ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗОЛЯТОР Российский патент 2003 года по МПК H01B17/00 

Изобретение относится к электротехнике, точнее к электроизолирующим конструкциям, и может быть использовано при изготовлении электрических изоляторов.

Известен электрический изолятор, содержащий полимерный литой цилиндр с по крайней мере одним наружным и внутренним внутренними винтовым ребром (см. А.с. СССР 1817139, МКИ Н 01 В 17/00).

Недостатком этого электрического изолятора является его низкая электрическая и механическая прочность, т.к. в его полимерном цилиндре отсутствуют армирующие элементы.

Известен другой электрический изолятор, включающий центральный несущий элемент, выполненный в форме тела вращения, например стеклопластиковой трубы, и размещенную снаружи и/или внутри него оболочку с соответственно по крайней мере одним наружным и/или одним внутренним винтовым выступом, выполненную из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим (см. А. с. СССР 855744, МКИ Н 01 В 17/00). Выступ может быть кольцевым или винтовым. В качестве волокнистого материала в этом электрическом изоляторе использованы непрерывные нити, например стеклянные. Выступы оболочки у этого изолятора имеют асимметричный профиль.

Благодаря тому, что в этом электрическом изоляторе несущий элемент и оболочка выполнены из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, он по сравнению с вышеописанным имеет более высокую механическую и электрическую прочность.

Недостаток данного электрического изолятора заключается в том, что его механическая и электрическая прочность являются все же недостаточно высокими.

Объясняется это невозможностью реализации рациональной структуры армирования - расположения армирующих нитей вдоль меридиана электрического изолятора, а также низкой реализацией потенциально высоких характеристик волокнистого материала, вызванной наличием утяжин, складок и провисов его в оболочке, возникающих вследствие асимметричности профилей винтовых выступов.

В основу настоящего изобретения положена задача разработки такой конструкции электрического изолятора, которая позволила бы повысить его электрическую и механическую прочность.

Поставленная задача решается тем, что в известном электрическом изоляторе, включающем центральный несущий элемент, выполненный в форме тела вращения, например стеклопластиковой трубы, и размещенную снаружи и/или внутри него оболочку с соответственно по крайней мере одним наружным и/или одним внутренним винтовым выступом, выполненную из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, в качестве волокнистого материала использована ткань, при этом ткань в зоне каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине, образует часть линейчатой винтовой поверхности, например, конволютного геликоида.

Кроме того, ткань в зоне каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине, может образовывать часть поверхности прямого конволютного геликоида.

Кроме того, в качестве ткани может быть использована стеклоткань, уточные нити или жгуты которой расположены в оболочке преимущественно вдоль его меридиана.

Кроме того, ткань может иметь преобладающую линейную плотность утка над линейной плотностью основы.

Кроме того, оболочка может иметь на переходных участках между соседними гребнями выступа цилиндрические поверхности и может быть приклеена или приформована по ним к несущему элементу.

Кроме того, ткань может быть пропитана таким же полимерным связующим, на основе которого изготовлен несущий элемент, например эпоксидным связующим на основе циклоалифатической эпоксидной смолы.

Кроме того, каждый наружный и/или внутренний выступ оболочки может быть полым и заполненным гетерогенным, например спиральными слоями однонаправленного стеклопластика, или гомогенным полимером, например кремнийорганической резиной.

Кроме того, между оболочкой и несущим элементом может иметься радиальный зазор, заполненный гомогенным полимером, например кремнийорганической резиной.

Кроме того, на наружной поверхности оболочки может быть размещено защитное покрытие из трекингостойкого материала, например кремнийорганической резины.

В известных технических решениях не обнаружено электрических изоляторов с указанной совокупностью признаков, это доказывает соответствие заявляемого электрического изолятора критерию изобретения "новизна".

Использование в качестве волокнистого материала ткани обеспечивает рациональную схему армированию оболочки. Это повышает электрическую и механическую прочность электрического изолятора.

Образование тканью в зоне каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине, части линейчатой винтовой поверхности, например, конволютного геликоида создает условия для использования в качестве армирующего материала ткани с распределением ее в указанной оболочке без значительных утяжин, складок и провисов, что обеспечивает достаточную сплошность и монолитность оболочки.

