Подводный коаксиальный разъем

Подводный коаксиальный разъем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электротехнике, именно к устройствам для подсоединения подводных электрических кабелей водолазом, выполняющим работы под водой, например для подсоединения одножильных кабелей комплекса технических средств подводно-подледного обустройства нефтегазовых месторождений.

Имеется герметичный электрический соединитель кабелей (патент RU 1640756), содержащий две ответные части, соединенные между собой электрическими контактами, разъем которых герметизирован эластичным кожухом, охватывающим уплотнительные пояски корпусов каждой ответной части. Герметичный корпус выполнен полым с продольным разъемом и его полость закрыта с торцов крышками, в одной из которых установлены электрические контакты, а в центральном ступенчатом отверстии другой крышки размещены кабель и его эластичный герметизатор, причем в полости корпуса с осевой фиксацией установлен барабан, на периферийной и упорной поверхностях которого выполнены каналы с размещенными в них проводами кабеля, огибающими барабан. Разъемные плоскости корпуса герметизированы эластичным уплотнительным элементом, выполненным в виде двух соосно расположенных колец, соединенных между собой двумя шнурами, при этом кольцевые части уплотнительного элемента расположены по торцовому сопряжению корпуса и крышки, а шнуры - по продольному разъему корпуса.

Приведенная конструкция рассчитана на небольшие токи и не обеспечивает соединение кабелей под водой.

Имеется электрический разъем (патент RU 1679572), предназначенный для соединения высоковольтных кабелей в условиях повышенного гидростатического давления, состоящий из двух герметично соединенных частей, каждая из которых содержит корпус, изолятор с центральным отверстием и контактные штыревые элементы и гнездовой контактный элемент. Контактный элемент представляет собой стержень, на торцах которого выполнены контактные гнезда, имеющие радиальные выступы на внутренней поверхности. Штыревой контактный элемент снабжен пазами на наружной поверхности, взаимодействующими при сочленении разъема с радиальными выступами гнезд. Стержень герметично соединен с торцами изоляторов и образует с ними и с внутренними стенками корпусов полость, заполненную диэлектрической жидкостью или газом с высоким коэффициентом теплопроводности.

Приведенная конструкция не обеспечивает:

- развитую площадь контакта для обеспечения допустимой плотности тока;

- необходимое усилие сжатия контактов, обеспечивающее разрушение окисной пленки в контакте при соединении под водой.

Имеется электрический разъем (патент RU 1369669), предназначенный для работы в токопроводящей среде, содержащей вилку и розетку, герметично соединенные с кабелями, уплотнительный элемент на вилке и компенсатор изменения внутреннего давления, размещенный на корпусе розетки. В корпусе розетки со стороны сочленения установлено диэлектрическое кольцо с коническим отверстием, а штырь выполнен подпружиненным относительно корпуса вилки и связан эксцентриковыми тягами с корпусом розетки.

Приведенная конструкция рассчитана на небольшие плотности тока.

Целью изобретения является создание разъема, обеспечивающего стабильную работу при напряжении до 6 кВ, токе до 500 А и допускающего соединение и рассоединение частей под водой.

Основной технической проблемой при создании высоковольтных мощных быстроразъемных соединителей является обеспечение изоляции токоведущих жил от проводящей окружающей среды – морской воды.

Предлагаемая конструкция разъема состоит из кабельной и блочной частей. Кабельная часть представлена на фиг. 1. Электрическое соединение жилы кабеля 1 с коаксиальным контактом - розеткой 2 осуществляется с помощью сегментного прижима 3 и винтов 4. Розетка запрессована в корпус 5 из изоляционного материала. Кабель в оболочке вместе с корпусом 5 установлен в корпусе 6. Уплотнение оболочки кабеля в корпусе 6 осуществлено с помощью уплотнения 7 и гайки 8. Корпус 6 представляет сборную конструкцию, состоящую из стального фланца с запрессованным в него цилиндром из изоляционного материала, фланец служит для восприятия усилий при включении и выключении контакта и обеспечивает необходимый ресурс изделия.

