муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса

Формула изобретения

1. Муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса, содержащая закрепленный на конце кабеля корпус, в сквозном отверстии которого расположены концы изолированных проводов кабеля, причем штепсельный наконечник каждого провода выполнен с глухим торцевым отверстием, в котором закреплена, по меньшей мере, большая часть освобожденного от изоляции конца жилы соответствующего провода, на поверхность изоляции провода со стороны штепсельного наконечника и на неконтактной части наружной поверхности штепсельного наконечника нанесен, по крайней мере, один слой диэлектрической герметизирующей пленки, в упомянутом отверстии корпуса закреплен уплотнительный элемент, выполненный с отверстиями, через которые проходят покрытые пленкой части проводов кабеля, уплотнительный элемент выполнен из упругого материала с электрической прочностью, обеспечивающей пробивное напряжение по толщине уплотнительного элемента между наружной поверхностью уплотнительного элемента и поверхностью уплотнительного элемента, соприкасающейся с диэлектрической пленкой, в пределах от 10 до 15 кВ, первая торцевая поверхность уплотнительного элемента прижата к упорному элементу корпуса муфты, ко второй торцевой поверхности уплотнительного элемента прижата первая торцевая поверхность защитной шайбы, выполненной с отверстиями, через которые проходят покрытые пленкой части проводов кабеля, ко второй торцевой поверхности защитной шайбы прижата первая торцевая поверхность нажимной шайбы, выполненной с отверстиями, в диэлектрические установочные втулки, внутри каждой установочной втулки расположен конец покрытой пленкой части провода кабеля и неконтактная часть соответствующего штепсельного наконечника, при этом установочная втулка снабжена буртиком, размещенным в соответствующем углублении на первой торцевой поверхности нажимной шайбы, выполненном таким образом, что установочная втулка упирается в защитную шайбу, ко второй торцевой поверхности нажимной шайбы прижато резьбовое кольцо, установленное в резьбе, выполненной в отверстии корпуса.

2. Муфта по п.1, характеризующаяся тем, что наружный диаметр торца штепсельного наконечника со стороны провода равен наружному диаметру изоляции провода.

3. Муфта по п.1 или 2, характеризующаяся тем, что на внутренней стенке отверстия корпуса в зоне расположения уплотнительного элемента выполнена, по крайней мере, одна кольцевая канавка, ширина которой обеспечивает возможность захода в нее части наружного слоя уплотнительного элемента.

4. Муфта по любому из предыдущих пунктов, характеризующаяся тем, что на наружной кромке торца штепсельного наконечника со стороны провода выполнена фаска.

5. Муфта по любому из предыдущих пунктов, характеризующаяся тем, что упорный элемент выполнен в виде упорной шайбы с отверстиями, через которые проходят провода кабеля, зафиксированной в отверстии корпуса от осевого перемещения под действием усилия со стороны уплотнительного элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к концевым соединителям для кабелей, находящихся в жидкой среде, и может быть использовано в конструкциях вводов напряжения для погружных электродвигателей.

Известен герметичный концевой соединитель провода кабеля установки погружного центробежного насоса, описанный в авторском свидетельстве SU 1464236 А1, 07.03.89, Н 02 G 15/04, представляющий собой штепсельный наконечник, выполненный с глухим торцевым отверстием, в котором закреплен освобожденный от изоляции конец жилы провода.

Описанная конструкция позволяет уменьшить вероятность проникновения жидкости к жилам провода, однако не обеспечивает полной герметизации щели между жилой и изоляцией и не обеспечивает возможность электрической изоляции части жилы, закрепленной в штепсельном наконечнике.

Известна муфта кабельного ввода, раскрытая в заявке GB 2173359 А, 08.10.89, Н 02 G 15/22, содержащая закрепленный на кабеле корпус, в котором расположены концы изолированных проводов кабеля и электрические контактные наконечники, каждый из которых выполнен с глухим торцевым отверстием, в котором закреплен освобожденный от изоляции конец жилы соответствующего провода. На поверхность изоляции провода, примыкающей к контактному наконечнику, и части наружной поверхности контактного наконечника нанесен слой диэлектрической герметизирующей пленки, а электрические контактные наконечники расположены в диэлектрических втулках.

Недостатком указанного аналога является высокая сложность и недостаточная технологичность конструкции муфты, так как диэлектрические втулки с контактными наконечниками закреплены в специальной металлической контактной головке, которая с помощью шпилек соединена с системой из трех металлических колец, закрепленных на кабеле, с которыми соединены также обмотки проводов. Описанная конструкция размещена в полой оболочке, залитой полиуретаном, причем указанная оболочка не выполняет в полной мере функцию корпуса муфты, так как жесткость муфты обеспечивает контактная головка со шпильками.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по совокупности существенных признаков (прототипом) является муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса (см. Международный транслятор установки погружных центробежных насосов для добычи нефти, М.: "Нефть и газ", 1999, с. 410-412), содержащая закрепленный на кабеле корпус, в отверстии которого расположены концы изолированных проводов кабеля со штепсельными наконечниками. В отверстии корпуса закреплен уплотнительный элемент, выполненный с отверстиями, через которые проходят провода кабеля. Первая торцевая поверхность уплотнительного элемента прижата к упорному элементу корпуса, а ко второй торцевой поверхности уплотнительного элемента прижата нажимная шайба, выполненная с отверстиями, через которые проходят провода кабеля. К противоположной торцевой поверхности нажимной шайбы прижато резьбовое кольцо, установленное на резьбе, выполненной в отверстии корпуса.

