EA201001809A1 20110830 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2011/PDF/201001809 Полный текст описания EA201001809 20101220 Регистрационный номер и дата заявки RU2009147335 20091222 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EAA1 Код вида документа [pdf] EAA21104 Номер бюллетеня ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ Название документа [8] H01B 7/02, [8] H01B 7/17 Индексы МПК [RU] Голубенко Игорь Сергеевич, [RU] Прокопьев Олег Васильевич Сведения об авторах [RU] ГОЛУБЕНКО ИГОРЬ СЕРГЕЕВИЧ, [RU] ПРОКОПЬЕВ ОЛЕГ ВАСИЛЬЕВИЧ Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201001809a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[**]

Электрический кабель относится к кабельной технике и может быть использован в промышленности, в том числе нефтяной для питания погружных электросистем. Задачей предлагаемого технического решения является повышение ресурса работы кабеля при эксплуатации в контакте с агрессивной средой. Поставленную задачу решают за счёт того, что электрический кабель содержит изолированные термопластами токопроводящие жилы и оболочку из термоэластопласта, расположенную на каждой жиле и/или на всех вместе, при этом изоляция жил выполнена из бескислородно-радиационно-модифицированного через оболочку термопласта, а оболочка выполнена из пропитанного ненасыщенными углеводородами термоэластопласта. Пропитка изоляции из термопласта ненасыщенными углеводородами дополнительно улучшает характеристики кабеля. Выполнение промежутка между изолированными жилами в кабеле с общей оболочкой увеличивает ресурс его работы.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Электрический кабель относится к кабельной технике и может быть использован в промышленности, в том числе нефтяной для питания погружных электросистем. Задачей предлагаемого технического решения является повышение ресурса работы кабеля при эксплуатации в контакте с агрессивной средой. Поставленную задачу решают за счёт того, что электрический кабель содержит изолированные термопластами токопроводящие жилы и оболочку из термоэластопласта, расположенную на каждой жиле и/или на всех вместе, при этом изоляция жил выполнена из бескислородно-радиационно-модифицированного через оболочку термопласта, а оболочка выполнена из пропитанного ненасыщенными углеводородами термоэластопласта. Пропитка изоляции из термопласта ненасыщенными углеводородами дополнительно улучшает характеристики кабеля. Выполнение промежутка между изолированными жилами в кабеле с общей оболочкой увеличивает ресурс его работы.


(19)
Евразийское (21) 201001809 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. H01B 7/02 (2006.01)
2011.08.30 H01B 7/17 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки
2010.12.20
(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ
(31) 2009147335
(32) 2009.12.22
(33) RU
(71)(72) Заявитель и изобретатель:
ГОЛУБЕНКО ИГОРЬ СЕРГЕЕВИЧ; ПРОКОПЬЕВ ОЛЕГ ВАСИЛЬЕВИЧ
(RU) (57) Электрический кабель относится к кабельной технике и может быть использован в промышленности, в том числе нефтяной для питания погружных электросистем. Задачей предлагаемого технического решения является повышение ресурса работы кабеля при эксплуатации в контакте с агрессивной средой. Поставленную задачу решают за счёт того, что электрический кабель содержит изолированные термопластами токопроводящие жилы и оболочку из термоэластопласта, расположенную на каждой жиле и/или на всех вместе, при этом изоляция жил выполнена из бескислородно-ради-ационно-модифицированного через оболочку термопласта, а оболочка выполнена из пропитанного ненасыщенными углеводородами термоэласто-пласта. Пропитка изоляции из термопласта ненасыщенными углеводородами дополнительно улучшает характеристики кабеля. Выполнение промежутка между изолированными жилами в кабеле с общей оболочкой увеличивает ресурс его работы.
Н01В 7/02,17, 9/02
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ
Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано для питания погружных электросистем, преимущественно электродвигателей погружных нефтенасосов.
На работоспособность кабелей электродвигателей погружных нефтенасосов влияют многие факторы, в том числе:
- высокие температуры, часто приводящие к плавлению кабельной изоляции;
! - агрессивное воздействие на кабельную изоляцию внутрискважинной жидкости, состоящей из смеси нефти, воды, солей и кислот.
