Заливные кабельные муфты с полиуретановым компаундом: обзор технологии!

Для того, чтобы соединительная муфта не стала слабым местом кабельной линии критически важно сделать правильный выбор конструкции и технологии монтажа муфты. Такие условия как: обводнение, погруженное состояние, сырые грунты и запрет на применение открытого огня и строительных фенов ограничивают применение свинцовых муфт и муфт из термоусадочных материалов. В свою очередь набирающая популярность технология муфт холодной усадки тоже не применима в подобных условиях, потому что допускает медленное капиллярное проникновение воды в погруженном состоянии муфты, так как не предполагает адгезии материала муфты к изоляции кабеля. В любом случае, выбранная муфта должна соответствовать конкретной кабельной линии по электрической прочности.

Для кабельных линий, находящихся в неблагоприятных внешних условиях и подвергающихся негативным химическим и механическим воздействиям, в условиях влажной среды и погруженном состоянии оптимально выбором будет заливная муфта с полиуретановым компаундом на основе двух компонентов: полилола и изоцианата. Лабораторные эксперименты продемонстрировали широкие возможности получения необходимых свойств благодаря нужному соотношению объемов компонентов и присутствию некоторых соединений, а не наполнителей, регулирующих электрические и механические свойства полимеризовавшегося компаунда.

Получение «ненаполненного монолитного полиуретанового компаунда холодного отверждения» идеально соответствует потребностям электротехнической отрасли. Низкая вязкость и высокая проникающая способность готовой к отверждению смеси гарантирует качественное заполнение сложной формы корпуса муфты, с минимальными зазорами, высочайшей адгезией к поливинилхлориду, пластмассам, металлам и резине. Образование пузырьков и полостей в объеме корпуса отсутствует, ведь при их появлении в быстро твердеющем компаунде неизбежно приведет к необходимости повторной установки муфты. В то же время, чрезмерная текучесть тоже ни к чему. Возможно просачивание смеси через зазоры в уплотнителях. Это значит, что в компаунде сочетается оптимальное время отвердевания до состояния геля и его вязкость. Полное время отвердевания полиуретановой смеси в некоторой степени зависит от внешней температуры и составляет около двух часов. Следует отметить, что напряжение в линию может подаваться сразу, без ожидания окончания каких-либо физико-химических процессов.

При хорошей термо- и влагостойкости, высоких физико-механических и электроизоляционных характеристиках, прочный и эластичный материал имеет минимальную усадку (около 4%) при отверждении компонентов. Эластичность является важной характеристикой, обеспечивающей плотное прилегание компаунда к изоляции гибких кабелей. Она же обеспечивает высокие виброгасящие свойства, которые необходимы для длительной службы кабельных соединений в горнодобывающей промышленности, метро, влажных цехах, со множеством механизмов, являющихся источниками вибрации. Среднее значение электрической прочности полиуретанового компаунда вполне соответствует таким условиям, в которых применение линий с высоким напряжением ограничено.

Двухкомпонентные полиуретановые компаунды можно использовать в температурном диапазоне, от -40 оС до +150 оС. Они устойчивы к длительному воздействию не только воды, но и солей и химикатов, а также высокому давлению. Грибки, бактерии и плесень находят поверхность такого полимера непригодной для жизни.

Вязкость смеси компонентов можно варьировать в пределах 450 - 4500 МПа*с, а твердость по Шору от 10 до 180. Относительное удлинение при растяжении может достигать сотен процентов, разрушающее напряжение — от 1 до 10 МПа и более. Компаунд устойчив и к разрушающему напряжению при «раздире», которое находится в диапазоне 4 - 25 и выше. Этот параметр важен в горнорудной промышленности, так как нередки случаи повреждения кабелей различными механизмами.

