RU205425U1 - Огнестойкий электрический кабель - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к огнестойкому многожильному электрическому кабелю. Кабель содержит сердечник и внутреннюю и наружную оболочки, которые соответственно расположены сверху сердечника и выполнены из полимерных композиций, не содержащих галогенов. Сердечник выполнен в виде скрученных токопроводящих жил из алюминиевого сплава, на каждой из которых по винтовой линии одна сверху другой в противоположных направлениях намотаны две стекло-слюдосодержащие ленты, сверху которых расположена изоляция. Упомянутые стекло-слюдосодержащие ленты имеют толщину 0,14-0,25 мм и намотаны с перекрытием 45-60%. Угол намотки первой ленты на токопроводящую жилу относительно оси токопроводящей жилы составляет 45-60°. Угол намотки второй ленты на первую ленту относительно оси токопроводящей жилы превышает величину упомянутого угла первой ленты на 15-20°. В результате обеспечивается огнестойкость кабеля не менее 210 мин при температуре пламени 750°С, увеличивается плотность и жесткость намотки стекло-слюдосодержащих лент и предотвращается возможность их смещения относительно токопроводящей жилы, что исключает возникновение воздушных зазоров в намотке при механических воздействиях на кабель. 2 ил., 3 пр.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к огнестойким электрическим многожильным кабелям, предназначенным для эксплуатации в силовых цепях, цепях управления и контроля, а также в линии электроснабжения на железнодорожном транспорте.

Из уровня техники известен огнестойкий электрический кабель (RU 157628 U1, 10.12.2015) /1/, выбранный в качестве наиболее близкого аналога заявленной полезной модели, который содержит токопроводящую жилу из алюминиевого сплава, две стекло-слюдосодержащие ленты, намотанные по винтовой линии на токопроводящей жиле одна сверху другой в противоположных направлениях наматывания, изоляцию, расположенную сверху упомянутых стекло-слюдосодержащие лент, и внутреннюю и наружную оболочки, которые соответственно расположены сверху изоляции и выполнены из полимерных композиций не содержащих галогенов.

Недостатком данного кабеля является то, что при его использовании не обеспечивается гарантированная огнестойкость при пожаре с одновременными механическими воздействиями на кабель, т.к. при механических воздействиях происходит смещение стекло-слюдосодержащих лент относительно токопроводящей жилы, в результате чего возникают воздушные зазоры в намотке, что приводит к преждевременному подходу пламени к токопроводящей жиле.

Вместе с тем, современные стандарты огнестойкости включают требования к огнестойкости кабеля при определенной температуре в сочетании с механическим воздействием на кабель. В частности можно отметить IEC 60331-31 - испытание кабелей на номинальное напряжение до 0,6/1,0 кВ включительно воздействием огня с ударом; BS 6387, BS 8434, EN 50200 - стандарты, определяющие работоспособность электрических кабелей, подвергающихся воздействию пламени, включая сочетания пламени с водяным аэрозолем и пламени с механическим ударом и т.п.

Технической задачей заявленной полезной модели является создание огнестойкого электрического кабеля, имеющего огнестойкость не менее 210 мин при температуре пламени 750°С, которая достигается при пожаре с одновременными механическими воздействиями на кабель, например при его изгибах, кручении, растяжении, ударах, вибрации.

Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение огнестойкости кабеля не менее 210 мин при температуре пламени 750°С, увеличение плотности и жесткости намотки стекло-слюдосодержащих лент и предотвращение возможности их смещения относительно токопроводящих жил, на которых они намотаны, для исключения возникновения воздушных зазоров в намотке при механических воздействиях на кабель.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что огнестойкий электрический кабель содержит сердечник и внутреннюю и наружную оболочки, которые соответственно расположены сверху сердечника и выполнены из полимерных композиций, не содержащих галогенов, при этом сердечник выполнен в виде скрученных токопроводящих жил из алюминиевого сплава, на каждой из которых по винтовой линии одна сверху другой в противоположных направлениях намотаны две стекло-слюдосодержащие ленты, сверху которых расположена изоляция, причем упомянутые стекло-слюдосодержащие ленты имеют толщину 0,14-0,25 мм и намотаны на каждую токопроводящую жилу с перекрытием 45-60%, при этом угол намотки первой ленты на каждую токопроводящую жилу относительно оси токопроводящей жилы составляет 45-60°, а угол намотки второй ленты на упомянутую первую ленту относительно оси токопроводящей жилы превышает величину упомянутого угла первой ленты на 15-20°.

