З’єднувальна муфта для коаксіальних кабелів

1. З'єднувальна муфта (33) для з'єднування між собою двох коаксіальних кабелів (30, 32), кожен з яких складається із центрального провідника (34, 35), оточеної провідником (36, 37) оболонки, яка містить з'єднані з коаксіальними кабелями (30, 32) частини (38, 39), кожна з яких має електрично з'єднаний з центральним провідником (34, 35) відповідного кабелю (30, 32) приєднувальний елемент (40, 41), причому призначена для утворення електричного контакту з приєднувальним елементом (40) першої частини (38) муфти, з можливістю переміщення встановлена з'єднувальна головка (42) другої частини (39) муфти спирається на її приєднувальний елемент (41) через пружинний елемент (43), яка відрізняється тим, що з'єднувальна головка (42) має на своєму кінці кілька контактних пальців (46), введених у виконані в приєднувальному елементі (41) другої частини (39) муфти пази, причому на приєднувальному елементі (41) другої частини (39) встановлений контактний елемент (47), що має контактні поверхні для одного чи для кожного контактного пальця (46). 2. Муфта (33) за п. 1, яка відрізняється тим, що з'єднувальна головка (42) і приєднувальний елемент (40) першої частини (38) муфти мають таким C2 2 UA 1 3 79809 4 домі із публікацій [US 3,416,125, US 4,012,105, US корпусу, що оточує котел ядерного реактора, охо6,053,777]. лоджуваного водою під тиском, до генератора імТака муфта може бути важливою у багатьох пульсів чи до вузла обробки і керування. промислових застосуваннях, в яких коаксіальні Для передачі електромагнітних імпульсів між кабелі мають бути швидко з'єднані і роз'єднані, стінкою корпусу і котлом реактора можуть бути наприклад, при проведенні робіт з технічного обзастосовані, наприклад, жорсткі коаксіальні провіслуговування. Зокрема така муфта може бути видники, зокрема для забезпечення високої якості користана в разі жорстких коаксіальних кабелів, сигналу, необхідної для надійного отримання ревикористовуваних, наприклад у ядерних установзультату вимірювання. Разом з тим, може виникках для передачі електричних сигналів чи імпульнути потреба у забезпеченні доступу до котла сів. ядерного реактора, наприклад при проведенні В ядерних установках необхідно контролювати робіт з технічного обслуговування. Для уможливі при необхідності регулювати рівень робочого чи лення такого доступу з незначними витратами охолоджувального агента у закритому для огляду навіть при застосуванні нерухомих коаксіальних резервуарі, наприклад, рівень охолоджувального провідників потрібен з'єднувальний пристрій, який агента первинного контуру котла ядерного реактодозволить швидко і просто з'єднувати і роз'єднувара, охолоджуваного водою під тиском. При цьому ти сегменти коаксіального провідника між обома для вимірювання може бути застосований так звазгаданими прохідними пристроями. ний принцип динамічного відбиття (TDR = timeДля забезпечення якомога менших перешкод і domain-reflectometry), відомий, наприклад, із [DE затухання електромагнітного імпульсу у такій сис19958584 С1]. В принципі динамічного відбиття темі також і у місці з'єднання з'єднувальна муфта використовується ефект часткового відбиття ввемає відповідати високим вимогам. зокрема імпеденого в антенну систему електромагнітного імпуданс по довжині провідника має бути сталим або льсу при різкій зміні імпедансу між центральним принаймні не зазнавати різких змін, щоб у якомога проводом антени і електропровідною оболонкою, більшій мірі уникнути зайвих відбиттів у місцях що як в коаксіальному кабелі оточує його. стрибків імпедансу, які перешкоджають вимірюТака раптова зміна імпедансу настає, наприванню. Особливо важливим для надійної передачі клад, у разі, коли утворена таким чином антена із електромагнітного імпульсу є високоякісний електгазоподібного середовища занурюється у рідину, ричний контакт між з'єднуваними муфтою провідоскільки імпеданс залежить від ємності між никами. центральним провідником і оболонкою, яка у свою В основу винаходу покладена задача розробки чергу залежить від діелектричної сталої середоз'єднувальної муфти