Диэлектрическая прочность полиуретановых компаундов составляет около 20 кВ/мм, диэлектрическая проницаемость 6 - 9,5 при температурах 23 оС и 80 оС. Значение этой величины хорошо согласуется с диэлектрической проницаемостью кабелей и не приводит к искажению электрических полей, которое со временем может вызвать дефекты изоляции. Объемное сопротивление падает от 2,0*1014 Ом*см до 7,0*1010 Ом*см с увеличением температуры от 23 оС до 80 оС и остается достаточно высоким, чтобы предотвратить возможные утечки тока при низких напряжениях. Эти характеристики с запасом обеспечивают надежную изоляцию линий низкого напряжения в самых неблагоприятных условиях.

Таким образом, для соединения кабелей ВВГ, АВВГ, АПвВГ и ПвВг, часто используемых во влажной среде, а также ВПП, ВПВ, КВВ и их аналогов, применяющихся для подключения погружных насосов, оптимальным выбором является применение заливных двухкомпонентных полиуретановых соединительных кабельных муфт. Тип кабеля зарубежного производства может носить общее название, к примеру, multicore, nonshielded или polymer icinsulated cable. Дополнительные материалы дают возможность сращивания бронированных кабелей. Единственное, что следует учитывать - монтаж должен осуществляться при горизонтальном положении муфты.

Свойства полиуретановых муфт подтверждено сертификатом Соответствия ВостНИИ, разрешающего их применение в горнодобывающей промышленности.

Особенности монтажа соединительных заливных полиуретановых муфт для кабеля

Технологии монтажа полиуретановых муфт несколько отличаются у разных производителей. Примером простого, быстрого и надежного монтажа служат муфты из ряда моделей Scotchcast 91-NBA. Ниже приводятся особенности технологии и монтажа этих муфт.

Основу муфты составляет набор для приготовления компаунда для заливки корпуса муфты. Ясно, что слишком медленное затвердевание компаунда допускает протекание готовой смеси наружу, а слишком быстрое — к ненужной спешке во избежание плохого заполнения всего внутреннего объема корпуса муфты. Точность соблюдения пропорции смешиваемых компонентов влияет на самые главные свойства готовой изоляции муфты, в первую очередь, механическую прочность и способность к влагопоглощению.

Полиуретановая основа компаунда и соответствующий ей отвердитель находятся в пакете с разделительной мембраной в идеальной пропорции, в общем объеме, достаточном для заливки одной муфты. CMP (Close mixing and pouring) - запатентованная компанией 3М система бесконтактного смешивания и заливки компаунда. При этом соблюдаются точные пропорции компонентов, что исключает ошибки монтажа. Система полностью защищает органы дыхания и руки монтажника от контакта с химическими веществами.

Для разрыва разделительной мембраны достаточно прихватить пакет по бокам и осторожно потянуть в стороны. Далее смесь нужно просто размять в течение двух минут

Многократные удары молотком по муфте со снятым корпусом демонстрируют одновременную твердость и упругость заливки

Простой и эффективный подход к герметизации корпусов муфт перед заливкой компаундом

В части защиты корпуса муфты от протечки еще не затвердевшего компаунда известны разные подходы. Например, ряд производителей снабжают торцы корпуса муфты коническими выступами, которые надо срезать/отпиливать по имеющимся «ступенькам» в соответствии с диаметром кабеля. Другой способ герметизации - применение самоклеящихся лент, которые не должны терять свои свойств при низких и высоких температурах. Кроме сложностей с материалами и адгезией таких лент особенно при низких температурах, существует мелкая, но важная для монтажников, проблема найти конец ленты в рулоне.

Вопрос совпадения диаметров внутренних отверстий муфты и кабеля, исключающий протекание компаунда наружу, в серии Scotchcast 91-NBA решен применением губчатых уплотнительных манжет. Манжета выполнена в виде шайбы с просечками, позволяющими легко вынуть лишнюю внутреннюю часть манжеты. Образовавшееся отверстие должно быть несколько меньше диаметра кабеля. Манжеты можно установить даже после соединения жил (для этого они выполнены разрезными. После защелкивания креплений корпус муфты сжимает эластичную манжету и место примыкания муфты к кабелю надежно уплотняется.

