Кабельный ввод Советский патент 1992 года по МПК H01B17/26 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при прокладке кабелей через стены сооружений атомных электрических станций.

Известен, например, кабельный ввод, содержащий полый корпус с установленным в нем герметизирующим узлом, выполненным в виде втулки с отверстиями, через которые проходят жилы кабеля, залитые герметизирующим полимерным материалом.

Недостатком данной конструкции является невысокая надежность ввода. При больших перепадах температуры, которые неизбежно возникают в условиях эксплуатации атомных электростанций, происходит усадка и отслоение полимера от ограничивающих его стенок втулки и от жил кабеля. Это приводит к потере герметичности ввода. Кроме того, замена кабельного ввода данном конструкции весьма трудоемка, так как требует вмешательства в конструкцию самой проходки.

Наиболее близким по своей технической сути является кабельный ввод, содержащий цилиндрический корпус и торцовые фланцы, в отверстиях которых установлены герметизирующие узлы, выполненные в виде заполненных герметизирующим материалом конусообразных втулок с проходящими через них жилами кабеля и уплотнительных гильз, имеющих конусные резьбовые соединения с втулками и с торцовыми фланцами. Втулка в этом устройстве представляет собой массивное тело с отверстиями для размещения отдельных жил кабеля. Отверстия могут быть выполнены двухступенчатыми, причем диаметр одной ступени соответствует диаметру

СЛ

О

изоляции проводов кабеля, а диаметр другой ступени, расположенной на периферийных участках втулки, больше диаметра изоляции проводов кабеля.

Недостатком данной конструкции является невысокая надежность кабельного ввода, так как при полимеризации герметизирующего материала возникают зазоры между стенками отверстий во втулке и герметизирующим наполнителем вследствие его естественной усадки. Кроме того, в процессе функционирования такого кабельного ввода в условиях повышенных температур и радиации происходит деполимеризация материала и другие изменения его структуры вплоть до растрескивания. Эти процессы приводят к дополнительным нарушениям герметичности ввода, исключить которые в процессе эксплуатации его конструкция не позволяет. К недостаткам этого кабельного ввода следует также отнести сложность его замены при выходе из строя. Такая замена связана с необходимостью нарушения контакта между герметизирующим материалом в области распорного кольца и манжет и внутренней поверхностью отверстия в торцовом фланце. Вместе с тем, для обеспечения герметичности ввода этот контакт должен быть достаточно надежным. В результате замена известного кабельного ввода достаточно трудоемка, а его надежность низкая.

Цель изобретения - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем. что кабельный ввод, содержащий согласно предлагаемого изобретения цилиндрический корпус и торцовые фланцы, в отверстиях которых установлены герметизирующие узлы, выполненные в виде заполненных герметизирующим материалом втулок с проходящими через них жилами кабеля и уплотнительных гильз, имеющих конусные резьбовые соединения с втулками и с торцовыми фланцами, снабжен установленным в каждом герметизирующем узле, связанным со втулкой силь- фонным компенсирующим элементом и расположенным внутри нее конусным уплот- нительным стержнем, установленным с возможностью перемещения вдоль оси втулки.

На фиг.1 изображена принципиальная схема кабельного ввода: на фиг.2 - узел уп- лотнительного стержня.

Кабельный ввод содержит цилиндрический корпус 1 и приваренные к нему торцовые фланцы 2 и 3, в конических резьбовых отверстиях 4 которых установлены герметизирующие узлы. Каждый герметизирующий узел выполнен в виде конусообразной втулки 5 с проходящими через них жилами 6 кабеля 7, имеющими участки 8 со снятой изоляцией. На

своей внутренней поверхности втулка 5 каждого герметизирующего узла имеет цилиндрическую резьбу, по которой в нее с двух сторон ввернуты заглушки 9 и 10 с

отверстиями под отдельные жилы 6 кабеля 7. Внутри втулки 5 расположен конусный уплотнительный стержень 11, установленный с возможностью перемещения вдоль оси этой втулки 5, причем один конец стер0 жня 11 через упор 12 связан с закрепленным на заглушке 9 сильфонным компенсирующим элементом 13, а другой его конец выступает из втулки 5 через центральное отверстие в заглушке 10, упираясь

5 в связанный с этой заглушкой колпачок 14. Этот конец имеет кроме того резьбовой участок 15 для размещения на нем, в отсутствие колпачка 14, опорной пружины 16 и гайки 17. Все свободные внутренние поло0 сти втулки 5 заполнены адгезивным герметизирующим материалом 18.

