Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Кабель электрический для установок погружных электронасосов, содержащий токопроводящие жилы из алюминия или из омедненного алюминия или его сплавов, изоляцию и защитную оболочку жил, а также защитный покров из подушки и брони, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены из алюминия или из омедненного гальваническим способом алюминия или его сплавов, модифицированных редкими или редкоземельными металлами из группы цирконий, скандий, иттрий, церий, лантан, ванадий, гафний или их смесями. 2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что токопроводящие жилы изготовлены из термостойкого алюминиевого сплава марки ТАС, модифицированного цирконием. 3. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что токопроводящие жилы содержат редкие или редкоземельные металлы цирконий, скандий, иттрий, церий, лантан, ванадий, гафний, или их соединения, в количестве до 1 процента по массе.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания ЭНЕРГИЯ Общество с ограниченной ответственностью СЕВАН(72) Авторы Барсуков Валерий Кондратьевич Барсуков Евгений Валерьевич Курашов Денис Александрович(73) Патентообладатели Общество с ограниченной ответственностью Научнопроизводственная компания ЭНЕРГИЯ Общество с ограниченной ответственностью СЕВАН(57) 1. Кабель электрический для установок погружных электронасосов, содержащий токопроводящие жилы из алюминия или из омедненного алюминия или его сплавов, изоляцию и защитную оболочку жил, а также защитный покров из подушки и брони,отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены из алюминия или из омедненного гальваническим способом алюминия или его сплавов, модифицированных редкими или редкоземельными металлами из группы цирконий, скандий, иттрий, церий,лантан, ванадий, гафний, или их смесями. 2. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что токопроводящие жилы изготовлены из термостойкого алюминиевого сплава марки ТАС, модифицированного цирконием. 3. Кабель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что токопроводящие жилы содержат редкие или редкоземельные металлы цирконий, скандий, иттрий, церий, лантан, ванадий,гафний, или их соединения в количестве до 1 мас. . 106152015.04.30 Настоящая полезная модель относится к области кабельных конструкций, а именно к электрическому кабелю для подачи электрической энергии к погружным электрическим насосам установок добычи нефти, подъема воды и перекачки жидкостей из шурфов. Российский патент 1 описывает конструкцию электрического кабеля, содержащего три медные токопроводящие жилы, которые уложены параллельно или скручены между собой, снабжены полимерной изоляцией и оболочкой. Лента из оцинкованной стали служит в качестве брони, причем под броней проложена подушка. Недостатком электрического кабеля данной конструкции является большой вес и высокие затраты в процессе его изготовления. Кроме того, имеет место отрицательное воздействие меди на полимерную изоляцию, приводящее к усиленному разрушению изоляции. Российский патент 2 описывает конструкцию электрического кабеля, которая по своим параметрам является наиболее близкой к электрическому кабелю согласно полезной модели. Она содержит токопроводящие жилы из алюминия или из омедненного алюминия или его сплавов. Электрический кабель состоит из токопроводящих жил, изоляции токопроводящих жил, оболочки токопроводящих жил, подушки под броню и брони. Электрический кабель изготавливается по следующей технологии поверх каждой из токопроводящих жил способом экструзии наносят (двухслойную полимерную) изоляцию и(полимерную) оболочку. Затем поверх токопроводящих жил, которые уложены параллельно или скручены между собой, наносят подушку, изготовленную из полимерных лент,и стальные оцинкованные ленты, служащие в качестве брони. Недостатки электрического кабеля с такой конструкцией состоят в том, что он имеет пониженную длительно допустимую температуру нагрева токопроводящих жил (до 90 С) и пониженный длительно допустимый ток нагрузки. Недостатки вышеуказанного электрического кабеля существенно снижают эксплуатационные характеристики и область применения кабеля для установок погружных электронасосов, в особенности в нефтяных скважинах. Более конкретно, электрические кабели с алюминиевыми токопроводящими жилами не допускают применения в нефтяных скважинах большой глубины и при температуре окружающей среды, превышающей 90 С, поскольку существующие в настоящее время марки электротехнического алюминия и его сплавов утрачивают прочность и становятся в значительной степени ломкими при таких высоких температурах. Кроме того, использование существующих термостойких алюминиевых сплавов для токопроводящих жил является проблематичным вследствие их высокого удельного электрического сопротивления и низкой эффективности. Настоящая полезная модель была выполнена с учетом вышеуказанных проблем. Цель полезной модели состоит в