Водоохлаждаемый кабель и способ изготовления кабельной линии с водоохлаждаемым кабелем Советский патент 1982 года по МПК H01B7/04 H01B7/42 

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

Известен водоохлаждаемый кабель, состоящий из полой медной тбкопроводящей милы, на которую с зазором надет резиновый круглотканый защитный шланг, Полая токопроводящая жила сечением 2100 мм выполнена из отдельных пучков медных жил, наложенных в виде нескольких повивов на опорную спираль из стальной маломагнитной высоколегированной коррозйонностойкой проволоки диаметром А-5 мм, навитую с шагом 12-20 мм. Поверх жилы имеется скрепляющая обмотка открытой спиралью стренгой, скрученной из 7 проволок диаметром 0,5 мм из маломагнитной коррозйонностойкой стали СО.

Недостатком такого кабеля является больиая жесткость конструкции. Кроме

того, указанный шланг имеет низкую защиту от теплового излучения электродов электропечи и от попадания брызг расплавленного металла.

Наиболее близкими к изобретению являются водоохлаждаемые кабели, состоящие из полой медной токопроводящей жилы, на которую с зазором надет защищенный асбестовой тканью резиновый шланг. Полая жила выполнена из отдель10ных пучков медных жил, наложенных в виде нескольких повивов на эластичный каркас из спирально навитой немагнитной проволоки 21.

15

Недостатком известных кабелей явг ляется значительное увеличение сопротивления переменному току за счет укрутки проволок, что снижает переда ваемую кабелем ющность. Кроме того,

20 кабели имеют низкий коэЛфициент заполнения токопроводящей жилы, что увеличивает их габариты и ухудшает радиальное охлаждение внутренних ело396ев жилы в промежутках, заполненных стоячей водой, которая имеет теплопроводность много меньшую, чем медь. Конструкция токопроводящей жилы, несмотря на использование сердечника в виде спирали, обладает плохой гибкостью. Известен способ изгofoвлeния кабельной линии cV-образно провисающим водоохлаждаемым кабелем, заключающийся в следующем. На опорную спираль из проволоки накладывают токопроводящую жилу, выполненную из повивоп медных «ил. Поверх жилы накладывают скрепляющую обмотку открытой рпиралью стренгой, скрученной из мало магнитных стальных проволок. Спираль навивают небольшими длинами, которые потомсращивают с помощью сварки для получения необходимой длины. Готовую токопроводящую жилу, намотанную на ба рабан, устанавливают на отдатчик. Под готавливают шланг необходимой длины. Сначала монтируют один наконечник. За тем затягивают жилу за наконечник в шланг, при этом жилу направляют в шланг по прямой линии. Отрезают жилу до необходимой длины и монтируют второй наКонечник. После этого затягивают жилу в шланг, располагая наконечники на равном расстоянии от концов шланга, и закрепляют последний на наконечниках при помощи хомутов с достаточной степенью герметичности. Затем наконечники крепят к шинопроводам источника напряжения и потребителя Ci . Целью изобретения является повышение передаваемой мощности и срока службы, а также упрощение технологии при изготовлений жилы из пакетов лент Поставленная цель достигается тем, что в водоохлаждаемом кабеле, включающем токопроводящую жилу, по крайней мере, один каркас, образующий канал для охлаждающей жидкости и наложе ный с зазором защитный шланг, токопро водящая жила выполнена в виде продоль но уложенных, охваченных элементами крепления, пакетов из лент, между которыми расположен каркас. При этом в случае выполнения жилы из четырех пакетов лент разной ширины к двум противоположным сторонам каркаса пакеты примыкают сторонами, обра

зованнь1ми плоскостями крайних лент пакетов, а к двум другим - сторонами, образованными ребрами лент.