Основным недостатком прототипа является возможность проникновения жидкости в промежуток между токоведущей жилой и изоляцией провода, вызывающую коррозию токоведущих жил, так как обрез изоляции провода выходит за пределы корпуса муфты и негерметизирован.

Таким образом, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в создании муфты кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса, обеспечивающей герметичное соединение проводов кабеля-удлинителя со штепсельными наконечниками.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении надежности и безопасности муфты кабельного ввода за счет исключения проникновения жидкости по жилам токопроводящих проводов и коррозии токоведущих жил с одновременным повышением электрической прочности диэлектрического слоя между проводами кабеля-удлинителя и корпусом муфты.

Конструкция муфты кабельного ввода, обеспечивающая достижение указанного выше технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны характеризуется следующей совокупностью существенных признаков.

Муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса содержит закрепленный на конце кабеля корпус, в сквозном отверстии которого расположены концы изолированных проводов кабеля. Штепсельный наконечник каждого провода выполнен с глухим торцевым отверстием, в котором закреплена, по меньшей мере, большая часть освобожденного от изоляции конца жилы соответствующего провода. На поверхность изоляции провода со стороны штепсельного наконечника и на неконтактной части наружной поверхности штепсельного наконечника нанесен, по крайней мере, один слой диэлектрической герметизирующей пленки. В упомянутом отверстии корпуса закреплен уплотнительный элемент, выполненный с отверстиями, через которые проходят покрытые пленкой части проводов кабеля. Уплотнительный элемент выполнен из упругого материала с электрической прочностью, обеспечивающей пробивное напряжения по толще уплотнительного элемента между наружной поверхностью уплотнительного элемента и поверхностью уплотнительного элемента, соприкасающейся с диэлектрической пленкой, в пределах от 10 до 15 кВ. Первая торцевая поверхность уплотнительного элемента прижата к упорному элементу корпуса муфты, а ко второй торцевой поверхности уплотнительного элемента прижата первая торцевая поверхность защитной шайбы, выполненной с отверстиями, через которые проходят покрытые пленкой части проводов кабеля. Ко второй торцевой поверхности защитной шайбы прижата нажимная шайба, выполненная с отверстиями, в которых установлены диэлектрические установочные втулки. Внутри каждой установочной втулки расположен конец покрытой пленкой части провода кабеля и неконтактная часть соответствующего штепсельного наконечника, при этом установочная втулка снабжена буртиком, размещенным в соответствующем углублении на торцевой поверхности нажимной шайбы, выполненном таким образом, что установочная втулка упирается в защитную шайбу. Ко второй торцевой поверхности нажимной шайбы прижато резьбовое кольцо, установленное в резьбе, выполненной в отверстии корпуса.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, наружный диаметр торца штепсельного наконечника со стороны провода может быть равен наружному диаметру изоляции провода.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, на внутренней стенке отверстия корпуса в зоне расположения уплотнительного элемента может быть выполнена, по крайней мере, одна кольцевая канавка ширина которой обеспечивает возможность захода в нее части наружного слоя уплотнительного элемента.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, на наружной кромке торца штепсельного наконечника со стороны провода может быть выполнена фаска.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, упорный элемент может быть выполнен в виде упорной шайбы с отверстиями, через которые проходят провода кабеля, зафиксированной в отверстии корпуса от осевого перемещения под действием усилия со стороны уплотнительного элемента.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез муфты кабельного ввода; на фиг.2 - увеличенный фрагмент продольного разреза муфты кабельного ввода; на фиг.3 изображена муфта кабельного ввода (вид сбоку).

Муфта кабельного ввода 1 обеспечивает герметичное соединение кабеля-удлинителя 2 кабельной линии с погружным электродвигателем установки погружного центробежного насоса.

Муфта 1 содержит металлический корпус 3, закрепленный на конце кабеля-удлинителя 2. Концы изолированных проводов 4 кабеля 2 расположены внутри корпуса и на части своей длины освобождены от изоляции, например прорезиненной тканевой оплетки, и свинцовой оболочки 5. Конец медной токоведущей жилы 6 провода освобожден от изоляции 7 и закреплен с помощью резьбового соединения в глухом торцевом отверстии 8 штепсельного наконечника 9, таким образом, что торец 10 штепсельного наконечника упирается в обрез изоляции провода, при этом наружный диаметр соответствующего торца 10 штепсельного наконечника равен наружному диаметру изоляции 7 провода, а поверхность резьбы жилы 6 покрыта припоем для обеспечения надежности электрического контакта. На поверхность изоляции 7 провода, примыкающей к штепсельному наконечнику 9 и наружной поверхности неконтактной части 11 штепсельного наконечника 9 нанесено несколько слоев диэлектрической герметизирующей пленки 12 (липкой ленты), покрывающей стык 13 изоляции провода и штепсельного наконечника, что исключает возможность протечки жидкости к жиле 6 провода.