вказаного вище роду, яка вища, що заповнює проміжок між центральним забезпечує як просте і швидке з'єднання, так і випровідником і оболонкою. Таким чином, електросоку надійність електричного контакту між з'єднумагнітний імпульс, підведений до виконаної таким ваними коаксіальними провідниками. чином антени, зануреної у середовище що підляЗгідно з винаходом ця задача вирішена тим, гає контролю, частково відбивається на поверхні що обернений до приєднувального елемента друсередовища. Ще одне відбиття відбувається нагої частини муфти кінець з'єднувальної головки зазвичай короткозамкнутому кінці антени. Оскільки оснащений контактними пальцями, які входять у швидкість розповсюдження електромагнітного імпризначені для них пази в приєднувальному елепульсу в антені відома, різниця між значеннями менті другої частини муфти, причому в приєднувачасу пробігу імпульсу, відбитого від граничного льному елементі другої частини муфти встановлешару, і імпульсу, відбитого від кінця антени, може ний контактний елемент, який має контактні служити мірою для положення граничного шару і, поверхні, призначені для одного чи для кожного тим самим, засобом для визначення позиційного контактного пальця. параметра, що характеризує положення граничноПри цьому винахід ви ходить із того міркуванго шару, причому в основу вимірювання може бути ня, що механізм для з'єднання коаксіальних кабепокладена в основному пропорційна залежність лів має бути легко керованим, тобто має забезпеміж значеннями часу пробігу і позиційним парамечувати швидке і просте з'єднання і роз'єднання тром. кабелів. Але одночасно під час експлуатації устаДля уможливлення застосування цього методу новки має бути забезпечений особливо ефективдля діагностики і для контролю певного середоний електричний контакт між з'єднуваними муфвища у закритому резервуарі необхідна передача тою коаксіальними провідниками. Для виконання електромагнітних імпульсів із зовні всередину рецих в принципі протирічних одна одній вимог муфзервуара і навпаки. З іншого боку, в залежності від та оснащена пристроєм, який значною мірою повиду і параметрів середовища в резервуарі може силює контакт між з'єднуваними провідниками. В бути обов'язково необхідно або принаймні дуже ньому передбачене націлене використання противажливо забезпечити особливо високий ступінь дійної сили пружинного елемента, причому пружигерметичності резервуара. В залежності від пануна при з'єднанні коаксіальних провідників наванючих в резервуарі робочих параметрів, наприклад, тажується і тому створює постійно діюче на тиску і температури поміщеного в нього середообидва провідники зусилля, яке сприяє електричвища, в окремих випадках мають бути висунуті ному контакту. особливо високі вимоги до застосовуваних електДля забезпечення особливо щільного контакту ричних прохідних пристроїв для введення і вивеміж з'єднувальною головкою і приєднувальним дення електромагнітних імпульсів. Сказане дійсне елементом першої частини муфти з'єднувальна також для передачі електромагнітних імпульсів із головка встановлена на приєднувальному елеме 5 79809 6 нті другої частини муфти з можливістю переміелемент, який забезпечить герметичне замикання щення. При цьому при роз'єднаній муфті з'єднувамуфти. льна головка займає таке положення, що при змиНадійне механічне фіксування обох частин канні муфти приєднувальний елемент першої муфти доцільно здійснювати за допомогою запірчастини муфти зміщує з'єдн увальну головку, встаного елемента, який дозволяє міцно утримувати новлену на приєднувальному елементі другої часобидві частини муфти. Запірний елемент має фотини муфти і при цьому напружує пружинний елерму і конфігурацію, узгоджені з формою і конфігумент. Утворена в результаті протидійна сила рацією монтажних фланців, і у складеному стані пружного елемента забезпечує тривале притисохоплює фланці. кання з'єднувальної головки до першої частини Запірний елемент є переважно затискним кімуфти і, тим самим, надійне електричне з'єднання. льцем із пружною скобою, яка уможливлює особКонтактні пальці забезпечують як центрування ливо швидке і просте