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Isolants électriques perfectionnés,
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La présente invention est relative à des isolants électriques du type formé d'une tige qui peut être pleine ou creuse en coupe transversale et qui est constituée de fi- lyres de verre liées par une résine, cette dernière expression étant utilisée par la suite dans le présent mémoire et dans les revendications associées pour désigner d'autres fibres na- turelles à résistance à la traction élevéepar"tige cons- tituée de fibres de verre liées par une résiner on veut dési- gner une tige constituée d'une résine synthétique thermodur- cissable ou fixable à froid d'un type qui se fige dans un état dur, infusible et insoluble,avec ou sans chaleur,
renforcée par des mèches de fibres de verre ou par des fibres de verre qui sont réparties dans toute la masse de la tige, sont sensi- blement parallèles l'une à l'autre sur toute la longueur de la tige dans le cas d'une tige de coupe transversale pleine et dont la presque totalité a de préférence la même longueur que la tige ou une longueur avoisinante. Dans le cas de tiges de coupe transversale creuse, il est préférable que certaines au moins des fibres de verre s'étendent périphériquement ou en hélice autour de la tige.
Les isolants électriques qui on? été décrits ci- dessus sont légers, possèdent une résistance à la traction exceptionnellement bonne, sont mécaniquement robustes et ré- sistent aux chocs. Ces isolants électriques conviennent par excellence comme isolants de traction, par exemple, comme iso- lant d'ancrage ou de suspension, et, s'il s'agit de tiges de coupe transversale creuse, conviennent également lorsque la charge mécanique est une compression longitudinale.
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La légèreté et la résistance des isolants de fi- bres de verre liées par une résine et leurs caractéristiques électriques apparemment excellentes semblent en fairedes éléments idéaux susceptibles d'être utilisés dans des lignes de transmission aériennes et dans l'équipement aérien de systèmes de traction électrique dans lesquels le courant est tiré d'un fil de contact aérien. Cependant, lorsque ces iso- lants sont soumis à une tension électrique sous l'effet de condi extérieures, il se produit une carbonisation au bout d'une période de service relativement courte, ce qui mène à une décomposition totale des isolants.
L'expres- sion " carbonisation " vise la formation sur la sur- face de l'isolant de traces filiformes de carbone formées par claquage de la résine de liaison de l'isolant de fibres de ver- re, du fait de décharges électriques qui se produisent en tra- vers de l'isolant. La tension nécessaire pour amorcer une carbonisation varie 'selon la résine de liaison particu- libre utilisée au cours de la fabrication de l'isolant de fi- bres de verre et elle varie également selon le temps et le de- gré de pollution atmosphérique, l'humidité ou le givrage ayant tendance à provoquer un amorçage prématuré de la carbonisation.
Un objet de la présente invention vise un isolant constitué de fibres de verre liées par une résine et doté d'un revêtement protecteur qui élimine sensiblement la carbo- nisation sur la surface de l'isolant et qui fournit une ligne de fuite entre les bornes de l'isolant d'une longueur suffisan- te pour répondre aux nécessités de sécurité aux tensions opéra- toires élevées sans augmenter la longueur globale de l'isolant lui-même.
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Selon la présente invention, l'isolant est consti- tué d'une tige de fibres de verre liées par une résine et ayant, sur la totalité ou sur une grande partie de sa longueur,, un revêtement protecteur constitué d'un manchon longitudinal, con- tinu, ajusté étroitement de matière polymère élastomère rela- tivment non-carbonisable sur lequel sont fixés, à intervalles espacés sur la longueur du manchon, une série de corps annulaires de manière à augmenter la longueur de la ligne de fuite super- ficielle entre les bornes de l'isolant, chaque corps étant cons- titué de la même matière que celle du manchon ou étant constitué d'une autre matière polymère élastomère relativement non-car- bonisable compatible avec la matière du manchon.
De préférence, les corps annulaires sont tubulaires et présentent tous une partie qui s'étend vers l'extérieur et qui a une forme susceptible d'augmenter encore plus la longueur de la ligne de fuite superficielle entre les bornes de l'iso- lant.
