Способ изготовления водоохлаждаемого кабеля и водоохлаждаемый кабель, изготовленный по данному способу Российский патент 2024 года по МПК H01B7/29 H01B13/22 

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к кабельной технике, а именно к конструкциям водоохлаждаемых кабелей, используемых в качестве гибких токоподводов мощных электропечей.

Известен водоохлаждаемый кабель, включающий наружный рукав, полый сердечник, перфорированный отверстиями и навитые на сердечник провода, при этом сквозные отверстия расположены по всей поверхности полого сердечника по винтовой линии, располагающейся между проводами и эквидистантно им [RU 2333560С1, МПК H01B 7/29, 2008].

Недостатком известного кабеля является то, что при работе на двухпозиционных печах водоохлаждаемый кабель находится во время работы под током в двух разных напряженных состояниях, а именно в одной позиции провода излишне перекручены, в другой позиции излишне выкручены в обратную сторону, а для навитых проводов на полый сердечник это оказывает дополнительное влияние, что снижает срок службы водоохлаждаемого кабеля.

Известен водоохлаждаемый кабель и способ изготовления кабельной линии с водоохлаждаемым кабелем. Водоохлаждаемый кабель включает токопроводящую жилу, по крайней мере, один каркас, образующий канал для охлаждающей жидкости и наложенный с зазором защитный шланг, при этом с целью повышения передаваемой мощности и срока службы, токопроводящая жила выполнена в виде продольно уложенных, охваченных элементами крепления, пакетов из лент, между которыми расположен каркас. Способ изготовления кабельной линии с водоохлаждаемым кабелем, V-образно провисающим, включает изготовление токопроводящей жилы с каркасом, установку элементов крепления, монтаж наконечников, наложение с зазором защитного шланга и крепление наконечников к источнику напряжения и потребителю, при этом, с целью упрощения технологии при изготовлении жилы из пакетов лент, перед установкой элементов крепления жилу V-образно изгибают [SU 968859А1, МПК H01B 7/04, H01B 7/00, H01B 7/42, 1982].

Недостатком известного изобретения является его недолгий срок службы водоохлаждаемого кабеля на двухпозиционных печах, так как во время работы водоохлаждаемого кабеля ленты будут перекручены на 72° в разные стороны в двух разных позициях, электродинамические усилия будут направлены не перпендикулярно плоскости лент, а такие деформации для лент в несколько раз уменьшают их стойкость до обрыва.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение срока службы водоохлаждаемого кабеля.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления водоохлаждаемого кабеля включает этапы: укладка токопроводящих жил без скрутки вокруг внутреннего опорного шланга компланарно друг к другу, придание внутреннему опорному шлангу с расположенными на нем токопроводящими жилами U-образной формы заданного радиуса; обеспечение жесткого, временного скрепления между внутренним опорным шлангом и токопроводящими жилами; поднятие кабеля в вертикальное положение с обеспечением U-образного изгиба в верхней части; присоединение к концам кабеля металлических наконечников; монтаж наружного шланга на внутренний опорный шланг с расположенными на нем токопроводящими жилами и присоединенными металлическими наконечниками с поэтапным снятием жесткого, временного скрепления между внутренним опорным шлангом и токопровоядщими жилами.

Перед установкой токопроводящих жил во внутренний опорный шланг устанавливают пружину.

Токопроводящие жилы и внутренний опорный шланг жестко, временно скрепляют с шагом 0,5-0,7 м до монтажа наружного шланга.

Отклонение от параллельного положения концов водоохлаждаемого кабеля должно составлять не более 10°.

Технический результат также достигается тем, что водоохлаждаемый кабель включает металлические наконечники, токопроводящие жилы, наружный шланг и внутренний опорный шланг, при этом токопроводящие жилы уложены без скрутки вокруг внутреннего опорного шланга компланарно друг к другу.

Водоохлаждаемый кабель имеет U-образную форму с радиусом изгиба 1,0÷2,0 Rmin, где Rmin – минимальный допустимый радиус изгиба водоохлаждаемого кабеля.

Минимальный допустимый радиус изгиба водоохлаждаемого кабеля Rmin=(4,5÷6,0)*d, где d – внутренний диаметр наружного шланга.

Во внутреннем опорном шланге водоохлаждаемого кабеля установлена пружина.

