ПРОХОДНОЙ ИЗОЛЯТОР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК H01B17/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к проходному изолятору в соответствии с общей частью пункта 1 формулы изобретения и способу изготовления данного проходного изолятора. Изоляторы такого типа известны и применяются в качестве электрических конденсаторных вводов в электрооборудовании среднего и высокого напряжения, для протягивания провода через заземленный переход, например металлическую стенку трансформатора, бака или помещение подстанции и т.п.

Уровень техники

Типовые проходные изоляторы с фланцами из металла, в частности из алюминия, хорошо известны. Однако они являются достаточно дорогими. В частности, довольно сложной является технология их изготовления. Сначала должен быть изготовлен стержень, содержащий градированную изоляцию для защиты от влияния электрического поля, и место подсоединения диагностического отвода, например, путем формовки, и в заключение необходима чистовая обработка. Дорогостоящий металлический фланец должен изготавливаться отдельно и после этого крепиться к стержню обычно с помощью клеящего материала, а также необходимо осуществлять электрическое соединение с точкой подсоединения диагностического отвода.

Раскрытие изобретения

В соответствии с изобретением фланец составляет одно целое со стержнем и состоит из того же самого изоляционного связующего материала. Никакой обработки не требуется. Стоимость изготовления значительно сокращается. Однако поверхность пластмассового фланца обычно является слишком мягкой, чтобы выдерживать высокие механические нагрузки, воздействующие на нее со стороны болтов, применяемых для крепления втулки, например, к какой-либо плоской поверхности, корпусу или стенке. Также, поскольку металлический фланец известных типовых проходных изоляторов применяется для заземления диагностического контакта диагностического отвода, встроенного в корпус, осуществление электрического соединения между заземляющим контактом и стенкой через болты, применяемые для крепления проходного изолятора к вышеупомянутой стенке, не обеспечивается автоматически в проходном изоляторе с фланцем, состоящим из электроизоляционного материала.

Благодаря свойствам, перечисленным в отличительной части пункта 1 формулы изобретения, эти проблемы, тем не менее, решены. Проходной изолятор в соответствии с изобретением является прочным и может надежно крепиться к стенке, осуществляя при этом требуемое электрическое соединение заземляющего контакта с вышеупомянутой стенкой, точно такое же, как осуществлял бы известный типовой проходной изолятор с металлическим фланцем.

Изобретение также относится к очень простому и рентабельному способу производства проходного изолятора в соответствии с формулой изобретения, при котором после установки элементов градированной изоляции и других компонентов в литейную форму проходной изолятор, включая фланец, по существу изготавливается за один цикл путем заполнения литейной формы изоляционным связующим материалом.

Краткое описание чертежей

Объяснение изобретения последует со ссылкой на нижеприведенные чертежи, которые представляют только вариант осуществления изобретения.

Фиг.1 изображает вид сбоку проходного изолятора в соответствии с изобретением и часть стенки, к которой крепится проходной изолятор;

фиг.2 изображает поперечное сечение по линии II-II на фиг.1;

фиг.3 изображает продольное сечение по линии III-III на фиг.1;

фиг.4 изображает увеличенную часть фиг.3 с дополнительными деталями.

Осуществление изобретения

Проходной изолятор состоит из стержня 1 с корпусом 2 практически цилиндрической формы, окруженным фланцем 3 с втулкой снаружи корпуса 2 и кольцеобразным элементом для крепления втулки к поверхности заземленной стенки 4 или к чему-либо подобному, например, к металлической стенке трансформатора или корпусу подстанции. Корпус 2 и фланец 3 составляют одно целое и состоят из изоляционного связующего материала, предпочтительно пластмассы, например, полимера или смеси полимеров или изоляционной резины, предпочтительно смешанной с неорганическим наполнителем, таким как диоксид кремния, оксид алюминия или нитрид бора. Первая плоская наружная поверхность фланца 3 находится в контакте со стенкой 4 или корпусом. В корпус 2 заключена градированная изоляция 5, защищающая от влияния электростатического поля (см. фиг.3), которая сконфигурирована как намотка, изготовленная из ленты пористого материала, в частности бумаги или волокнистой ткани, пропитанного связующим материалом, с большим количеством цилиндрических коаксиальных или намотанных проводящих слоев в форме листов, например, из металлической фольги, при этом каждый расположен между последующими витками намотки. Градированная изоляция 5 окружает осевой канал 6, служащий для размещения токопроводящего штыря (не показан). Один конец канала 6 снабжен втулкой 7, служащей контактным элементом для осуществления контакта с токопроводящим штырем. Втулка 7 состоит из металла, например алюминия, и электрически соединена с внутренним проводящим слоем градированной изоляции 5.