Наружная и внутренняя защитные оболочки кабеля, выполненные из полимерных композиций, не содержащих галогенов, а также изоляция защищают кабель от механических повреждений и воздействий и являются начальным огнестойким барьером при его горении. Выполнение токопроводящих жил сердечника из алюминиевого сплава увеличивает время огнестойкости кабеля при температуре пламени 750°С. Намотка двух стекло-слюдосодержащих лент по винтовой линии на каждой токопроводящей жиле одна сверху другой в противоположных направлениях наматывания, предотвращает отделение лент от своей токопроводящей жилы. Выполнение лент из стекло-слюдосодержащего материала, имеющих толщину, равную 0,14-0,25 мм, обеспечивает огнестойкость кабеля не менее 210 мин при температуре пламени 750°С. При этом при толщине лент менее 0,14 мм упомянутая огнестойкость не достигается, а при толщине лент более 0,25 мм увеличивается вероятность возникновения воздушных зазоров в намотке при указанных выше углах намотки лент и диапазоне их перекрытия. Угол намотки первой ленты на каждую токопроводящую жилу относительно ее оси, равный 45-60°, и угол намотки второй ленты на первую ленту относительно оси токопроводящей жилы, превышающий величину упомянутого угла первой ленты на 15-20°, взаимосвязаны с площадью перекрытия пределах 45-60% и обеспечивают увеличение плотности и жесткости намотки стекло-слюдосодержащих лент, предотвращение возможности их смещения относительно токопроводящей жилы и исключение возможности возникновения воздушных зазоров в намотке при механических воздействиях на кабель. Функциональным назначением второй ленты является создание дополнительного огнестойкого барьера и жесткое закрепление и фиксация первой ленты, обмотанной вокруг своей токопроводящей жилы. При этом эмпирически определено, что при углах второй ленты относительно оси токопроводящей жилы, не входящих в указанный выше диапазон значений, плотность и жесткость намотки стекло-слюдосодержащих лент значительно уменьшается и возможны смещения лент относительно оси своей токопроводящей жилы при механических воздействиях на кабель во время горения, что приводит к созданию воздушных зазоров в намотке. При угле намотки первой ленты на токопроводящую жилу относительно ее оси, который меньше 45° и больше 60°, при механических воздействиях на кабель во время горения происходит сдвиг указанной ленты относительно своей токопроводящей жилы, что приводит к созданию воздушных зазоров в намотке. При процентном перекрытии менее 45 и более 60% при рассмотренных выше углах намотки первой и второй ленты плотность и жесткость намотки стекло-слюдосодержащих лент уменьшается, в связи с чем возможны возникновения воздушных зазоров в намотке.

Полезная модель поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 - общий вид кабеля с сердечником с тремя токопроводящими жилами;

на фиг. 2 - общий вид кабеля с сердечником с четырьмя токопроводящими жилами.