! Известен электрический кабель, содержащий токопроводящие жилы с изоляцией из радиационно-модифицированного (пространственно-сшитого) полиолефина, в частности, полиэтилена высокой плотности, изготавливаемого Подольским кабельным заводом (Г.П. Макиенко "Кабели и провода, применяемые в нефтегазовой индустрии", Пермь-2004, стр. 128, 129, рис.3, 6, прил. 1). Для увеличения температурной стойкости кабеля изоляцию токопроводящих жил обрабатывают на ускорителях электронов в присутствии воздуха.
Недостатком этого кабеля является низкий ресурс работы и его плохие электрофизические и механические характеристики. Отмеченные недостатки обусловлены тем, что облучение полимеров в присутствии кислорода воздуха приводит их к глубокой окислительной деструкции, которая, в свою очередь, сопровождается повышением гидрофильности изоляции и, следовательно, интенсификации процесса диффузии жидкости в изоляцию. Кроме того, в присутствии кислорода эффективность сшивания
уменьшается, а кислород воздуха при радиационном воздействии приводит к дополнительному разрушению поверхностного слоя изоляции.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является электрический кабель, описанный в патенте RU №2309474 CI, Н01В 7/02 от 19.04. 2006. Электрический кабель для питания электродвигателей погружных электронасосов содержит изолированные токопроводящие жилы, и оболочку из термоэластопласта, расположенную на каждой жиле и/или общей на всех вместе,' при этом изоляция жил выполнена из бескислородно-радиационно-мойифицированного через оболочку из термоэластопласта полиэтилена высокой плотности. Расположение оболочки из термоэластопласта, на каждой жиле и/или на всех вместе, по мнению авторов, позволяет провести бескислородное радиационное модифицирование полиэтилена высокой плотности, поскольку после покрытия термоэластопластом изоляции токопроводящих жил доступ воздуха к изоляции исключен.
Основным недостатком прототипа является низкий ресурс работы кабеля, особенно в скважинах с большим содержанием воды и кислот во внутрискважинной жидкости при температурах от 100 °С и выше. В скважинах, с отмеченными особенностями эксплуатации, отмечались случаи полного разрушения оболочки из термоэластопласта. Это объясняется тем, что оболочка, защищая поверхность изоляции токопроводящей жилы от кислорода при радиационной модификации, сама подвергается глубокой радиационно-окислительной деструкции с наружной стороны. В результате радиолиза под действием ионизирующего излучения, обильно образующиеся ги|цроксильные группы соединяются с молекулярной структурой материала оболочки, повышая, таким образом, её гидрофильность. В скважинах процесс диффузии жидкости в оболочку кабеля был настолько интенсивен, что, в ряде случаев, приводил к потере его конструктивной целостности.
Другим недостатком известного кабеля является плохое адгезионное сцепление между материалами изоляции и оболочки, вследствие различий их молекулярного строения. Плохое адгезионное сцепление приводит к образованию полостей между изоляцией и оболочкой. В этих полостях также находится кислород воздуха и облучение кабеля с плохой адгезией между материалами изоляции и оболочкой, строго говоря, не является бескислородным. В этих местах изоляция кабеля окислена. В процессе эксплуатации эти полости заполняются внутрискваженной жидкостью, что ускоряет процесс разрушения кабеля.
Кроме того, кабель с изолированными жилами в общей оболочке из термоэластопласта содержит заполненные воздухом полости в областях близких к точкам соприкосновения изолированных жил, куда вязкий расплав термоэластопласта не в состоянии проникнуть при экструзии. Такой кабель также имеет низкий ресурс работы по вышеизложенным причинам.
Вышеуказанные недостатки устраняются тем, что в электрическом кабеле, содержащим изолированные термопластами токопроводящие жилы, и! обол очку из термоэластопласта, расположенную на каждой жиле и/или общей на всех вместе, при этом изоляция жил выполнена из бескислородно-радиационно-модифицированного через оболочку термопласта, а оболочка выполнена из пропитанного ненасыщенными углеводородами термоэластопласта.
Изоляцию жил электрического кабеля выполняют из бескислородно-радиационно-модифицированного через оболочку пропитанного ненасыщенными углеводородами термопласта.