каркаса стороной, образованной ребра ми лент и пакет 16 лент, примыкающий .к элементам каркаса стороной,обраКроме того, элементы крепления выполнены в виде хомутов, состоящих из двух половин с перфорированными стенками, скрепленных двумя планками при помощи соединения ласточкин хвост Причем в боковых стенках хомутов симметрично относительно оси кабеля могут быть выполнены отверстия, в ко- торых размещен каркас, образованный элементами цилиндрической формы различного диаметра. Согласно способу изготовления водоохла : даемого кабеля, включающему изготовление токопроводящей жилы с каркаеом, установку элементов крепления, монтаж наконечников,наложение с зазором защитного шланга и крепление наконечников к шинопроводам источника напряжения и потребителя, перед установкой элементов крепления жилу V-образно изгибают. При ЭТОМ каждый конец кабеля передо креплением закручивают вокруг верти1 альной оси на Э в одном направлеНИИ и закрепляют наконечники, располагая ленты, входящие в наконечники, в вертикальных плоскостях параллельных плоскости петли провисания кабеля. На фиг. 1 ( а, б ) изображен вариант кабеля из токопроводящей жилы трех пакетов лент, продольно уложенных друг на друга; на фиг. 2 (а,б - вариант кабеля с токопроводящей жилой из четырех пакетов лент разной ширины; на фиг. 3 - схема способа монтажа кабеля на печи; на фиг. - перемещение, V-образно провисающего кабеля в вертикальной плоскости; на фиг. 5 деформации кабеля при повороте свода электропечи; на фиг. 6 - изгиб кабеля при сливе металла из печи. Конструкция водоохлаждаемого кабеля включает защитный шланг 1, ленты 2 |из проводникового материала, элемен;ты 3 каркаса, элемент Ц крепления в виде изолированной стренги, элементы 5 каркаса цилиндрической формы, цилиндрические выступы 6 элементов каркаса, хомут 7, боковое отверстие 8 в хомуте, буртик 9, планку 10, отверстие 11, гибкую связь 12, например стренго, элемент 13 каркаса прямоугольной формы, гибкую связь 14, пакет 15 лент, примыкающий к элементам зованнои плоскостью крайней ленты па кета. Токопроводящая жила может быть вы полнена из двух, трех или четырех пакетов лент, В предлагаемом кабеле пакеты набираются из отдельных лент. Величина вихревых токов уменьшена за счет наличия пленки воды на поверхно ти лент и пленки окиси меди, образующейся при контакте меди с водой и являющейся полупроводником. Элементы 3 каркаса для уменьшения сопротивления воде могут быть выполн ны обтекаемой формы, например эллипсной, каплевидной, круглой, ромбовид ной и др., и закреплены одной плоско стороной на внутренней ленте 2 одног из пакетов. Для лучшего охлаждения, а также для создания равномерной опо ры по краям и в середине ленты элеме ты 3 каркаса размещены с заданной пе риодичностью. По всей длине кабеля пакеты лент охвачены элементами крепления, выпол ненных в виде обмотки открытой спира лью k, например изолированной стренгой. Стренга 4,изолированная, например, пластмассой, имеет меньшее тре|Ние об ленты и не повреждает их. I Пакеты,лент 2, охваченные элементами крепления, защищаются шлангом 1 внутри которого циркулирует вода. Элементы крепления могут быть выполнены в виде хомутов. Каждый хомут 7 состоит из двух одинаковых половин, имеющих с двух сторон параллельно линии разъема буртики 9 с косыми выступами. Обе половины скреплены двумя планками 10, имеющими пазы, образуя соединение типа ласточкин хвост. Буртики 9 хомутов 7 и скрепляющие планки 10 снабжены отверстиями 11 для соединения хомутов 7 гибкими связями 12, например стренгами, которые не дают сползать хомутам 7 вдоль кабеля при его работе. Для улучшения охлаждения стенки хомутов 7 выполнены с отверстиями. Элeмeнtы 5 каркаса могут быть выполнены цилиндрической (Юрмы (АИГ. 2) с различным лиаметром по длине которая соизмерима с длиной хомута в сборе. Элементы 3 каркаса своими цилиндрическими выступами 6 на концах размещены в перфорационных отверстиях 8, находящихся в центре боковых стенок .хомутов 7. Способ изготовления кабелчмой линии с водоохлаждаемым кабелем заключается в следующем. Токопроводящую жилу собирают из лент, намотанных в рулоны, которые устанавливают на отдатчики. Ленты протягивают через систему направляющих роликов или пальцев и продольно укладывают одна на другую в два, три или четыре пакета. В варианте конструкции (фиг, 1 на внутренней ленте одного из пакетов предварительно закрепляют элементы 3 каркаса, размещая их по краям и в средине ленты с заданной периодичностью. Элементы 3 каркаса, например,из резины можно изготовить следующим образом. Выпрессовывают и вулканизуют резиновую полосу или жгут прямоугольной формы. Так как резина большой коэффициент трения по меди, то резиновую полосу армируют медью. Для этого на нее наклеивают тонкую медную ленту (0,1-0,2 мм) такой же ширины. Элементы каркаса необходимых размеров и формы получают путем отрезки или штамповки армированной резиновой полосы . Изготовленные элементы каркаса при клеивают обычным способом резиной к медной ленте. Таким образом пакеты i. отстоят друг от друга на расстоянии., равном толщине элементов каркаса. В другом варианте конструкции кабеля (.фиг, 2) элементы 5 каркаса цилиндрической формы с различным диаметром по длине могут быть выполне,ны, например, из резины, армированной в средине латунным стержнем, или выполнены из прочной водостойкой пластмассы литьем под давлением. Элементы 5 каркаса размещают в промежутке между пакетами лент перпендикулярно оси кабеля с заданной периодичностью, А когда пакеты лент скрепляют хомутами, цилиндрические выступы на концах упомянутых элементов, каркаса располагают в отверстиях боковых стенок хомутов. Элементы каркЛса могут быть выполнены из прочной водостойкой пластмассь литьем под давлением или штамповкой из цветного металла, например из медной или латунной полосы. Элементы каркаса (по форме швеллера) могут быть закреплены с помощью пайки или склеиванием. В случае выполнения элементов 13 каркаса прямоугольной или скругленной

