Водоохлаждаемый кабель и способ изготовления кабельной линии с водоохлаждаемым кабелем

 

Союз Советсиин

Социанистичесиин

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6) ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.04.80 (2) ) 2919241/24-07 (Ь!)М. Кл. с присоединением заявки М 2919236/07

2919237/07 2919238/07, 2919240/07 (23 ) П рио рнтет

Н 01 В 7/00

Вкуааротееиный комитет

СССР ао делан изобретений и открытий

Опубликовано 23,10. 82. Бюллетень М 39

Дата опубликования описания 25.10. 82

-(53) УДК 621 315 (088.8) (72) Автор . изобретения

Д.С. Омельченко и (7) ) заявитель (54) ВОДООХЛАЖДАЕМЫЙ КАБЕЛЬ И СПОСОБ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ

С ВОДООХЛАЖДАЕМЫМ КАБЕЛЕМ

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

Известен водоохлаждаемый кабель, состоящий из полой медной токопроводящей жилы, на которую с зазором надет резиновый круглотканый защитный шланг.

Полая токопроводящая жила сечением

2100 мм выполнена из отдельных пуч2. ков медных жил, наложенных в виде нескольких повивов на опорную спираль из стальной маломагнитной высоколегированной коррозионностойкой проволоки диаметром 4-5 мм, навитую с шагом

12-20 мм. Поверх жилы имеется скрепляющая обмотка открытой спиралью стренгой, скрученной из 7 проволок диамет- . о ром 0,5 мм из маломагнитной корроэионностойкой стали Pl).

Недостатком такого кабеля является большая 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 отдельных пучков медных жил, наложенных в виде нескольких повивов на эластичный каркас из спирально навитой немагнитной проволоки (2).

Недостатком известных кабелей яв-. ляется значительное увеличение сопротивления переменному току за счет укрутки проволок, что снижает переда,ваемую кабелем мощность. Кроме того, кабели имеют низкий коэсхоициент заполнения токопроводящей жилы, что увеличивает их габариты и ухудшает радиальное охлаждение внутренник сло3 96885 ев 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 изготовления кабельной линии с Ч-образно провисающим водоохлаждаемым кабелем, эаклю- t0 чающийся в следующем, На опорную спираль иэ проволоки накладывают токопроводящую жилу, выполненную иэ повивов медных жил. Поверх жилы накла. дывают скрепляющую обмотку открытой 1s с спиралью стренгой, скрученной из маломагнитных стальных проволок. Спираль навиаают небольшими длинами, которые потом сращивают с помощью сварки для получения необходимой длины. Готовую токопроводящую жилу, намотанную на барабан, устанавливают на отдатчик. Подготавливают шланг необходимой длины.

Сначала монтируют один наконечник. 3атем 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 на" конечниках при помощи хомутов с достаточной степенью герметичности. Затем наконечники крепят к шинопроводам источника напряжения и потребите35 ля P1).

Целью изобретения является повышение передаваемой мощности и срока службы, а также упрощение технологии при изготовлении жилы из пакетов лент.;

Поставленная цель достигается тем, что в водоохлаждаемом кабеле, включающем токопроводящую жилу, по крайней мере, один каркас, образующий ка-. нал для охлаждающей жидкости и наложенный с зазором защитный шланг, токопроводящая жила выполнена в виде продольно 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. зованными плоскостями крайних лент пакетов, а к двум другим - сторонами, образованными ребрами лент.

9 4

Кроме того, элементы крепления выполнены в виде хомутов, состоящих из двух половин с перфорированными стенками, скрепленных двумя планками при помоци соединения "ласточкин хвост", Причем в боковых стенках хомутов симметрично относительно оси кабеля могут быть выполнены отверстия, в которых размещен каркас, образованный элементами цилиндрической формы различного диаметра.

Согласно способу изготовления водоохлаждаемого кабеля, включающему изготовление токопроводящей жилы с каркасом, установку элементов крепления, монтаж наконечников, наложение с зазором защитного шланга и крепление наконечников к шинопроводам источника напряжения и потребителя, перед установкой элементов крепления жилу

Y-образно изгибают.

При этом каждый конец кабеля перед креплением закручивают вокруг верти-. кальной оси íà 90 в одном направле- нии 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 иэ четырех пакетов лент разной ширины; на фиг. 3 - схема способа монтажа ка-. беля на печи; на фиг. 4 - 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 4 крепления в виде изолированной стренги, элемен" ты 5 каркаса цилиндрической формы, цилиндрические выступы 6 элементов каркаса, хомут 7, боковое отверстие 8 в хомуте, буртик 9, планку 10, отверстие l1, гибкую связь 12, например стренго, элемент 13 каркаса прямоугольной формы, гибкую связь 14, пакет 15 лент, примыкающий к элементам каркаса стороной, образованной ребра ми лент и пакет 16 лент, примыкающий,к элементам каркаса стороной,обра968859

5 зованной плоскостью крайней ленты па; кета.