В качестве материала изоляции кабеля предлагаемой конструкции предпочтительно используют следующие термопласты: полиэтилен высокой и/или низкой плотности, полипропилен, блоксополимеры этилена с пропиленом, поливинилхлорид, поливинилиденфторид, сополимеры
этилена и винилацетата, как наиболее подходящие для радиационной модификации.
Изоляция жил выполнена предпочтительно из бескислородно-радиационно-модифицированного через оболочку полиэтилена высокой и/или низкой плотности, полипропилена, блоксополимеров этилена с пропиленом, поливинилхлорида, поливинилиденфторида, сополимеров этйлена с винилацетатом и/или их послойных комбинаций, пропитанных ненасыщенными углеводородами, выбранными из ряда: этилен, ацетилен, пентен, октен, децен, и/или их смесей.
Оболочка кабеля выполнена предпочтительно из пропитанных ненасыщенными углеводородами полиуретанов.
Ненасыщенные углеводороды для пропитки полиуретанов выбирают из ря,д;а: этилен, ацетилен, пентен, октен, децен, и/или их смесей.
Изолированные жилы в общей оболочке размещены с промежутком между ними. Минимальные размеры промежутка между изолированными жилами определяются вязкостью расплава, применяемого термоэластопласта, а максимальные - экономической целесообразностью расхода материала и габаритами кабеля.
Пропитка ненасыщенными углеводородами вытесняет кислород из полостей, образующихся при плохой адгезии и приводит действительно к бескислородному облучению.
Образующиеся в процессе радиационной модификации макрорадикалы в оболочке из термоэластопласта взаимодействуют преимущественно с ненасыщенными углеводородами, предотвращая, таким образом, её окислительную деструкцию и захват гидроксильных групп из воздуха. В результате защитные свойства оболочки из термоэластопласта, по сравнению с конструкцией прототипа, существенно улучшаются, а ресурс работы кабеля в скважинах с агрессивной средой существенно увеличивается. Пропитка ненасыщенными углеводородами материала
изоляции, в предлагаемой нами конструкции электрического кабеля, приводит к дополнительному увеличению ресурса его работы за счёт существенного усиления адгезионного сцепления между материалами изоляции и оболочки. Это является результатом установления дополнительных химических связей под действием радиационного излучения между макрорадикалами изоляции и оболочки, содержащих одинаковые группы из ненасыщенных углеводородов. В предлагаемом электрическим кабеле, содержащем два или более слоёв изоляции, каждый предыдущий слой перед нанесением последующего пропитан ненасыщенными углеводородами, в целях увеличения адгезионного сцепления между ними.
Для насыщения оболочки и изоляции кабеля предпочтительно применять ненасыщенные углеводороды с длиной цепи не более 12 атомов углерода, в целях более эффективной пропитки. Из этого ряда могут быть выбраны: этилен, ацителен, пентен, октен, децен, и\или их смеси.
В качестве материала изоляции кабеля предлагаемой конструкции предпочтительно использовать следующие термопласты: полиэтилен высокой и/или низкой плотности, полипропилен, блоксополимеры этилена с пропиленом, поливинилхлорид, поливинилиденфторид, сополимеры этилена и винилацетата, как наиболее подходящих для радиационной модификации. Наиболее подходящими термоэластопластами для материала оболочки являются полиуретаны, например, эластоллан или десмопан.
При испытании образцов кабеля предлагаемой конструкции был выявлен новый, неизвестный ранее технический результат, а именно: пропитка оболочки и\или изоляции кабеля ненасыщенными углеводородами с; последующей радиационной модификацией проводит к существенному уменьшению гидрофильности полимеров, увеличению их взаимного адгезионного сцепления и, как следствие., увеличению ресурса работы кйбеля.
: 6 На фиг. 1 изображен кабель с оболочкой из термоэластопласта,
расположенной на каждой, изолированной термопластом, токопроводящей
жиле, где: 1 - токопроводящая жила, 2 - изоляция жилы из термопласта, 3
- оболочка из термоэластопласта, 4 - подушка из нетканого технического
полотна, 5 - броня из металлической ленты.
На фиг. 2 кабель с общей оболочкой из термоэластопласта,
расположенной на всех изолированных жилах сразу, где: 1 - токопроводящие
жилы, 2 - изоляция жилы из термопласта, 6 - общая оболочка из
термоэластопласта, 4 - подушка из нетканого технического полотна, 5 -
броня.
