Огнестойкий кабель

 

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к кабелям, способным сохранять работоспособность в условиях, когда они подвергаются воздействию открытого огня. Огнестойкий кабель включает заключенные во внешнюю оболочку, по меньшей мере, две изолированные токопроводящие жилы. Каждая изолированная токопроводящая жила содержит проводник, на который последовательно наложены обмотка из слюдосодержащей ленты и изолирующая оболочка. При этом изолирующая оболочка выполнена из имеющей полиолефиновую основу безгалогенной композиции, модифицированной введением гидроокиси металла. Внешняя оболочка выполнена из ПВХ-пластиката, при горении которого массовая доля выделяющегося хлористого водорода составляет не более 15%. Достигается повышение физико-механических свойств огнестойкого кабеля, а также упрощение технологии его производства.

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к кабелям, способным сохранять работоспособность в условиях, когда они подвергаются воздействию открытого огня.

Из патентной публикации RU 53807U1, H01B 7/00, 27.05.2006 известен кабель, содержащий заключенные во внешнюю оболочку изолированные токопроводящие жилы, каждая из которых содержит проводник, на который последовательно наложены обмотка из слюдосодержащей ленты и изоляция (далее - изолирующая оболочка). Изолирующие оболочки токопроводящих жил и внешняя оболочка выполнены из ПВХ-пластиката.

Слюдосодержащая лента, как правило, представляет собой основу из стекловолокна или полимера с закрепленным на ней слоем слюды. Обмотка, выполненная при помощи слюдосодержащей ленты, позволяет, известному кабелю выдерживать воздействие открытого огня в течение некоторого времени, в то время как изоляция и другие его внешние слои уничтожены огнем. Такое качество известного кабеля обеспечивается за счет слюды, не разрушающейся под воздействием высоких температур и создающей барьер между проводниками, когда их изолирующие оболочки перестают выполнять свои функции.

Использование ПВХ-пластиката в качестве материала для изолирующих оболочек и внешней оболочки позволяет обеспечить механическую прочность кабеля, а также делает производство кабеля относительно простым и технологичным. Кроме того, выбор ПВХ-пластиката в качестве материала для оболочек обусловлен также его способностью затухать при вынесении из пламени. Такое свойство ПВХ-пластиката предположительно объясняется наличием атомов хлора в структурной цепи ПВХ. При горении из ПВХ-пластиката выделяется хлористый водород, что приводит к снижению температуры в зоне горения и самозатуханию материала при прекращении воздействия открытого огня.

Однако известный кабель, хотя и имеет некоторые огнестойкие свойства, не удовлетворяет современному требованию к огнестойкости, выраженному в виде норматива к минимальному времени до наступления пробоя между проводниками под воздействием открытого огня. Данный факт объясняется тем, что ПВХ-пластикат при плавлении или горении образует вещества, характеризующиеся высокой электропроводимостью, предположительно хлористый водород. При активном горении изолирующих оболочек его концентрация увеличивается, он проникает под обмотки из слюдосодержащих лент, и в результате происходит ускоренный электрический пробой между проводниками даже при сохранении целостности огнеупорного барьера.

Кроме того, хлористый водород, выделяющийся при горении ПВХ-пластикатов, является весьма токсичным веществом, чрезвычайно опасным для людей и при этом вызывающим ускоренную коррозию оборудования. Для решения данной проблемы были разработаны и предложены на рынке ПВХ-пластикаты, характеризующиеся пониженным газо- и дымовыделением, а также пониженной массовой долей выделяющегося хлористого водорода, например ПВХ-пластикаты типа «ПП». Огнестойкость кабелей с оболочками из ПВХ-пластикатов, имеющих такие свойства (исполнение кабеля - нг-LS), повышается, однако, не достигает требуемого уровня.

Из патентной публикации RU 27732U1, H01B 7/295, 10.02.2003 известен огнестойкий кабель, содержащий заключенные во внешнюю оболочку изолированные токопроводящие жилы, каждая из которых содержит проводник, на который последовательно наложены обмотка из слюдосодержащей ленты и изолирующая оболочка. Изолирующие оболочки токопроводящих жил и внешняя оболочка выполнены из безгалогенной полимерной композиции. Данное решение выбрано в качестве прототипа полезной модели.

Безгалогенные полимерные композиции, применяемые для производства оболочек кабелей, при плавлении или горении не выделяют соединений, характеризующихся повышенной электропроводимостью. Таким образом, кабель, выбранный в качестве прототипа, значительно дольше сохраняет работоспособность в условиях воздействия открытого огня.