Фланец 3, который выдается в сторону и кольцеобразно окружает снаружи корпус 2, имеет большое количество сквозных осевых отверстий 8, равномерно распределенных вдоль него по окружности, например, двенадцать, как показано на фиг.2. Все сквозные отверстия 8 сформированы с помощью металлической вставки 9, частично встроенной во фланец 3, причем каждая состоит из (фиг.4) кольца 10 с резьбой, окружающего сквозное отверстие 8 и содержащего на своей концевой части, граничащей со второй наружной поверхностью фланца 3, противоположной первой наружной поверхности, внешний выдающийся наружу бортик 11, который имеет кольцевую поверхность заподлицо с указанной второй поверхностью фланца 3. В каждое из колец 10 помещается болт 12 с резьбой, головка которого упирается в кольцевую поверхность бортика 11 и который проходит через сквозное отверстие 8 и входит в находящееся на одной оси резьбовое отверстие в стенке 4. Когда болты 12 затянуты, давление, оказываемое их головками на вторую поверхность фланца 3, действует на кольцевые поверхности бортиков 11. Поскольку указанные кольцевые поверхности образованы с помощью металлических вставок 9, которые могут состоять, например, из алюминия или стали, то они являются жесткими и износостойкими; и может быть приложено значительное усилие, что гарантирует надежное механическое соединение между фланцем 3 и стенкой 4 без риска разрушения поверхности фланца 3. Обычно фланец является кольцеобразным, хотя допустимо любое другое конструктивное исполнение, подходящее для крепления фланца его первой стороной к стенке 4 или корпусу (например, фланец, имеющий прямоугольную наружную форму).

Во втулке фланца 3 установлен диагностический отвод 13, который выдается наружу по радиусу из цилиндрического корпуса 2. Диагностический отвод 13 содержит диагностический контакт, имеющий форму контактного штырька 14, который обеспечивает электрическое соединение с наиболее удаленным от центра проводящим слоем градированной изоляции 5. Контактный штырек 14 коаксиально окружен с некоторым зазором контактным кольцом 15, которое служит в качестве заземляющего контакта. Изоляционное кольцо 16 отделяет контактное кольцо 15 от контактного штырька 14 с целью предотвращения пробоев. Каждая вторая металлическая вставка 9 входит в непосредственный электрический контакт с контактным кольцом 15 с помощью соединительного элемента, например, соединительного провода 17. Каждый из соединительных проводов 17 состоит из электропроводного материала, обычно металла, например, алюминия или меди. Они имеют равную длину и поперечное сечение так, чтобы их электрические сопротивления были равными.

Как правило, диагностический отвод 13 закрыт металлическим колпачком (не показан), который электрически соединяет контактный штырек 14 с контактным кольцом 15 так, чтобы наиболее удаленный от центра проводящий слой градированной изоляции 5 был заземлен. Когда колпачок удаляется, контактный штырек 14 разъединяется от контактного кольца 15 и может быть соединен с входом измерительного прибора, например, вольтметра, и электрические измерения осуществляются с целью диагностики и др.

Описанный проходной изолятор изготавливается следующим образом.

Во-первых, намотка для градированной изоляции 5, защищающей от влияния от электрического поля, выполняется из ленты пористого материала с листами металлической фольги, помещенными между последующими оборотами (или применяется пористый материал с металлическим покрытием или сетчатый или ячеистый материал), а затем устанавливается внутрь формы для отливки вместе с другими металлическими деталями, т.е. с втулкой 7, металлическими вставками 9, контактным штырьком 14, заземляющим контактом 15, соединительными проводами 17 и другими электрическими соединительными элементами. Затем форма для отливки заполняется жидким изоляционным связующим материалом, например, пластмассой, в частности полимером или смесью полимеров или резиной, предпочтительно с примесью неорганического наполнителя, такого как диоксид кремния, оксид алюминия, доломит, волластонит или нитрид бора, как описано выше. Этот этап может выполняться различными способами, например, с применением вакуумного литья или, что предпочтительно, загустевания под давлением или литья под давлением. Из связующего материала формируются корпус 2 и фланец 3, и в то же самое время связующий материал пропитывает пористый материал намотки для завершения формирования градированной изоляции 5. После этого связующий материал остается для отвердевания. Когда он в достаточной мере затвердеет, литейная форма открывается, и проходной изолятор извлекается.