Техническое полотно и металлическая броня дополнительно защищают кабель от механических повреждений. Такой кабель наиболее целесообразно применять в нефтяной промышленности, например, для питания погружных насосов. В случае применения кабеля в других областях промышленности, дополнительную защиту изолированных токопроводящих жил техническим полотном 4, и бронёй из металлической ленты 5, применять не обязательно.
Кабель выполнен следующим образом: на токопроводящей жиле 1, расположена изоляция из термопласта 2, выполненная, например, из полиэтиленов высокой и/или низкой, плотности, полипропилена, блоксополимеров этилена с пропиленом, поверх которой, либо на каждой жиле, либо на всех сразу расположена оболочка 3, 6 из термоэластопласта, например, из эластоллана или десмопана, пропитанные ненасыщенными углеводородами, например, этиленом, ацителеном, пентеном, октеном, деценом и/или их смесями.
Были изготовлены следующие образцы кабеля предлагаемой конструкции:
Образец 1 Сечение многопроволочной медной жилы 0,2 - 2,5 мм
кв.
Толщина первого слоя изоляции из полиэтилена 0,2 - 0,45 мм Толщина второго слоя изоляции из поливинилиденфторида 0,12 - 0,14 мм Толщина оболочки из термоэластопласта-эластоллана 0,15-0,30 мм Второй слой изоляции и оболочку пропитывали в среде ацетелена при избыточном давлении до 0,5 МПа при комнатной температуре в течение 3 часов. Радиационную модификацию проводили ускоренными электронами с энергией 1,7 МэВ и дозой 50 КГр. Образец 2
Сечение медной моножилы 1,5- 2,5 мм
Толщина слоя изоляции из поливинилхлорида 0,5- 1,0 мм
! Толщина оболочки из термоэластопласта-десмопана 0,15- 0,3 мм Изоляцию и оболочку пропитывали деценом при нормальных условиях в течении 3 часов. Радиационную модификацию проводили ускоренными электронами с энергией 1,7 МэВ и дозой 35 КГр. Образец 3
Сечение медной моножилы 3,5 - 5,6 мм
Толщина первого слоя изоляции из полиэтилена 1,2 - 1,5 мм Толщина второго слоя изоляции из полиэтилена или блоксополимера этилена с пропиленом 0,8 - 1,2 мм
Толщина оболочки эластоллана 0,3 - 0,5 мм
Каждый слой пропитывали в среде этилена при избыточном давлении до 0,5 МПа в течение 3 часов при комнатной температуре. Радиационную модификацию проводили ускоренными электронами с энергией 1,7 МэВ и дозой 70 КГр.
Образец 4
Сечение медной моножилы 4,5 мм
Толщина первого слоя изоляции из полиэтилена 1,5 мм Толщина второго слоя изоляции из полиэтилена 1,2 мм Общая оболочка эластоллан
Промежуток между изолированными жилами в общей оболочке выполнили равным 0,5мм, из расчёта, что расплав эластоллана при экструзии полностью заполнит пространство между изолированными жилами без образования заполненных воздухом полостей. Каждый слой пропитывали в среде этилена при избыточном давлении до 0,5 МПа в течение 3 часов при комнатной температуре. Радиационную модификацию проводили ускоренными электронами с энергией 2,5 МэВ и дозой 70 КГр.
Ресурс работы кабеля оценивали по определению времени до разрушения оболочки из термоэластопласта при кипячении в воде с добавками минеральных кислот и солей, характерных для внутрискваженной жидкости, следующего состава: вода- 93,3%; гидрокарбонаты- 793,1 мг/л; ионы хлора- 42955 мг/л; ионы кальция- 14 мг/л; магния- 4,9 мг/л; ионы натрия и калия-28103,7 мг/л; кислотность- 5,0; плотность- 1,048 г/смЗ. Испытания образцов кабеля нашей конструкции и конструкции прототипа показали, что через 250 часов кипячения их в воде, указанного выше состава, оболочка из термоэластопласта кабеля прототипа набухла и потрескалась. На кабеле предлагаемой нами конструкции никаких формоизменений и повреждений конструктивных элементов не обнаружено. Адгезионное сцепление слоев оценивали усилием, которое необходимо для отделения одного слоя от другого, путём протягивания кабеля, с поперечным надрезом измеряемого слоя, через фильеру. Испытания показали, что в образцах кабеля предлагаемой конструкции, усилие, определённое таким образом, увеличилось в 2-5 раза по сравнению с конструкцией прототипа. В кабеле предлагаемой конструкции усилие необходимое для разрыва слоёв составляло до 500 кН.
