Муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей Российский патент 2023 года по МПК H02G15/00 

Область техники.

Изобретение относится к области электротехники, к концевым соединителям для кабелей, находящихся в жидкой среде, предназначено для подключения погружных электродвигателей в конструкциях вводов напряжения и применяется для кабелей, находящихся в жидкой среде.

Уровень техники.

Известна Высокотемпературная муфта кабельного ввода погружного электродвигателя из патентного документа RU 203568 U1, содержащая корпус и заполненный компаундом хвостовик переменного сечения, соединенные между собой и закрепленные на конце токопроводящего кабеля, каждый провод которого, пропущенный через сквозные отверстия в корпусе, освобожден на части своей длины от свинцовой защитной оболочки, загерметизирован на входе в корпус и соединен со штепсельным наконечником, при этом на каждый провод накручен изолятор, концы проводов, освобожденные от свинцовой оболочки и частично освобожденные от изолирующих оболочек, выведены во внутреннюю полость корпуса и соединены при помощи резьбового соединения со штепсельными наконечниками; кроме того, корпус и хвостовик, который выполнен методом холодной штамповки из тонкостенной трубы, тем самым обеспечивая большое внутреннее пространство и отсутствие углов и граней на внутренней поверхности, что исключает возможность повреждения кабеля при сборке, соединены между собой методом сварки сплошным швом, изолятор токопроводящей жилы (ТПЖ) выполнен в виде втулки, на одном конце которой закреплен штепсельный наконечник, а другой конец крепится на свинцовой оболочке кабеля и герметизируется высокотемпературной изоляционной лентой, причем изолятор дополнительно герметизируется уплотнительным кольцом, расположенным между корпусом и колодкой штепсельных наконечников; колодка штепсельных наконечников изготовлена из металла, уплотнительное кольцо изготовлено из высокотемпературного полимерного материала. Недостатком данного решения является сложность конструкции, недостаточная степень герметизации.

Известны Устройство и способы герметизации и крепления муфты к силовому кабелю (патентный документ US20120100737A1), представляющие собой устройства компонентов и способы соединения и герметизации муфты с электрическим кабелем, используемым в условиях нефтяной скважины; электрические провода закреплены в изолирующих элементах, удерживаемых внутри головки муфты; провода вставлены в проходы, образованные через изолирующие элементы, каждый из которых имеет участок эллиптической формы; каналы образованы вдоль поверхности проходов и по окружности участков эллиптической формы; уплотнения предусмотрены в частях эллиптической формы и ограничивают электрические провода; на уплотнения наносится жидкость на углеводородной основе, вызывающая его набухание и заполнение пространства между выводами и изоляторами, включая каналы. Недостатком данного решения является сложность конструкции и сборки.

Известна Высокотемпературная муфта кабельного ввода для погружного электродвигателя (патентный документ RU 2 588 608 C1), которая содержит корпус и заполненный компаундом хвостовик переменного сечения, соединенные между собой и закрепленные с помощью уплотнительных элементов и колец на конце токопроводящего кабеля. Каждый провод кабеля пропущен через сквозные отверстия в корпусе, освобожден на части своей длины от свинцовой защитной оболочки и соединен со штепсельным наконечником, вмонтированным в колодке штепсельных наконечников. На торцевой стороне корпуса, обращенной к хвостовику, вокруг сквозных отверстий выполнены выступы в виде втулок с коническим участком на конце.

Наиболее близким решением к заявленному является Муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей из патентного документа RU 160671 U1, содержащая корпус с хвостовиком для ввода силового кабеля, размещенные в корпусе токоведущие жилы силового кабеля, присоединенные к штепсельным наконечникам внутри корпуса, опорную шайбу, набор уплотнительных шайб, нажимной элемент, гайку, фиксирующую сжатие уплотнительных шайб, отличающаяся тем, что та часть штепсельных наконечников, которая расположена внутри корпуса муфты, выполнена с электроизоляционным теплостойким покрытием.

Недостатками вышеприведенных решений являются зависимость герметизации от состава заливки компаунда, длительный срок его затвердевания, низкая скорость сборки и переналадки, хрупкость материалов, используемых для изготовления муфты.

Несмотря на высокий уровень развития исследуемой области техники, разнообразие различных вариантов герметизирующих устройств для кабелей, на текущем уровне техники не решены такие проблемы, как сложность конструкций, продолжительное время сборки и переналадки, недостаточно высокий уровень изоляции. На решение данных задач направлена конструкция заявленного изобретения.

Раскрытие сущности изобретения.