Образование тканью в зоне каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине, прямого конволютного геликоида позволяет дополнительно уменьшить в оболочке величину и количество утяжин, складок и провисов ткани, т.е. еще больше повысить ее монолитность и оплошность. Это достигается вследствие того, что в зонах отрицательной кривизны (каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине) нити основы ткани уложены практически по прямолинейным образующим поверхности прямого конволютного геликоида.

Использование в качестве ткани стеклоткани, уточные нити или жгуты которой расположены в оболочке преимущественно вдоль ее меридиана, обеспечивает уменьшение толщины стенки оболочки или увеличение несущей способности электрического изолятора.

Преобладание линейной плотности утка ткани над линейной плотностью ее основы позволяет увеличить прочность оболочки в направлении действия электрического тока и главных напряжений, вызываемых механическими нагрузками.

Наличие у оболочки на переходных участках между соседними гребнями выступа цилиндрических поверхностей, по которым она приклеена или приформована к несущему элементу, позволяет' повысить прочность и надежность соединения оболочки с несущим элементом.

Пропитка ткани таким же полимерным связующим, на основе которого изготовлен несущий элемент, например эпоксидным связующим на основе циклоалифатической эпоксидной смолы, обеспечивает однородность полимерной композиции оболочки и несущего элемента, что обеспечивает их надежное соединение, а также исключает необходимость применения специальных защитных покрытий.

Выполнение выступа оболочки полым и заполненным гетерогенным, например спиральными слоями однонаправленного стеклопластика, или гомогенным полимером, например кремнийорганической резиной, позволяет улучшить электрические свойства изолятора, в частности повысить пробивное напряжение.

Наличие между оболочкой и несущим элементом радиального зазора, заполненного гомогенным полимером, например кремнийорганической резиной, позволяет надежно защитить стеклопластиковый центральный несущий элемент от вредных атмосферных и других воздействий.

Размещение на наружной поверхности оболочки защитного покрытия из трекингостойкого материала, например кремнийорганической резины, позволяет надежно защитить оболочку от атмосферных и других воздействий.

Новый технический эффект заявляемого электрического изолятора заключается в повышении его электрической и механической прочности.

Из известного уровня техники не выявлено влияние предписываемых предлагаемому изобретению преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного технического результата.

Это доказывает соответствие предложенного электрического изолятора критерию изобретения "изобретательский уровень".

Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи дается описание предлагаемого электрического изолятора.

На фиг.1 изображен общий вид электрического изолятора с оболочкой, имеющей наружный винтовой выступ;
на фиг.2 - общий вид электрического изолятора с оболочкой, имеющей внутренний винтовой выступ;
на фиг. 3 - общий вид электрического изолятора с наружной и внутренней оболочками, имеющими соответственно наружный и внутренний винтовой выступы.

Электрический изолятор включает центральный несущий элемент 1, выполненный в форме тела вращения, например стеклопластиковой трубы, и размещенную снаружи него оболочку 2 из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим (на чертеже не обозначенного), с наружным винтовым выступом 3 (см. фиг.1) или размещенную внутри него оболочку 4 из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим (на чертеже не обозначенного), с внутренним винтовым выступом 5 (см. фиг.2). На центральном несущем элементе 1 могут быть размещены и оболочка 2 с наружным винтовым выступом 3, и оболочка 4 с внутренним винтовым выступом 5 (см. фиг.3).

В качестве волокнистого материала использована пропитанная полимерным связующим ткань 6, которая в зоне 7 каждой боковой поверхности наружного выступа 3, прилегающей к его основанию 8, и/или в зоне 9 каждой боковой поверхности внутреннего выступа 5, прилегающей к его вершине 10, образует часть 11 и/или 12 линейчатой винтовой поверхности, например, конволютного геликоида (см. фиг.1, 2 и 3).

В качестве волокнистого материала использована пропитанная полимерным связующим ткань 6, которая в зоне 7 каждой боковой поверхности наружного выступа 3, прилегающей к его основанию 8, и/или в зоне 9 каждой боковой поверхности внутреннего выступа 5, прилегающей к его вершине 10, образует часть 11 и/или 12 линейчатой винтовой поверхности, а именно прямого конволютного геликоида (см. фиг.1, 2 и 3). Поверхность прямого конволютного геликоида имеет прямолинейную образующую 13 (фиг.1) или 14 (фиг.2), составляющую с осью вращения несущего элемента 1 угол наклона ψ=90^o.

В качестве ткани 6 может быть использована стеклоткань, уточные нити (жгуты) 15 (см. фиг.1) которой расположены в оболочке 2 (4) преимущественно вдоль ее меридиана.