з'єднання муфти. з'єднувальної головки відносно поздовжньої осі Небажане затухання електромагнітного імпумуфти, так і утворення електричного контакту між льсу може бути виключене чи принаймні значною з'єднувальною головкою і приєднувальним елемемірою усун уте завдяки тому, що імпеданси по донтом другої частини муфти. За вдяки взаємодії вжині місця з'єднання мають бути незмінними або контактних пальців з відповідними їм пазами і конзмінюватися лише незначною мірою. Для забезпетактними поверхнями навіть при зміщенні з'єднучення цієї вимоги розміри відповідних складових, вальної головки у поздовжньому напрямку забеззокрема приєднувальних елементів і провідників печується достатній контакт з приєднувальним оболонки, що охоплюють їх, мають бути відповіделементом, на якому вона встановлена. ним чином розраховані. Контактні пальці з'єднувальної головки охопПереваги, досягнуті винаходом, полягають золюють встановлений на приєднувальному елемекрема в тому, що завдяки застосуванню пружиннонті другої частини муфти контактний елемент, який го елемента для утворення електричного з'єднанслужить для забезпечення електричного контакту ня між центральними провідниками коаксіальних між з'єднувальною головкою і приєднувальним кабелів була отримана проста і легка в обслуговуелементом. В залежності від навантаження вставанні з'єднувальна муфта, яка забезпечує високоновленого у з'єднувальній головці пружинного якісне електричне з'єднання між коаксіальними елемента контактні пальці прилягають до більшої провідниками. Завдяки цьому відповідна винахочи меншої поверхні контактного елемента. Таким дові з'єднувальна муфта може бути застосована чином додатковою задачею контактного елемента також у разі високочутливих вимірювань, які поє підтримання надійного електричного контакту требують високої якості сигналу. Таким чином між з'єднувальною головкою і приєднувальним з'єднувальна муфта особливо придатна для з'єделементом другої частини муфти навіть при змінання коаксіальних провідників у ядерних установнюваній довжині пружини. ках при передачі сигналів для проведення вимірюЗ'єднувальна головка западає у заглибину, вивань з динамічним відбиттям. конану в приєднувальному елементі першої часНижче приклад виконання винаходу детальнітини муфти, таким чином, що відбувається її саше пояснюється з використанням фігур. На них моцентрування відносно поздовжньої осі муфти. схематично зображено: При цьому з'єднувальна головка може мати опуклу Фіг.1. система для контролю рівня наповформу, а взаємодіюча з нею заглибина у приєднунення закритого котла реактора, оховальному елементі першої частини муфти лоджуваного водою під тиском, ввігнуту форму, причому як з'єднувальна головка, Фіг.2. переріз муфти для коаксіального катак і заглибина мають симетрію обертання навкобелю, ло поздовжньої осі муфти. Завдяки цьому забезФіг.3. переріз провідника оболонки коаксіапечується легке стикування з'єднувальної головки льного кабелю з запірним елементом, з другою частиною муфти, а також усунення неФіг.4. переріз провідника оболонки коаксіабезпеки зміщення осей обох частин муфти при їх льного кабелю з запірним елементом і змиканні, що може призвести до небажаних переущільнювальним елементом шкод у передачі електромагнітного імпульсу і, до Однакові елементи на всіх фігурах мають одтого ж, може зробити неможливим з'єднання пронакові позиційні позначення. відників оболонки. На Фіг.1 зображена система 1 для контролю З те хнологічних міркувань найбільш придатсередовища М всередині закритого котла 2 охолоною є конічна заглибина у приєднувальному еледжуваного водою реактора ядерної установки. менті першої частини муфти, з якою взаємодіє Котел 2 розміщений всередині закритого і лише виконана у формі зрізаного конуса з'єднувальна умовно показаного на Фіг.1 корпусу 4. Для здійсголовка другої частини муфти. нення обміну сигналами S котел 2 сигнальним Упорний гвинт, встановлений на приєднувальпроводом 6, пропущеним крізь корпус 4 через проному елементі другої частини муфти, утримує хідний пристрій 8, зв'язаний з комунікаційним споз'єднувальну головку і