Сущность изобретения поясняется чертежами

На фиг.1 изображен поперечный разрез водоохлаждаемого кабеля.

На фиг.2 изображен водоохлаждаемый кабель на первом и втором этапах способа изготовления.

На фиг.3 изображен водоохлаждаемый кабель на третьем и четвертом этапах способа изготовления.

На фиг.4 изображен водоохлаждаемый кабель на пятом этапе способа изготовления.

На фиг.1 цифрами обозначены: 1 – токопроводящие жилы, 2 – наружный шланг, 3 – внутренний опорный шланг, 4 – пружина.

На фиг.2 цифрами обозначены: 5 – жесткие временные скрепления, 6 – ролики для водоохлаждаемого кабеля, 7 – ложементы.

На фиг.3 цифрами обозначены: 5 – жесткие временные скрепления, 8 – вспомогательное грузоподъемное оборудование, 9 – металлические наконечники.

На фиг.4 цифрами обозначены: 6 – ролики для водоохлаждаемого кабеля, 9 – металлические наконечники, 10 – тихоходная лебедка, 11 – ролики для троса тихоходной лебедки.

Способ изготовления водоохлаждаемого кабеля включает несколько этапов.

Первый из них это придание внутреннему опорному шлангу (3) с расположенными на нем токопроводящими жилами (1) U-образной формы заданного рабочего положения с заданным радиусом петли (фиг.2). Для осуществления этого этапа используется стенд с установленными на нем ложементами (7) и роликами для водоохлаждаемого кабеля (6), повторяющими рабочее положение водоохлаждаемого кабеля. При этом ролики для водоохлаждаемого кабеля (6) и ложементы (7) могут быть расположены через 0,7-1,0 м на расстоянии 0,2-0,4 м друг от друга начиная с ложементов. В ложементы (7) укладывают половину токопроводящих жил (1) полукругом, следом кладут внутренний опорный шланг (3), поверх которого полукругом располагают оставшиеся токопроводящие жилы (1), таким образом, что внутренний опорный шланг (3) по всей поверхности окружен токопроводящими жилами (1). U-образную форму водоохлаждаемого кабеля необходимо обеспечить для того, чтобы водоохлаждаемый кабель не переломился в V-образную форму, и условия охлаждения не были нарушены.

Затем обеспечивают жесткое, временное скрепление (5) внутреннего опорного шланга (3) и токопроводящих жил (1), используя, например, ремни, жгуты, веревки, кабельные стяжки (фиг.2). Это сделано для того, чтобы при последующих действиях уложенные вокруг внутреннего опорного шланга (3) токопроводящие жилы (1) не разъединялись. Внутренний опорный шланг (3) и токопроводящие жилы (1) скрепляют с шагом 0,5-0,7 м, такое расстояние подобрано экспериментально и является оптимальным для поддержания наиболее близкого положения внутреннего опорного шланга (3) и токопроводящих жил (1).

После скрепления внутреннего опорного шланга (3) и уложенных вокруг него токопроводящих жил (1), их поднимают в вертикальное положение с обеспечением U-образного изгиба в верхней части (фиг.3). Это осуществляют с помощью вспомогательного грузоподъемного оборудования (8) представляющего собой траверсу в виде коромысла. Данный этап обеспечивает выгодное положение для выполнения следующего этапа – монтажа наконечников (9).

Присоединение к концам токопроводящих жил (1) и внутреннего опорного шланга (3) металлических наконечников (9) осуществляется посредством пайки. Такое положение соединенных токопроводящих жил (1) и внутреннего опорного шланга (3) позволяет осуществить монтаж металлических наконечников (9) без вытекания припоя, находящегося в металлических наконечниках (9).

