RU205059U1

RU205059U1 - THERMOELECTRODE CABLE WITH CROSS-LINKED POLYETHYLENE INSULATION

Info

Publication number: RU205059U1
Application number: RU2020132904U
Authority: RU
Inventors: Игорь Васильевич Буров; Лариса Николаевна Кузнецова; Олег Павлович Варин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Камский кабель"
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2021-06-25

Abstract

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к многожильным термоэлектродным кабелям с пластмассовой изоляцией, предназначенным для электродов термопар и присоединения их к измерительным приборам.Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в необходимости разработки огнестойкого термоэлектродного кабеля, не выделяющего коррозионно-активные газообразные и токсичные продукты при горении и тлении с высокой надежностью в эксплуатации и длительным сроком службы.Термоэлектродный кабель содержит как минимум пару изолированных токопроводящих жил с различной термоэлектродвижущей силой, внутреннюю оболочку и защитную оболочку. При этом изоляция кабеля выполнена из сшитого полиэтилена, а внутренняя оболочка и защитная оболочка выполнены из не распространяющего горение безгалогенного компаунда с индексом токсичности меньше 2 ед, кислородными индексами у внутренней оболочки не меньше 40% и наружной оболочки не менее 34%.Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.The utility model relates to cable technology, namely to multicore thermocouple cables with plastic insulation, intended for thermocouple electrodes and connecting them to measuring instruments. The technical problem to be solved by the claimed utility model is the need to develop a fire-resistant thermocouple cable that does not emit corrosion - active gaseous and toxic products during combustion and smoldering with high operational reliability and long service life. The thermoelectrode cable contains at least a pair of insulated conductive conductors with different thermoelectromotive force, an inner sheath and a protective sheath. At the same time, the cable insulation is made of cross-linked polyethylene, and the inner sheath and protective sheath are made of a flame retardant halogen-free compound with a toxicity index of less than 2 units, oxygen indices for the inner sheath not less than 40% and the outer sheath not less than 34%. successfully tested in production conditions.

Description

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к многожильным термоэлектродным кабелям с пластмассовой изоляцией, предназначенным для электродов термопар и присоединения их к измерительным приборам.The utility model relates to cable technology, namely to multi-core thermocouple cables with plastic insulation, intended for thermocouple electrodes and their connection to measuring instruments.

Известен термоэлектродный кабель, включающий изолированные токоведущие жилы, выполненные из металлов с различной проводимостью, экран из алюмофлекса, защитную оболочку из негорючего пластиката, отличающийся тем, что каждая токоведущая жила выполнена из скрученных вместе проволок из металла, соответствующего металлу жилы, при этом суммарное сечение указанных проволок эквивалентно сечению, установленному для соответствующей токоведущей жилы. (Патент RU №118105, МПК Н01В 7/28, опубликованный 10.07.2012).Known thermoelectrode cable, including insulated conductors made of metals with different conductivity, a screen made of alumoflex, a protective sheath made of non-combustible plastic compound, characterized in that each current-carrying conductor is made of wires twisted together made of metal corresponding to the metal of the conductor, while the total cross section of these wire is equivalent to the cross-section set for the corresponding current-carrying conductor. (Patent RU No. 118105, IPC Н01В 7/28, published 10.07.2012).

Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении кабеля, включающего защитную оболочку, изолированные токопроводящие жилы с различной проводимостью. Токопроводящие жилы выполнены из скрученных вместе проволок, скрученных в общий сердечник, при этом суммарное сечение указанных проволок эквивалентно сечению, установленному для соответствующей токоведущей жилы. В частных случаях выполнения -наличие общего экрана из алюмофлекса.The features of the known cable, which coincide with the features of the claimed utility model, consist in the execution of a cable including a protective sheath, insulated conductive conductors with different conductivity. The current-carrying conductors are made of wires twisted together, twisted into a common core, while the total cross-section of these wires is equivalent to the cross-section set for the corresponding current-carrying conductor. In special cases of execution - the presence of a common screen made of alumoflex.

Причиной, препятствующей получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является выполнение изоляции, внутренней оболочки и наружной оболочки из материалов, обеспечивающих пожаробезопасность кабеля и отсутствие при горении токсичности и коррозионной активности продуктов горения.The reason that prevents the technical result obtained in the known technical solution, which is provided by the utility model, is the implementation of the insulation, the inner sheath and the outer sheath from materials that ensure the fire safety of the cable and the absence of toxicity and corrosive activity of combustion products during combustion.

Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в необходимости разработки пожаробезопасного термоэлектродного кабеля, не выделяющего коррозионно-активных газообразных и токсичных продуктов при горении и тлении с высокой надежностью в эксплуатации и длительным сроком службы.The technical problem to be solved by the claimed utility model is the need to develop a fireproof thermoelectrode cable that does not emit corrosive gaseous and toxic products during combustion and smoldering with high operational reliability and long service life.

Технический результат достигается тем, что термоэлектродный кабель содержит как минимум пару изолированных токопроводящих жил с различной термоэлектродвижущей силой, внутреннюю и защитную оболочки. При этом, изоляция кабеля выполнена из сшитого полиэтилена, а внутренняя оболочка и защитная оболочка выполнены из нераспространяющего горение безгалогенного компаунда с индексом токсичности меньше 2ед, кислородными индексами у внутренней оболочки не меньше 40% и наружной оболочки не менее 34%. При этом, токопроводящие жилы могут быть выполнены либо однопроволочными, либо гибкими многопроволочными. Различная термоэлектродвижущая сила токопроводящих жил обеспечивается тем, что половина жил выполнена из меди, а другая из константана, либо половина из хромели, другая половина из алюмеля, либо одна половина из хромеля, другая из копеля. Все токопроводящие жилы скручены в общую скрутку, либо токопроводящие жилы скручены попарно (мед-константан, хромель-алюмель, хромель-копель), а затем все пары также скручены в общий сердечник. Кроме того, на токопроводящие жилы, скрученные попарно, может быть наложен дополнительно индивидуальный экран, а поверх каждой токопроводящей жилы наложен огнестойкий барьер из двух слюдосодержащих лент (если требуется дополнительная огнестойкая защита). На общую скрутку токопроводящих жил наложена внутренняя оболочка, общий экран и/или броня и наружная оболочка.The technical result is achieved by the fact that the thermoelectrode cable contains at least a pair of insulated conductive cores with different thermoelectromotive force, an inner and a protective sheath. At the same time, the cable insulation is made of cross-linked polyethylene, and the inner sheath and the protective sheath are made of a flame retardant halogen-free compound with a toxicity index less than 2 units, oxygen indices for the inner sheath not less than 40% and the outer sheath not less than 34%. In this case, the conductive cores can be made either single-wire or flexible multi-wire. Different thermoelectromotive force of conductive cores is provided by the fact that half of the cores are made of copper, and the other is made of constantan, or half of chromel, the other half of alumel, or one half of chromel, the other of copel. All conductive cores are twisted into a common twist, or the conductive cores are twisted in pairs (copper-constantan, chromel-alumel, chromel-copel), and then all pairs are also stranded into a common core. In addition, an additional individual screen can be applied to the conductors twisted in pairs, and a fire-resistant barrier of two mica-containing tapes can be applied over each conductive conductor (if additional fire-resistant protection is required). An inner sheath, a common shield and / or armor, and an outer sheath are superimposed on the common twisting of the conductive conductors.

