, что электрические изолированные провода свиты друг с другом, образуя, таким образом, свитый пучок, а также тем, что термопластичный удерживающий материал расположен таким образом, чтобы соединить вместе все электрические изолированные провода свитого пучка с тем, чтобы каждый электрический изолированный провод был соединен, по меньшей мере, с одним соседним электрическим изолированным проводом и, таким образом, чтобы часть изоляционного материала, по меньшей мере, одного электрического изолированного провода свитого пучка оставалась визуально идентифицируемой снаружи сборки.

Типы скрутки, используемые при сборке электрических изолированных проводов согласно изобретению хорошо известны специалистам в данной области техники и могут быть, в частности, с непрерывным или с попеременным правым/левым навивом.

Электрические изолированные провода свитого пучка удерживаются, таким образом, посредством удерживающего материала. По этой причине свитый пучок электрических изолированных проводов, в сочетании с обеспечением их механического удержания вдоль сборки, позволяет получить сборку, обладающую гибкостью в разных направлениях, что позволяет обеспечить значительное облегчение выполнения необходимых операций с кабелями и введение в защитные оболочки.

Другое преимущество изобретения заключается в том, что часть изоляционного материала, по меньшей мере, одного электрического изолированного провода, содержащего обычно цветную маркировку, остается визуально идентифицируемой снаружи сборки за счет того, что термопластичный удерживающий материал не покрывает полностью изоляционный материал.

Согласно аспекту изобретения термопластичный удерживающий материал выбирается из материалов, обладающих следующими физико-химическими характеристиками:

i) произведение Р объемной массы термопластичного удерживающего материала, выражаемой в г/см³, на усилие отделения, выражаемое в МПа, друг от друга электрических изолированных проводов, присоединенных один к другому посредством термопластичного удерживающего материала, находится в пределах от 1,5 до 3, и

ii) величина удлинения при разрыве находится в пределах от 80% до 120%, а предпочтительно в пределах от 90% до 110%.

Физико-химические характеристики термопластичного удерживающего материала позволяют, что является преимуществом настоящего изобретения, отделять друг от друга в любом месте вдоль сборки один или несколько электрических изолированных проводов свитого пучка, причем вручную без применения какого-то специального материала.

Согласно предпочтительному аспекту изобретения все электрические изолированные провода располагаются по наружному контуру свитого пучка. Свитый пучок, выполненный из электрических изолированных проводов, не содержит согласно изобретению в своем центре электрического изолированного провода. Таким образом, часть изоляционного материала, используемого в каждом электрическом изолированном проводе свитого пучка, остается визуально идентифицируемой снаружи сборки, а предпочтительно часть изоляционного материала каждого электрического изолированного провода остается идентифицируемой непрерывным образом вдоль сборки.

В том случае, когда два электрических изолированных провода контактируют друг с другом, они образуют между собой канавку, или свободное пространство, на наружной поверхности свитого пучка. Ниже дается описание «наружных канавок».

В том случае, когда термопластичный удерживающий материал располагается непрерывным образом на всем протяжении сборки, а предпочтительно в одной или нескольких наружных канавках, механическое удержание в собранном состоянии этой сборки является гомогенным на всем протяжении сборки.

Термопластичный удерживающий материал содержит, по меньшей мере, поливинилхлорид и/или, по меньшей мере, полиолефин, которые соответствуют, в частности, по своим физико-химическим характеристикам требованиям, приведенным в пунктах i и ii, но, разумеется, может применяться и смесь поливинилхлорида и/или полиолефинов.

Термопластичный удерживающий материал может, помимо прочего, содержать, по меньшей мере, один эластомер, причем в таком количестве, которое будет способно сохранять свои термопластичные свойства и, в частности, соответствовать по своим физико-химическим характеристикам требованиям, приведенным в пунктах i и ii.

С целью сближения физико-химических характеристик термопластичного удерживающего материала и изоляционного материала электрических изолированных проводов термопластичный удерживающий материал выбирается идентичным изоляционному материалу, применяемому для изоляции электрических проводов.

В особом способе реализации изобретения термопластичный удерживающий материал содержит, помимо прочего, по меньшей мере, одну присадку, выбираемую среди продуктов, обладающих скользящими свойствами, продуктов, обладающих отпугивающими грызунов свойствами, и продуктов, сигнализирующих о возникновении физико-химических явлений, или один из них в виде смеси перечисленных.

В качестве примера можно привести продукты, обладающие скользящими свойствами, это продукты, такие как воски, масла или консистентные смазки («dry lubricants»); продукты, обладающие отпугивающими грызунов свойствами, - ароматические кетоны; и продукты, способные сигнализировать о возникновении физико-химических явлений, это целлюлозный полимер, акриловые волокна или кетоны эфирных масел.

