КАБЕЛЬ МОНТАЖНЫЙ БРОНИРОВАННЫЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ВЗРЫВОПОЖАРОБЕЗОПАСНЫЙ, В ТОМ ЧИСЛЕ ДЛЯ ИСКРОБЕЗОПАСНЫХ ЦЕПЕЙ Российский патент 2018 года по МПК H01B11/02 

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к конструкциям монтажных многожильных кабелей, не распространяющих горение, предназначенных для фиксированного межприборного монтажа электрических устройств промышленных предприятий, в том числе во взрывоопасных зонах всех классов при использовании различных методов взрывозащиты, включая «искробезопасную электрическую цепь i» по ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010, ГОСТ IEC 60079-14-2013.

Общеизвестно для защиты кабелей от механических повреждений и коррозии применение брони типа «К» из стальных оцинкованных круглых проволок (ГОСТ 7006-72 «Покровы защитные кабелей. Конструкция и типы, технические требования и методы испытаний»). Броня из стальных оцинкованных круглых проволок накладывается поверх подушки кабеля сплошным повивом. Диаметр проволоки выбирают в зависимости от диаметра кабеля под броней, но не менее 1,4 мм. Преимущественная область прокладки кабелей с броней типа «К» - непосредственно в грунт или на речных переходах, в условиях, где возможно появление значительных раздавливающих усилий.

Существует особая область применения кабелей с круглой проволочной броней. Такой областью является прокладка во взрывоопасных зонах, преимущественно внутри производственных помещений.

В этом случае открыто допускается применять только бронированные кабели (табл.7.3.14 ПУЭ «Правила устройства электроустановок», шестое издание, С-Пб, Из-во «ДЕАН», 2004 г.).

Для этого случая тяжелые кабели, такие как силовые и контрольные (с большим сечением токопроводящих жил, до 10 мм² и более), изготавливают с ленточной броней и круглопроволочной броней по ГОСТ 7006-72. На легкие кабели, к которым относятся кабели управления и монтажные (с малым сечением токопроводящих жил, преимущественно не более 2,5 мм²), накладывают панцирную оплетку (металлическую броню с диаметром проволок 0,3 мм и более, но, как правило, не более 0,6 мм).

Например, в кабелях управления с полиэтиленовой изоляцией в оболочке из поливинилхлоридного пластиката предусмотрены конструкции бронированных кабелей трех типов: в панцирной оплетке из стальных нержавеющих проволок, в панцирной оплетке из стальных оцинкованных проволок и в панцирной оплетке из медных луженых проволок (ГОСТ 18404.3-73 «Кабели управления с полиэтиленовой изоляцией в оболочке из поливинилхлоридного пластиката. Технические условия»).

Для сравнения стальных и медной оплеток приведем технические параметры материалов.

Проволока стальная оцинкованная диаметром 0,3 мм и более имеет временное сопротивление разрыву в пределах 340-540 Н/мм² (ГОСТ 1526-81 «Проволока стальная оцинкованная для бронирования электрических проводов и кабелей», Сборник стандартов «Проволока металлическая» Часть 1, М., ИПК «Издательство стандартов», 2003 г.).

Удельное электрическое сопротивление не должно превышать для обычной стальной оцинкованной проволоки (ГОСТ 1668-73 «Проволока стальная оцинкованная для воздушных линий связи», Сборник стандартов «Проволока металлическая». Часть 1, М., ИПК «Издательство стандартов», 2003 г.).

Лужение меди производится в кабельной технике горячим способом, поэтому луженая медь становится мягкой и попадает под классификацию «мм».

Медь типа «мм» имеет удельное электрическое сопротивление, равное (таблица 1, 2, И.Б. Пешков «Материалы кабельного производства», М., Машиностроение, 2013 г.). Временное сопротивление разрыву для меди типа «мм» составляет 210-250 н/мм².

Казалось бы, по разрывной прочности медь незначительно уступает стали. Но медь обладает таким негативным свойством, как пластическая текучесть. Предел текучести меди составляет 60-70 н/мм² (таблица 11.3, «Справочник по электротехническим материалам» под редакцией Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева, т.3, Л., «Энергоатомиздат», 1988 г.).

Это означает, что при длительных нагрузках с такими значениями происходит утонение, а впоследствии и разрыв медных проволок оплетки. Поэтому медь значительно уступает стали при использовании ее в качестве брони. Качество экранирования определяется параметром затухания экранирования. Затухание экранирования состоит из двух слагаемых: затухания поглощения и затухания отражения. Затухание поглощения прямо пропорционально зависит от проводимости материала экрана: чем выше проводимость, тем выше затухание поглощения и затухание экранирования в целом. А проводимость материала экрана обратно пропорциональна электрическому сопротивлению материала экрана (И.И. Гроднев, С.М. Верник, «Линии связи. Учебник для высших учебных заведений», М., «Радио и связь», 1988 г.). Поэтому медный экран превосходит стальной при электромагнитном экранировании.