Огнестойкий электрический кабель 1 содержит сердечник, выполненный в виде нескольких скрученных токопроводящих жил 2 из алюминиевого сплава, например марки 8030 или 8176. На чертежах в качестве примера приведены варианты выполнения сердечника с тремя и четырьмя токопроводящими жилами. Однако для специалиста очевидно, что сердечник может содержать две, пять и более токопроводящих жил. По винтовой линии на каждой токопроводящей жиле 2 одна сверху другой в противоположных направлениях намотаны две стекло-слюдосодержащие ленты 3а и 3b. Стекло-слюдосодержащие ленты содержат слюду флогопит или слюду мусковит, а также основу из стекловолоконной ленты. Указанные типы слюды сохраняют присущую им слоистую структуру вплоть до температур плавления в диапазоне от 1200°С до 1300°С, чем и обеспечивают высокую огнестойкость. Разница между двумя типами слюды определена их химическим составом. При прокаливании они выделяют небольшие количества воды. У мусковита этот процесс протекает при температуре выше 600°С, а у флогопита - выше 800°С. Такие ленты не содержат галогенов и не выделяют опасных паров. При воздействии пламени стекло-слюдосодержащие ленты спекаются друг с другом и со своей токопроводящей жилой, образуя на ее поверхности плотный, устойчивый к механическому воздействию слой электроизоляции, который во время пожара отвечает за работоспособность кабеля. Каждая стекло-слюдосодержащая лента 3а и 3b имеет толщину 0,14-0,25 мм. Ленты 3а и 3b намотаны с площадью перекрытия 45-60%. Угол намотки первой ленты 3а на каждую токопроводящую жилу 2 относительно оси данной токопроводящей жилы 2 составляет 45-60°. Угол намотки второй ленты 3b на первую ленту 3а относительно оси упомянутой токопроводящей жилы 2 превышает величину упомянутого угла первой ленты на 15-20°.

Сверху упомянутых стекло-слюдосодержащих лент 3а и 3b расположена изоляция 4, например бумажная маслопропитанная или пластмассовая. Бумага для изоляции изготовлена из сульфатной целлюлозы и пропитана жидким диэлектриком - маслоканифольным составом. Пластмассовая изоляция может быть в виде смеси поливинилхлоридной смолы с пластификаторами и стабилизаторами или из сшитого полиэтилена. Сверху сердечника в виде скрученных токопроводящих жил 2, каждая из которых обмотана лентами 3а и 3b и покрыта изоляцией 4, расположена внутренняя оболочка 5. Сверху внутренней оболочки 5 расположена наружная оболочка 6. Внутренняя 5 и наружная 6 оболочки выполнены из полимерных композиций, не содержащих галогенов.

Пример 1. Огнестойкий электрический кабель содержит сердечник с тремя токопроводящими жилами из алюминиевого сплава марки 8030. По винтовой линии на каждой из трех токопроводящих жил одна сверху другой в противоположных направлениях намотаны две стекло-слюдосодержащие ленты, каждая из которых имеет толщину 0,18 мм. Сверху упомянутых стекло-слюдосодержащих лент расположена изоляция. Сверху сердечника с тремя токопроводящими жилами, обмотанными лентами и покрытыми изоляцией, расположена внутренняя оболочка. Сверху внутренней оболочки расположена наружная оболочка. Внутренняя и наружная оболочки выполнены из полимерных композиций, не содержащих галогенов. Стекло-слюдосодержащие ленты намотаны с площадью перекрытия 50%. Угол намотки первой ленты на каждую токопроводящую жилу, относительно оси токопроводящей жилы, составляет 50°. Угол намотки второй ленты на первую ленту, относительно оси токопроводящей жилы, составляет 68°. В результате испытаний электрический кабель показал огнестойкость не менее 210 мин (230 мин) при температуре пламени 750°С. При этом на кабель осуществляли механические воздействия в виде кручения и растяжения кабеля, однако сдвигов стекло-слюдосодержащих лент относительно своих токопроводящих жил и возникновения воздушных зазоров в обмотке не обнаружено.

