Способ получения контактного соединения медных жил кабелей с антикоррозионной защитой

 

Сущность изобретения: в процессе механического закрепления контактного участка жилы кабеля (наконечника, штыря, кольца) под действием увеличивающегося давления в винтовом контактном соединении защитный состав выдавливается из точек электрического контакта и обволакивает их, изолируя от окружающей среды. Использованный защитный состав инертен к материалам деталей контактного соединения, обладает повышенной текучестью и увеличенным сроком жизни. Способ обеспечивает полную герметизацию контактного участка жил кабелей и контактных соединений, позволяющую надежно изолировать защищаемые поверхности от агрессивной окружающей среды. 2 з. п. ф-лы.

Область техники, к которой относится изобретение.

Предложение относится к электротехнике, в частности, к области выполнения работ по монтажу аппаратуры автоматического управления и контроля на предприятиях, в воздушной среде которых содержатся пары агрессивных веществ.

К таким предприятиям, например, относятся газоперерабатывающие и нефтеперерабатывающие заводы, цехи электролиза магния, натрия и других металлов из солей хлористого водорода. На первых в процессе газо- или нефтепереработки выделяется сероводород, а на вторых в процессе электролиза расплава солей образуется агрессивная среда из паров хлористого водорода. Как сероводород, так и хлористый водород вступают в активную химическую реакцию с медными, в том числе и лужеными, токоведущими частями электрооборудования. Коррозии подвергаются как открытые токоведущие части (например, контактные соединения жил кабелей с аппаратурой), так и сами жилы по всей длине кабелей вследствие проникновения газов под изоляционные оболочки. При концентрации сернистого водорода 100 мг/м³ скорость коррозии составляет 0,06 мм/год.

В этих условиях наиболее интенсивному разрушению подвергаются токоведущие жилы кабелей аппаратуры систем автоматики, состоящие из множества проволок малого сечения, и их контактные соединения, которые, как правило, представляют собой механические соединения, которые, как правило, представляют собой механические соединения (клеммы, винтовой зажим и т. п.). Так, при сечении 1 мм² через 1 год эксплуатации у гибких жил типа 2 (состоящих из 7 проволочек) рабочее сечение уменьшается на 48% При этом, соответственно, режимы работы аппаратуры становятся отличными от расчетных (из-за возрастания сопротивления кабельных связей) и уменьшается механическая прочность кабельных связей из-за уменьшения сечения, что приводит к выходу из строя систем автоматического управления и контроля, обслуживающих технологическое оборудование данного цеха. В результате для предприятий формируются три специфические составляющие убытков: от простоя технологического оборудования, от материальных затрат на замену вышедших из строя кабельных связей и аппаратуры, от затрат на ремонтные работы; возможно также возникновение аварийных ситуаций на управляемом объекте из-за отказа системы управления.

Уровень техники.

Известны различные способы защиты жил кабелей и их контактных соединений от вредного воздействия окружающей среды.

Цапон-лаком [1] покрывают паяные контактные соединения для защиты от воздействия повышенной влажности. В рассматриваемом случае он не пригоден для применения, так как не обеспечивает герметизации места среза изоляции жилы кабеля и разлагается под воздействием агрессивной среды.

Защиту токоведущей жилы от проникновения воды (газов) под изоляционную оболочку осуществляют с помощью термоусаживающихся трубок [2,3] Трубку надевают на изоляцию жилы кабеля и наконечник и подвергают ее воздействию струи воздуха, нагретого до температуры 90 180^oC (в зависимости от типа трубки и вида изоляции кабеля). В результате материал трубки сжимается и образуется герметичное покрытие жилы на участке "шейка наконечника изоляция жилы". Размер трубки выбирается таким, чтобы конечное значение ее диаметра после нагрева было на 15 20% меньше диаметра наконечника. Недостатки способа: а) невозможность применения при оконцевании жилы кольцом или штырем; б) незащищенность контактного соединения (клеммы, винтового зажима и т. п.).

