Контактный провод с антиобледенительным покрытием для воздушных линий электропередач Российский патент 2024 года по МПК H01B5/02 H02G7/16 

Изобретение относится к железнодорожному электротранспорту, а более конкретно к эксплуатации контактной сети тягового электроснабжения. Оно может найти применение и для воздушных линий электропередач при их эксплуатации в условиях налипания льда и снега в зимний период.

Известен провод алюминиевый неизолированный с антиобледенительным покрытием для воздушных линий электропередачи, выполненный из шунгита, в котором углерод находится в аморфном состоянии в форме фуллерена (RU 123572, Н01В 5/00, 27.12.2012).

Недостатком данного провода является низкая антиобледенительная эффективность из-за значительного адгезионного взаимодействия со льдом.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является неизолированный провод с супергидрофобным антиобледенительным покрытием для воздушных линий электропередач, включающий наноструктурированную пленку оксида алюминия и слой фторсодержащего гидрофобизатора толщиной от 0,5 до 3 нм (RU 109901, Н01В 5/00, 27.10.2011).

Недостатком данного технического решения является низкая антиобледенительная эффективность, заключающаяся в сохранении значительных количеств гололедного льда на верхней части защищаемой поверхности провода. С течением времени на участках, сохранивших остатки ледяной корки, начинают расти новые слои ледоотложений, удаление которых механическими способами требует удара по проводу с созданием возможности его механического повреждения. Тепловые способы требуют продолжительного прогрева всей поверхности контактного провода до положительной температуры, что требует времени и затрат энергии.

Задачей изобретения является создание контактного провода с антиобледенительным покрытием для воздушных линий электропередач, обладающего высокой антиобледенительной эффективностью за счет снижения скорости образования ледоотложений на проводе и повышения качества работы средств их удаления с провода.

Технический результат достигается тем, что контактный провод с антиобледенительным покрытием для воздушных линий электропередач, содержащий слой гидрофобного антиобледенительного покрытия, имеет на своей верхней части рельефную поверхность, выполненную накаткой, на которую нанесен слой теплоизолирующего покрытия, а поверх него - слой гидрофобного антиобледенительного покрытия.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен контактный провод в поперечном сечении, на фиг. 2 - расположение крупной капли воды на рельефе верхней поверхности контактного провода.

Контактный провод 1 для воздушных линий электропередач имеет верхнюю поверхность 2, канавку 3 и нижнюю поверхность 4, имеющую механический и электрический контакт с полозом 5 токоприемника электровоза. Рельеф 6 верхней поверхности 2 обеспечивается накаткой на участках АВ верхней поверхности 2 и CD канавки 3. Рельеф 6 верхней поверхности контактного провода 1 имеет угол наклона к горизонтали близкий к 65°. На верхнюю поверхность контактного провода 1 нанесен слой теплоизолирующего покрытия 7, выполненного, например из жидкого керамического теплоизолирующего материала серии Корунд (ТУ-5760-001-83663241-2008), имеющего малые значения коэффициента теплопроводности λ_коРунд=0,0012 Вт/м⋅К, а поверх него нанесен слой гидрофобного антиобледенительного покрытия 8, выполненного на основе фторполимеров например, перфтороксисилана (Яковлев А.Д., Яковлев С.А. Лакокрасочные покрытия функционального назначения. СПб.: ХИМИЗДАТ. 2016. 272 е., Фирн Дж., Антонуцци Д., Паммер В. Фторполимеры. М.: Мир. 1978. 448 с.)

Кроме жидкого керамического теплоизолирующего материала серии Корунд, могут быть использованы и иные изоляционные покрытия, в том числе и на эпоксидной основе (Шевельков В.Л. Теплофизические характеристики изоляционных материалов; М.-Л., Госэнергоиздат, 1958, 96 с., Токопроводящие смолы. Отечественная и иностранная журнальная и патентная литература 1955-1960 гг. Сб. Сибирского отд. АН СССР, 1960,216 с. Новиченок Л.Н., Шульман З.П. Теплофизические свойства полимеров Минск. Наука и техника, 1971, 253 с.).