Ткань 6 может иметь преобладающую линейную плотность утка над линейной плотностью основы.

Оболочка 2 и оболочка 4 могут иметь на переходных участках между соседними гребнями 16 наружного выступа 3 и между соседними гребнями 17 внутреннего выступа 5 цилиндрические поверхности 18 и 19 соответственно и приклеены или приформованы по ним к несущему элементу 1 (см. фиг.3).

Ткань 6 оболочки 2 и оболочки 4 может быть пропитана таким же полимером, на основе которого изготовлен несущий элемент 1, например эпоксидным связующим на основе циклоалифатической эпоксидной смолы. Ткань оболочек 2, 4, изображенных на фиг. 1, 2, может быть также пропитана таким же полимерным связующим, на основе которого изготовлены соответствующие элементы 1.

Выступы 3 и 5 оболочек 2 и 4 могут быть полыми и заполненными винтовым элементом 20 из гомогенного полимера (см. фиг.1), например кремнийорганической резиной, или винтовым элементом 21 (см. фиг.2) из гетерогенного полимера, например в виде спиральных слоев однонаправленного стеклопластика (не обозначены).

Между оболочкой 2 и несущим элементом 1 может иметься радиальный зазор (не обозначенный), заполненный винтовым элементом 22 из гомогенного полимера, например кремнийорганической резины (см. фиг.1). При этом элементы 20, 22 выполнены за одно целое в виде длинномерного экструдированного профиля, приклеенного к несущему элементу 1.

На наружной поверхности оболочки 2 (4) (см. фиг.1, 2) может быть размещено защитное покрытие 23 из трекингостойкого материала, например кремнийорганической резины.

При работе электрического изолятора, воспринимающего значительные изгибающий и крутящий моменты, оболочка 2 и/или 4, работая совместно с несущим элементом 1, обеспечивает требуемую несущую способность под действием механических и термических нагрузок за счет повышения жесткости (момента инерции) стенок конструкции.

Изобретение относится к электротехнике, точнее электроизолирующим конструкциям, и может быть использовано при изготовлении электрических изоляторов. Электрический изолятор включает центральный несущий элемент, выполненный в форме тела вращения, например стеклопластиковой трубы, и размещенную снаружи него оболочку из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, с наружным винтовым выступом или размещенную внутри него оболочку из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим (на чертеже не обозначенного), с внутренним винтовым выступом. На центральном несущем элементе могут быть размещены и оболочка с наружным винтовым выступом, и оболочка с внутренним винтовым выступом. Технический результат заявляемого электрического изолятора заключается в повышении его электрической и механической прочности. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрический изолятор, включающий центральный несущий элемент, выполненный в форме тела вращения, например стеклопластиковой трубы, и размещенную снаружи и/или внутри него оболочку с соответственно по крайней мере одним наружным и/или одним внутренним винтовым выступом, выполненную из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, отличающийся тем, что в качестве волокнистого материала использована ткань, при этом ткань в зоне каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине, образует часть линейчатой винтовой поверхности, например, конволютного геликоида. 2. Электрический изолятор по п. 1, отличающийся тем, что ткань в зоне каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине, образует часть поверхности прямого конволютного геликоида. 3. Электрический изолятор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ткани использована стеклоткань, уточные нити или жгуты которой расположены в оболочке преимущественно вдоль ее меридиана. 4. Электрический изолятор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что ткань имеет преобладающую линейную плотность утка над линейной плотностью основы. 5. Электрический изолятор по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что оболочка имеет на переходных участках между соседними гребнями выступа цилиндрические поверхности и приклеена или приформована по ним к несущему элементу. 6. Электрический изолятор по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что ткань пропитана таким же полимерным связующим, на основе которого изготовлен несущий элемент, например эпоксидным связующим на основе циклоалифатической эпоксидной смолы. 7. Электрический изолятор по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что каждый наружный и/или внутренний выступ оболочки выполнен полым и заполненным гетерогенным, например спиральными слоями однонаправленного стеклопластика или гомогенным полимером, например кремнийорганической резиной. 8. Электрический изолятор по п. 7, отличающийся тем, что между оболочкой и несущим элементом имеется радиальный зазор, заполненный гомогенным полимером, например кремнийорганической резиной. 9. Электрический изолятор по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что на наружной поверхности оболочки размещено защитное покрытие из трекингостойкого материала, например кремнийорганической резины.