Разработана технология защиты жил кабелей с применением покрытия ИКФ (раствор наирита в этиловом спирте [4]), при которой слой ИКФ наносят на оголенную часть жилы и шейку наконечника. Недостатки ее: незащищенность контактного соединения от воздействия окружающей среды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ защиты контактных соединений и жил силовых кабелей с применением защитного материала марки ВГО [5] представляющего собой раствор низкомолекулярного кремнийорганического каучука с катализатором К-10С, служащим для образования прочной пленки. Согласно этому способу после подключения жил кабелей к контактам прибора защитный материал наносят кистью на контактное соединение и на токоведущую жилу с заходом на ее изоляцию.

Этот способ имеет две группы существенных недостатков, не позволяющих применить его в рассматриваемой области. К первой группе относятся недостатки, обусловленные свойствами защитного материала, ко второй обусловленные принятым технологическим процессом. Недостатки первой группы: а) катализатор К-10С способствует образованию под слоем пленки уксусной кислоты, приводящей к кислотной коррозии защищаемого металла [5,c.188] поэтому ВГО не рекомендуют применять для покрытия мелких медных и латунных деталей (а именно к таковым и относятся рассматриваемые объекты защиты); б) из-за низкой текучести ВГО не представляется возможным получить гарантированную герметизацию всех узлов контактной конструкции малого сечения; в) малое время жизни материала 10 мин. до отверждения создает дополнительные неудобства при выполнении монтажных работ в цехе. Недостатки второй группы обусловлены следующими обстоятельствами. При любом механическом соединении (гайками, винтом) электрический контакт между деталями из-за неровности сопрягаемых поверхностей осуществляется лишь в отдельных точках, вследствие чего основная часть пространства между контактными поверхностями заполнена воздухом окружающей среды. Наибольшее количество воздуха содержится в контактных соединениях жил кабелей. После наружного покрытия такого соединения защитным составом не прекращается разрушение точек электрического контакта содержащейся в контактном соединении с агрессивной средой. То есть, нанесение кистью наружного защитного покрытия, по-существу, не обеспечивает необходимой защиты мест контактного соединения от коррозии.

Сущность изобретения.

Задачей предложения является обеспечение защиты токоведущих жил кабелей малого сечения и их контактных соединений от разрушающего действия паров агрессивных веществ. Для решения этой задачи необходимо обеспечить надежную герметизацию всех контактных поверхностей и точек от агрессивной внешней среды.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в процессе механического закрепления контактного участка жилы кабеля (наконечника, штыря, кольца) под действием увеличивающегося давления в винтовом контактном соединении специальный защитный состав, предварительно нанесенный на жилу, выдавливается из точек электрического контакта и обволакивает их, изолируя от окружающей среды, что обеспечивается за счет хорошей текучести и продолжительного срока застывания защитного состава.

Техническим результатом является обеспечение полной герметизации контактного участка жил кабелей и контактных соединений, позволяющей надежно изолировать защищаемые поверхности от агрессивной окружающей среды.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в способе антикоррозионной защиты, кроме нанесения защитного состава на все детали контактного соединения после его монтажа, а также на оголенный участок жилы кабеля с заходом на ее изоляцию, осуществляется предварительное нанесение защитного состава на подготовленный к монтажу контактный участок жилы кабеля. Наносится защитный состав непосредственно перед самым монтажом. Используемый состав содержит следующие компоненты: кремнийорганический лак 75 98,8% ингибитор 0,2 5,0% пигмент-наполнитель 1,0 20% Причем в качестве кремнийорганического лака может быть выбран лак, одним из компонентов которого является глифталевый лак, в качестве ингибитора может быть выбран бензотриазол, а в качестве пигмент-наполнителя может быть выбрана алюминиевая пудра. Этот защитный состав химически нейтрален по отношению к материалам деталей контактного соединения. Благодаря хорошей текучести при нанесении кистью он проникает во все зазоры любого малогабаритного контактного соединения, а также между жилой и изоляционной оболочкой.