На последнем этапе (фиг.4) изготовления водоохлаждаемого кабеля осуществляют монтаж наружного шланга (2) на внутренний опорный шланг (3) с расположенными на нем токопроводящими жилами (1) и присоединенными металлическими наконечниками (9), с поэтапным снятием жесткого, временного скрепления (5) между внутренним опорным шлангом (3) и токопроводящими жилами (1). Для осуществления этого этапа используют горизонтальный стенд с установленными на нем роликами для водоохлаждаемого кабеля (6), роликами для троса тихоходной лебедки (11) и тихоходной лебедкой (10). На ролики для водоохлаждаемого кабеля (6) укладывают жестко, временно скрепленный (5) внутренний опорный шланг (3) с расположенными на нем токопроводящими жилами (1) и присоединенными металлическими наконечниками (9). До начала монтажа наружного шланга (2) трос тихоходной лебедки последовательно уложен в ролики для троса тихоходной лебедки (11) и начало троса тихоходной лебедки прикреплено к началу наружного шланга (2). Жесткое, временное скрепление (5) снимают, когда наружный шланг подходит к месту скрепления – это позволяет осуществить монтаж наружного шланга (2) без разъединения внутреннего опорного шланга (3) и токопроводящих жил (1).

Перед установкой токопроводящих жил (1) во внутренний опорный шланг (3) устанавливают пружину (4). Пружина (4) используется для предотвращения сжимания стенок внутреннего опорного шланга (3), что в последствие позволяет водоохлаждаемому кабелю поддерживать U-образную форму.

Отклонение от параллельного положения концов водоохлаждаемого кабеля составляет не более 10°. При большем угле могут возникать напряженности для токопроводящих жил (1) и тех материалов, из которых они состоят, что в результате может повлиять на срок службы кабеля. Такое положение концов водоохлаждаемого кабеля должно соблюдаться при изготовлении, транспортировке и во время монтажа водоохлаждаемого кабеля.

Водоохлаждаемый кабель включает металлические наконечники (9), токопроводящие жилы (1), наружный шланг (2) и внутренний опорный шланг (3), при этом токопроводящие жилы (1) уложены без скрутки вокруг внутреннего опорного шланга (3) компланарно друг к другу. Такое положение токопроводящих жил (1) позволяет во время работы водоохлаждаемого кабеля под током получить минимальное щадящее скручивание водоохлаждаемого кабеля. Наличие скрутки токопроводящих жил (1) вокруг внутреннего опорного шланга (3) приведет к дополнительным нагрузкам в токопроводящих жилах (1) и внутренний опорный шланг (3), в результате чего снизится срок службы кабеля.

Водоохлаждаемый кабель имеет U-образную форму с радиусом изгиба 1,0÷2,0 Rmin, где Rmin – минимальный допустимый радиус изгиба водоохлаждаемого кабеля. Радиус изгиба не может быть меньше Rmin, так как это приведет к образованию V-образной формы, что негативно скажется на работе водоохлаждаемого кабеля. Указанный диапазон зависит от общей длины водоохлаждаемого кабеля и является оптимальным, чтобы обеспечить прямые участки длинной не менее 1,5 м на концах водоохлаждаемого кабеля, это позволит в месте крепления металлических наконечников (9) и токопроводящих жил (1) испытывать меньшие нагрузки во время работы водоохлаждаемого кабеля.

Минимальный допустимый радиус изгиба водоохлаждаемого кабеля Rmin=(4,5÷6,0)*d, где d – внутренний диаметр наружного шланга. Зависимость получена экспериментально и позволяет кабелю поддерживать U-образную форму.

Пример осуществления изобретения

Во внутренний опорный шланг (3), находящийся в прямолинейном положении, была установлена пружина (4). На стенд, с установленными на нем ложементами (7), повторяющими будущую U-образную форму водоохлаждаемого кабеля и таким же способом установленными роликами для водоохлаждаемого кабеля (6), расположенными через 0,7-1,0 м. В ложементы (7) была уложена половина токопроводящих жил (1), на них был уложен внутренний опорный шланг (3), на который была уложена оставшаяся половина токопроводящих жил (1), при этом токопроводящие жилы (1) были уложены без скрутки вокруг внутреннего опорного шланга (3). После чего с помощью кабельных стяжек с шагом 0,5-0,7м осуществили временное, жесткое скрепление (5) токопроводящих жил (1) и внутреннего опорного шланга (3). С использованием вспомогательного грузоподъемного оборудования (8) внутренний опорный шланг (3) с скрепленными к нему токопроводящими жилами (1) поднимали в вертикальное положение таким образом, что концы внутреннего опорного шланга (3) и токопроводящих жил (1) находились внизу. После чего осуществляли присоединение металлических наконечников (9) с помощью пайки, в качестве припоя использовалось олово. Затем внутренний опорный шланг (3), токопроводящие жилы (1) и присоединенные к их концам металлические наконечники (9) уложили на стенд с установленными на нем роликами для водоохлаждаемого кабеля (6) и роликами для троса тихоходной лебедки (11). С использованием тихоходной лебедки осуществляли монтаж наружного шланга (2) следующим образом: к началу наружного шланга (2) был присоединен конец троса тихоходной лебедки, после того, как наружный шланг (2) достигал места временного, жесткого скрепления (5), временное, жесткое скрепление (5) снимали и продолжали монтаж наружного шланга (2), при этом трос лебедки сначала был уложен во все ролики для троса тихоходной лебедки (11), но по мере изменения траектории трос снимался с роликов для троса тихоходной лебедки (11) начиная с ролика «а». Во время изготовления водоохлаждаемого кабеля отклонение концов внутреннего опорного шланга (3) и расположенных вокруг него токопроводящих жил (1) соблюдалось не более 10°.