Таким образом, броня из медных луженых проволок по радиальным и продольным нагрузкам в несколько раз хуже брони из стальных проволок, а экран из стальных проволок значимо уступает экрану из медных проволок, и они друг друга эквивалентно подменять не могут.

Известны усовершенствованные бронепроволоки для электрических (каротажных) кабелей по патенту на изобретение RU №2320041 от 15.06.2006, МПК H01B 7/26.

Электрический кабель по данному изобретению содержит, по меньшей мере, один изолированный проводник и один или более слоев проволочной брони, окружающих этот изолированный проводник. При этом бронепроволоки содержат высокопрочную сердцевину и оболочку из стойкого к коррозии сплава, которая является наружным слоем бронепроволок. Согласно пп. 8-11 оболочка преимущественно выполняется одним из сплавов никеля-хрома, никеля-кобальта, бериллия-меди, меди-никеля-олова, супераустенитных нержавеющих сталей. Главной задачей, решаемой этим изобретением, является антикоррозионная защита. И несмотря на то, что кабели по описываемому изобретению могут включать в себя бронепроволоки, используемые в качестве обратных (заземляющих) проводников электрического тока, которые обеспечивают проводящие пути для заземления скважинного оборудования или каротажных приборов, в изобретении не оговаривается вопрос минимизации электрического сопротивления бронепроволок: все вышеперечисленные сплавы для оболочек бронепроволок имеют удельное электрическое сопротивление, значительно превышающее удельное электрическое сопротивление меди.

Известен кабель монтажный по патенту на полезную модель №113413 «Кабель монтажный, преимущественно взрывопожаробезопасный, в том числе для искробезопасных цепей» от 06.10.2011, МПК H01B 7/295. Кабель содержит сердечник не менее чем из одной изолированной полимером многопроволочной токопроводящей медной или медной луженой жилы или не менее чем одной группы названных жил, предварительно скрученных в пару или тройку, или четверку, заполнитель и полимерную влагозащитную оболочку. Для изоляции и оболочки использованы полимеры, обладающие одновременно свойством холодостойкости с температурой хрупкости не выше минус 60°C и теплостойкости с температурой плавления не ниже 105°C. В отдельных воплощениях кабель имеет общий экран в виде оплетки из медных или медных луженых проволок и броню в виде оплетки из круглых стальных проволок. Недостатком данной конструкции является неэкономичность конструкции, обусловленная раздельным изготовлением экрана и брони из металлических проволок.

В качестве прототипа выберем конструкцию кабеля по патенту на полезную модель RU №113413.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в создании кабеля монтажного, преимущественно взрывопожаробезопасного, в том числе для искробезопасных цепей, с повышенной экономичностью производства.

Технический результат достигается тем, что предлагается кабель монтажный, бронированный, преимущественно взрывопожаробезопасный, в том числе для искробезопасных цепей, содержащий сердечник, состоящий не менее чем из одной изолированной полимером многопроволочной токопроводящей медной или медной луженой жилы, или не менее чем из одной группы названных жил, предварительно скрученных между собой в пару или тройку, или четверку, полимерный заполнитель, броню в виде оплетки или обмотки из круглых или плоских проволок и экструдированную полимерную влагозащитную оболочку. Броня выполнена преимущественно из биметаллических сталемедных проволок и одновременно является общим экраном, причем сталемедная проволока выполнена в виде стальной сердцевины, на которую наложен медный слой с площадью в поперечном сечении, не превышающей 60%.

Броня в монтажных кабелях для взрывоопасных зон выполняет одну основную функцию: обеспечивать необходимую прочность при раздавливании под воздействием радиальных сил. Прочность при раздавливающих усилиях обеспечивается плотностью оплетки (достижением не меньшей плотности, чем у аналога).

При выборе одинакового диаметра проволок стальных в прототипе и биметаллических сталемедных в предлагаемом изобретении, а также одинакового числа проволок в пасьме (пасьма - это пучок проволок, отдаваемый при оплетке с одной катушки) и угле наложения оплетки стойкость к воздействию радиальных усилий прототипа и кабеля в соответствии с предполагаемым изобретением будет одинаковой.

Экранирующие свойства экрана-оплетки зависят от плотности наложения оплетки. Потребуем, чтобы броня-оплетка накладывалась с той же плотностью, что и экран-оплетка.

При одинаковой плотности оплетки экрана и брони затухание отражения будет примерно одинаковым. Будем сравнивать затухание поглощения сравнением электрического сопротивления.