Для герметичной установки втулки 5 в резьбовом отверстии 4 в кабельном вводе предусмотрена уплотнительная гильза 19.

5 имеющая общие конические резьбовые соединения со втулкой 5 по своему внутреннему диаметру и с поверхностью отверстия 4 в торцовых фланцах 2 и 3 по внешнему. Принцип сборки кабельного ввода и ра0 боты его герметизирующего узла следующие.

Сборка кабельного ввода осуществляется поэтапно. Предварительно разделенные, имеющие один или несколько участков со

5 снятой изоляцией жилы 6 кабеля 7 пропускают через отверстия заглушки 9, после чего эту заглушку в сборе с упором 12, сильфонным компенсирующим элементом 13 и конусным уплотнительным стержнем 11 ус0 танавливают во втулку 5 так, чтобы имеющиеся на жилах 6 участки 8 со снятой изоляцией находились посередине между торцами втулки 5. Затем жилы 6 кабеля 7 пропускают через отверстия заглушки 10,

5 которую устанавливают на противоположном торце втулки 5 с меньшим внешним диаметром. На эту заглушку накручивают до упора колпачок 14. При этом он вдавливает внутрь втулки 5 контактирующий с ним ко0 нец уплотнительного стержня 11, растягивая тем самым компенсирующий сильфонный элемент 13. В этом положении через специальные технологические отверстия в заглушке 10 производят заполнение

5 втулки 5 герметизирующим материалом 18. После заполнения всех свободных полостей внутри втулки 5 герметизирующим материалом 18 технологические отверстия закрывают резьбовыми пробками и этот материал подвергается полимеризации.

В процессе полимеризации с помощью колпачка 14 производят программированное перемещение уплотнительного стержня 11 в направлении заглушки 10. Это достигается периодическим откручиванием колпачка 14, приводящим к сжатию предварительно растянутого сильфонного компенсирующего элемента 13.

В результате сжатия сильфонного компенсирующего элемента 13 уменьшается его внутренний объем и излишек герметизирующего материала выдавливается внутрь втулки 5. Кроме того, происходящее при этом перемещение уплотнительного стержня 11 в направлении заглушки 10 приводит к увеличению средней площади поперечного сечения его участка, находящегося между торцами втулки 5, то есть к созданию внутри втулки избыточного давления Д Р. Механизм развития этого давления схематиче- ски показан на фиг.2. Если обозначить площади поперечных сечений конусного уплотнительного стержня 11 в плоскостях А и В через SA и SB соответственно, то его средняя площадь на участке АВ внутри втулки 5 равна SAB (5д + 5в)/2

При смещении стержня 11 на величину ДХ в направлении X относительно корпуса втулки 5 это значение возрастает на величи- ну ч

dS - dAB AXtg a(1)

где dAB - средний диаметр конусного уплотнительного стержня на участке АВ tg а - конусность уплотнительного стержня

В результате объем V. занимаемый уп- лотнительным стержнем внутри втулки 5. соответственно возрастает на величину

Д V dS ДХ(2).

При неизменном суммарном объеме герметизирующего материала это приводит к повышению давления внутри втулки на

где х - объем, сжимаемость герметика, a V0 - его начальный объем

Естественно, что в случае уменьшения суммарного объема герметизирующего материала вследствие его полимеризации данный эффект приводит к компенсации этого уменьшения, сохраняя тем самым гер- метичность ввода.

Этот же эффект можно использовать для поддержания герметичности кабельного ввода в процессе его эксплуатации, для этого после окончания процесса полимери- зации и установки втулки 5 в торцовой фланец с помощью уплотнительной гильзы 19, которая за счет конусной резьбы обеспечивает герметичное уплотнение кабельного

ввода как по внешней поверхности втулки 5, так и по внутренней поверхности резьбового отверстия 4, колпачок 14 заменяют опорной пружиной 16 и гайкой 17. За счет накручивания гайки 17 на уплотнительный стержень 11 создаются усилия F, перемещающие этот стержень в направлении X (фиг.2), то есть к заглушке 10 (фиг. 1) Эти усилия поддерживаются в определенном интервале смещений Д X вблизи заданного значения с помощью пружины 16, опирающейся на заглушку 10. Поэтому до тех пор, пока герметизирующий материал обладает необходимыми упругими свойствами, любые нарушения герметичности ввода за счет усадки герметика или его микрорастрескивания будут устраняться за счет перемещения конусного уплотнительного стержня 11 под действием усилий F.