Количество электрических изолированных проводов, входящих в состав сборки, может составлять, согласно изобретению, предпочтительно от 2 до 6.

Согласно другой характеристике изобретения каждый электрический провод (не изолированный) имеет поперечное сечение, находящееся в пределах от 0,25 мм² до 6 мм².

Другим предметом рассматриваемого изобретения является способ изготовления сборки в том виде, в котором он был описан выше, включающий в себя следующие этапы, предусматривающие:

A) свивку между собой электрических изолированных проводов, расположенных параллельно одни по отношению к другим для образования свитого пучка, и

B) расположение термопластичного удерживающего материала таким образом, чтобы объединить вместе все электрические изолированные провода, входящие в состав свитого пучка, полученного в ходе выполнения этапа А, посредством термопластичного удерживающего материала с тем, чтобы электрический изолированный провод скрутки оказался в итоге соединенным, по меньшей мере, с одним соседним с ним электрическим изолированным проводом и, таким образом, чтобы часть изоляционного материала, а по меньшей мере, один электрический изолированный провод свитого пучка оставался визуально идентифицируемым снаружи сборки.

Этапы А и В могут выполняться в «тандеме», то есть непрерывно один за другим в одной производственной линии, или же в «несколько приемов», то есть в прерывистом режиме.

Согласно предпочитаемому способу реализации изобретения этап В выполняется с использованием экструдера, путем экструзии и укладки, предпочтительно в непрерывном режиме на всем протяжении сборки, термопластичного удерживающего материала вокруг свитого пучка, в наружных канавках указанной выше свитого пучка. Используемым типом экструзии является, как правило, экструзия, носящая название «набивной». Внутренняя структура фильеры на выходе экструдера препятствует термопластичному удерживающему материалу покрывать полностью весь свитый пучок с тем, чтобы оставлять видимой часть изоляционного материала одного или нескольких электрических изолированных проводов, а предпочтительно и всех электрических изолированных проводов, входящих в состав сборки. Этот тип способа изготовления хорошо известен специалистам, работающим в данной области техники.

Краткое описание чертежей

Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут показаны на базе прилагаемых примеров, сопровождаемых чертежами, причем указанные примеры и чертежи приводятся в качестве иллюстрации возможностей изобретения и не носят ограничительного характера, на которых:

фиг.1-4 схематически изображают приведенные в поперечном разрезе конструкции различных сборок электрических изолированных проводов или «изолированных проводов», соответствующих настоящему изобретению;

фиг.5 схематично изображает в продольном разрезе экструзионную головку экструдера в процессе выполнения этапа укладки термопластичного удерживающего материала на свитый пучок в соответствии с изобретением.

Для большей ясности изложения одни и те же элементы, упоминаемые в тексте, обозначаются одинаковыми символами. По этой же причине схематично представлены в тексте только наиболее важные для понимания изобретения элементы конструкции, причем без соблюдения масштаба.

Описание вариантов воплощения изобретения

На фиг.1 показана сборка 10, включающая в себя два изолированных провода 1, причем каждый изолированный электрический провод 1 включает в себя центральную токопроводящую жилу 2, окруженную изоляционным материалом 3. Указанные два изолированных электрических провода приводятся в состояние контакта и совместно скручиваются. Термопластичный удерживающий материал 4 экструдируется и укладывается в непрерывном режиме в наружные канавки 5, образованные в пространстве, расположенном между двух изолированных электрических проводов с целью их склеивания друг с другом.

Указанный выше термопластичный удерживающий материал заполняет наружные канавки 5 таким образом, что внешний диаметр поперечного кольцевого сечения, в которое вписывается термопластичный удерживающий материал, оказывается ниже внешнего диаметра поперечного кольцевого сечения, в которое вписывается свитый пучок. По этой причине термопластичный удерживающий материал не покрывает полностью весь свитый пучкок, а оставляет видимой часть За изоляционного материала каждого изолированного электрического провода 1 на всем протяжении сборки 10.

На фиг.2, 3 и 4 представлены другие примеры сборки 11, 12, 13, содержащие соответственно три, четыре и пять изолированных электрических свитых проводов 1. Термопластичный удерживающий материал 4 экструдируется и укладывается в непрерывном режиме в наружные канавки 5, расположенные между всеми изолированными электрическими проводами с целью их склеивания. Указанный выше термопластичный удерживающий материал заполняет наружные канавки, причем таким образом, что внешний диаметр поперечного кольцевого сечения, в которое вписывается термопластичный удерживающий материал, оказывается по величине ниже внешнего диаметра поперечного кольцевого сечения, в которое вписывается свитый пучок. По этой причине термопластичный удерживающий материал не покрывает полностью весь свитый пучок, а оставляет видимой часть За изоляционного материала каждого изолированного электрического провода 1 на всем протяжении сборки 11, 12, 13.