Токопроводящая жила может быть выполнена из двух, трех или четырех пакетов лент. В предлагаемом кабеле, з пакеты набираются из отдельных лент.

Величина вихревых токов уменьшена за счет наличия пленки воды на поверхнос» ти лент и пленки окиси меди, образующейся при контакте меди с водой и 10 являющейся полупроводником.

Элементы 3 каркаса для уменьшения сопротивления воде могут быть выполнены обтекаемой формы, например эллипсной, каплевидной, круглой, ромбовид- l$ ной и др,, и закреплены одной плоской стороной на внутренней ленте 2 одного из пакетов. Для лучшего охлаждения, а также для создания равномерной опоры по краям и в середине ленты элемен-20 ты 3 каркаса размещены с заданной периодичностью.

По всей длине кабеля пакеты лент 2 охвачены элементами крепления, выполненных в виде обмотки открытой спира- 2$ лью 4, например изолированной стренгой. Стренга 4,изолированная, напри мер, пластмассой, имеет меньшее трение об ленты и не повреждает их.

Пакеты, лент 2, охваченные элемен-. Зв тами 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 отверсти ями 11 для соединения хомутов 7 гибкими связями 12, например стренгами, которыа не дают сползать хомутам 7 вдоль кабеля при его работе.

Для улучшения охлаждения стенки хомутов 7 выполнены с отверстиями.

Элементы 5 каркаса могут быть выполнены цилиндрической формы (йиг. 2) с различным диаметром по длине, которая соизмерима с длиной хомута в сборе. Элементы 5 каркаса своими цилиндрическими выступами 6 на концах раз$5 мещены в перфорационных отверстиях 8, находящихся в центре боковых стенок хомутов 7.

Способ изготовления кабег «ой линии с водоохлаждаемым кабелем заключается в следующем.

Токопроводящую жилу собирают из лент, намотаннмх 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 имеет 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 ка.беля (фиг. 2 ) элементы 5 каркаса цилиндрйческой 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 вы" ступы.на концах упомянутых элементов каркаса располагают в отверстиях боковых стенок хомутов. Элементы каркаса могут быть выполнены из прочной водостойкой пластмассы литьем под давлением или штамповкой из цветного металла, например из медной или латунной полосы. Элементы каркаса (flo .форме швеллера ) могут быть закреплены с помощью пайки или склеиванием.

В случае выполнения элементов 13 каркаса прямоугольной или скругленной

968859 8 б- закручивают в направлении, противопо- . и ложном вращению свода печи при ее открывании. Это хорошо видно из фиг. 3 .и 5 при рассмотрении кабеля в точке В.

S На фиг. ч показано перемещение

Ч-образно провисающего кабеля в вертинт кальной плоскости, при этом перемещается в процессе загрузки металла в печь и его плавки только правая часть ветви кабеля, присоединенная наконеч,ником в точке В к шинопроводу печи, В предлагае((ой конструкции кабеля ленты, уложенные продольно беэ дефорЗа- маций, обеспечивают кабелю большую гибкость при вертикальных перемещениях.

На фиг. 5 показаны самые тяжелые м условия работы кабеля при повороте свода печи, когда два конца кабеля испытывают различные деформации. При о о эксплуатации при повороте свода печи на 90 в точке В кабель испытывает

0 деформацию кручения, а поскольку при повороте свод печи задевает своим корпусом левую половину ветви кабеля, он в точке А и ниже испытывает изгиб.

Для жесткой конструкции кабелей это черезвычайно тяжелые условия работы.

Предлагаемый:кабель легко работает с" в таких условиях. Поскольку кабель

- ЭО в точке В при монтаже (фиг. 3) был предварительно закручен на 90, .то при повороте свода печи (фиг. 5) на

90 он раскручивается, снимая и без того малую деформацию кручения. Изз гиб в точке А и ниже (фиг. 5) не выя- зывает опасений, так как ленты легко изгибаются в этой плоскости.

На фиг. 6 показан изгиб правой ветви кабеля при сливе металла из пе"

4в чи. Как видно, пакет лент легко изгибается в этой плоскости. д Известно, что при работе кабели одной фазы (фазы расщеплены) испытывают электродинамические усилия. Поскольку 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 электродинамичес" кие усилия направлены перпендикулярно этой плоскости, поэтому ленты легко изгибаются в этом направлении. формы их предварительно. соединяют ги кими связями, например стренгами, ил прочным канатиком из синтетических нитей и размещают в промежутке между пакетаыи.