Губчатый уплотнитель можно надеть на кабель после соединения жил. Благодаря его упругости, после защелкивания креплений на корпусе муфты, обеспечивается плотное прилегание уплотнителя к изоляции кабеля и корпусу

Для получения свойственной полиуретановым компаундам адгезии необходимо выполнить простые требования: поверхность изоляции кабелей должна быть обезжирена и зашкурена крупной наждачной бумагой, полоска которой находится в комплекте.

Оптимальное усилие сжатия манжеты достигается выбором соответствующего размера муфты. К примеру, имеется 8 отличающихся только геометрическими размерами муфт в ряду Scotchcast 91-NBA.

Полиуретановые пористые манжеты надо устанавливать прорезью вверх (Рис. 1).

Трехэлементный корпус муфты позволяет обеспечить необходимое прижатие манжеты к корпусу муфты и изоляции кабеля максимально простым способом (Рис 2). Решение о применении губчатых уплотнителей в прямых заливных муфтах избавляет монтажника от множества мелких операций, которые нежелательны в экстремальных погодных условиях, увеличивают время монтажа и, соответственно, простоя линии.

Губчатые уплотнители обеспечивают простоту монтажа и хорошую герметичность полости муфты перед ее заливкой компаундом. Жидкая полиуретановая смесь абсорбирует влагу из воздуха и при монтаже в условиях избытка влаги требуется принятия определенных мер. Технология закрытого смешивания (CMP) решает эту задачу.

Преимущества технологии закрытого смешивания

После появления технологии закрытого смешивания (CMP-технологии) многое изменилось в отношении скорости и безопасности выполнения работ по заливке муфт. К примеру, в комплекте заливной муфты Scotchcast 91-NBA отсутствуют какие-либо переходники для соединения пакета с двухкомпонентным полиуретановым компаундом и корпуса муфты. Для заливки смеси в корпусе муфты предусмотрен специальный прокалывающий приемный клапан, который вместе с таким же клапаном на пакете полностью исключает контакт компонентов компаунда с воздухом. Рабочая смесь не имеют ярко выраженного запаха, но довольно токсичны и требуют при пользовании определенных мер защиты органов дыхания и кожи от летучих веществ, образующихся в процессе смешивания компонентов.

Контакт компаунда с внешней средой исключается благодаря простому стыковочному устройству. Это исключает протекание смеси наружу и избавляет от принятия защитных мер во время работ.

Здесь хорошо виден прокалывающий приемный клапан

Для начала заливки объема муфты компаундом достаточно повернуть заливной клапан вместе с пакетом на 90 градусов

Полупрозрачный корпус муфты позволяет контролировать качество заливки визуально

Три соединенных воедино элемента корпуса заливной соединительной муфты Scotchcast 91-NBA позволяют быстро произвести «обхват» кабеля. Меньшая длина линий стыковки, в отличие от двухэлементных корпусов, позволяет добиться герметичности более простым способом.

Одноэлементный корпус муфты предпочтительнее, чем двухэлементный, т.к. имеет меньшую длину линии стыковки

Линейка соединительных кабельных муфт Scotchcast 91-NBA рассчитана на работу в наиболее распространенных сетях низкого напряжения. Все модели предназначены для установки на кабели со сплошной изоляцией, а также, контрольные кабели. Тип кабеля зарубежного производства может носить общее название, к примеру, multicore, nonshielded или polymer icinsulatedcable. Дополнительные материалы дают возможность сращивания бронированных кабелей.

Заключение

Технология заливки кабельных муфт полиуретановым компаундом по праву занимает почетное место среди существующих методов качественной изоляции кабельных соединений. Визитная карточка технологии — простой, быстрый, надежный и безопасный монтаж, который исключает мелкие действия, чреватые ошибками и замедляющие работы. Физико-химические и электрические свойства компаундов обеспечивают жесткие требования стандартов для кабельных соединений.