Экран-оплетка в кабелях монтажных преимущественно накладывается из медной мягкой проволоки диаметром 0,15 мм.

Электрическое сопротивление проволоки рассчитывают по формуле (С.Н. Ксенофонтов, Э.Л. Портнов «Направляющие системы электросвязи. Сборник задач», М., Горячая линия - Телеком, 2004 г.):

где - удельное электрическое сопротивление меди;

- диаметр проволоки.

Для проволоки диаметром 0,15 мм расчет показывает, что электрическое сопротивление будет равно 976 Ом/км.

Электрическое сопротивление медного слоя биметаллической сталемедной проволоки можно рассчитать по формуле:

где - диаметр проволоки, преимущественно применяемой для бронирования монтажных кабелей (в данном случае биметаллической сталемедной проволоки);

k=0,4 - коэффициент, учитывающий сечение медного слоя биметаллической сталемедной проволоки.

Подставляя известные значения в формулу (2), получаем электрическое сопротивление медного слоя в биметаллической сталемедной проволоке диаметром 0,3 мм, равное 610 Ом/км. Так как стальной сердечник биметаллической проволоки также является проводником с удельным электрическим сопротивлением, гораздо большим удельного электрического сопротивления меди, он подключен по отношению к медному слою параллельно, то по правилу параллельного подключения сопротивлений суммарное сопротивление будет меньше наименьшего, а значит меньше 610 Ом/км. Проводимость обратно пропорциональна электрическому сопротивлению, то есть, чем меньше электрическое сопротивление, тем больше проводимость. А как было оговорено выше, затухание поглощения прямо пропорционально проводимости, то есть, чем выше проводимость, тем выше затухание поглощения.

Таким образом, затухание экранирования брони-оплетки с диаметром проволок 0,3 мм, на которых медный слой составляет до 60% площади в поперечном сечении (в расчете использована площадь медного слоя 40%), больше, чем затухание экранирования стандартного экрана оплетки с медными проволоками диаметром 0,15 мм при равных плотностях оплетки. А это означает большую эффективность экранирования.

Наложение экрана-оплетки и брони-оплетки в России производится на оплеточных машинах марки «Унидра» производства Германии, примерно с одинаковой скоростью 1-3 м/мин. Эта самая низкая скорость изготовления элементов кабельной конструкции. Для примера приведем преимущественные скорости изготовления некоторых других элементов конструкции: изолирование токопроводящих жил - 100-600 м/мин, скрутка жил в пару - 50-150 м/мин, наложение оболочки - 50-100 м/мин.

Наложение брони-оплетки из биметаллических сталемедных проволок позволяет исключить операцию наложения экрана-оплетки, составляющую в цене кабеля примерно 10-15%). Это и является подтверждением достижения технического результата.

Для обеспечения компактности сердечника при числе жил или групп более одной целесообразно скрутить их между собой в сердечник.

Как правило, материалы изоляции, заполнителя и влагозащитной оболочки при условии обеспечения или требований по температуре хрупкости и плавления в заданном температурном диапазоне выбирают одинаковыми, руководствуясь в первую очередь требованиями пожарной безопасности.

При условии одиночной прокладки кабеля выбирают традиционный поливинилхлоридный пластикат с кислородным индексом, находящимся в диапазоне от 20 до 25.

При условии групповой прокладки кабеля (пучком) выбирают поливинилхлоридный пластикат с кислородным индексом не менее 30 (для заполнителя в соответствии с особенностями его химического состава, обусловленными большим количеством наполнителя, допускается не менее 28).

С введением в действие ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности» к кабелям, прокладываемым пучком в пределах производственных, бытовых и административных помещений стали предъявлять требования к пониженному дымогазовыделению. Для общей группы кабелей пониженной горючести, прокладываемых вне производственных, бытовых и административных помещений, присвоили индекс «нг», для группы кабелей пониженной пожароопасности с пониженным дымогазовыделением, прокладываемых внутри помещений - индекс «нг-LS». Согласно ГОСТ 31565-2012 дымообразование кабельных изделий с индексом «нг-LS» при испытании по ГОСТ IEC 61034-2-2011 не должно приводить к снижению светопроницаемости более чем на 50%.

При прокладке кабелей в помещениях, оснащенных компьютерной и микропроцессорной техникой, предъявляют дополнительное требование по выделению в процессе горения и/или тления коррозионно-активных газов, паров галогенных кислот в пересчете на HCl не более 5,0 мг/г. Для таких кабелей выбирают полимерную композицию, не содержащую галогенов, с кислородным индексом не менее 35.

Общие показатели пожарной безопасности с учетом требований ГОСТ 31565-2012 представлены в таблице 1.