Однако для придания безгалогенным полимерным композициям свойства не поддерживать горение, т.е. затухать при прекращении действия открытого огня, в их основу вводят значительное количество антипиреновых добавок, препятствующих процессу горения. В то же время такие добавки заметно снижают физико-механические свойства изготовленных из данных материалов оболочек, в т.ч. пластичность и морозоустойчивость. Технология приготовления безгалогенных полимерных композиций значительно сложнее технологии приготовления ПВХ-пластикатов, кроме того, существенно замедляется скорость экструзии при формировании оболочек кабеля. Далее, плотность безгалогенных полимерных композиций выше, чем плотность пластикатов, что повышает массу единичной длины кабелей и, тем самым, приводит к усложнению транспортных операций.

Задачей полезной модели является повышение физико-механических свойств огнестойкого кабеля.

Для решения поставленной задачи предложен огнестойкий кабель, включающий заключенные во внешнюю оболочку, по меньшей мере, две изолированные токопроводящие жилы, каждая из которых содержит проводник, на который последовательно наложены обмотка из слюдосодержащей ленты и изолирующая оболочка. При этом изолирующая оболочка выполнена из имеющей полиолефиновую основу безгалогенной композиции, модифицированной введением гидроокиси металла, а внешняя оболочка выполнена из ПВХ-пластиката, при горении которого массовая доля выделяющегося хлористого водорода составляет не более 15%.

Изолированные токопроводящие жилы могут быть скручены в группы. При этом каждая группа изолированных токопроводящих жил может быть снабжена экраном из фольги или проволочной оплетки. Группы изолированных токопроводящих жил скручены между собой с образованием сердечника.

В частном случае полезной модели на сердечник наложена обмотка из слюдосодержащей ленты. В другом частном случае на сердечник наложен экран из фольги или проволочной оплетки. В еще одном частном случае на сердечник наложена промежуточная оболочка из ПВХ-пластиката, при горении которого массовая доля выделяющегося хлористого водорода составляет не более 15%.

При использовании полезной модели достигаются следующие технические результаты:

- повышение физико-механических свойств огнестойкого кабеля, в т.ч. пластичности, морозоустойчивости;

- упрощение технологии производства огнестойкого кабеля;

- снижение массы единичной длины огнестойкого кабеля;

- снижение токсичности продуктов горения оболочек кабеля.

Осуществление полезной модели будет пояснено ссылками на фигуру с изображением поперечного сечения огнестойкого кабеля, содержащего три пары изолированных токопроводящих жил. Конструкция данного огнестойкого кабеля приведена в качестве примера наилучшего использования полезной модели и не ограничивает объем охраняемых прав.

Огнестойкий кабель содержит три группы 1 скрученных между собой изолированных токопроводящих жил 2, в данном случае представляющие собой пары. Однако группы могут состоять из трех, четырех и более изолированных токопроводящих жил. Каждая изолированная токопроводящая жила 2 включает проводник 3, выполненный из одной или нескольких, как правило - медных, проволок, на который последовательно наложена обмотка из слюдосодержащей ленты 4, выполняющая функцию огнеупорного барьера, и изолирующая оболочка 5.

Обмотка из слюдосодержащей ленты выполнена путем наложения слюдосодержащей ленты под углом, как правило - отличным от нуля, к продольной оси проводника с перекрытием витков. Однако слюдосодержащая лента может быть наложена и под нулевым углом к продольной оси проводника. Обмотка из слюдосодержащей ленты может состоять из нескольких последовательно наложенных слюдосодержащих лент.

Изолирующая оболочка каждой изолированной токопроводящей жилы выполнена из несодержащей галогенов композиции на полиолефиновой основе с включением антипирена (далее - безгалогенная полиолефиновая композиция). В качестве полиолефиновой основы могут выступать сополимеры этилена, например, этилен-винилацетат, этилен-акрилатные полимеры, металлоценовые этилен-октен сополимеры, этилен-пропиленовые сополимеры. В качестве антипирена общепринятым является использование гидроокисей металлов, например, гидроокиси алюминия или гидроокиси магния. Безгалогенная полиолефиновая композиция при плавлении или горении не выделяет веществ, характеризующихся электропроводимостью, и, таким образом, даже при попадании продуктов горения под витки слюдосодержащих лент время до наступления электрического пробоя увеличивается. Кроме того, горение безгалогенной полиолефиновой композиции не сопровождается выделением особо токсичных веществ, а значит, предложенный огнестойкий кабель отличается большей безопасностью при прокладке в помещениях.

