Герметичный кабельный ввод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для ввода кабелей в судовые корпусные конструкции и пожароопасные помещения. Задача изобретения состоит в обеспечении герметичности кабельного ввода при пожаре внутри помещений и судовых отсеков. Герметичный кабельный ввод содержит корпус с кольцевым выступом в отверстии для прохода кабеля, уплотнительный элемент, шайбу и нажимной элемент. Новым в кабельном вводе является то, что он дополнительно содержит огнестойкий материал, способный изменять свою форму под действием давления, расположенный в отверстии корпуса вокруг кабеля и заключенный между внутренней и внешней конусными шайбами. Огнестойкий материал находится под давлением пружины, расположенной между кольцевым выступом отверстия корпуса и внутренней конусной шайбой, которая поджата нажимной гайкой. В качестве огнестойкого материала, способного изменять свою форму под действием давления, в кабельном вводе могут быть использованы сферические кварцевые гранулы с гладкой поверхностью, при этом внутреннюю и внешнюю конусные шайбы выполняют с углом конусности не более 90^o. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для ввода кабелей в судовые корпусные конструкции и пожароопасные помещения.

Известно устройство для пожарного замыкания отверстия проходного изолятора в стене (см. патент Германии DE 4131152 С1, МКИ F 16 L 5/02), содержащее замкнутую коробку, расположенную в отверстии стены, в которой имеется по меньшей мере одно отверстие проходного изолятора для проводника, выполненное в форме кабельной ванны, в которой уложен проводник, и которая наполняется противопожарным средством, в частности кварцевым песком только при возникновении пожара. При этом открывается резервное устройство, содержащее противопожарное средство, расположенное поверх отверстия проходного изолятора и управляемое приборами дымовой или пожарной сигнализации и позволяющее противопожарному средству вытекать в кабельную ванну. К недостаткам устройства относятся его сложность, невозможность использования для защиты проходов кабелей через стены помещений с перепадом давления, и в случае прокладки кабелей сквозь корпуса судов.

Известен усовершенствованный переход для кабелей и трубопроводов (см. патентную заявку Великобритании GB 2204922 А, МКИ F 16 J 15/10, F 16 L 5/02), которые требуется провести через отверстие в стене или переборке судна между пожароопасными помещениями.

Переход содержит прямоугольный металлический корпус, размеры которого совпадают с границами отверстия, через которое проходят кабели, набора модульных блоков для сборки в ряды внутри корпуса и имеющих отверстия для прохода кабелей, устройства сжатия собранных модульных блоков вместе внутри корпуса и вокруг каждого из кабелей.

Модульные блоки сжатия изготавливаются из упругого пожаростойкого материала и плотно охватывают каждый из кабелей при затяжке компрессионных штифтов.

Такой переход достаточно надежен при проводке негорючих или пожаростойких защищенных кабелей, и при относительно небольших перепадах давления между помещениями.

Однако подобный переход не может быть использован при проводке забортных кабелей в корпусные конструкции судов, так как эти кабели имеют резиновую или полиэтиленовую оболочку, не удовлетворяющую требованиям по пожаростойкости. В случае возникновения пожара, оболочки кабеля выгорают. При этом в модульных блоках образуются отверстия, только частично перекрываемые за счет упругих свойств материала модульных блоков. Переход теряет герметичность и способность предотвращать распространение пожара.

Известен герметичный кабельный ввод (см. а.с. СССР 1534591, МКИ Н 02 G 3/22), содержащий корпус с отверстиями, проходящие через них кабели, герметизирующую прокладку и герметик. Корпус ввода выполнен в виде цельного металлического листа с отверстиями, в которых расположены разрезные втулки с проходящими через них кабелями. Втулки выполнены с упорным венцом с одной стороны и по меньшей мере двумя диаметрально расположенными один относительно другого выступами с надежными крепежными отверстиями под винты с другой стороны.

С целью обеспечения пожаростойкости ввода в нем, в качестве герметика, расположенного во внутренней проточке втулки использован термостойкий материал, например асбестовый шнур. Уплотнение втулки по внешнему диаметру обеспечивается герметизирующей прокладкой. Однако такая конструкция ввода не рассчитана на большие перепады давления, а в случае возникновения пожара в одном из помещений возможно выгорание герметизирующей прокладки, уплотняющей втулку по внешнему диаметру, а также выгорание кабеля. При этом образуются два канала проникновения продуктов горения через ввод. Первый - кольцевой канал на месте герметизирующей прокладки. Второй - в виде отверстия в термостойком материале на месте прохода выгоревшего кабеля.

Известен пожаростойкий ввод (см. патент РФ 2007806 С1, МКИ H 02 G 3/22), содержащий корпус, заполненный высокотемпературостойким негорючим веществом, увеличивающимся в объеме при высоких температурах, проходящей через корпус кабель и герметично расположенные по торцам корпуса фланцы. С целью повышения надежности путем увеличения пожарозащищенности и температуростойкости ввод снабжен по меньшей мере одним уплотнительным элементом, выполненным в виде кольцевой мембраны из пластичного температуростойкого и огнестойкого материала с двумя полками, внутренняя из которых схватывает кабель, а наружняя сопряжена с внутренней стенкой корпуса.