Les corps annulaires sont de préférence fixés sur le manchon par soudage, mais ils peuvent être collés sur ce manchon par une matière adhésive appropriée. On préfère que chaque corps annulaire se présente sous la forme d'un tube qui est évasé à une extrémité et, si on le désire, ces tubes peuvent avoir une longueur et une disposition l'un par rapport à l'autre telles que l'extrémité évasée d'un tube se trouve au-dessus de l'extré- mité non évasée d'un tube voisin. L'extrémité évasée de certains ou de tous les tubes peut se prolonger en un rebord qui s'étend vers l'extérieur et qui est venu de matière. Dans un autre agen- cement, les corps annulaires peuvent se présenter sous la forme d'un disque ou d'une cuvette.
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Le manchon longitudinal continu se scelle de pré- férence sur la tige de fibres de.verre liéespar une résine, mais, lorsque l'isolant est,en service/soumis à des tensions électriques élevées, on préfère revêtir la tige d'une, matière isolante, par exemple, d'une graisse ou d'un mastic isolant, avant l'application du manchon de manière à remplir tous les intervalles éventuels entre la tige et le manchon.
On préfère que le manchon longitunal continu et les, corps annulaires qui sont fixés sur ce dernier soient consti- tués de polytétrafluoréthylène, du fait que cette matière con- vient particulièrement en raison de son aptitude à résister aux températures élevées, de sa stabilité . , physico-chimique et, par-dessus tout, du fait de sa résistance exceptionnellement élevée à la formation de traces de carbone sous l'action de dé- charges électriques, des érosions superficieles pouvant seu- les être provoquées. Comme exemples d'autres matières appropriées, on peut citer le néoprène, les compositions de caoutchouc de butyle et de caoutchouc de silicone et d'autres polymères ou copolymères d'hydrocarbures fluorés.
Les aptitudes anti-carbo- nisation des caoutchoucs synthétiques élastomères peuvent être améliorées en les combinant à une ou des charges spéciales, par exemple,, de l'alumine hydrata de la fleur de mica et de la silice hydratée.
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la des- cription suivante réalisée en se référant aux dessins ci-annexés dans lesquels: - la figure 1 et la figure 2 sont, respectivement/des vues latérales, partiellement en coupe, d'un manchon et d'une forme préférée de corps annulaire susceptibles d'treutilisés pour former un revêtement protecteur sur un isolant constitué d'une tige de fibres de verre liéespar une résine;
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- la figure 3 est une vue latérale fragmentaire, partiellement en coupe, d'une tige isolante dotée d'un re- vêtement protecteur constitué du manchon représenté dans la figure 1 et d'une série de corps annulaires du type' représen- té dans la figure 2;
- la figure 4 est une vue latérale fragmentaire, partiellement en coupe, d'une seconde forme de tige isolante qui présente un revêtement protecteur qui contient des corps annulaires d'une autre forme de réalisation, et - la figure 5 est une vue en élévation latérale d'une troisième forme de tige isolante.
Le manchon représenté dans la figure 1, qui est constitué de polytétrafluoréthylène, a une coupe transversa- le circulaire et présente, à intervalles régulièrement espa- cés sur sa longueur, une série de rainures annulaires 2 qui forment des sièges pour les corps tubulaires qui seront fi- xés au manchon.
Une forme préférée de corps annulaire est représentée dans la figure 2 ; cette forme de réalisation est constituée d'un tube court de polytétrafluoréthylène compor- tant, à une extrémité,une partie 4 qui a une coupa transverse.- le uniforme et qui présente un diamètre interne qui se rap- proche du diamètre externe d'une rainure annulaire 2 pratiquée sur le manchon 1, l'autre extrémité comportant une partie éva- sée 5 qui a une épaisseur de paroi plus faible que la partie 4.