формы их предварительно соединяют гибкими связями, например стренгами, или прочным канатиком из синтетических нитей и размещают,в промежутке между пакетами. .S

Собранные пакеты лент изгибают в плоскостиj параллельной плоскости лент по кривизне, эквивалентной кривизне У-образно провисающего в работе кабеля, и одновременно скрепляют пакеты лент элементами крепления.

В случае крепления: пакетов хомутами последние, кроме того, .соединяют гибкими связями, например стренгой, Затем токопроводящую жилу изгибают, необходимую длину отрезают, делают бандажи на концах и передают в изогнутом состоянии для монтажа наконечников. Дальнейшие технологические операции почти ничем не отличаются от изго товления существующего кабеля. Подготавливают защитный шланг необходимой длины. Сначала монтируют один наконечник., Затем затягивают жилу за наконечник в шланг по дуге с кривизной, -эквивалентной кривизне V-образно провисающего в работе кабеля. Монтируют второй наконечнид. После этого затягивают жилу в шланг, рае полагая наконечники на равном расстоянии от концов шланга и закрепляют последний на наконечниках при помощи хомутов с достаточной степенью герметичности. Крепление V-образно провисающего кабеля к шинопроводам источника напря жения и потребителя производится за наконечники с помощью болтовых соединений. 1 Способ монтажа водоохлаждаемого кабеля заключается в следующем. При монтаже кабеля непосредственнд на электропечи со стороны наконечников каждый конец смонтированного V-об разно провисающего кабеля закручивают вокруг вертикальной оси на 90 в одном направлении (на фиг. 3 показано пунктиром). После этого закрепляют наконечники, располагая плоскости лент, входящих в наконечник (.точки А и В на фиг. 3) в одной вертикаль ной плоскости, совпадающей с плоскостью провисания петли, работающего кабеля. Причем в точке А смонтирован наконечник, который крепится к шинопроводу -печного трансформатора, а в точке В - к Лечи. Для дуговых сталеплавильных печей, чтобы кабель-работал надежнее, его

закручивают в направлении, противопо-. ложном вращению свода печи при ее открывании. Это хорошо видно из фиг. 3 .и 5 при рассмотрении кабеля в точке В.