Ввод имеет различные варианты исполнения, отличающиеся формой уплотнительного элемента в виде кольцевой мембраны и количеством и формой полостей, в которых расположен высокотемпературостойкий, негорючий материал, увеличивающийся в своем объеме при высокой температуре и автоматически заполняющий прогорающие участки кабеля. Конструкция этого ввода обеспечивает его эффективное использование при достаточно высоких температурах, развивающихся при пожарах.

К недостаткам этого ввода относится его низкая надежность в случаях проводки кабелей с полиэтиленовыми оболочками и изоляцией сквозь перегородки в отсеках, расположенных в тех районах, где температура при пожарах не поднимается выше 160-250^oС, а также в случаях медленного развития пожара. Это объясняется тем, что температуростойкие материалы, увеличивающиеся в своем объеме при высоких температурах, например вермикулит или перлит, имеют свойство эффективно увеличивать свой объем при температурах не ниже 160-200^oС, (см. в кн. Н.Н.Кальянов, А.Н.Мерзляк. Вермикулит и перлит - пористые заполнители для теплоизоляционных изделий и бетонов. - М., 1961, с. 7-13), в то время как кабельные полиэтилены расплавляются уже при температурах до 135^oС (см. ГОСТ 16336-77. Композиции полиэтилена для кабельной промышленности. Технические условия, с. 35, 36) и вытекают из ввода. В результате уплотнения теряют герметичность и ввод затекает, что особенно опасно в судовых условиях.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является кабельный ввод, описанный в а.с. СССР 1108513, МКИ Н 01 В 17/26, который мы принимаем за прототип. В соответствии с а.с. СССР 1108513 кабельный ввод предназначен для ввода кабелей, а также фиксации их от осевых перемещений в изделиях с герметичной пылевлагонепроницаемой или взрывонепроницаемой оболочкой. Этот кабельный ввод содержит корпус с кольцевым выступом в отверстии для прохода кабеля, уплотнительный элемент в виде эластичного кольца, шайбу, основную втулку, две дополнительные втулки, позволяющие фиксировать кабели меньших диаметров, чем основная втулка, нажимной элемент, стяжные болты. Такая конструкция обеспечивает герметичность ввода и надежно фиксирует кабели в диапазоне от 0,6d до d, где d - диаметр проходного отверстия кабельного ввода (диаметр кольцевого выступа отверстия).

Недостатком ввода является невозможность его использования при возникновении пожара внутри оболочек, так как при пожаре возможно выгорание уплотнительного элемента и собственно вводимого в оболочку кабеля и, как следствие, разгерметизация оболочки и дальнейшее распространение пожара.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы герметичного кабельного ввода при пожаре внутри помещений и судовых отсеков.

Поставленная задача решается таким образом, что герметичный кабельный ввод, содержащий корпус с кольцевым выступом в отверстии для прохода кабеля, уплотнительный элемент, шайбу и нажимной элемент, дополнительно снабжен сыпучим огнестойким материалом, состоящим из сферических кварцевых гранул с гладкой поверхностью, расположенным в отверстии корпуса вокруг кабеля и заключенным между внутренней и внешней конусными шайбами, упругим нажимным элементом, например пружиной, расположенным между кольцевым выступом, в отверстии корпуса и внутренней конусной шайбой, при этом внутреннюю и внешнюю конусные шайбы выполняют с углом конусности не более 90^o.

Такое конструктивное решение герметичного кабельного ввода исключает возможность выгорания или вытекания расплавившегося материала кабеля при пожаре из зоны его уплотнения, и выгорание самого уплотнительного элемента ввода, благодаря перемещению сыпучего огнестойкого материала, находящегося под давлением упругого нажимного элемента, например пружины, на место выгоревшего или расплавившегося участка кабеля и образования пожаростойкой пробки, формируемой вне зоны уплотнения кабеля.

Таким образом, обеспечивается сохранение герметичности кабельного ввода при пожаре, т.е. повышается надежность его работы во всем диапазоне температур, возникающих при пожарах.

Использование сыпучего огнестойкого материала, состоящего из сферических кварцевых гранул с гладкой поверхностью позволяет уменьшить коэффициент трения между частицами огнестойкого материала и, следовательно, повысить эффективность смещения частиц огнестойкого материала на выгоревший или расплавившийся участок кабеля. Выполнение внутренней и внешней конусных шайб с углом конусности не более 90^o позволяет ориентировать основное усилие пружины не на сжатие гранул, а на обжатие сферическими кварцевыми гранулами кабеля, которые при выгорании или расплавлении кабеля смещаются на поврежденный участок.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". Существенные признаки предлагаемого герметичного кабельного ввода известны из литературы, но в совокупности в применении к герметичному кабельному вводу, служащему для герметичного ввода кабелей в судовые корпусные конструкции и пожароопасные помещения, создают положительный эффект, выражающийся в обеспечении сохранения герметичности кабельного ввода при пожарах внутри помещений во всем диапазоне температур пожара.