Блочная часть соединителя (фиг. 2) состоит из изоляционного корпуса 9, в который запрессованы металлические втулки 10, с помощью которых блочная часть соединителя крепится к корпусу. Вилка представляет собой набор ламелей 11, собранных на расклинивающем узле, удерживаемых пружинной вставкой 16 и соединенных с аксиальным проводником 17 гибкими токопроводящими перемычками 13. Набор ламелей по наружному диаметру ограничен электропроводящей оболочкой, состоящей из цилиндра 14 с формованными гофрированными участками. Во внутреннем отверстии корпуса вилки установлен стержень аксиального механизма зажатия контакта 17 с шариками 15. В цилиндрической внутренней проточке корпуса установлен передвижной изолятор 18 с манжетами 19, который служит для вытеснения объема остатков морской воды и промывочной жидкости из зоны контакта и создания изоляционных барьеров на пути проводник - окружающая среда.

На фиг. 3 показано соединение разъема в промежуточном состоянии, перед приведением разъема в состояние, обеспечивающее изоляцию токоведущих частей от окружающей среды. Конструкция соединения в «замкнутом» состоянии приведена на фиг. 4. Контактный механизм, каналы и компенсаторы баростатирования с внешней средой, привод выдвижного контакта на чертежах условно не показаны.

Соединение кабельной и блочной частей контактов производится следующим образом.

Кабельная часть разъема вставляется в блочную часть и фиксируется в ней нажимным механизмом (условно не показан). Заведение кабельной части в блочную часть осуществляется в два этапа. На первом этапе до сжатия уплотнительного кольца 20 и разделения объемов производится промывка внутреннего объема контактной зоны, удаление ионов и заполнение объема контактной части разъема изоляционной жидкостью. Дальнейшее увеличение силы поджатия кабельной части к блочной части разъема обеспечивает разделение и герметизацию объемов контактной зоны и изоляционной зоны. Смещение передвижного изолятора 18 по ранее промытой поверхности и дальнейшее механическое удаление уплотняющими манжетами 19 остатков солей морской воды обеспечивает необходимый изоляционный промежуток. Смещение изолятора производится давлением в полости изолятора исполнительным механизмом (условно не показан). Остатки промывочного нейтрализующего раствора через дренажный клапан (условно не показан) сбрасываются в окружающую среду. Далее включается зажимной аксиальный механизм, обеспечивая контакт ламелей вилки и розетки. Ламели прижимаются к мембране, мембрана прижимается к коаксиальному контакту розетки, тем самым разъем приведен в рабочее замкнутое состояние. Мембрана может быть изготовлена из меди с никелированием поверхности. Возможно изготовление мембраны из нержавеющей хромоникелевой стали.

Наличие нержавеющей вставки в контактной зоне незначительно увеличивает контактное сопротивление, но повышает надежность конструкции. Возможно использование других материалов, отвечающих требованиям коррозионной стойкости и низким обрастанием микроорганизмами.

Коаксиальный контакт кабельной части разъема – розетка изготавливается из меди с покрытием из никеля, но может быть и биметаллическим.

Электрический коаксиальный разъем, предназначенный для работы в токопроводящей среде, содержащий блочную часть в виде вилки и кабельную часть, герметично соединенную с кабелем, в виде розетки, отличающийся тем, что контакт вилка - розетка происходит через подвижные ламели и мембрану, подвижные ламели вилки с усилием механически поджимаются через мембрану к контакту розетки и обеспечивают достаточное усилие для создания необходимого контакта в соединении; разделение контактной зоны и внешней токопроводящей среды и удаление остатков токопроводящей среды производится перемещением передвижного изолятора, перед его перемещением производится промывка полостей изоляционных объемов и заполнение их изоляционной жидкостью.