Каждая пара изолированных токопроводящих жил снабжена экраном 6, выполненным из фольги или проволочной оплетки. Пары изолированных токопроводящих жил скручены между собой и образуют сердечник. На сердечник, предварительно скрепленный обмоткой из полиэтилентерефталатной ленты (не показана), наложена обмотка из слюдосодержащей ленты 7, являющаяся общим огнеупорным барьером. Поверх указанной обмотки наложен общий экран 8, который, так же как и экраны каждой пары, может быть выполнен из фольги или проволочной оплетки. На экран наложена промежуточная оболочка 9, обеспечивающая сохранение заданной формы поперечного сечения кабеля, и внешняя оболочка 10, защищающая кабель от влаги и механических воздействий. При этом на промежуточную оболочку может быть наложена броня, выполненная в виде проволочной оплетки или с использованием металлической ленты (не показана).

Промежуточная и внешняя оболочки выполнены из ПВХ-пластиката, при горении которого массовая доля выделяющегося хлористого водорода составляет не более 15%. Такие материалы известны, к ним относятся, например, пластикаты типа «ПП»: ППИ, ППВ и ППО - предназначены для изготовления соответственно изолирующей, промежуточной (внутренней) и внешней оболочек. Следует отметить, что массовая доля хлористого водорода, выделяющегося при горении обычного ПВХ-пластиката, составляет более 20%.

Использование ПВХ-пластиката для изготовления промежуточной и внешней оболочек позволяет обеспечить высокие физико-механические свойства кабеля, в т.ч. относительное удлинение при разрыве, сохранение целостности оболочек на морозе и т.п.Кроме того, скорость экструзии ПВХ-пластиката заметно выше, чем безгалогенной полиолефиновой композиции, а его приготовление и поддержание в расплаве не требует выполнения сложных операций, что в целом значительно повышает технологичность изготовления кабеля. Следует отметить, что плотность ПВХ-пластиката значительно ниже, чем плотность безгалогенной полиолефиновой композиции, таким образом, снижается масса единичной длины кабеля, что позволяет использовать транспортное и погрузочное оборудование меньшей грузоподъемности.

Выполнение промежуточной и внешней оболочек из ПВХ-пластиката, при горении которого массовая доля выделяющегося хлористого водорода составляет не более 15%, при условии выполнения изолирующих оболочек из безгалогенной полиолефиновой композиции практически не ухудшает огнестойкость кабеля.

Предположительно это объясняется следующим. Во-первых, такой ПВХ-пластикат при плавлении или горении выделяет значительно меньше соединений с повышенной электропроводимостью в сравнении с обычным ПВХ-пластикатом. Во-вторых, промежуточная и внешняя оболочки находятся на некотором удалении от изолированных токопроводящих жил, и в случае возгорания или плавления промежуточной и внешней оболочек концентрация соединений с повышенной электропроводимостью вблизи огнеупорных барьеров изолированных токопроводящих жил оказывается сравнительно мала. И в-третьих, в предпочтительном случае полезной модели внешняя и промежуточная оболочки кабеля отделены от изолированных токопроводящих жил общим огнеупорным барьером, который препятствует проникновению к ним соединений с повышенной электропроводимостью.

Следует отметить, что выполнение изолирующих оболочек из безгалогенной полиолефиновой композиции только незначительно снижает физико-механические свойства кабеля, так как радиус изгиба кабеля существенно выше радиуса изолирующих оболочек, вследствие чего в материале изолирующих оболочек не возникает больших напряжений.

1. Огнестойкий кабель, включающий заключенные во внешнюю оболочку, по меньшей мере, две изолированные токопроводящие жилы, каждая из которых содержит проводник, на который последовательно наложены обмотка из слюдосодержащей ленты и изолирующая оболочка,

отличающийся тем, что изолирующая оболочка выполнена из имеющей полиолефиновую основу безгалогенной композиции, модифицированной введением гидроокиси металла, а внешняя оболочка выполнена из ПВХ-пластиката, при горении которого массовая доля выделяющегося хлористого водорода составляет не более 15%.

2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что изолированные токопроводящие жилы скручены в группы.

3. Кабель по п.2, отличающийся тем, что каждая группа изолированных токопроводящих жил снабжена экраном из фольги или проволочной оплетки.

4. Кабель по п.2, отличающийся тем, что группы изолированных токопроводящих жил скручены между собой с образованием сердечника.

5. Кабель по п.4, отличающийся тем, что на сердечник наложена обмотка из слюдосодержащей ленты.

6. Кабель по п.4, отличающийся тем, что на сердечник наложен экран из фольги или проволочной оплетки.

7. Кабель по п.4, отличающийся тем, что на сердечник наложена промежуточная оболочка из ПВХ-пластиката, при горении которого массовая доля выделяющегося хлористого водорода составляет не более 15%.



 

Наверх