Существует много способов видоизменять вышеописанное конструктивное исполнение в пределах объема изобретения. В частности, металлические вставки могут иметь разнообразную форму, например, каждая может содержать кольцо, входящее через сквозное отверстие к первой поверхности фланца и имеющее второй бортик на конце, близкий к ней. Также имеется возможность заменить большое количество металлических вставок одной металлической вставкой, например, в форме кольца, в основном повторяющей форму фланца и формирующей кольцевую поверхность с вкраплением сквозных отверстий. Вместо соединительных проводов могут применяться соединительные кабели или массивные соединительные детали, а также могут применяться разнообразные материалы при условии, что они позволят обеспечить необходимую электропроводность. Предпочтительно, чтобы заземляющий контакт соединялся, по меньшей мере, с одной контактной деталью в трех или более местах, которые преимущественно в равной мере распределялись по всей окружности фланца, так как именно таким образом достигается почти аксиально-симметричное распределение токов и электромагнитных полей. Форма стержня, по меньшей мере, частично может быть в виде усеченного конуса. Фланец может быть усилен ребрами жесткости или усиливающими наполнителями, например, стекловолокном.

Изобретение относится к проходному изолятору. Проходной изолятор с каналом (6) для размещения токопроводящего штыря, который окружен градированной изоляцией (5), предохраняющей от воздействия электрического поля, содержит стержень (1) с цилиндрическим корпусом (2), заключающим в себе градированную изоляцию (5) и фланец (3), расположенный вокруг упомянутого корпуса (2) и служащий носителем сквозных отверстий (8), распределенных на нем по окружности и предназначенных для крепления проходного изолятора к стенке (4) с помощью болтов (12). Корпус (2) и фланец (3) представляют собой единое целое и состоят из изолирующего связующего материала, например, пластмассы, смешанной с неорганическим наполнителем. Сквозные отверстия (8) окружены преимущественно кольцеобразными металлическими вставками (9), причем кольцеобразная поверхность каждой располагается заподлицо с поверхностью фланца (3), которая соприкасается с головкой болта (12) и воспринимает нагрузку, оказываемую последним на фланец (3). Диагностический отвод (13) содержит контактный штырек (14), который электрически соединен с наиболее удаленным от центра слоем градированной изоляции (5) и окружен контактным кольцом (15), соединенным с каждой второй металлической вставкой (9) при помощи соединительных проводов (17) с целью заземления контактного штырька (14) через контактное кольцо (15), когда диагностический отвод (13) не задействован и закрыт металлическим колпачком. Способ изготовления проходного изолятора включает размещение компонентов градированной изоляции, диагностического контакта, по меньшей мере, одной металлической вставки и по меньшей мере, одного соединительного элемента в литейную форму, заполнение ее жидким изолирующим связующим материалом, после затвердения проходной изолятор вынимают из литейной формы. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Проходной изолятор, содержащий аксиально-симметричный стержень окружающий осевой канал (6) для введения проводника, а также содержащий градированную изоляцию (5), окружающую канал (6), с большим количеством цилиндрических коаксиальных или намотанных токопроводящих слоев, которые электрически изолированы друг от друга, причем наиболее близкий к центру токопроводящий слой электрически соединен с контактным элементом, расположенным в канале (6) для осуществления контакта с проводником, и корпуса (2), состоящего из изоляционного связующего материала и имеющего по окружности диагностический отвод (13) с диагностическим контактом, электрически соединенным с наиболее удаленным от центра токопроводящим слоем градированной изоляции (5) и заземляющим контактом (15), имеющим электрическую связь с диагностическим контактом и с фланцем (3), выступающим наружу и охватывающим корпус (2) и имеющим сквозные аксиальные отверстия (8) для установки металлических болтов (12) для крепления проходного изолятора, при этом первая сторона упомянутого фланца (3) прилегает к установочной поверхности, отличающийся тем, что фланец (3) представляет собой одно целое с корпусом (2) стержня (1), состоит из одного и того же связующего материала и, по меньшей мере, одной металлической вставки (9), по меньшей мере, частично встроенной в изоляционный связующий материал близко к сквозным отверстиям (8) так, что, по меньшей мере, одна металлическая вставка (9) образует, по меньшей мере, часть поверхности фланца (3), окружая сквозные отверстия (8) на второй внешней стороне фланца (3), противоположной упомянутой его первой стороне, и, по меньшей мере, имеется один соединительный токопроводящий элемент, который соединяет заземляющий контакт (15) с, по меньшей мере, одной металлической вставкой.