запобігає повному зніманню лучним пристроєм 10. з'єднувальної головки при розімкнутій муфті. Як середовище М у прикладі виконання в котлі Провідники оболонок кожної частини муфти 2 поміщена вода W, яка служить охолоджувальдоцільно оснастити монтажними фланцями, які ним агентом первинного контуру ядерної установзабезпечують взаємне механічне фіксування часки. У нижній зоні котла вода W перебуває у так тин муфти. При цьому між монтажними фланцями званому підохолодженому стані. У розміщеній над доцільно встановити кільцевий ущільнювальний нею зоні, у якій відбувається нагрівання встанов 7 79809 8 лених у котлі 2 ядерних тепловидільних елементів, Відповідно до цього з'єднувальна муфта 33, приутворюється фазова суміш W, D води W і бульбазначена для електричного з'єднання коаксіальних шок пари D, що утворюється в ній. Таким чином, кабелів 30, 32, складається із першої частини 38 наявне у котлі 2 середовище М має перший гранимуфти і другої частини 39 муфти, причому коаксіачний шар 12 між водою W і фазовою сумішшю W, льний кабель 30 нерухомо з'єднаний з першою D, і другий граничний шар 14 між фазовою сумішчастиною 38 муфти, а коаксіальний кабель 32 нешю W, D і парою D. рухомо з'єднаний з другою частиною 39 муфти. Під час роботи ядерної установки здійснюють Перша частина 38 муфти має приєднувальний контроль великої кількості експлуатаційних параелемент 40, з'єднаний з центральним провідником метрів. При цьому серед інших може бути бажа34. Друга частина 39 муфти також має приєднуваним або й необхідним контроль положення гранильний елемент 41, з'єднаний з центральним провічних шарів 12, 14. Положення граничного шару 14 дником 35. Для утворення особливо щільного конможе бути здійснене через вимірювання рівня натакту приєднувальний елемент 41 має повнення. безпосередньо контактуючу з приєднувальним Система 1 призначена для поточного визнаелементом 40 з'єднувальну головку 42, яка через чення і контролю позиційних параметрів граничних пружинний елемент 43 встановлена на власне шарів 12, 14. Для цього система 1 виконана з моприєднувальному елементі 41. Пружина пружинножливістю використання так званого вимірювального елемента 43 при змиканні муфти 33 напружуго принципу динамічного відбиття (TDR = timeється і завдяки своїй протидійній силі постійно domain-reflectometry). Для реалізації цього принципритискає з'єднувальну головку 42 до відповідної пу вимірювання всередині котла 2 встановлений контактної поверхні приєднувального елемента 40 орієнтований в основному вертикально коаксіальпершої частини 38 муфти і забезпечує таким чиний кабель 16, який служить як антена. Коаксіальном особливо надійне електричне з'єднання. Приний кабель 16 через електричний прохідний придатними пружинами є, наприклад, спіральні, тастрій 18 виведений із котла 2 і з'єднаний з рілчасті, плоскі чи гвинтові пружини - як у сигнальним проводом 6. Зв'язаний з сигнальним наведеному прикладі виконання. проводом 6 комунікаційний сполучний пристрій 10 Для забезпечення особливо простого механічзі свого боку з'єднаний з генератором 20 імпульсів, ного стикування з'єднувальної головки 42 і приєдщо виробляє електромагнітні імпульси, і з вузлом нувального елемента 40 і самоцентрування з'єд22 обробки і керування, який містить модуль 24 нувальної головки 42 вона має опуклий - у виведення і модуль пам'яті 26. Самозрозуміло, що прикладі виконання виконаний у формі зрізаного вузол 22 обробки і керування зв'язаний також з конуса - наконечник 44, який вставляється у приіншими, необхідними для нормальної роботи значену для цього, наприклад, ввігнуту заглибину складовими такими, наприклад, як пристрій вве45 у приєднувальному елементі 40. Заглибина 45 у дення даних. прикладі виконання виконана конічною і, таким Система 1 зі своїми складовими цілеспрямочином, її форма узгоджена з формою наконечника вано орієнтована на використання вимірювального 44 з'єднувальної головки 42. Високоякісний електпринципу динамічного відбиття. Для цього крім ричний контакт між приєднувальним елементом 41 іншого бажана особливо високоякісна передача другої частини 39 муфти і