Для изоляции, заполнителя, влагозащитной оболочки кабелей, применяемых для подвижного монтажа (например: переносные лампы, электроинструмент, сварочные установки), выбирают кабельную резину.

В этом случае кислородный индекс требуется не выше 25.

Для условий прокладки кабелей при требовании повышенной гибкости выбирают полиолефиновый или полиуретановый термопластичный эластомер с кислородным индексом не менее 29. При этом полиолефиновый термопластичный эластомер дешевле полиуретанового, но полиуретановый термопластичный эластомер выдерживает до 1 миллиона изгибов при температуре минус 30°C.

Для условий прокладки кабелей при требовании повышенной гибкости и работе в широком диапазоне температур выбирают изоляцию, заполнитель и влагозащитную оболочку из силиконовой резины. При предъявлении дополнительного требования огнестойкости выбирают керамизирующуюся силиконовую резину.

В случае обеспечения передачи по группам (парам) высокочастотных сигналов, с целью снижения коэффициента затухания, целесообразно выполнять изоляцию из сшитого полиэтилена, разрешенного к применению во взрывоопасных зонах техническим циркуляром Ассоциации «Росэлектромонтаж» №14/2006 от 16.10.2006 г. «О применении кабелей из сшитого полиэтилена в кабельных сооружениях, в том числе во взрывоопасных зонах», одобренном Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор). В этом случае экструдированная поясная изоляция, заполнитель, влагозащитная оболочка выполняются из других материалов, отвечающих иным требованиям. Например: повышенным требованиям пожарной безопасности.

При предъявлении к кабелям требования огнестойкости дополнительно поверх токопроводящих жил целесообразно наложить не менее одной слюдинитовой ленты обмоткой по спирали с перекрытием, для формирования основного огнестойкого барьера.

Также поверх сердечника целесообразно наложить дополнительно бандаж не менее чем из одной слюдинитовой ленты обмоткой по спирали с перекрытием слюдяным слоем внутрь, для формирования огнестойкого крепления, сохраняющего структуру кабеля в условиях длительного воздействия открытого пламени с температурой не менее 750°C в течении 30-180 мин в соответствии с требованиями ГОСТ IEC 60331-11-2011, ГОСТ 31565-2012.

При этом в обоих случаях слюдинитовая лента обычно представляет собой слоистую композицию из слюдяной бумаги и электроизоляционной стеклоткани, пропитанных и склеенных между собой кремнийорганическим связующим.

Для обеспечения идентификации изолированных токопроводящих жил в группах и сердечнике, а также групп между собой целесообразно ввести цветовую маркировку изоляции, позволяющую однозначно определять каждую жилу в пределах группы и в сердечнике, а также различать группы между собой.

Исходя из требования помехозащищенности целесообразно установить при скрутке согласованные шаги у смежных групп (неравные и некратные), а также ограничить шаг скрутки жил в группы следующим образом: в группу из двух жил (в пару) - не более 0,1 м, из трех - не более 0,15 м, из четырех жил - не более 0,2 м.

Поверх сердечника целесообразно наложить бандаж из диэлектрических лент, причем для выполнения функции скрепления сердечника и теплового барьера, предохраняющего изоляцию токопроводящих жил от расплавления при наложении заполнителя, он должен быть выполнен из полиэтилентерефталатной или поливинилхлоридной, или полиэтиленовой, или полиамидной ленты наложенной с перекрытием в виде обмотки по спирали или продольно.

Для защиты от внутренних электромагнитных воздействий и с целью организации схем заземления по экранам целесообразно выполнить индивидуальные экраны, наложенные на отдельную токопроводящую жилу, или групповые, наложенные на отдельную группу.

Для защиты от внешних электромагнитных воздействий в широком диапазоне частот целесообразно поверх сердечника дополнительно наложить экран не менее чем из одной металлополимерной ленты металлом вовнутрь с перекрытием обмоткой по спирали или продольно с проложенной под ним экранной проволокой. В нижней части диапазона частот экранирование будет осуществлять в большей степени броней из биметаллических сталемедных проволок, в верхней части диапазона частот экранирование будет осуществлять в большей степени слоем металлополимерной ленты, наложенной по сердечнику.

Для защиты от электромагнитных воздействий в диапазоне низких частот целесообразно изготавливать индивидуальные и групповые экраны в виде оплетки или обмотки из медных или медных луженых проволок.

Для защиты от электромагнитных воздействий в диапазоне высоких частот целесообразно изготавливать индивидуальные и групповые экраны не менее чем из одной металлополимерной ленты, наложенной металлом внутрь с перекрытием обмоткой по спирали или продольно с проложенной под экраном экранной проволокой.

