установка для содержания газонаполненных кабелей под избыточным давлением

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ КАБЕЛЕЙ ПОД ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ, включающая источник сжатого воздуха, теплообменник, воздушный фильтр, осушительный блок и ресивер, последовательно соединенные воздуховодом, а также агрегат сброса сконденсированной влаги, отличающаяся тем, что осушительный блок выполнен в виде мембранного газоразделительного аппарата, а между осушительным блоком и ресивером установлен регулируемый дроссель.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что агрегат сброса сконденсированной влаги имеет накопительную полость и электрический клапан.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена вспомогательным ресивером, который присоединен с помощью бокового ответвления к воздуховоду между осушительным блоком и регулируемым дросселем, а агрегат сброса сконденсированной влаги имеет две полости, разделенные мембраной, и пневматический клапан, причем одна из полостей соединена с теплообменником, а вторая соединена со вспомогательным ресивером.

4. Установка по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что осушительный блок снабжен нагревателем.

5. Установка по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что газоразделительные мембраны осушительного блока выполнены в виде полых волокон.

6. Установка по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что газоразделительные мембраны выполнены из поли-4-метилпентена-1, поливинилтриметилсилана, полисульфонов или силоксансодержащих полимеров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к эксплуатации силовых и телефонных кабельных линий, в частности линий, в которых для защиты от попадания влаги и контроля за герметичностью оболочек кабелей используется изолирующая газовая среда под избыточным давлением.

Известно использование в качестве изолирующей среды газов с высокой диэлектрической постоянной, например гексафторида серы или перфторированных углеводородов, в частности октафторциклобутана [1,2] Известно также использование для этих целей чистого сухого азота и диоксида углерода. Однако эксплуатационные расходы на содержание кабельных линий с подобными изолирующими средами заметно возрастают из-за относительно высокой стоимости самих газов.

Менее дорогостоящим является применение в качестве изолирующей среды осушенного воздуха [3] Установка, подающая воздух в кабельные линии включает последовательно соединенные источник сжатого воздуха (как правило, компрессор), теплообменник, воздушный фильтр, осушительный блок и ресивер, а также магнитный клапан для сброса влаги, сконденсировавшейся в теплообменнике и задержанной воздушным фильтром.

Осушительный блок состоит из двух установленных параллельно сушильных резервуаров с абсорбентом и магнитного клапана. Сушильные резервуары работают попеременно. Пока в одном из них происходит поглощение влаги из пропускаемого через резервуар воздуха, во втором регенерируется абсорбент путем пропускания в обратном направлении части осушенного воздуха. Переключение сушильных резервуаров осуществляется с помощью магнитного клапана. Через него же происходит сброс регенерирующего воздуха, перенявшего влажность абсорбента.

Недостатками такой установки являются периодическая работа сушильных резервуаров, необходимость постоянного обслуживания осушительного блока вплоть до замены абсорбента, а также усложненная конструкция узлов, используемых для сброса накопившейся влаги. Кроме того, в подаваемом в кабельные линии осушенном воздухе продолжает оставаться кислород, способствующий коррозии металла проводников тока.

Предлагаемая установка имеет более простую конструкцию, менее трудоемка в обслуживании и позволяет одновременно с осушкой воздуха понижать в нем содержание кислорода. При нарушении герметичности оболочки кабеля место повреждения может быть относительно легко обнаружено газоанализатором по снижению концентрации кислорода в атмосфере в зоне утечки.

Указанные преимущества достигаются тем, что в установке осушительный блок выполнен в виде мембранного газоразделительного аппарата, а между осушительным блоком и ресивером установлен регулируемый дроссель. Для сброса сконденсированной влаги преимущественно используется агрегат, имеющий накопительную полость и клапан. Клапан может быть электрическим или пневматическим. В последнем случае агрегат сброса влаги имеет две полости, разделенные мембраной. Одна из полостей (накопительная) соединена с теплообменником, а вторая со вспомогательным ресивером, который присоединен к воздуховоду между газоразделительным аппаратом и регулируемым дросселем с помощью бокового ответвления.

Принципиальная схема установки показана на чертеже.