Технический результат заключается в упрощении конструкции муфты, ее монтажа и ремонта, повышении герметичности конструкции.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что заявленное изобретение представляет собой металлический корпус, внутри которого установлена колодка, поджатая втулкой для фиксации колодки, соединенной с корпусом при помощи резьбы; в корпусе и колодке выполнены осесимметричные отверстия, через которые проходят провода кабеля; на части длины провода, находящегося внутри колодки, удалено наружное изоляционное покрытие и на жиле нарезана резьба для навинчивания наконечников; внутри колодки на каждый провод установлено уплотнение для обеспечения продольной герметичности муфты; с торцевой стороны корпуса в выполненных отверстиях на каждый провод установлено уплотнение для обеспечения герметичности провода, поджатое втулкой для фиксации уплотнения вокруг провода, соединенной с корпусом при помощи резьбы, причем конец уплотнения для обеспечения герметичности провода со стороны направления давления выполнен коническим, а внутренняя поверхность втулки для фиксации уплотнения вокруг провода повторяет конфигурацию уплотнения для обеспечения герметичности провода и обжимает уплотнение для обеспечения герметичности провода. При этом стоит отметить, что уплотнение для обеспечения герметичности провода и уплотнение для обеспечения продольной герметичности муфты выполнены из эластомера, стойкого к высоким температурам (порядка 200°С) и перепадам давления (до 60 МПа), угол конусной части уплотнения для обеспечения герметичности провода выполнен в диапазоне от 5 до 10 градусов, что обеспечивает его равномерное обжатие втулкой для фиксации уплотнения вокруг провода по всей площади жилы, исключая заломы провода и предотвращая короткое замыкание и пробои, обеспечивая герметичность, что позволяет не использовать компаунд, упрощает конструкцию и ее ремонтопригодность.

Изобретение иллюстрируется на чертеже, представленном на фигуре.

Цифрами на фигуре обозначены:

1 - металлический корпус;

2 - колодка;

3 - втулка для фиксации колодки;

4 - провод;

5 - кабель;

6 - наружное изоляционное покрытие;

7 - жила;

8 - резьба для навинчивания наконечников;

9 - наконечник;

10 - уплотнение для обеспечения продольной герметичности муфты;

11 - уплотнение для обеспечения герметичности провода;

12 - втулка для фиксации уплотнения вокруг провода.

Динамика изобретения.

Муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей работает следующим образом. К заявленному решению подключается кабель погружного двигателя через осесимметричные отверстия муфты, каждый провод кабеля защищен уплотнением для обеспечения герметичности провода и втулкой для фиксации уплотнения вокруг провода, угол конусной части уплотнения подобран таким образом, что обеспечивает его равномерное обжатие втулкой для фиксации уплотнения вокруг провода по всей площади жилы, исключая заломы провода и предотвращая короткое замыкание и пробои, обеспечивая герметичность. При эксплуатации на большой глубине изобретение выдерживает высокие перепады температур и давления за счет используемых материалов и конструкции. Заявителем были изготовлены опытные образцы муфты, надежность и эксплуатационные качества протестированы, угол конусной части уплотнения для обеспечения герметичности провода подобран опытным путем и протестирован на всем диапазоне от 5 до 10 градусов, технический результат достигнут на всем диапазоне.

Изобретение позволяет обеспечить повышение герметичности конструкции в сравнении с существующими аналогами, упрощение конструкции муфты за счет отсутствия необходимости в хвостовике и компаунде, ее монтажа и ремонта.

Заявленное решение является новым, обладает технической применимостью и изобретательским уровнем.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение герметичности конструкции. Муфта представляет собой металлический корпус, внутри которого установлена колодка, поджатая втулкой для фиксации колодки, соединенной с корпусом при помощи резьбы. В корпусе и колодке выполнены осесимметричные отверстия, через которые проходят провода кабеля. Согласно изобретению с торцевой стороны корпуса в выполненных отверстиях на каждый провод установлено эластомерное уплотнение, поджатое втулкой для фиксации уплотнения вокруг провода, соединенной с корпусом при помощи резьбы. Конец уплотнения для обеспечения герметичности провода со стороны направления давления выполнен коническим, а внутренняя поверхность втулки для фиксации уплотнения вокруг провода повторяет конфигурацию уплотнения для обеспечения герметичности провода и обжимает уплотнение. Угол конусной части уплотнения выполнен в диапазоне от 5 до 10 градусов, что обеспечивает его равномерное обжатие втулкой для фиксации уплотнения вокруг провода по всей площади жилы. 1 ил.

Муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей, состоящая из металлического корпуса, внутри которого установлена колодка, поджатая втулкой для фиксации колодки, соединенной с корпусом при помощи резьбы, в корпусе и колодке выполнены осесимметричные отверстия, через которые проходят провода кабеля, на жиле расположена резьба для навинчивания наконечников, внутри колодки на каждый провод установлено эластомерное уплотнение для обеспечения продольной герметичности муфты, отличающаяся тем, что с торцевой стороны корпуса в выполненных отверстиях на каждый провод установлено эластомерное уплотнение для обеспечения герметичности провода, поджатое втулкой для фиксации уплотнения вокруг провода, соединенной с корпусом при помощи резьбы, причем конец уплотнения для обеспечения герметичности провода со стороны направления давления выполнен коническим, а внутренняя поверхность втулки для фиксации уплотнения вокруг провода повторяет конфигурацию уплотнения для обеспечения герметичности провода и обжимает уплотнение для обеспечения герметичности провода, угол конусной части уплотнения для обеспечения герметичности провода выполнен в диапазоне от 5 до 10 градусов.