Для защиты от электромагнитных воздействий в широком диапазоне частот целесообразно изготавливать индивидуальные и групповые экраны в виде оплетки или обмотки из медных или медных луженых проволок, дополнительно проложив под оплетку или обмотку металлом кверху с перекрытием металлополимерную ленту продольно или обмоткой по спирали.

Преимущественно для искробезопасных кабелей на каждый индивидуальный или групповой экран целесообразно наложить экструзионным способом полимерную оболочку или поясную изоляцию в виде обмотки по спирали с перекрытием не менее чем одной полимерной лентой, причем толщину названных полимерной оболочки и поясной изоляции по индивидуальным и групповым экранам выбрать такой, чтобы она выдерживала испытание напряжением не менее 500 В переменного тока частотой 50 Гц, приложенным между любыми индивидуальными или групповыми, или общим экранами, что соответствует требованиям п. 12.2.2.1 ГОСТ Р 51330.13-99 и п. 16.2.2.1 ГОСТ IEC 60079-14-2013.

Материал для экструдированной полимерной оболочки по индивидуальным и групповым экранам, как правило, выбирают из тех же соображений, что и материал для изоляции, заполнителя и влагозащитной оболочки.

С целью идентификации в процессе эксплуатации целесообразно наружную влагозащитную оболочку кабелей для искробезопасных цепей окрашивать в синий цвет.

С целью обеспечения круглой цилиндрической формы кабеля целесообразно наложить заполнитель поверх сердечника. Заполнитель накладывают методом экструзии под давлением. Часть материала затекает в поверхностные углубления сердечника, остальная часть ложится равномерно по форме матрицы экструдера, обеспечивая круглую форму по заполнителю, а следовательно, и кабеля в целом. Если на сердечник наложить влагозащитную оболочку методом экструзии под давлением, то материал оболочки также заполнит поверхностные углубления сердечника, но это значительно усложнит снятие оболочки в процессе монтажа, так как материал влагозащитной оболочки достаточно жесткий. В то время как заполнитель выполняется мягким сплошным материалом и, по определению, должен сниматься руками.

При прокладке кабеля из взрывоопасной зоны в невзрывоопасную (или наоборот) в стену встраивается отрезок трубы, через которую пропускается кабель. В соответствии с разделом 9.4 ГОСТ IEC 60079-14-2013 (ГОСТ IEC 60079-14-2013 «Взрывоопасные среды. Часть 14. Проектирование, выбор и монтаж электроустановок») кабели в трубах должны прокладываться с трубными уплотнительными кольцами в местах входа и выхода из взрывоопасных зон для предотвращения проникновения или утечки газов или жидкостей из взрывоопасной зоны в невзрывоопасную зону. Для того чтобы кольца выполняли свою функцию, кабель должен иметь круглую цилиндрическую форму.

С целью предотвращения распространения газов или жидкостей по воздушным пустотам в сердечнике кабеля целесообразно ввести в воздушные пустоты в сердечнике заполнитель, для обеспечения частичной продольной герметизации.

Для выполнения одновременно двух требований: по круглой цилиндрической форме кабеля и частичной продольной герметизации целесообразно наложить заполнитель поверх сердечника и в воздушные полости в сердечнике.

Для улучшения плотности насадки уплотнительных колец и снижения эквивалентной относительной диэлектрической проницаемости сердечника (патент на полезную модель RU №109318 от 13 июля 2011 года по заявке №2011123545 от 10.06.2011) целесообразно выполнить заполнитель из вспененного материала.

Согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок, шестое издание, С-Пб, из-во «ДЕАН», 2004 г.), открыто и неограниченно во взрывоопасных зонах прокладываются только бронированные кабели: они не требуют дополнительной защиты или каких-то упрощенных облегченных условий, поэтому имеют широкое применение.

При необходимости заземления брони с нормируемым сопротивлением заземления подбирают требуемое количество медных луженых проволок, обеспечивающих нормируемое сопротивление, и выполняют броню из биметаллических проволок, заменив требуемое количество биметаллических проволок медными лужеными.

Из соображений экономичности броню целесообразно выполнить в виде оплетки из биметаллической сталеалюминиевой проволоки, причем сталеалюминиевая проволока представляет собой стальной сердечник, на который наложен алюминиевый слой с площадью в поперечном сечении, не превышающей 40%.

Алюминий уступает меди по удельному электрическому сопротивлению ( против ), но он легче меди и сталеалюминиевая проволока дешевле сталемедной (С.Н. Ксенофонтов, Э.Л. Портнов «Направляющие системы электросвязи. Сборник задач», М., Горячая линия - Телеком, 2004 г.).

С целью предотвращения продольного распространения воды под броней в случае нарушения целостности влагозащитной оболочки при эксплуатации во влажной среде под броню целесообразно дополнительно проложить слой водоблокирующего материала.