В отверстии корпуса 3 закреплен уплотнительный элемент 14, выполненный с отверстиями, через которые проходят покрытые пленкой 12 части проводов 4 кабеля 2. Уплотнительный элемент 14 выполнен из резины с электрической прочностью, обеспечивающей пробивное напряжения по толще уплотнительного элемента между наружной поверхностью уплотнительного элемента и поверхностью уплотнительного элемента, соприкасающейся с диэлектрической пленкой, в пределах от 10 до 15 кВ. На боковых стенках отверстия корпуса в зоне расположения уплотнительного элемента выполнены две кольцевые канавки 15, ширина которых обеспечивает возможность захода (вдавливания) в них части наружного слоя уплотнительного элемента, что обеспечивает дополнительную герметизацию соединения кабеля 2 с корпусом 3 муфты.

Первая торцевая поверхность уплотнительного элемента 14 прижата к упорной шайбе 16, зафиксированной в отверстии корпуса 3 от осевого перемещения под действием усилия со стороны уплотнительного элемента 14. Ко второй торцевой поверхности уплотнительного элемента 14 прижата первая торцевая поверхность защитной шайбы 17, выполненной с отверстиями, через которые проходят покрытые пленкой части проводов 4 кабеля 2. Ко второй торцевой поверхности защитной шайбы 17 прижата первая торцевая поверхность нажимной шайбы 18, выполненной с отверстиями, в которых установлены диэлектрические фторопластовые установочные втулки 19. Внутри каждой установочной втулки 19 расположены конец покрытой диэлектрической пленкой части провода 4 и неконтактная часть соответствующего штепсельного наконечника 9. Установочная втулка 19 снабжена буртиком 20, размещенным в соответствующем углублении на первой торцевой поверхности нажимной шайбы 18, выполненном таким образом, что установочная втулка упирается в защитную шайбу 17. Это обеспечивает надежную фиксацию установочной втулки 19 и исключает ее перекос, приводящий к повреждению изоляции провода 4 в районе торца установочной втулки. Ко второй торцевой поверхности нажимной шайбы 18 прижато резьбовое кольцо 21, установленное в резьбе, выполненной в отверстии корпуса 3.

Корпус 3 закреплен на броне 22 кабеля 2, а пространство в корпусе между отверстием для кабеля и упорной шайбой 16 залито компаундом 23 через специальное окно в корпусе (на чертеже не показано). Кроме того, пленка 12 покрывает обрез свинцовой оболочки кабеля 2, что обеспечивает дополнительную герметизацию соединения кабеля с муфтой.

Наличие диэлектрической установочной втулки 19 позволяет дополнительно герметизировать стык 13 изоляции 7 и штепсельного наконечника 9 и обеспечивает требуемое пробивное напряжение диэлектрического промежутка между наружной поверхностью освобожденной от изоляции части жилы 6 и внутренней поверхностью корпуса 3 муфты.

По периметру наружной кромки торца 10 штепсельного наконечника выполнена фаска (на чертежах не показана), уменьшающие степень неоднородности электрического поля вблизи указанных кромок и соответственно максимальную напряженность электрического поля в толще изолирующих элементов, что исключает возможность местного повреждения изоляции 7 провода 4, герметизирующей пленки 12 или установочной втулки 19 в процессе работы.

При хранении и транспортировке муфта закрывается герметичной транспортировочной крышкой 24.

При установке муфты 1 на кабель 2 к нажимной шайбе 18 с помощью специальной оснастки прикладывают усилие в осевом направлении, позволяющее упруго деформировать уплотнительный элемент 14, в результате чего он прижимается к внутренним стенкам корпуса 3 и обжимает расположенные в отверстиях уплотнительного элемента 14 провода 4, что обеспечивает герметичность соединения кабеля 2 и муфты 1. Положение нажимной шайбы 18 фиксируется резьбовым кольцом 21. При этом наличие защитной шайбы 17, в которую упираются торцевые поверхности установочных втулок 19 позволяет избежать повреждения уплотнительного элемента 14 торцевой поверхностью установочной втулки, на которую в процессе сборки передается осевое усилие от нажимной шайбы 18 через буртики 20.

Для надежной фиксации установочных втулок 19 необходимо приложить к нажимной шайбе 18 большее усилие, чем при сборке муфт известных конструкций, в которых втулки 19 отсутствуют, соответственно происходит более сильное сжатие уплотнительного элемента 14. Вследствие сильного объемного сжатия изоляции проводов 4 в зоне установки уплотнительного элемента 14 она утончается, что существенно снижает пробивное напряжение между наружной поверхностью токопроводящей жилы 6 и внутренней поверхностью корпуса 3. Выполнение уплотнительного элемента 14 из резины с повышенной электрической прочностью позволяет ему выполнять функцию изолятора в случае разрушения изоляции 7, обеспечивая требуемое по условиям работы кабеля пробивное напряжение даже в случае повреждения изоляции провода.