Нижняя поверхность 4 контактного провода 1 остается свободной и имеет беспрепятственный электрический контакт с полозом 5 токоприемника электровоза. Атмосферные капли воды 9 осаждаются на участки АВ и CD верхней поверхности 2 контактного провода 1, образуя поверхностные капли 10 осевшей воды. Капли 10 воды, осевшей на участки поверхности АВ и CD верхней поверхности контактного провода 1 находятся в жидком состоянии, подпитываясь извне оседающими атмосферными каплями воды 9. Они долго не замерзают из-за значительного термического сопротивления, создаваемого слоем теплоизолирующего покрытия 7 и слоем воздуха во впадинах рельефа 6 верхней поверхности контактного провода 1. Большая часть осевшей воды стекает или срывается ветром с контактного провода 1, но некоторая ее часть замерзает на нижней части участка CD канавки 3 контактного провода 1, образуя отложения льда 11. Крупные капли воды 10 собирающиеся на слое гидрофобного антиобледенительного покрытия 8 на рельефе 6 верхней поверхности контактного провода 1 имеют форму деформированной сферы (фиг. 2). При этом равновесный краевой угол смачивания у них лежит в интервале 120°-180°. Во впадины рельефа 6 верхней поверхности контактного провода 1 вода не затекает. Тепловой контакт с верхней поверхностью провода 1 обеспечивается только на выступах рельефа 6 этой поверхности, и отвод теплоты фазового перехода во внутрь контактного провода 1 при замерзании капли 10 воды максимально затруднен. Лед как, физическая среда, обладает свойством абсолютной смачиваемости поверхности и имеет равновесный угол смачивания 0°. В случае контакта жидкой капли осевшей воды 10 с одной стороны с гидрофобной поверхностью 8 рельефа 6 верхней поверхности контактного провода 1, а с другой с абсолютно смачиваемой поверхностью льда 11, вода всегда перетекает на лед (А.Д. Зимон. Адгезия жидкости и смачивание. М., «Химия», 1974, 413 с.).

По этой причине вся вода с участка CD канавки 3 контактного провода 1 станет натекать на отложение льда 11, замерзать на нем увеличивая его длину, но без роста площади адгезионного контакта отложения льда 11 с контактным проводом 1. Такие отложения льда легко удалятся с контактного провода механическими способами, с ударом не по проводу, а по самому отложению льда 11. Этим обеспечивается безопасность операции очищения контактного провода 1 от отложений льда 11. При вибрации контактного провода 1, при сильных ветровых нагрузках отложения льда 11 будут ломаться и отваливаться сами. При необходимости удаления остатков льда используется кратковременный нагрев провода 1 с плавлением не всей массы образовавшегося льда 11, а лишь малого участка его контакта с поверхностью 4 провода в точках D.

По сравнению с прототипом данный контактный провод обладает повышенной электропроводностью и высокими теплоизолирующими свойствами. При эксплуатации контактного провода с антиобледенительным покрытием увеличивается надежность контактной сети в осенне-зимний период за счет образования ледоотложений, имеющих форму, удобную для сброса.

Изобретение относится к конструкциям проводов воздушной контактной сети. Технический результат заключается в повышении антиобледенительной эффективности. Технический результат достигается тем, что контактный провод для воздушных линий электропередач на верхней части имеет рельефную поверхность, выполненную накаткой. На рельефную поверхность нанесен слой теплоизолирующего покрытия, а поверх него - слой гидрофобного антиобледенительного покрытия. 2 ил.

Контактный провод с антиобледенительным покрытием для воздушных линий электропередач, содержащий слой гидрофобного антиобледенительного покрытия, отличающийся тем, что имеет на своей верхней части рельефную поверхность, выполненную накаткой, на которую нанесен слой теплоизолирующего покрытия, а поверх него - слой гидрофобного антиобледенительного покрытия.