Обычно в кабелях, используемых в зонах, где требуется повышенная пожаробезопасность, используют композиции на основе ПВХ (как в аналоге), однако сшитый полиэтилен на данный момент является одним из самых применимых материалов при изготовлении изоляции силового кабеля. Его уникальные свойства прочности, водонепроницаемости, устойчивости к термофизическим и механическим нагрузкам позволяют создавать изоляционные материалы, по надежности и долговечности намного превосходящие традиционные. Сшитый полиэтилен - это полимер углеводорода этилена, модифицированный на молекулярном уровне до выстраивания абсолютно новой структуры. Полученная в процессе «сшивки» система межмолекулярных связей СПЭ выглядит, как трехмерная ячеистая сетка, похожая на кристаллическую решетку твердых веществ. Такое изменение дает особую прочность на разрыв и повышение всех остальных характеристик полиэтилена. В сравнении как с маслонаполненной, так и ПВХ-изоляцией сшитый полиэтилен дает гораздо более высокие прочностные и диэлектрические характеристики. Нижний температурный предел использования сшитого полиэтилена без изменения его диэлектрических и прочностных характеристик равен -50°С, что выгодно отличает его от других полимеров (ПВХ, полипропилен), температурный диапазон эксплуатации которых начинается лишь с -15°C. Устойчивость к механическим повреждениям и эластичность сшитого полиэтилена делает кабель очень гибким и надежным в эксплуатации, срок эксплуатации кабеля с СПЭ изоляцией более 30 лет. Изоляция из СПЭ сохраняет форму, электрические и механические характеристики даже при температуре 130°С, а максимальная температура при коротком замыкании до 250°С, что позволяет увеличить длительно допустимую температуру нагрева жил кабеля до 90°С. Изоляция из сшитого полиэтилена после старения в термостате выдерживает температуру 135±3°С в течении 168 часов, в то время как изоляция из ПВХ 100±3°С в течении этого же времени. Таким образом, выполнение изоляции из сшитого полиэтилена значительно повышает надежность эксплуатации кабеля. Но, несмотря на несомненные достоинства изоляции из сшитого полиэтилена, сшитый полиэтилен плохо переносит длительное воздействие ультрафиолетового излучения, поэтому этот материал использован в изоляции, а оболочки кабеля выполнены из других материалов.Usually, PVC-based compositions are used in cables used in areas where increased fire safety is required (as in the analogue), however, cross-linked polyethylene is currently one of the most applicable materials in the manufacture of power cable insulation. Its unique properties of strength, water resistance, resistance to thermophysical and mechanical stress make it possible to create insulating materials that are much more reliable and durable than traditional ones. Crosslinked polyethylene is an ethylene hydrocarbon polymer modified at the molecular level to form a completely new structure. The system of intermolecular bonds of the SPE obtained in the process of "crosslinking" looks like a three-dimensional cellular network, similar to the crystal lattice of solids. This change gives a special tensile strength and an increase in all other characteristics of polyethylene. In comparison with both oil-filled and PVC insulation, cross-linked polyethylene gives much higher strength and dielectric characteristics. The lower temperature limit for the use of cross-linked polyethylene without changing its dielectric and strength characteristics is -50 ° C, which distinguishes it favorably from other polymers (PVC, polypropylene), the temperature range of which starts only from -15 ° C. Resistance to mechanical damage and elasticity of XLPE makes the cable very flexible and reliable in operation, the service life of XLPE cable is more than 30 years. XLPE insulation retains its shape, electrical and mechanical characteristics even at a temperature of 130 ° C, and the maximum temperature during a short circuit is up to 250 ° C, which makes it possible to increase the long-term permissible heating temperature of cable conductors up to 90 ° C. After aging in a thermostat, XLPE insulation withstands 135 ± 3 ° C for 168 hours, while PVC insulation 100 ± 3 ° C for the same time. Thus, the implementation of XLPE insulation significantly increases the reliability of the cable operation. But, despite the undoubted advantages of XLPE insulation, XLPE does not tolerate prolonged exposure to ultraviolet radiation, therefore this material is used in insulation, and the cable sheaths are made of other materials.

Кроме того, в последнее время помимо требований снижения горючести, остро стоит вопрос и по другим аспектам проблемы пожаробезопасности: токсичности летучих продуктов горения, дымообразующей способности в условиях пожара, их коррозионной активности. В связи с этим, используются безгалогенные термопластики на основе полиолефинов, которые соответствуют по уровню негорючести композициям на основе ПВХ и, в то же время имеют преимущества по остальным показателям пожаробезопасности. Понятие безгалогенный или "ноль галогенов" символ трудной горючести, малодымности, малой токсичности летучих продуктов горения, отсутствия в летучих продуктах токсичного, коррозионно-активного и раздражающего дыхание газа -хлористого водорода и других галоидоводородов.In addition, in recent years, in addition to the requirements for reducing flammability, the issue of other aspects of the problem of fire safety is also acute: the toxicity of volatile combustion products, the smoke-forming ability under fire conditions, and their corrosivity. In this regard, halogen-free thermoplastics based on polyolefins are used, which correspond in terms of incombustibility to compositions based on PVC and, at the same time, have advantages in terms of other indicators of fire safety. The concept of halogen-free or "zero halogens" is a symbol of difficult flammability, low smoke, low toxicity of volatile combustion products, absence in volatile products of toxic, corrosive and respiratory irritating gas - hydrogen chloride and other hydrogen halides.