Для улучшения технологии и предотвращения возможного разрушения заполнителя в момент наложения брони целесообразно под броню наложить экструзионным методом промежуточную оболочку из полимерного материала, однородного с материалом названной влагозащитной оболочки, или обмотку не менее чем одной полимерной лентой с перекрытием. Выбор между промежуточной оболочкой и обмоткой осуществляется на основании степени разрушающего воздействия брони в процессе наложения и из экономических соображений.

Предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером выполнения, представленным чертежом поперечного сечения кабеля.

Изображенный на чертеже кабель монтажный, бронированный, преимущественно взрывопожаробезопасный, в том числе для искробезопасных цепей, состоит из многопроволочных токопроводящих медных или медных луженых жил 1, изолированных поливинилхлоридным пластикатом 2, изолированные жилы скручены между собой попарно, на каждую пару наложен обмоткой по спирали групповой экран из алюмополиэтилентерефталатной ленты 4 с перекрытием металлом вовнутрь с подпущенной под экраном экранной проволокой (на чертеже не показана) и поверх экрана наложена поясная изоляция 5 в виде обмотки полиэтилентерефталатной лентой с перекрытием, свободное пространство под групповым экраном заполнено заполнителем 3 на основе поливинилхлоридного пластиката, экранированные пары скручены в сердечник и свободное пространство в сердечнике заполнено заполнителем 6 на основе поливинилхлоридного пластиката, поверх сердечника наложен заполнитель 7 на основе поливинилхлоридного пластиката, затекающий в пространство между экранированными парами и имеющий в сечении круглую форму поверхности, поверх заполнителя наложена броня 8 в виде оплетки из биметаллических сталемедных проволок, каждая проволока выполнена в виде стальной сердцевины, покрытой слоем меди площадью, не превышающей 60% в поперечном сечении от всей площади проволоки, поверх брони наложена экструдированная влагозащитная оболочка 9 из поливинилхлоридного пластиката.

Технология изготовления кабелей согласно заявленному изобретению включает следующие операции.

Медные проволоки для токопроводящих жил 1 изготавливаются из медной проволоки «катанки», как правило, диаметром 8 мм методом волочения. В зависимости от диаметра готовой проволоки могут использоваться следующие операции: грубое и среднее волочение или грубое, среднее и тонкое волочение.

Для обеспечения мягкости проволоку подвергают отжигу в специальных печах отжига или на проход на операции волочения. Для получения луженых проволок отжиг не требуется. Лужение производится горячим способом, в результате чего проволока становится мягкой.

Токопроводящие жилы 1 скручиваются из необходимого количества проволок на крутильных машинах сигарного, рамочного или фонарного типа.

Изоляция 2 из поливинилхлоридного пластиката или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности, или безгалогенной полимерной композиции, или термопластичного эластомера наносится экструзионным способом на экструзионных линиях и на линиях непрерывной вулканизации - при использовании силиконовой резины.

Скрутка изолированных жил в группы - пару, тройку или четверку производится обычно на машинах рамочного типа.

Электрический экран в виде оплетки или обмотки накладывается на оплеточных или обмоточных машинах. Предварительно возможна тростка (объединение) проволок в пучки на тростильных машинах.

Электрический экран из металлополимерной ленты накладывается обмоткой по спирали с перекрытием на обмоточных машинах. Экран накладывается металлом внутрь, а под него подпускают продольно медную луженую экранную проволоку.

При изготовлении комбинированного электрического экрана металлополимерную ленту подпускают продольно с перекрытием металлическим слоем кверху под оплетку или обмотку на оплеточной или обмоточной машине, соответственно.

Обмотка и бандаж из полимерных и слюдинитовых лент изготавливается методом обмотки по спирали с перекрытием на обмоточных машинах или продольно с перекрытием с применением дополнительно нитеобмотчика или лентообмотчика для скрепления пучком нитей или узкой пластмассовой лентой по спирали.

Оболочку в виде экструдированного слоя накладывают из поливинилхлоридного пластиката или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности, или безгалогенной полимерной композиции, или термопластичного эластомера на экструзионных линиях или из силиконовой резины на линиях непрерывной вулканизации.

Заполнитель 3, 6, 7 из поливинилхлоридного пластиката или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности, или безгалогенной полимерной композиции, или термопластичного эластомера производится экструзионным способом на экструзионных линиях и на линиях непрерывной вулканизации при использовании силиконовой резины.

Вспенивание материала заполнителя производится химическим или физическим способом. В первом случае к гранулам основного материала в бункер экструзионной линии добавляют гранулированный, вспенивающий реагент, во втором случае вводят неактивный газ (например азот) в формирующийся заполнитель с помощью установки физического вспенивания.