Как показано на фиг.1-4, сборки не содержат никакого провода в центре скрутки.

На фиг.5 схематически представлен продольный разрез экструзионной головки 20 экструдера в процессе выполнения этапа укладки термопластичного удерживающего материала поверх свитого пучка 14, состоящего из электрических изолированных проводов 1, выполненного в соответствии с изобретением. Эта экструзионная головка 20 содержит фильеру 21 с внутренним выходным диаметром d, идентичным диаметру, в который вписывается свитый пучок 14. Направляющий пуансон 22, также с внутренним выходным диаметром d, располагается на входе фильеры 21. Распределительный канал 23 позволяет довести поток термопластичного удерживающего материала до расплавленного состояния на уровне свитого пучка 14 указанного выше распределительного канала 23, расположенного в пространстве между фильерой 21 и направляющим пуансоном 22. Кроме того, свитый пучок 14 сам вращается в направлении стрелки F1, перемещаясь в направлении стрелки F2.

Внутренний диаметр d выходной фильеры 21 не позволяет термопластичному удерживающему материалу покрыть полностью весь свитый пучок, но позволяет укладывать только термопластичный удерживающий материал в наружные канавки свитого пучка 14. Что касается направляющего пуансона 22, то он позволяет отцентрировать свитый пучок с целью поддержания гомогенности толщины экструдируемого термопластичного удерживающего материала по всей длине свитого пучка и избежать возврата материала (термопластичного удерживающего материала) в распределительный канал 23.

Примеры

Изготовление свитого пучка производится в том виде, в котором он представлен на фиг.2, путем свивания с повивом трех изолированных электрических проводов, каждый из которых содержит токопроводящую жилу с поперечным сечением в 1,5 мм², покрытую поверх слоем изоляционного материала из ПВХ, со средней толщиной слоя в 0,7 мм, выпускаемого в продажу компанией INEOS Compounds под маркой GGA 100.

Затем термопластичный удерживающий материал экструдируется и укладывается вокруг свитого пучка в наружные канавки скрутки согласно способу, который описан выше, и в соответствии с настоящим изобретением. Термопластичный удерживающий материал идентичен по своей природе материалу изолирующих слоев электрических проводов.

Сформированная таким образом сборка позволяет оператору достаточно хорошо идентифицировать визуально, на всем протяжении сборки, каждый изолированный электрический провод, который входит в ее состав.

Характеристика материала

В настоящем изобретении объемная масса термопластичного удерживающего материала определяется по методу выталкивающей силы Архимеда. Этот метод заключается в измерении веса предмета, находящегося сначала на воздухе, потом в жидкости типа этанола.

Что касается усилия по отделению друг от друга двух электрических изолированных проводов, входящих в состав сборки, то оно определяется по методу, заключающемуся в разделении прежде всего указанных проводов на длине в 5 см. Затем эти два разделенных электрических изолированных провода удерживаются, соответственно, между двух губок разрывной машины. Разрывная машина регистрирует результаты измерений, относящиеся к усилиям по отделению друг от друга этих двух электрических изолированных проводов, входящих в состав сборки, за пределами их 5-сантиметрового отделения друг от друга.

Удлинение при разрыве термопластичного удерживающего материала определяется по методу, соответствующему норме EN 60811. Этот метод заключается в изготовлении прежде всего образцов растяжения, имеющих форму гантелей, из термопластичного удерживающего материала рассматриваемого изобретения. Концы образца соответственно удерживаются между двух губок разрывной машины. И разрывная машина регистрирует в этом случае результаты измерения, касающиеся разрыва указанного образца.

Для облегчения отделения друг от друга склеенных друг с другом проводов, входящих в состав сборки, без использования специального инструмента необходимо, чтобы результат произведения был ниже 3, а удлинение при разрыве было ниже 120%, при этом произведение Р представляет собой результат умножения объемной массы термопластичного удерживающего материала, определяемого в г/см³, на величину усилия по отделению друг от друга, выражаемую в МПа, двух электрических изолированных проводов, соединенных друг с другом посредством термопластичного удерживающего материала.

Помимо прочего, для сохранения механического удержания, достаточного для выполнения всех необходимых манипуляций, производимых во время сборки, величины указанного выше произведения Р и удлинения при разрыве должны быть соответственно выше 1,5 и 80%.

При использовании трех вышеописанных методов для определения характеристик термопластичного удерживающего материала согласно изобретению специалист в данной области техники может легко идентифицировать материалы, соответствующие по своим параметрам изобретению, и получить те преимущества, которые обеспечивает изобретение.