; Таким образом, пропитка изоляции и оболочки кабеля ненасыщенными углеводородами, а также выполнение промежутка между изолированными жилами в кабеле с общей оболочкой улучшает его характеристики.
Формула изобретения
1. Электрический кабель, содержащий изолированные термопластами токопроводящие жилы и оболочку из термоэластопласта, расположенную на каждой жиле и/или общей на всех вместе, при этом изоляция жил выполнена из i бескислородно-радиационно-модифицированного через оболочку термопласта, а оболочка выполнена из пропитанного ненасыщенными углеводородами термоэластопласта.
2. Электрический кабель по п.1, характеризующийся тем, что изоляция жил выполнена из бескислородно-радиационно-модифицированного через оболочку пропитанного ненасыщенными углеводородами термопласта.
3. Электрический кабель по п.1, характеризующийся • тем, что изоляция жил выполнена предпочтительно из бескислородно-радиационно-модифицированного через оболочку полиэтилена высокой и/или низкой плотности, полипропилена, блоксополимеров этилена с пропиленом, поливинилхлорида, винилиденфторида, сополимеров этилена с винилацетатом и/или их послойных комбинаций.
4. Электрический кабель по п.п. 2 и/или 3, характеризующийся тем, что изоляция жил выполнена предпочтительно из бескислородно-радиационно-модифицированного через оболочку полиэтилена высокой и/или низкой плотности, полипропилена, блоксополимеров этилена с пропиленом, поливинилхлорида, винилиденфторида, сополимеров этилена с вйнилацетатом и/или их послойных комбинаций, пропитанных ненасыщенными углеводородами, выбранными из ряда этилена, ацетилена, пёнтена, октена, децена, и/или их смесей.
5. Электрический кабель по п.1, характеризующийся тем, что оболочка выполнена предпочтительно из пропитанных ненасыщенными углеводородами полиуретанов.
6. Электрический кабель по п. 1, характеризующийся тем, что оболочка выполнена предпочтительно из полиуретанов, пропитанных ненасыщенными углеводородами, выбранными из ряда: этилен, ацетилен, пентеа, октен, децен, и/или их смесей.
7. Электрический кабель по п. 1, характеризующийся тем, что изолированные жилы в общей оболочке размещены с промежутком между ними.
Электрический кабель
Фиг. 1
Фиг. 2
Авторы:
И.С. Голубенко О.В. Прокопьев
ЕВРАЗИЙСКОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО
ЕАПВ/ОП-2
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42
Номер евразийской заявки: 201001809
Дата подачи: 20 декабря 2010 (20.12.2010) | Дата испрашиваемого приоритета: 22 декабря 2009 (22,12.2009) Название изобретения: Электрический кабель
Заявитель:
ГОЛУБЕНКО Игорь Сергеевич и др.
ЕТ Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) ? Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
Н01В 7/02 (2006.01) Н01В 7/17 (2006.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК) Н01В 7/00-7/42, 3/00-3/30
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
А А
RU 2309474 С1 (ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "POCCKAT") 27.10.2007, реферат
RU 2303307 С1 (ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "POCCKAT") 20.07.2007, реферат
JP 55134805 A (NIPPON TELEGRAPH & TELEPHONE et al.) 21.10.1980, реферат US 5612510 A (CHAMPLAIN CABLE CORPORATION) 18.03.1997, реферат 1-7
1-7
1-7 1-7
I [последующие документы указаны в продолжении графы В
* Особые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники "Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее 'О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
'Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета 'D" документ, приведенный в евразийской заявке
данные о патентах-аналогах указаны в приложении
"Г"
"L"
более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности
документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмет\ поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с другими документами той же категории документ, являющийся патентом-аналогом документ, приведенный в других целях_
Дата действительного завершения патентного поиска:
17 мая 2011 (17.05.2011)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 123995,Москва, Г-59, ГСП-5, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо :
Т. Ф. Владимирова
Телефон № (495) 730-76-98