Промежуточную оболочку и влагозащитную оболочку 9 накладывают экструзионным способом на экструзионных линиях при использовании поливинилхлоридного пластиката или специального поливинилхлоридного пластиката, или безгалогенной полимерной композиции, или термопластичного эластомера и на линиях непрерывной вулканизации при использовании резины или силиконовой резины.

Водоблокирующий слой накладывается водоблокирующей лентой обмоткой по спирали на обмоточной машине.

Броня 8 из биметаллических сталемедных или сталеалюминиевых проволок накладывается методом оплетки на оплеточных машинах или обмотки на бронировочных машинах. Предварительно возможна тростка биметаллических проволок (объединение) в пучки на тростильных машинах.

Для подтверждения технического результата был изготовлен однопарный неэкранированный кабель, бронированный биметаллическими сталемедными проволоками диаметром 0,3 мм в виде оплетки плотностью 75% с изоляцией, заполнителем и влагозащитной оболочкой из поливинилхлоридного пластиката общей длиной 100 м. Для сравнения был изготовлен однопарный кабель традиционной конструкции с экраном в виде оплетки плотностью 75% из мягких медных проволок диаметром 0,15 мм с броней в виде оплетки плотностью 75% из стальных оцинкованных проволок диаметром 0,3 мм, с изоляцией, заполнителем и влагозащитной оболочкой из поливинилхлоридного пластиката общей длиной также 100 м.

От каждого кабеля отобрали по три образца длиной по 1 м каждый. На образцах производили измерения затухания экранирования по методу «триаксиальной линии» в диапазоне частот от 1 кГц до 100 кГц.

Результаты испытаний показали, что минимальное значение затухания экранирования традиционного кабеля составило , кабеля по заявленному изобретению - . Чем выше значение затухания экранирования, тем лучше экранирующие свойства.

Так как кабель по заявленному изобретению не уступает традиционному по затуханию экранирования и при его изготовлении используется на одну операцию оплетки меньше, достижение технического результата подтверждается.

Кабель монтажный бронированный, преимущественно взрывопожаробезопасный, в том числе для искробезопасных цепей, предназначен для передачи электрической энергии, информационных сигналов, сигналов связи и для фиксированного межприборного монтажа электрических устройств промышленных предприятий, в том числе во взрывоопасных зонах всех классов при использовании различных методов взрывозащиты, включая «искробезопасную электрическую цепь». Кабель содержит сердечник не менее чем из одной изолированной токопроводящей жилы или группы названных жил, предварительно скрученных между собой в пару или тройку, или четверку. Поверх сердечника наложены заполнитель, броня и полимерная влагозащитная оболочка. Броня выполнена в виде оплетки или обмотки из биметаллических сталемедных проволок и одновременно является общим экраном. Сталемедная проволока имеет стальную сердцевину, на которую наложен медный слой с площадью в поперечном сечении, не превышающей 60%. Кабели по данному изобретению представляют собой более экономичную конструкцию по сравнению с традиционной. 21 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Кабель монтажный бронированный, преимущественно взрывопожаробезопасный, в том числе для искробезопасных цепей, содержащий сердечник, состоящий не менее чем из одной изолированной полимером многопроволочной токопроводящей медной или медной луженой жилы или не менее чем из одной группы названных жил, предварительно скрученных между собой в пару или тройку, или четверку, полимерный заполнитель, броню в виде оплетки или обмотки из круглых или плоских проволок и экструдированную полимерную влагозащитную оболочку, отличающийся тем, что броня выполнена преимущественно из биметаллических сталемедных проволок и одновременно является общим экраном, причем сталемедная проволока выполнена в виде стальной сердцевины, на которую наложен медный слой с площадью в поперечном сечении, не превышающей 60%.

2. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что при числе названных жил или групп в сердечнике более одной, жилы или группы скручены между собой в сердечник.

3. Кабель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что названная изоляция выполнена из поливинилхлоридного пластиката или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 30 и пониженным дымогазовыделением, или полимерной композиции, не содержащей галогенов с кислородным индексом не менее 30, или полиолефинового термопластичного эластомера с кислородным индексом не менее 29, или полиуретанового термопластичного эластомера с кислородным индексом не менее 29, или силиконовой резины с кислородным индексом не менее 29, в том числе керамизирующейся в условиях воздействия пламени.

4. Кабель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что под названную изоляцию дополнительно наложен слой не менее чем из одной слюдинитовой ленты обмоткой по спирали с перекрытием слюдяным покрытием внутрь.