создании усовершенствованного электрического кабеля для подачи электрической энергии к погружным насосам, который имеет лучшие эксплуатационные характеристики по сравнению с традиционными электрическими кабелями. Кроме того, электрический кабель должен быть надежным в эксплуатации и экономичным в изготовлении. Эти и дополнительные цели достигаются с помощью электрического кабеля согласно независимому пункту патентной формулы. Предпочтительные варианты исполнения приведены в зависимых пунктах формулы полезной модели. Согласно полезной модели, предложен новый электрический кабель для подачи электрической энергии к погружным электрическим насосам установок добычи нефти, подъема воды и перекачки жидкостей из шурфов. Электрический кабель для погружных электрических насосных устройств согласно полезной модели содержит токопроводящие жилы, изготовленные из алюминия или омедненного гальваническим способом алюминия, или из его сплавов, причем защитная оболочка состоит из подушки и брони. Отличительным признаком электрического кабеля согласно полезной модели является то, что токопроводящие жилы изготовлены из алюминия или омедненного гальваническим способом алюминия, или из его сплавов, содержащих 2 106152015.04.30 редкие или редкоземельные металлы цирконий, скандий, иттрий, церий, лантан, ванадий,гафний, или их соединения. Основным преимуществом нового электрического кабеля является общедоступность алюминиевых проводников, или проводников, изготовленных из плакированного медью алюминия или его сплавов. В то же время предлагаемый электрический кабель отличается от существующих в настоящее время кабелей тем, что используются алюминиевые проводники или проводники, изготовленные из омедненного гальваническим способом алюминия или из его сплавов, содержащие редкие или редкоземельные металлы цирконий,скандий, иттрий, церий, лантан, ванадий, гафний, или их соединения. Более конкретно, небольшие добавки (до 1 мас. ) вышеупомянутых редких или редкоземельных металлов позволяют существенно повысить прочность, термостойкость и коррозионную стойкость алюминия и его сплавов, без снижения электрической проводимости. Содержание редкого или редкоземельного металла в процентах по массе (мас. ) принято рассчитывать как массу редкого или редкоземельного металла, деленную на совокупную массу смеси, с умножением на 100 . Например, добавление церия в количестве 0,5 мас.повышает прочность и термостойкость алюминия примерно в два раза. В то же время коррозия уменьшается в 10 раз, и значительно возрастает его электрическая проводимость. Добавление 0,3 мас.иттрия увеличивает электрическую проводимость алюминия на 7,5 , а также повышает его прочность и термостойкость. Добавление 0,4 мас.скандия увеличивает прочность алюминия на 35 . При этом возрастают электрическая проводимость и термостойкость алюминия. Добавление циркония до 0,5 мас.позволяет существенно (в 2-2,5 раза) повысить термостойкость алюминия и его сплавов без снижения его электрической проводимости. Ползучесть под нагрузкой алюминия и его сплавов, содержащих редкие или редкоземельные металлы, практически отсутствует. Технология гальванического нанесения меди на алюминий позволяет значительно повысить прочность адгезии медного покрытия к алюминиевой токопроводящей жиле благодаря силам молекулярного сцепления. Тем самым существенно возрастает сопротивление плакированной медью токопроводящей жилы коррозии. Преимущества нового кабеля заключаются в следующем высокие эксплуатационные характеристики,повышенная надежность и долговечность,более широкая область применения. Ограничения на выбор марки алюминия и его сплавов для токопроводящих жил обуславливаются конкретными требованиями к изготовлению, монтажу, демонтажу и эксплуатации кабеля электрического для подачи электрической энергии к погружным электронасосам установок добычи нефти изготовление токопроводящей жилы из катанки способом волочения эксплуатация кабеля в нефтяных скважинах на большой глубине в агрессивной среде при температуре до 160 С необходимые физико-механические характеристики токопроводящих жил максимальное разрушающее усилие и относительное удлинение, минимальная ползучесть, минимальное электрическое сопротивление, максимальная термостойкость и длительный срок службы стоимость. По существу, алюминий и плакированный медью алюминий или его сплавы, модифицированные вышеуказанными редкими или редкоземельными металлами или их соединениями, удовлетворяют упомянутым выше требованиям. Широко распространенными и самыми дешевыми являются алюминиевые сплавы,модифицированные цирконием. Для изготовления кабельных токопроводящих жил из прутка предпочтительным является применение термостойкого алюминиевого сплава 3 106152015.04.30 марки ТАС согласно техническому нормативу ТУ 1712-043-50289046-2012, год ввода 2012, Россия, в котором термостойкий алюминиевый сплав модифицирован цирконием. Сущность предлагаемого электрического кабеля иллюстрирована следующими примерами. Варианты образцов проволоки для токопроводящих жил из алюминия и алюминиевого сплава и их основные характеристики приведены в табл. 1. Для изготовления проволоки использовали пруток с диаметром 9-9,5 мм пруток согласно техническому нормативу ГОСТ 13843-78, Россия, изготовленная из электротехнического алюминия (марки А 5 Е) пруток согласно техническому нормативу ГОСТ 20967-75, Россия, изготовленная из алюминиевого сплава (марки ) пруток согласно техническому нормативу ТУ 1712-042-50289046-2012, год ввода 2012, год ввода 2012, Россия, изготовленная из термостойкого алюминиевого сплава марки ТАС, модифицированного цирконием, с содержанием, в мас.