На фиг. показано перемещение V-образно провисающего кабеля в вертикальной плоскости, при этом перемещается в процессе загрузки металла в печь и его плавки только правая часть ветви кабеля, присоединенная наконечником в точке В к шинопроводу печи. В предлагаемой конструкции кабеля ленты, уложенные продольно без деформаций, обеспечивают кабелю большую гибкость при вертикальных перемещениях, На фиг. 5 показаны самые тяжелые условия работы кабеля при повороте свода печи, когда два конца кабеля испытывают различные деформации. При эксплуатации при повороте свода печи на ЭО в точке В кабель испытывает деформацию кручения, а поскольку при повороте свод печи задевает своим корпусом левую половину ветви кабеля, он в точке Аи ниже испытывает изгиб. Для жесткой конструкции кабел.ей это чрезвычайно тяжелые условия работы. Предлагаемый кабель легко работает в таких условиях. Поскольку кабель в точке В при монтаже (фиг. З; был предварительно закручен на 90 , то при повороте свода печи (фиг. 5) на 90 он раскручивается, снимая и без того малую деформацию кручения. Изгиб в точке Л и ниже (фиг. 5 не вызывает опасений, так как ленты легко изгибаются в этой плоскости. На фиг. 6 показан изгиб правой ветви кабеля при сливе металла из печи. Как видно, пакет лент легко изгибается в этой плоскости. Известно, что при работе кабели одной фазы фaзы расщеплены) испытывают электродинамические усилия. По.скольку существующие конструкции водоохлаждаемых кабелей очень жесткие, особенно при наличии опорной стальной спирали, жилы у наконечников повреждаются. . По предлагаемому способу монтажа ленты у наконечников находятся в одной плоскости, а электродинамические усилия направлены перпендикулярно этой плоскости, поэтому ленты легко изгибаются в этом направлении. Использование предлагаемого водоохлаухдаемого кабеля позволяет уменьшить сопротивление переменному току за счет укрутки проволок и таким образом увеличить передаваемую кабелем мощность, что позволяет сократит время на плавку металла, снизить рас ход охлаждающей воды, повысить произ водительность печи. Большой коэффициент заполнения позволяет уменьшить габариты кабеля. Кроме того, упрощается технология изготовления кабеля, так как исключаются операции скрутки и перемотки проволок и жилы. Отпадает необходимость в дорогостоящем оборудовании, в большом количестве отдающей и приемной тары. Экономится электроэнергия, сокращается количество людей, занятых на этих операциях. :Предлагаемая конструкция кабеля обладает большой гибкостью, так как ленты в пакете уложены продольно без деформаций изгиба и кручения, как это имеет место в скрученных жилах. Предлагаемый способ монтажа водоохла даемого кабеля позволяет повысить ги кость кабеля у наконечников. Все это «лозволяет резко увеличить срок служб кабеля, сократив таким образом непро изводительные простои электропечей из-за выхода из строя кабелей, Формула изобретения f. Водоохлаждаегшй кабель,включаю щий токопроводяи ую жилу, по крайней мере, один каркас, образующий канал для охлаждающей жидкости и наложенны с зазором защитный шланг, отлич ющийся тем, что, с целью повышения передаваемой мощности и срока службы, токопроводящая жила выполнен в виде продольно- уложенных, охваченных элементами крепления, пакетов из лент; между которыми расположен каркас. 2. Кабель по п. Т, о т л и ч а ющ и и с я тем, что жила образована ИЗ четырех пакетов лент разной ширины, при этом к двум противоположным сторонам каркаса пакеты примыкают сторонами, образованными плоскостями крайних лент пакетов, а к двум другим сторонами, образованными ребрами лент. 3. Кабель по пп, 1 и 2, о т л ичающийся тем, что элементы крепления выполнены в ,виде хомутов, со стоящих из двух половин с перфорирсУванными стенками, скрепленных двумя планками при помощи соединения ласточкин хвост. . Кабель по п. 3, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в боковых стенках хомутов симметрично относительно оси кабеля выполнены отверстия, в которых размещен каркас, при этом последний образован элементами цилиндрической формы различного диаметра. 5 Способ изготовления кабельной линии с водоохлаждаемым кабелем, -образно провисающим, включающий изготовление токопроводящей жилы с каркасом, установку элементов крепления, монтаж наконечников, наложение с зазором защитного шланга и крепление наконечников к источнику напряжения и потребителю, отличе1ющийся тем, что, с целью упрощения технологии при изготовлении жилы из пакетов лент, перед установкой элементов крепления жилу V-образно изгибают. 6. Способ поп. 5,oтличaющ и и с я тем, что каждый конец кабеля перед креплением закручивают вокруг вepтиkaльнoй оси на 90 в одном направлении и закрепляют наконечники, располагая ленты, входящие в наконечники, в вертикальных плоскостях, параллельных плоскости петли провисания кабеля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе , 1. ТУ ОЮВ. 505.09-77. 2. Каталог фирмы Furucawa Electric COCTD, 1977.

а

Фи. I