Пример 2. Огнестойкий электрический кабель содержит сердечник с четырьмя токопроводящими жилами из алюминиевого сплава марки 8176. По винтовой линии на каждой из четырех токопроводящих жил одна сверху другой в противоположных направлениях намотаны две стекло-слюдосодержащие ленты, каждая из которых имеет толщину 0,23 мм. Сверху упомянутых стекло-слюдосодержащих лент расположена изоляция. Сверху сердечника с четырьмя токопроводящими жилами, обмотанными лентами и покрытыми изоляцией, расположена внутренняя оболочка. Сверху внутренней оболочки расположена наружная оболочка. Внутренняя и наружная оболочки выполнены из полимерных композиций, не содержащих галогенов. Стекло-слюдосодержащие ленты намотаны с площадью перекрытия 55%. Угол намотки первой ленты на каждую токопроводящую жилу относительно оси токопроводящей жилы составляет 56°. Угол намотки второй ленты на первую ленту относительно оси токопроводящей жилы составляет 72°. В результате испытаний электрический кабель показал огнестойкость не менее 210 мин (248 мин) при температуре пламени 750°С. При этом на кабель осуществляли механические воздействия в виде ударов и вибрации кабеля, однако сдвигов стекло-слюдосодержащих лент относительно своих токопроводящих жил и возникновения воздушных зазоров в обмотке не обнаружено.

Пример 3. Проводились испытания кабелей, не охарактеризованных совокупностью существенных признаков заявленной полезной модели. Электрический кабель содержит сердечник с четырьмя токопроводящими жилами из алюминиевого сплава марки 8176. По винтовой линии на каждой из четырех токопроводящих жил одна сверху другой в противоположных направлениях намотаны две стекло-слюдосодержащие ленты, каждая из которых имеет толщину 0,30 мм. Сверху упомянутых стекло-слюдосодержащих лент расположена изоляция. Сверху сердечника из четырех скрученных токопроводящих жил, обмотанных лентами и покрытых изоляцией, расположена внутренняя оболочка. Сверху внутренней оболочки расположена наружная оболочка. Внутренняя и наружная оболочки выполнены из полимерных композиций, не содержащих галогенов. Стекло-слюдосодержащие ленты намотаны с площадью перекрытия 40%. Угол намотки первой ленты на каждую токопроводящую жилу, относительно оси токопроводящей жилы, составляет 20°. Угол намотки второй ленты на первую ленту, относительно оси токопроводящей жилы, составляет 30°. В результате испытаний электрический кабель показал огнестойкость менее 210 мин (130 мин) при температуре пламени 750°С. При этом на кабель осуществляли механические воздействия при первых испытаниях в виде кручения и растяжения кабеля, как в примере 1, а при вторых испытаниях в виде ударов и вибрации кабеля, как в примере 2. В обоих случаях были зафиксированы сдвиги стекло-слюдосодержащих лент относительно своих токопроводящих жил, в связи с чем были обнаружены воздушные зазоры в обмотке, что привело к преждевременному подходу пламени к токопроводящей жиле и повреждению кабеля.

Таким образом, предложенная полезная модель, охарактеризованная совокупностью существенных признаков, обеспечивает огнестойкость кабеля не менее 210 мин при температуре пламени 750°С, при этом увеличивается плотность и жесткость намотки стекло-слюдосодержащих лент и предотвращается возможность их смещения относительно своих токопроводящих жил, что исключает возникновение воздушных зазоров в намотке при механических воздействиях на кабель.

Claims (1)

1. Огнестойкий электрический кабель, содержащий сердечник и внутреннюю и наружную оболочки, которые соответственно расположены сверху сердечника и выполнены из полимерных композиций, не содержащих галогенов, при этом сердечник выполнен в виде скрученных токопроводящих жил из алюминиевого сплава, на каждой из которых по винтовой линии одна сверху другой в противоположных направлениях намотаны две стекло-слюдосодержащие ленты, сверху которых расположена изоляция, отличающийся тем, что упомянутые стекло-слюдосодержащие ленты имеют толщину 0,14-0,25 мм и намотаны на каждую токопроводящую жилу с перекрытием 45-60%, при этом угол намотки первой ленты на каждую токопроводящую жилу относительно оси токопроводящей жилы составляет 45-60°, а угол намотки второй ленты на упомянутую первую ленту относительно оси токопроводящей жилы превышает величину упомянутого угла первой ленты на 15-20°.

Images