2. Проходной изолятор по п.1, отличающийся тем, что имеется одна металлическая вставка (9) для каждого сквозного отверстия (8), причем каждая вставка содержит кольцо (10), по меньшей мере, частично окружающее соответствующее сквозное отверстие (8).

3. Проходной изолятор по п.2, отличающийся тем, что в любом случае, по меньшей мере, на конце, граничащем со второй поверхностью фланца (3), кольцо (10) имеет выдающийся в сторону наружный бортик (11), имеющий поверхность заподлицо с упомянутой второй наружной поверхностью фланца (3).

4. Проходной изолятор по п.2, отличающийся тем, что в любом случае кольцо на обоих концах снабжено выдающимся в сторону наружным бортиком, причем каждый из бортиков имеет поверхность заподлицо с одной из упомянутых первой и второй поверхностями фланца.

5. Проходной изолятор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что имеются, по меньшей мере, три соединительных элемента, причем каждый соединяет заземляющий контакт с, по меньшей мере, одной металлической вставкой (9).

6. Проходной изолятор по п.5, отличающийся тем, что соединительные элементы имеют практически одинаковое электрическое сопротивление.

7. Проходной изолятор по п.1, отличающийся тем, что диагностический контакт имеет форму контактного штырька (14).

8. Проходной изолятор по п,7, отличающийся тем, что заземляющий контакт имеет форму контактного кольца (15), коаксиально окружающего контактный штырек (14).

9. Проходной изолятор по п.1, отличающийся тем, что диагностический отвод (13) содержит съемный металлический колпачок, который, когда диагностический отвод (13) не используется, контактирует с заземляющим контактом, а также с диагностическим контактом так, чтобы обеспечить электрическое соединение между ними.

10. Проходной изолятор по п.1, отличающийся тем, что градированная изоляция (5) представляет собой намотку ленты из пористого материала, такого как бумага или волокнистая ткань, пропитанного изолирующим связующим материалом, с токопроводящими слоями, каждый из которых образован листом электропроводного материала, расположенного между соответствующими оборотами намотки.

11. Проходной изолятор по п.1, отличающийся тем, что изолирующий связующий материал является пластмассой, в частности полимером или смесью полимеров или резины, предпочтительно смешанной с неорганическим наполнителем, таким как диоксид кремния, оксид алюминия или нитрид бора.

12. Проходной изолятор по п.10, отличающийся тем, что изолирующий связующий материал является пластмассой, в частности полимером или смесью полимеров или резины, предпочтительно смешанной с неорганическим наполнителем, таким как диоксид кремния, оксид алюминия или нитрид бора.

13. Способ изготовления проходного изолятора в соответствии с изобретением по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что, по меньшей мере, компоненты градированной изоляции (5), диагностический контакт, по меньшей мере, одна металлическая вставка (9) и, по меньшей мере, один соединительный элемент помещаются в литейную форму, после чего литейная форма заполняется жидким изолирующим связующим материалом, связующий материал остается затвердевать, и проходной изолятор вынимают из литейной формы.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что литейная форма заполняется изолирующим связующим материалом в течение этапа заполнения, состоящего из вакуумного литья или предпочтительней из автоматизированного процесса загустения под давлением, литья под давлением или компрессионного формования.

15. Способ по любому из пп.13 или 14, отличающийся тем, что изолирующий связующий материал является пластмассой, в частности полимером или смесью полимеров или резиной, предпочтительно со смесью неорганического наполнителя, такого как диоксид кремния, оксид алюминия или нитрид бора.