Так как герметичный кабельный ввод благодаря этому приобретает новые свойства, то предложенная совокупность признаков удовлетворяет критерию "существенного отличия".

На чертеже показан описываемый герметичный кабельный ввод, продольный разрез. Герметичный кабельный ввод содержит корпус 1 с кольцевым выступом 2 в отверстии 3 для прохода кабеля 4, вваренный в корпусную конструкцию судна 5, уплотнительный элемент 6 в виде эластичного кольца, охватывающего кабель 4, шайбу 7 и первый нажимной элемент 8, выполненный в виде нажимной гайки.

В отверстии 3 корпуса 1, вокруг кабеля 4, между внутренней 9 и внешней 10 конусными шайбами расположен сыпучий огнестойкий материал 11, состоящий из сферических кварцевых гранул с гладкой поверхностью, способный смещаться под действием давления. Между кольцевым выступом 2 отверстия 3 корпуса 1 и внутренней конусной шайбой 9 расположен упругий нажимной элемент, выполненный в виде пружины 12. Второй нажимной элемент, выполненный в виде гайки 13, взаимодействует с внешней конусной шайбой 10. Внутренняя 9 и внешняя 10 конусные шайбы выполнены с углом конусности не более 90^o.

Герметичный кабельный ввод работает следующим образом. При возникновении пожара внутри помещения начинает плавиться, а в случае развития больших температур, выгорать кабель 4. При расплавлении или выгорании участка кабеля 4, находящегося между внутренней 9 и внешней 10 конусными шайбами, сыпучий огнестойкий материал 11, состоящий из сферических кварцевых гранул с гладкой поверхностью, под действием давления упругого нажимного элемента, например пружины 12, передаваемого через внутреннюю конусную шайбу 9, перемещается на место расплавившегося или выгоревшего участка кабеля и образует огнезащитную пробку, препятствующую дальнейшему расплавлению или выгоранию кабеля 4 и распространению продуктов горения. Таким образом обеспечивается сохранность уплотнительного элемента 6 кабельного ввода, обеспечивающего его герметичность. Расположение упругого нажимного элемента, например пружины 12, в глубине канала ввода за образованной огнестойкой пробкой, предохраняет ее от перегрева, и способствует сохранению ее упругих свойств. При этом длина канала, на которой расположен сыпучий огнестойкий материал 11 ввода, выбирается из условия достаточного снижения температуры вдоль канала до места расположения упругого нажимного элемента, например пружины 12 и уплотнительного элемента 6. Минимальный необходимый объем сыпучего огнестойкого материала 11 должен быть больше объема проходящего сквозь него кабеля 4 на величину объема конусных полостей конусных шайб 9 и 10.

Выполнение внутренней 9 и внешней 10 конусных шайб с углом конусности не более 90^o позволяет ориентировать основное усилие упругого нажимного элемента 12 на обжатие кабеля 4 сферическими кварцевыми гранулами, которые благодаря сферической гладкой поверхности легко смещаются на место расплавившегося или выгоревшего участка кабеля 4.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает по сравнению с прототипом следующее преимущество, заключающееся в исключении возможности расплавления или выгорания уплотняемого кабеля в зоне его уплотнения и выгорания самого уплотнительного элемента в случае пожара во внутреннем помещении, т.е. в сохранении герметичности кабельного ввода при пожаре во всем диапазоне температур пожара и, следовательно, повышении надежности работы герметичного кабельного ввода. Это преимущество обеспечивается благодаря введению в конструкцию герметичного кабельного ввода сыпучего огнестойкого материала, состоящего из сферических кварцевых гранул с гладкой поверхностью, находящегося под давлением упругого нажимного элемента, например пружины между конусными шайбами, и имеющего возможность замещать расплавившийся или выгоревший объем кабеля, образуя огнезащитную пробку.

Формула изобретения

Герметичный кабельный ввод, содержащий корпус с кольцевым выступом в отверстии для прохода кабеля, уплотнительный элемент, шайбу и нажимной элемент, сыпучий огнестойкий материал, состоящий из сферических кварцевых гранул с гладкой поверхностью, расположенный в отверстии корпуса вокруг кабеля и заключенный между внутренней и внешней конусными шайбами, пружину, расположенную между кольцевым выступом корпуса и внутренней конусной шайбой, нажимной элемент в виде гайки, взаимодействующий с внешней конусной шайбой, при этом внутреннюю и внешнюю конусные шайбы выполняют с углом конусности не более 90°.

РИСУНКИ

Рисунок 1