ОПОРНО-ИЗОЛЯЦИОННАЯ КОНСТРУКЦИЯ Российский патент 1998 года по МПК H01B17/14 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к опорным изоляционным конструкциям аппаратов высокого напряжения.

Известна конструкция опорного фарфорового изолятора [1], содержащая ребристый фарфоровый корпус с металлическими фланцами. Конструкция обладает высокой механической прочностью. Но основным недостатком является хрупкий фарфор и невозможность получения изоляционной конструкции с необходимой длиной пути токов утечки
Известна конструкция изолятора, принятая за прототип [2]. Конструкция содержит диэлектрический ребристый корпус, например из силикона-эластомера, в центре которого расположен стержень из диэлектрического материала, закрепленный в металлических наконечниках, размещенных на концах корпуса. Недостатком конструкции является низкая механическая прочность на изгиб и кручение.

Изобретение решает задачу создания опорно-изоляционной конструкции, обладающей повышенной надежностью за счет увеличения ее механической прочности.

Задача решается в опорно-изоляционной конструкции, содержащей диэлектрический ребристый корпус, например из силикона-эластомера, в центре которого расположен стержень из диэлектрического материала, закрепленный в металлических наконечниках, размещенных на концах корпуса, в которой новым является то, что внутри корпуса равномерно по периферии размещены по меньшей мере три стрежня из диэлектрического материала, торцы которых закреплены в металлических наконечниках, а свободное пространство внутри корпуса заполнено композицией с наполнителем, имеющей минимальный или отрицательный коэффициент линейного расширения, например β -эвкриптитом.

Соотношение между диаметром центрального стержня и диаметром периферийного стержня может составлять 1-3.

Суть предлагаемой конструкции заключается в следующем.

Предлагается новое сочетание центрального стеклопластикового стержня с периферийными стержнями. Стеклопластик однонаправленный имеет высокую механическую прочность на растяжение и относительно низкую механическую прочность на изгиб и кручение. Для увеличения механической прочности на изгиб и кручение необходимо увеличить диаметр стеклопластика. Однако увеличение диаметра приводит к существенному уменьшению электрических и в меньшей степени механических характеристик (масштабный фактор). Предлагается для достижения высокой механической прочности применить несколько стержней меньшего диаметра вместо увеличения диаметра одного единичного стержня. Применение нескольких стержней меньшего диаметра и последующая их заливка наполненной полимерной композицией приводит к существенному улучшению прежде всего механических характеристик на изгиб и кручение, что очень важно для изоляционной конструкции, применяемой в опорном исполнении. Оптимальное суммарное минимальное сечение стеклопластиковых стержней, скрепленных заливочной композицией, в сочетании с необходимой длиной пути токов утечки ребристой покрышки из силикона-эластомера обеспечивает высокую механическую и электрическую прочность изоляционной конструкции.

Центральный стержень обеспечивает в основном механическую прочность на растяжение, а боковые периферийные стержни обеспечивают преимущественно механическую прочность на сжатие, кручение и изгиб. Поэтому оптимальное соотношение их диаметров составляет 1-3, так как нецелесообразно применять периферийные стержни, имеющие больший диаметр, чем центральный стержень. Также не рекомендуется выполнять периферийные стержни более тонкими.

Закрепление центрального стержня в металлических наконечниках при помощи внутреннего узла соединения и заливка его полимерной композицией приводит к существенному увеличению полезной высоты изоляционной части конструкции. Соотношение длины узла соединения к диаметру стрежня выбрано от 1,4 до 5,0 из условий необходимой механической прочности и габаритных показателей.

Для усиления механической прочности конструкции до заливки ее можно установить в стекловолоконную оплетку, которая, пропитываясь заливочной композицией, способствует упрочнению конструкции.

Таким образом, указанная выше совокупность признаков позволяет увеличить надежность конструкции за счет улучшения ее механических и электрических характеристик.

На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемой конструкции; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез.

Опорно-изоляционная конструкция содержит диэлектрический ребристый корпус 1 из силикона-эластомера. В центре корпуса 1 установлен стеклопластиковый стержень 2. По периферии равномерно размещены стеклопластиковые стержни 3. Стержни 2 и 3 закреплены в металлических наконечниках 4. Стержень 2 закреплен в наконечниках 4 при помощи внутреннего узла соединения 5. Пространство между стержнями 2, 3 и корпусом 1 заполнено полимерной композицией 6 с наполнителем, имеющий минимальный или отрицательный коэффициент линейного расширения, например β -эвкриптитом. На внутренней стенке корпуса 1 размещена стекловолоконная оплетка 7. На наконечниках установлены металлические колпачки 8 для герметизации концов изоляционной конструкции. Высота колпачка 8 намного больше толщины наконечника 1, что позволяет увеличить изоляционную высоту конструкции и тем самым повысить ее электрические характеристики. Соотношение диаметра стержня 2 к диаметру стержня 3 составляет 1-3. Длина узла соединения составляет 1,4-5,0 от диаметра стержня 2.

Сборку конструкции осуществляют следующим образом. Сначала стержни 2-3 закрепляются в наконечниках 4. Полученная конструкция устанавливается в стекловолоконную оплетку 7. На поверхность конструкции насаживается форма (цилиндрическая или конусная) и заполняется наполненной полимерной композицией 6. После отверждения композиции на поверхность конструкции наносится подслой из раствора силиконового каучука, после чего устанавливается ребристый корпус 1 в присутствии герметика также на основе силиконового каучука. Сверху на конструкции устанавливаются колпачки 8.

По сравнению с аналогом предложенная конструкция имеет высокую механическую прочность на изгиб и кручение.

Область использования: высоковольтная техника. Сущность: опорно-изоляционная конструкция содержит диэлектрический ребристый корпус, например из силикона-эластомера, в центре которого расположен стержень из диэлектрического материала, закрепленный в металлических наконечниках, размещенных на концах корпуса, внутри которого равномерно по периферии размещены по меньшей мере три стержня из диэлектрического материала, торцы которых закреплены в металлических наконечниках, свободное пространство внутри корпуса заполнено полимерной композицией с наполнителем, имеющей минимальный или отрицательный коэффициент линейного расширения. Технический результат: повышение механической прочности. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Опорно-изоляционная конструкция, содержащая диэлектрический ребристый корпус, например из силикона-эластомера, в центре которого расположен стержень из диэлектрического материала, закрепленный в металлических наконечниках, размещенных на концах корпуса, отличающаяся тем, что внутри корпуса равномерно по периферии размещены по меньшей мере три стержня из диэлектрического материала, торцы которых закреплены в металлических наконечниках, а свободное пространство внутри корпуса заполнено полимерной композицией с наполнителем, имеющей минимальный или отрицательный коэффициент линейного расширения. 2. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что соотношение между диаметром центрального стержня и диаметром периферийного стержня составляет 1 - 3. 3. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что центральный стержень закреплен в металлических наконечниках при помощи внутреннего узла соединения, высота которого составляет 1,4 - 5,0 от диаметра указанного стержня. 4. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что на внутренней стенке корпуса размещена стекловолоконная оплетка.