5. Кабель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что названная изоляция названных токопроводящих жил имеет индивидуальную расцветку или цветовую маркировку, причем расцветка выполнена количеством однородных цветов, достаточным для обеспечения различия названных групп в сердечнике между собой по комбинации цветов названной изоляции или маркировки названной изоляции и для обеспечения различия изолированных жил между собой по цвету или маркировке названной изоляции внутри каждой группы и в сердечнике, скрученном из отдельных изолированных токопроводящих жил.

6. Кабель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что смежные группы имеют согласованные шаги скрутки, причем шаг скрутки в группу двух названных изолированных жил не превышает 0,1 м, трех названных изолированных жил не превышает 0,15 м, четырех названных изолированных жил не превышает 0,2 м.

7. Кабель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что поверх сердечника дополнительно наложен бандаж в виде обмотки полимерными и/или слюдинитовыми лентами по спирали с перекрытием.

8. Кабель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что поверх сердечника дополнительно наложен экран не менее чем из одной металлополимерной ленты металлом внутрь с перекрытием обмоткой по спирали или продольно с проложенной под ним экранной проволокой.

9. Кабель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что на каждую изолированную токопроводящую жилу наложен индивидуальный экран, а на каждую названную группу наложен групповой экран, причем поверх каждого индивидуального или группового экрана наложена экструзионным способом полимерная оболочка или поясная изоляция в виде обмотки по спирали с перекрытием не менее чем одной полимерной лентой, а толщина названных оболочки или поясной изоляции по индивидуальным или групповым экранам выбрана такой, чтобы она выдерживала испытание напряжением не менее 500 В переменного тока частотой 50 Гц, приложенным между любыми индивидуальными или групповыми, или дополнительным общим экранами, или броней.

10. Кабель по п. 9, отличающийся тем, что экран выполнен не менее чем одной металлополимерной лентой, наложенной металлом внутрь с перекрытием обмоткой по спирали или продольно с проложенной под ним экранной проволокой.

11. Кабель по п. 9, отличающийся тем, что экран выполнен в виде обмотки или оплетки из медных или медных луженых проволок.

12. Кабель по п. 11, отличающийся тем, что под экран в виде обмотки или оплетки дополнительно наложена металлом кверху с перекрытием металлополимерная лента продольно или обмоткой по спирали.

13. Кабель по п. 9, отличающийся тем, что названная полимерная оболочка поверх индивидуального или группового экрана выполнена из поливинилхлоридного пластиката или из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 35 с пониженным дымогазовыделением, или полимерной композиции не содержащей галогенов с кислородным индексом не менее 35, или полиолефинового термопластичного эластомера с кислородным индексом не менее 29, или полиуретанового термопластичного эластомера с кислородным индексом не менее 29, или силиконовой резины с кислородным индексом не менее 29, в том числе керамизирующейся в условиях воздействия пламени.

14. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что поверх сердечника экструзионным способом наложен концентрическим слоем заполнитель.

15. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что заполнитель из материала однородного с материалом заполнителя поверх сердечника дополнительно введен в воздушные полости сердечника и названных групп, обеспечивая их частичную продольную герметизацию.

16. Кабель по п. 14, отличающийся тем, что заполнитель выполнен из вспененного материала.

17. Кабель по п. 14, отличающийся тем, что заполнитель выполнен на основе поливинилхлоридного пластиката или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28, с пониженным дымогазовыделением, или полимерной композиции, не содержащей галогенов с кислородным индексом не менее 28, или полиолефинового термопластичного эластомера с кислородным индексом не менее 28, или полиуретанового термопластичного эластомера с кислородным индексом не менее 28, или силиконовой резины, с кислородным индексом не менее 28, в том числе керамизирующейся в условиях воздействия пламени.

18. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что влагозащитная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 35, с пониженным дымогазовыделением, или полимерной композиции, не содержащей галогенов с кислородным индексом не менее 35, или полиолефинового термопластичного эластомера с кислородным индексом не менее 29, или полиуретанового термопластичного эластомера с кислородным индексом не менее 29, или силиконовой резины с кислородным индексом не менее 29, в том числе керамизирующейся в условиях воздействия пламени.

19. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что не менее одной из проволок выполнено медными лужеными.

20. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что броня выполнена из биметаллических сталеалюминиевых проволок, причем сталеалюминиевая проволока представляет собой стальной сердечник, на который наложен алюминиевый слой с площадью в поперечном сечении, не превышающей 40%.

21. Кабель по любому из пп. 1 или 19, отличающийся тем, что под броню дополнительно проложен слой водоблокирующего материала.

22. Кабель по любому из пп. 1 или 19, отличающийся тем, что под броню дополнительно наложена экструзионным способом промежуточная оболочка из полимерного материала однородного с материалом названной влагозащитной оболочки или обмотка не менее чем одной полимерной лентой с перекрытием.