по 0,05 0,25 0,35. Показатели качества образцов трехжильного кабеля приведены в табл. 2 марки -160 316 согласно техническому нормативу ТУ 3542-015-109958632005, год ввода 2006, Россия, с медными токопроводящими жилами сечением 16 мм 2(сравнительный пример 1 согласно Российскому патенту 14473) марки -90 325 согласно техническому нормативу ТУ 3542-015-109958632005, с токопроводящими жилами из алюминиевого сплава маркисечением 25 мм 2(сравнительный пример 2 согласно Российскому патенту 57959) марки -160 325 согласно техническому нормативу ТУ 3542-04450289046-2012, год ввода 2012, Россия, с токопроводящими жилами из термостойкого алюминиевого сплава марки , модифицированного цирконием, с содержанием, в мас.0,05 0,25 0,35 (примеры согласно полезной модели). Как показано на фигуре все образцы кабеля состоят из трех уложенных параллельно токопроводящих жил 1 с двухслойной изоляцией 2 из сшитого РЕ (полиоксиэтилена), защитной оболочки 3 токопроводящих жил, изготовленной из термопластичного эластомера, подушки 4 из лент нетканого полотна и брони 5 из стальной оцинкованной ленты. Конструкция и технология изготовления всех образцов кабеля (включая сравнительный пример 2 согласно Российскому патенту 57959) были аналогичными в приведенных примерах. Табл. 1 показывает, что термостойкий алюминиевый сплав марки , модифицированный цирконием, обладает лучшими характеристиками. Табл. 2 показывает, что новый кабель согласно полезной модели имеет лучшие эксплуатационные характеристики. Новый кабель для погружных электрических насосных устройств прошел всесторонние испытания на кабельных предприятиях РФ с положительными результатами. Дополнительные аспекты полезной модели приведены в нижеследующем описании. Электрический кабель для установок погружных электронасосов, включающий одну или более электрических токопроводящих жил из алюминия, или из плакированного медью алюминия, или его сплавов, в котором каждая токопроводящая жила содержит один или более редких или редкоземельных металлов, выбранных из групп, включающих цирконий, скандий, иттрий, церий, лантан, ванадий, гафний, и их соединения. В одном варианте исполнения каждая токопроводящая жила содержит один редкий или редкоземельный металл, выбранный из группы, включающей цирконий, скандий, иттрий, церий, лантан,ванадий, гафний, и их соединения. В одном из вариантов осуществления настоящей полезной модели используется алюминий омедненный гальваническим способом. В одном варианте исполнения электрический кабель оснащен защитной оболочкой токопроводящей жилы и изоляцией. В одном варианте исполнения защитная оболочка токопроводящей жилы выполнена из подушки и брони. В одном варианте исполнения токопроводящие жилы выполнены из алюминиевого сплава, в частности термостойкого алюминиевого сплава 4 106152015.04.30 марки ТАС, содержащего цирконий. В одном варианте исполнения каждая из токопроводящих жил содержит вышеуказанный редкий или редкоземельный металл в количестве до 1 мас. . Таблица 1 Наименование характеристик Варианты образцов проволоки из алюминия и алюминиевого сплава А 5 ЕТАС-0,05 ТАС-0,25 ТАС-0,35 Временное сопротивление разрыву,147 180 МПа, по ГОСТ 10446-80 Относительное удлинение при разры 2 1,5 ве, , по ГОСТ 10446-80 Удельное электрическое сопротивление при 20 С постоянного тока, Оммм 2/м, 0,0282 0,0300 по ГОСТ 7229-76 Температура начала рекристаллизации,130 170 С Предел ползучести при 200 С, МПа,7 12 по ГОСТ 3248-81 Таблица 2 Кабель Кабель Варианты кабелей АКПвТБП-160 АКПвТБП-90 Показатели качества КПвТБП-160 325 ЭЛКА с жилами из алюми 325 с жилами электрических ниевого сплава, модифицирован 316 с медиз алюминиевокабелей ного цирконием ными жилами го сплава(прототип) ТАС-0,05 ТАС-0,25 ТАС-0,35 Расчетная масса 1016 872 870 865 867 1 км, кг Длительно допустимая температура 160 90 140 160 160 нагрева жил, С Длительно допустимый ток нагрузки при температуре 106 20 92 104 105 90 С, А, по ГОСТ Р 5 1777-2001 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5

МПК / Метки

МПК: H01B 7/04, H01B 1/02

Метки: электрический, кабель

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/5-u10615-elektricheskijj-kabel.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Электрический кабель</a>

Похожие патенты