з'єднувальною головкою сигналу у призначених для цього провідниках, та42 забезпечується наявними у з'єднувальній голоких як сигнальний провідник 6. Для забезпечення вці 42 контактними пальцями 46. Вони охоплюють якості сигналу сигнальний провідник 6 виконаний у встановлений у приєднувальному елементі 41 вигляді жорсткого коаксіального кабелю. контактний елемент 47 і - в залежності від наванОдначе для уможливлення проведення робіт з таження пружинного елемента 43 -прилягають до технічного обслуго вування котла 2 ядерного реакбільшої чи меншої частини поверхні контактного тора може бути необхідним розбирання сигнальелемента 47. Контактні пальці 46 ковзають вздовж ного провідника 6 на окремі частини і повторного контактного елемента 47, причому у кожному поскладання, і, наприклад, в різних місцях між прохіложенні контактних пальців 46 забезпечується дними пристроями 8 і 18 роз'єднувати і після заелектричний контакт між з'єднувальною головкою кінчення технічного обслуговування швидко і прос42 і приєднувальним елементом 41 другої частини то знову з'єднувати. Для цього сигнальний провід муфти 39. Завдяки цьому навіть при змінюваній 6 складається із кількох коаксіальних кабелів 30, довжині пружини гарантується високоякісний елек32, рознімно з'єднаних між собою з'єднувальними тричний контакт між з'єднувальною головкою 42 і муфтами 33. приєднувальним елементом 41. З'єднувальна гоДля того, щоб відповідати загалом високим ловка 42 утримується на приєднувальному елемевимогам до якості передачі сигналу, конструкція нті 41 упорним гвинтом 50. Таким чином усуваєтьз'єднувальної муфти 33 також цілеспрямовано ся повне розкладання з'єднувальної головки 42 орієнтована на досягнення цього результату. При навіть при розімкнутій з'єднувальній муфті 33. цьому передбачено зокрема, що при загалом проКожен із провідників 36 і 37 оболонки, що охостому обходженні з нею з'єднувальна муфта 33 плюють приєднувальні елементи 40 і 41 першої і забезпечує особливо щільний електричний контакт другої частин 38 і 39 муфти оснащений монтажним між центральними провідниками 34 і 35 з'єднувафланцем 52, який забезпечує взаємне механічне них коаксіальних кабелів 30, 32. фіксування першої і другої частин 38 і 39 муфти. Як видно із Фіг.2, коаксіальний кабель 30 і коаНа Фіг.3 зображений переріз провідників 36 і ксіальний кабель 32 мають провідник 36 і 37 обо37 оболонки першої і другої частин 38 і 39 муфти із лонки і центральний провідник 34 і 35 відповідно. запірним елементом 54, який охоплює фланці 52 і 9 79809 таким чином механічно з'єднує між собою першу і другу частини 38 і 39 муфти; запірний елемент 52 виконаний, наприклад, у вигляді затискного кільця, стягнутого за допомогою не зображеної пружинної скоби. На Фіг.4 також зображений переріз провідників 36 і 37 оболонки першої і другої частин 38 і 39 муфти із запірним елементом 54, який охоплює монтажні фланці 52 і таким чином механічно з'єднує між собою першу і другу частини 38 і 39 муфти, причому між фланцями розміщений кільцевий ущільнювальний елемент 56. Ущільнювальний елемент 56 дозволяє здійснити герметичне і надійне запирання з'єднувальної муфти 33 запірним елементом 54. Перелік позиційних позначень 1 Система 2 Котел 4 Корпус 6 Сигнальний провід 8 Прохідний пристрій 10 Комунікаційний сполучний пристрій 12 Перший граничний шар 14 Другий граничний шар 16 Коаксіальний кабель 18 Прохідний пристрій 20 Генератор імпульсів 22 24 26 30 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 50 52 54 56 D S W М 10 Вузол обробки і керування Модуль виведення Модуль пам'яті Коаксіальний кабель З'єднувальна муфта Центральний провідник Центральний провідник Провідник оболонки Провідник оболонки Перша частина муфти Друга частина муфти Приєднувальний елемент Приєднувальний елемент З'єднувальна головка Пружинний елемент Наконечник Заглибина Контактний палець Контактний елемент Упорний гвинт Монтажний фланець Запірний елемент Ущільнювальний елемент Пара Сигнал Вода Середовище 11 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 79809 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601