Возможность осуществления изобретения.

Предлагаемый способ заключается в следующем. Подготовленный к монтажу контактный участок жилы кабеля непосредственно перед его установкой в контактное соединение окунают в защитный состав, а после закрепления контакта тот же защитный состав наносят кистью на все элементы контактного соединения и на оголенный участок жилы с заходом на ее изоляцию.

Используемый защитный состав изготавливается в обычном смесителе из выпускаемых промышленностью материалов. Он состоит из трех компонентов: кремнийорганического лака, ингибитора и пигмент-наполнителя. В результате экспериментов, проведенных с различными составами, установлено, что необходимыми свойствами защитный состав обладает при следующем соотношении компонентов: кремнийорганический лак 75 98,8% ингибитор 0,2 5% пигмент-наполнитель 1,0 20% а наилучшие свойства имеет защитный состав, в котором в качестве кремнийорганического лака используется лак марки КО-815 по ГОСТ 11066-74, в качестве ингибитора бензотриазол по техническим условиям ТУ 6-02-1291-75, а в качестве наполнителя алюминиевая пудра ПАП-2 по ГОСТ 5494-71. Материалы по результатам испытаний даны в приложении.

Объектами антикоррозионной защиты являются жилы кабелей и проводов и их контактные соединения с электрооборудованием. Сечение жил: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 мм². Типы жил по гибкости: 1, 2, 3 по ГОСТ 22483-77. Контактные соединения жил с электрооборудованием могут осуществляться через клеммную плату, шпильки либо винтовой зажим. Виды контактного оконцевания жил: кольцом (луженым или нелуженым), штырем (луженым или нелуженым) или наконечником (для пайки или опрессовки). Изоляция жил любая, применяемая в стандартных многожильных и одножильных кабелях и проводах.

Достоверность достижения технического результата подтверждена экспериментальным путем в лабораториях и в натурных условиях газоперерабатывающего завода. Исследования и отработка технологии выполнялись в ГИПХ (институт прикладной химии), Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете, ВНИИ противопожарной обороны МВД РФ и на Оренбургском газоперерабатывающем заводе. Копии протоколов испытаний прилагаются к настоящему описанию.

Источники, принятые во внимание заявителем 1. ТУ на поставку цапон-лака.

2. ТУ 6-19-299-86. Трубки радиационномодифицированные термоусаживающиеся "Радпласт-Т".

3. ТУ 16-503.250-84. Трубки термоусаживающиеся для корпусов кабельных муфт.

4. Путято Ю.С. и Иванов Е.А. Технология электромонтажных работ на судах. -Л. Судостроение, 1970. 5. Лабутин А.Л. Антикоррозионные и герметизирующие материалы на основе синтетических каучуков. -Л. Химия, 1982.

Формула изобретения

1. Способ получения контактного соединения медных жил кабелей с антикоррозионной защитой, при котором осуществляют монтаж контактного соединения механическим закреплением с приложением давления на оголенный участок медной жилы кабеля и наносят защитное покрытие на все детали контактного соединения и на расположенный за его пределами оголенный участок медной жилы кабеля с заходом на ее изоляцию, отличающийся тем, что защитное покрытие наносят в две стадии, при этом на первой стадии защитное покрытие наносят непосредственно перед монтажом контактного соединения на подготовленный участок медной жилы кабеля, а на второй защитное покрытие наносят на все детали полученного контактного соединения и на расположенный за его пределами участок медной жилы с заходом на ее изоляцию, причем при нанесении покрытия на первой и второй стадиях используют один и тот же состав на основе кремнийорганического лака, содержащий также бензотриазол в качестве ингибитора и пигмент-наполнителя при следующем соотношении компонентов, мас.

Кремнийорганический лак 75,0 98,8 Бензотриазол 0,2 5,0 Пигмент-наполнитель 1,0 20,0 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремнийорганического лака выбран лак, одним из компонентов которого является глифталевый лак.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пигмент-наполнителя выбрана алюминиевая пудра.