Собранные пакеты лент из гибают в плоскости, параллельной плоскости ле по кривизне, эквивалентной кривизне

М"образно провисающеro в работе кабе ля, и одновременно скрепляют пакеты лент элементами крепления.

В случае крепления. пакетов хомута ми последние, кроме того, соединяют гибкими связями, например стренгой. тем токопроводящую жилу изгибают, не обходимую длину отрезают, делают бан дажи на концах и передают в изогнуто состоянии для монтажа наконечников.

Дальнейшие технологические операции почти ничем не отличаются от изг товления существующего кабеля, Подготавливают защитный шланг необходимой длины. Сначала монтируют один наконечник., Затем затягивают жи лу за наконечник в шланг по дуге с кривизной, .эквивалентной кривизне

Ч-образно провисающего в работе кабе ля. Монтируют второй наконечник..Пос ле этого затягивают жилу в шланг, ра полагая наконечники на равном рассто янии от концов шланга и закрепляют последний на наконечниках при помощи хомутов с достаточной степенью герметичности.

Крепление Ч-образно провисающеro кабеля к шинопроводам источника напр женил и потребителя производится за наконечники с помощью болтовых соеди нений.

Способ монтажа водоохлаидаемого кабеля заключается в следующем.

При монтаже кабеля непосредственн на электропечи со стороны наконечников каждый конец смонтированного V-o разно провисающего кабеля закручивают вокруг вертикальной оси на 90 в одном направлении (на фиг. 3 показано пунктиром). После этого закрепляют наконечники, располагая плоскос ти лент, входяцих в наконечник (точки А и В на фиг. 3) в одной вертикал ной плоскости, совпадающей с плоскос тью провисания петли, работающего ка беля. Причем в точке А смонтирован наконечник, который крепится к шинопроводу печного трансформатора, а в

S5 точке В " к йечи, Для дуговых сталеплавильных печей, чтобы кабель работал надежнее, его

Использование предлагаемого водоохлаждаемого кабеля позволяет уменьшить сопротивление переменному току

9 96885 за счет укрутки проволок и таким образом увеличить передаваемую кабелем мощность, что позволяет сократить время на плавку металла, снизить расход охлаждающей воды, повысить произ- s водительность печи.

Большой коэффициент заполнения позволяет уменьшить габариты кабеля .

Кроме того, упрощается технология изготовления кабеля, так как исклю- >4 чаются операции скрутки и перемотки проволок и жилы. Отпадает необходимость в дорогостоящем оборудовании, в большом количестве отдающей и приемной тары. Экономится электроэнер- 1s гия, сокращается количество людей, занятых на этих операциях. ..Предлагаемая конструкция кабеля обладает большой гибкостью, так как ленты в пакете уложены продольно без Ro деформаций изгиба и кручения, как это имеет место в скрученных жилах.

Предлагаемый способ монтажа водоохлаждаемого кабеля позволяет повысить гибкость кабеля у наконечников. Все это 2s позволяет резко увеличить срок службы кабеля, сократив таким образом непроизводительные простои электропечей из"за выхода из строя кабелей.

Формула изобретения

Водоохлаждаемый кабель, включающий токопроводящую жилу, Ro крайней мере, один каркас, образующий канал для охлаждающей жидкости и наложенный с зазором защитный шланг, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения передаваемой мощности и срока службы, токопроводящая жила выполнена в виде продольно. уложенных, охваченных элементами крепления, пакетов из лент, между которыми расположен кар" кас.

43

2. Кабель по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что жила образована

9 10 из четырех пакетов лент разной ширины, при этом к двум противоположным сторонам каркаса пакеты примыкают сторонами, образованными плоскостями крайних лент пакетов, а к двум другимсторонами, образованными ребрами лент.

3. Кабель по пп. 1 и 2, о т л и-! ч а ю шийся тем, что элементы крепления выполнены в виде хомутов, со:стоящих из двух половин с перфорированными стенками, скрепленных двумя планками при помощи соединения "ласточкин хвост".

4. Кабель по и. 3, о т л и ч а юшийся 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, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии при изготовлении жилы из пакетов лент, перед установкой элементов крепления жилу Ч-образно изгибают.

6. Способ по и. 5, о т л и ч а юшийся тем, что каждый конец кабеля перед креплением закручивают вокруг вертикальной 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

ТУ 010Р. 505.409-77. = 2. Каталог фирмы Furucawa Electric C0CT0, 1977.

968859

fl8

II

1(1

Составитель С. Потапов

Редактор Н. Джуган Техред А. 6абине4 Корректор П. Коста

Заказ 5185/79 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303» Иосква и-35 Ра иская наб. 8. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,