Одним словом, для пожароопасных условий применение безгалогенных композиций и кабелей с их использованием более предпочтительно по сравнению с ПВХ композициями и кабелями на их основе, что особенно актуально для термоэлектродных кабелей, т.к. выделение коррозионно активных газов негативно воздействует на электронику измерительных приборов, а выделение токсичных продуктов горения и задымленность на эвакуацию людей из зоны возгорания.In a word, for fire hazardous conditions, the use of halogen-free compositions and cables with their use is more preferable than PVC compositions and cables based on them, which is especially important for thermoelectrode cables, because the release of corrosive gases negatively affects the electronics of measuring instruments, and the release of toxic combustion products and smoke on the evacuation of people from the fire zone.

При воздействии пламени на наружную и внутреннюю оболочки кабеля, выполненных из нераспространяющего горение безгалогенного компаунда с низкой эмиссией газо-дымовыделения с кислородным индексом не менее 34%(оболочка), 40%(внутренняя оболочка) с индексом токсичности меньше 2 ед, процесс горения кабеля и распространение пламени замедляется. Высокий интегральный кислородный индекс затрудняет горение кабеля в атмосферных условиях, а индекс токсичности меньше 2ед обеспечивает безопасность кабеля при горении. Токсичность -степень проявления вредного действия химического соединения. Индекс токсичности (критерий токсичности) - достоверное количественное значение тест-параметра, на основании которого делается вывод о токсичности образца. Индекс токсичности у материала меньше 2ед в соответствии с Идентификацией опасности показывает, что продукт не опасен для здоровья человека, нет угрозы для окружающей среды и не выявлена физическая или химическая опасность. Благодаря всем этим параметрам в совокупности достигается максимальный предел огнестойкости термоэлектродного кабеля в условиях воздействия пламени - 180 мин (при применении дополнительно огнестойкого барьера по токопроводящей жиле) и безопасность кабеля при эксплуатации. Кабель, изготовленный с оболочками из нераспространяющих горение безгалогенных компаундов и изоляцией из сшитого полиэтилена при возгорании не распространяет горение, а имеет свойство самозатухания.When a flame is exposed to the outer and inner sheaths of the cable, made of a flame retardant, halogen-free compound with low emission of gas and smoke with an oxygen index of at least 34% (sheath), 40% (inner sheath) with a toxicity index of less than 2 units, the combustion process of the cable and flame spread slows down. A high integral oxygen index makes it difficult for the cable to burn in atmospheric conditions, and a toxicity index of less than 2 units ensures the safety of the cable during combustion. Toxicity is the degree of manifestation of the harmful effect of a chemical compound. Toxicity index (toxicity criterion) is a reliable quantitative value of a test parameter, on the basis of which a conclusion is made about the toxicity of a sample. The toxicity index of the material is less than 2 units in accordance with the Hazard Identification shows that the product is not hazardous to human health, there is no threat to the environment, and no physical or chemical hazard has been identified. Thanks to all these parameters, in aggregate, the maximum limit of fire resistance of the thermoelectrode cable under the conditions of exposure to flame is achieved - 180 min (with the use of an additional fire-resistant barrier along the current-carrying conductor) and the safety of the cable during operation. A cable made with sheaths of flame retardant halogen-free compounds and XLPE insulation does not spread combustion when ignited, but has the property of self-extinguishing.

Таким образом, совокупность приведенных существенных признаков обеспечивает достижение указанного заявителем технического результата. Применение указанных материалов позволяет повысить надежность и срок эксплуатации кабеля, увеличивает пожаростойкость термоэлектродного кабеля и одновременно обеспечивает низкий уровень выделения токсичных продуктов горения и дыма, что упрощает задачу по тушению возгорания и спасения людей.Thus, the combination of the above essential features ensures the achievement of the technical result specified by the applicant. The use of these materials makes it possible to increase the reliability and service life of the cable, increase the fire resistance of the thermoelectrode cable and, at the same time, provide a low level of emission of toxic combustion products and smoke, which simplifies the task of extinguishing fires and saving people.