Подготовленную таким образом втулку 5 с кабелем 7 устанаваливэют во фланец 2 и одновременно почасовой стрелке вкручивают уплотнительную гильзу 19, посредством накручивания ее конусной резьбы на конусную резьбу 4 втулки 5

При этом в случае несовпадающего шага резьбы на этих трех резьбовых деталях за счет угла конусности, достигающего 2° воз можен некоторый проворен в пределах 360°. .720° втулки 5 вокруг собственном оси

Поскольку в заявляемой конструкции кабель по всей своей длинен не закреплен, т.е. находится в укладочных трубах внутренний диаметр которых на несколько миллиметров больше внешнего диаметра кабеля, а длина кабеля достаточно велика (больше 1 м), этот проворот легко компенсируется за счет скручивающих упругих деформаций кабеля. Для минимизации этих деформаций целесообразно выполнять коническую резьбу на деталях 2,5 и 19с одинаковым шагом

В этом случае проворот втулки 5 при ее уплотнении во фланце 2 находится в пределах 30°...90°, обеспечивая тем самым практическое исключение вращения кабеля 7 и его жил 8.

В условиях эксплуатации собранного ввода для поддержания определенного значения силы F необходимо лишь периодически подтягивать гайку 17 в процессе технических обслуживании кабельного ввода. В тех же случаях, когда с помощью такой операции не удается восстановить герметичность ввода, проводят его замену.

В рамках предлагаемой конструкции она проводится с помощью уплотнительной гильзы 19. Эти гильзы выворачивают из противоположных отверстий во фланцах 2 и 3, после чего кабель 7 легко извлекается из

проходки вместе с находящимися на нем втулками 5. Установка нового комплекта производится в обратном порядке без какого-либо вмешательства в конструкцию проходки.

Таким образом, преимуществами предлагаемой конструкции кабельного ввода по сравнению с прототипом является то, что она обеспечивает более высокую герметичность в течение более длительного срока эксплуатации (утечки не фиксируются при давлении 10 кГс/см2) и значительно упрощает процедуру его ремонта, включающего замену герметизирующих узлов.

Перечисленные преимущества резко повышают межремонтный ресурс предлагаемого кабельного ввода и удобства по обслуживанию и ремонту проходок для контрольных кабелей на АЭС.

Использование предлагаемого кабельного ввода в атомной энергетике позволит снизить допустимый уровень утечек радионуклидов в окружающую среду через защитную оболочку и тем самым улучшить экологическую обстановку в зоне АЭС.

Формула изобретения

Кабельный ввод, содержащий цилиндрический корпус с торцовыми фланцами, в отверстиях которых установлены герметизирующие узлы, выполненные в виде заполненных герметизирующим материалом конусообразных втулок с проходящими через них жилами кабеля и уплотнительных гильз, имеющих конусные резьбовые соединения с втулками и с торцовыми фланцами,

отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, снабжен установленным в каждом герметизирующем узле, связанным со втулкой сильфонным компенсирующим элементов и расположенным

внутри нее конусным уплотнительным стержнем, установленным с возможностью перемещения вдоль оси втулки.

Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при прокладке кабелей через стены сооружений атомных электрических станций. Сущность: кабельный ввод состоит из цилиндрического корпуса 1. к торцам которого приварены фланцы 2 и 3 с коническими резьбовыми отверстиями 4 под установку герметизирующих узлов. Каждый герметизирующий узел кабельного ввода содержит втулку 5 с проходящими сквозь нее жилами 6 кабеля 7, имеющими участки 8 со снятой изоляцией. Внутри втулки 5, вдоль ее оси. расположен конусный уплотнительный стержень 11, один конец которого через упор 12 связан с укрепленным на заглушке 9 сильфонным компенсирующим элементом 13. Для герметичной установки втулки 5 в отверстии 4 в кабельном вводе предусмотрена уплотнительная гильза 19. Эта гильза имеет общие конические резьбовые соединения со втулкой 5 по своему внутреннему диаметру и с поверхностью отверстия 4 в торцовых фланцах 2 и 3 по внешнему. Эффект использования изобретения состоит в повышении надежности и упрощении ремонта 2 ил. (Л

«/ ,

1LJ .Ј/ JL

Фиг. 2

F

V