Материал ПВХ, используемый в рассмотренном выше примере, соответствует условиям настоящего изобретения. Он характеризуется следующими физико-химическими характеристиками:

- объемная масса: в пределах от 1,05 г/см³ до 1,20 г/см³,

- сопротивление отделению друг от друга проводов свитого пучка: от 1,5 МПа до 2,4 МПа, и

- удлинение при разрыве: от 90% до 110%.

Изобретение применяется, как правило, в областях производства силовых кабелей, телекоммуникационных, а именно низковольтных кабелей, используемых в зданиях на максимальное напряжение 750 В. Изобретение относится к сборке, содержащей электрические изолированные провода, расположенные параллельно друг другу, причем каждый электрический провод окружен изоляционным материалом и термопластичным удерживающим материалом, при этом электрические изолированные провода свиты друг с другом, образуя свитый пучок, термопластичный удерживающий материал размещен таким образом, чтобы соединять все электрические изолированные провода свитого пучка вместе с тем, чтобы каждый электрический изолированный провод был соединен, по меньшей мере, с одним соседним с ним электрическим изолированным проводом и, таким образом, чтобы часть изоляционного материала, по меньшей мере, одного электрического изолированного провода свитого пучка оставалась визуально идентифицируемой снаружи сборки. Изобретение обеспечивает улучшение отделения друг от друга электрических изолированных проводов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Сборка свитых электрических изолированных проводов,
содержащая:
электрические изолированные провода, расположенные параллельно друг другу, при этом каждый электрический провод окружен изоляционным материалом, и
термопластичный удерживающий материал,
отличающаяся тем, что электрические изолированные провода свиты друг с другом, образуя свитый пучок, при этом термопластичный удерживающий материал расположен таким образом, чтобы соединять все электрические изолированные провода свитого пучка вместе, чтобы каждый электрический изолированный провод был соединен, по меньшей мере, с одним соседним с ним электрическим изолированным проводом таким образом, чтобы часть изоляционного материала, по меньшей мере, одного электрического изолированного провода свитого пучка оставалась визуально идентифицируемой снаружи сборки.

2. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что термопластичный удерживающий материал выбран из материалов, обладающих следующими физико-химическими характеристиками:
произведение объемной массы Р термопластичного удерживающего материала (г/см³) на усилие (МПа), необходимое для отделения друг от друга двух электрических изолированных проводов, соединенных друг с другом посредством термопластичного удерживающего материала, находится в пределах от 1,5 до 3, и
удлинение при разрыве находится в пределах от 80% до 120%, предпочтительно в пределах от 90% до 110%.

3. Сборка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что термопластичный удерживающий материал расположен непрерывным образом вдоль сборки.

4. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что все электрические изолированные провода расположены по наружному контуру свитого пучка.

5. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что часть изоляционного материала остается непрерывно идентифицируемой вдоль сборки.

6. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что термопластичный удерживающий материал содержит, по меньшей мере, поливинилхлорид и/или, по меньшей мере, полиолефин.

7. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что термопластичный удерживающий материал идентичен изоляционному материалу электрических изолированных проводов.

8. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что термопластичный удерживающий материал содержит дополнительно, по меньшей мере, одну присадку, выбираемую среди средств, обладающих скользящими свойствами, средств, обладающих отпугивающими грызунов свойствами, и средств, свидетельствующих о возникновении физико-химических явлений.

9. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что содержит в своем составе от 2 до 6 электрических изолированных проводов.

10. Сборка по п.1, отличающаяся тем, что каждый электрический провод имеет поперечное сечение в пределах от 0,25 мм² до 6 мм².

11. Сборка по п.1 или 3, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из электрических изолированных проводов расположен по наружному контуру свитого пучка, и предпочтительно, по меньшей мере, два из электрических изолированных проводов расположены по наружному контуру свитого пучка.

12. Способ изготовления сборки свитых электрических изолированных проводов по пп.1-10, отличающийся тем, что он содержит этапы, на которых:
A) свивают между собой электрические изолированные провода, расположенные параллельно друг другу, с целью образования свитого пучка, и
B) укладывают термопластичный удерживающий материал таким образом, чтобы соединить все электрические изолированные провода свитого пучка, полученного на этапе А, вместе посредством термопластичного удерживающего материала с тем, чтобы каждый электрический изолированный провод свитого пучка был соединен, по меньшей мере, с одним соседним с ним электрическим изолированным проводом, причем таким образом, чтобы часть изоляционного материала, по меньшей мере, одного электрического изолированного провода свитого пучка оставалась визуально идентифицируемой снаружи сборки.