Водоохлаждаемый кабель имел радиус изгиба равный 1,5 Rmin, при этом Rmin=5,5d.

Водоохлаждаемый кабель, изготовленный по заявленному способу, имел срок службы не менее, чем на 20% больше, чем ранее используемые водоохлаждаемые кабели. Это было достигнуто за счет снижения напряженных, деформированных состояний токопроводящих жил водоохлаждаемого кабеля.

Изобретение относится к конструкциям водоохлаждаемых кабелей, используемых в качестве гибких токоподводов мощных электропечей. Технический результат заключается в повышении срока службы водоохлаждаемого кабеля. Технический результат достигается тем, что способ изготовления водоохлаждаемого кабеля включает в себя этапы, на которых токопроводящие жилы укладывают без скрутки вокруг внутреннего опорного шланга компланарно друг к другу. Внутреннему опорному шлангу с расположенными на нем токопроводящими жилами придают U-форму заданного радиуса. Между внутренним опорным шлангом и токопроводящими жилами обеспечивают жесткое временное скрепление. Водоохлаждаемый кабель поднимают в вертикальное положение с обеспечением U-образного изгиба в верхней части, присоединяют к концам водоохлаждаемого кабеля металлические наконечники, монтируют наружный шланг на внутренний опорный шланг с расположенными на нем токопроводящими жилами и присоединенными металлическими наконечниками с поэтапным снятием жесткого, временного скрепления между внутренним опорным шлангом и токопроводящими жилами. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления водоохлаждаемого кабеля, включающий следующие этапы:

укладка токопроводящих жил без скрутки вокруг внутреннего опорного шланга компланарно друг к другу;

придание внутреннему опорному шлангу с расположенными на нем токопроводящими жилами U-образной формы заданного радиуса;

обеспечение жесткого, временного скрепления между внутренним опорным шлангом и токопроводящими жилами;

поднятие водоохлаждаемого кабеля в вертикальное положение с обеспечением U-образного изгиба в верхней части;

присоединение к концам водоохлаждаемого кабеля металлических наконечников;

монтаж наружного шланга на внутренний опорный шланг с расположенными на нем токопроводящими жилами и присоединенными металлическими наконечниками с поэтапным снятием жесткого, временного скрепления между внутренним опорным шлангом и токопроводящими жилами.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что перед установкой токопроводящих жил, во внутренний опорный шланг устанавливают пружину.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что токопроводящие жилы и внутренний опорный шланг жестко, временно скрепляют с шагом 0,5-0,7 м до монтажа наружного шланга.

4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что отклонение от параллельного положения концов водоохлаждаемого кабеля должно составлять не более 10°.

5. Водоохлаждаемый кабель, выполненный по п. 1, включающий металлические наконечники, токопроводящие жилы, наружный шланг и внутренний опорный шланг, отличающийся тем, что токопроводящие жилы уложены без скрутки вокруг внутреннего опорного шланга компланарно друг к другу.

6. Кабель по п. 5, отличающийся тем, что имеет U-образную форму с радиусом изгиба 1,0÷2,0 R_min, где R_min – минимальный допустимый радиус изгиба водоохлаждаемого кабеля.

7. Кабель по п. 6, отличающийся тем, что R_min=(4,5÷6,0)*d, где d – внутренний диаметр наружного шланга.

8. Кабель по п. 5, отличающийся тем, что во внутреннем опорном шланге установлена пружина.