Установка для содержания газонаполненных кабелей под избыточным давлением включает источник 1 сжатого воздуха, теплообменник 2, воздушный фильтр 3, осушительный блок 4, регулируемый дроссель 5, ресивер 6, агрегат 7 сброса сконденсированной влаги и соединяющие их воздуховоды 8.

Осушительный блок 4 представляет собой мембранный газоразделительный аппарат с мембранами преимущественно в виде полых волокон. Агрегат 7 сброса сконденсированной влаги имеет накопительную полость 9 и клапан 10, который может быть электрическим или пневматическим. Установка, в которой для агрегата сброса влаги используется электрический клапан, показана на чертеже сплошным контуром.

При использовании пневматического клапана агрегат 7 сброса сконденсированной влаги имеет две полости 9 и 11, разделенные мембраной 12. Полость 9 соединена с теплообменником 2, как и в предыдущем случае. Полость 11 соединена со вспомогательным ресивером 13, который, в свою очередь, присоединен между осушительным блоком 4 и регулируемым дросселем 5 с помощью бокового ответвления воздуховода. На чертеже дополнительные узлы и элементы, относящиеся только к этому варианту конструктивного исполнения, показаны штриховыми линиями.

Осушительный блок 4 может быть снабжен нагревателем 14. В качестве материала газоразделительных мембран, как в виде пленки, так ив виде полых волокон, могут быть использованы различные полимеры, селективно пропускающие компоненты воздушной смеси, в основном поли-4-метилпентен-1, поливинилтриметилсилан, полисульфоны или силоксансодержащие полимеры.

Установка работает следующим образом.

Из источника 1 сжатый воздух через теплообменник 2 и воздушный фильтр 3 подается в осушительный блок 4. Чаще всего источником 1 сжатого воздуха служит компрессор, в который поступает обычный воздух из окружающей атмосферы. В теплообменнике 2 происходит охлаждение воздуха и предварительная осушка за счет частичной конденсации находящейся в нем влаги. В воздушном фильтре 3 воздух очищается, в том числе от сконденсировавшейся влаги и паров масел, которые попадают в сжатый воздух при работе компрессора.

В осушительном блоке 4 сжатый воздух делится на два потока. Больший по объему поток, не прошедший через газоразделительную мембрану, имеет пониженное содержание кислорода и паров воды, так как эти компоненты более активно по сравнению с азотом проникают через мембрану. Этот поток, направляемый в ресивер 6, имеет обычнее избыточное давление, регулируя величину которого с помощью дросселя 5, можно в некоторых пределах изменять расход, степень осушки и остаточное содержание кислорода в получаемой газовой среде. Из ресивера 6 газ далее подается в оболочку кабеля. Меньший по объему поток, прошедший через газоразделительную мембрану, обогащен кислородом и парами воды. Он может сбрасываться в окружающую атмосферу или использоваться в качестве исходного или промежуточного продукта в любых процессах, где нужен обогащенный кислородом воздух.

Для устойчивой работы осушительного блока 4 желательна температура не менее 18^оС. Поэтому при более низких температурах окружающей среды включаются нагреватели 14.

Сконденсированная влага, накапливающаяся в полости 9 агрегата 7, периодически сбрасывается при открывании клапана 10. Более подробно этот процесс изложен для установки, в которой использован пневматический клапан 10 в агрегате 7 сброса сконденсированной влаги.

При отключении источника 1 сжатого воздуха (компрессора) давление в установке до осушительного блока 4, в том числе и в полости 9 агрегата 7 сброса сконденсированной влаги, падает значительно быстрее, чем во вспомогательном ресивере 13 и соединенной с ним полости 11. За счет разности давлений в полостях 9 и 11 мембрана 12 опускается и открывает клапан 10. Чтобы осушенный воздух из ресивера 6 не поступал обратно в осушительный блок 4, на воздуховоде между этими двумя узлами может быть установлен обратный клапан (на чертеже не показан). При подключении источника 1 сжатого воздуха за счет резкого возрастания давления в полости 9 мембрана 12 возвращается в первоначальное положение и закрывает клапан 10.