Осуществляется заявленная полезная модель следующим образом. Токопроводящие жилы термоэлектродного кабеля могут быть выполнены однопроволочными или гибкими многопроволочными. На каждую токопроводящую жилу наложена изоляция из сшитого полиэтилена, либо наложен методом обмотки огнестойкий барьер из двух слюдосодержащих лент, а затем изоляция. Токопроводящие жилы выполнены из материалов с различной проводимостью: металл и сплав или пара сплавов (медь-константан, хромель-копель, хромель-алюмель), при этом половина токопроводящих жил выполнено из одного металла (сплава), половина из другого, либо токопроводящие жилы могут быть скручены парами, в паре также одна жила выполнена из одного металла (сплава), другая из другого. На пару токопроводящих жил может быть дополнительно наложен индивидуальный экран (если необходима дополнительная защита от электрических помех). Затем все изолированные токопроводящие жилы кабеля скручивают в общий сердечник с шагом скрутки не более 15 Бскр. Поверх общей скрутки допускается наложение обмотки. Далее, поверх скрученных пар или скрученных изолированных жил наложена внутренняя оболочка из нераспространяющего горение безгалогенного компаунда с кислородным индексом не менее 40%. Поверх внутренней оболочки в кабелях с общим экраном накладывается общий экран из алюмофлекса, основным назначением которого является защита от воздействия электромагнитных помех, а также отвод токов короткого замыкания. В бронированных кабелях поверх обмотки по скрученным жилам должен быть наложен разделительный слой (подушка под броню) из материалов совместимых с материалами изоляции и оболочек, и броня из стальных оцинкованных проволок или лент методом оплетки для защиты кабеля от механических воздействий. Далее, поверх обмотки по скрученным жилам, или поверх общего экрана, или поверх брони наложена наружная оболочка из нераспространяющего горение безгалогенного компаунда, не содержащей галогенов с кислородным индексом не менее 34%.The declared utility model is carried out as follows. The conductive cores of the thermoelectrode cable can be made single-wire or flexible multi-wire. Each conductor is insulated with XLPE, or a fire-resistant barrier of two mica-containing tapes is applied by winding and then insulated. Conductive conductors are made of materials with different conductivity: metal and an alloy or a pair of alloys (copper-constantan, chromel-copel, chromel-alumel), while half of the conductive cores are made of one metal (alloy), half of the other, or conductive conductors can be twisted in pairs, in a pair also one core is made of one metal (alloy), the other is made of another. An individual screen can be additionally superimposed on a pair of current-carrying conductors (if additional protection against electrical interference is required). Then all insulated conductive conductors of the cable are twisted into a common core with a twist pitch of no more than 15 Bskr. Winding overlapping is allowed on top of the total twist. Further, on top of twisted pairs or twisted insulated conductors, an inner sheath of a flame retardant halogen-free compound with an oxygen index of at least 40% is imposed. On top of the inner sheath in cables with a common screen, a common screen made of alumoflex is superimposed, the main purpose of which is to protect against the effects of electromagnetic interference, as well as to drain short-circuit currents. In armored cables, a separating layer (cushion under the armor) made of materials compatible with insulation and sheathing materials, and armor made of galvanized steel wires or tapes by braiding must be applied over the winding along twisted cores to protect the cable from mechanical stress. Further, over the winding along the twisted cores, or over the common screen, or over the armor, there is an outer sheath made of a flame retardant halogen-free compound that does not contain halogens with an oxygen index of at least 34%.

Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.The design of the claimed utility model has been successfully tested in production conditions.

Claims

1. A thermocouple cable containing at least a pair of insulated conductive conductors with different thermoelectromotive force and a protective sheath, characterized in that the insulated conductors of the cable are twisted into a common core, an inner sheath of a flame-retardant halogen-free compound with an oxygen index of at least 40% is applied over the core , the insulation of current-carrying conductors is made of cross-linked polyethylene, and the protective shell is made of a flame-retardant halogen-free compound with a toxicity index of less than 2 units and an oxygen index of at least 34%.

2. The cable according to claim 1, characterized in that the conductors are single-wire.

3. The cable according to claim 1, characterized in that the conductive conductors are made of flexible multi-wire.

4. The cable according to claim 1, characterized in that half of the conductive cores are made of copper, the other is made of constantan.

5. Cable according to claim 1, characterized in that half of the conductive cores are made of chromel, the other is made of alumel.

6. The cable according to claim 1, characterized in that half of the conductive cores are made of chromel, the other is made of copel.

7. Cable according to claim 1, characterized in that the conductive cores are twisted into pairs, and then into a common core.

8. Cable according to claim 7, characterized in that an individual screen is applied over the insulated conductive conductors twisted into pairs.

9. A cable according to claim 1, characterized in that a fire-resistant barrier of two mica-containing tapes is applied over each conductive core.

10. Cable according to claim 1 or 7, characterized in that a winding is applied over the common core.

11. Cable according to claim 1 or 10, characterized in that a common shield is applied over the core.

12. Cable according to claim 10, characterized in that a separating layer and armor are applied over the winding and the inner sheath.