L'isolant dont une partie est représentée dans la fi- gure 3 est constituée d'une tige de fibres de verre liées par de la résine 6 dont une partie comprise entre ses bornes (non représentées est enfermée dans un revêtement protecteur cons- titué d'un manchon longitudinal et continu sur lequel ont été fixés une série de tubes courts 3 à intervalles réguliers sur'
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sa longueur, la partie non évasée 4 de chaque tube s'adap- tant étroitement dans une rainure annulaire 2 à laquelle elle est fixée par soudage, L'isolant est réalisé en glis- sant chaque tube 3 sur une extrémité de la tige enserrée par le manchon et en glissant le tube le long du manchon jusqu'à ce quil se coince dans la rainure annulaire 2 dans laquelle il sera soudé.
Pour aider à passer un tube 3 sur une ou plus d'une rainure 2 dans laquelle il ne doit pas s'engager, cette rainure ou chacune de ces rainures peut être remplie momentanément par un collier fendu longitudina- lement de longueur et d'épaisseur de paroi appropriées, qui peut être enlevé par la suite.
L'isolant représenté dans la figure 4 est consti- tué d'une tige de fibres de verre liées par une résine 16 dont. une partie comprise entre ces bornes (non représentées) est enserrée dans un revêtement protecteur constitué d'un man- chon longitudinal et continu 11 de polytétrafluoréthylène qui a une épaisseur de paroi uniforme sur toute sa longueur et sur lequel sont collés, à intervalles régulièrement espa- cés sur sa longueur , une série de corps annulaires d'une autre forme. Chaque corps annulaire est constitué d'un tube court 13 de polytétrafluoréthylène comportant, à une extré- mité.une partie 14 de diamètre externe uniforme et, à l'au- tre extrémité.une partie évasée 15.
La partie non évasée 14 présente, tout à fait à son extrémité, une nervure 17 di- rigée vers l'intérieur qui s'ajuste étroitement sur le manchon 11. Lorsque le tube 13 est glissé sur le manchon 11, un espace annulaire 18 délimité par la surface interne de la par- tie non évasée 14 et par la surface externe du manchon est rempli d'une matière adhésive appropriée pour fixer le tube au manchon.
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La figure 5 représente une partie d'une troisiè- me forme d'isolant constituée d'une tige de fibres de verre liées par de la résine 26 dont une partie comprise entre ses bornes (non représentées) est enserrée dans un revêtement protecteur constitué d'un manchon longitudinal et continu 21 de Polytétrafluoréthylène, sur lequel ont été soudés, à intervalles régulièrement espacés sur sa longueur, une série de disques annulaires 23 constituée du même matériau.
REVENDICATIONS.
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1.- Isolant électrique constitué d'une tige de fibres de verre liées par une résine et comportant, sur la totalité ou sur la majeure partie de sa longueur, un re- vêtement protecteur constitué d'un manchon longitudinal, con- tinu et étroitement ajusté de matière polymère élastomère relativement non carbonisablesur lequel sont fixés, à in- tervalles espacés sur la longueur du manchon, une série de corps annulaires de manière à augmenter la longueur de la li- gne de fuite superficielle entre les bornes de l'isolant, cha- que corps étant constitué de la même matière que celle du manchon ou étant constitué d'une autre matière polymère élas- tomère relativement non carbonisable et compatible avec la matière du manchon.
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Advanced electrical insulators,
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The present invention relates to electrical insulators of the type formed of a rod which may be solid or hollow in cross section and which is made of glass fibers bound by a resin, the latter expression being used subsequently in the present specification and in the associated claims to denote other natural fibers of high tensile strength by "rod made of glass fibers bonded by a resin is meant a rod made of a synthetic thermoset resin. breakable or cold fix of a type which sets in a hard, infusible and insoluble state, with or without heat,
reinforced by strands of glass fibers or by glass fibers which are distributed throughout the mass of the rod, are substantially parallel to each other over the entire length of the rod in the case of a shank of solid cross-section and most of which is preferably the same length as the shank or a neighboring length. In the case of rods of a hollow cross section, it is preferred that at least some of the glass fibers extend peripherally or helically around the rod.
Which electrical insulators? been described above are light, have exceptionally good tensile strength, are mechanically strong and impact resistant. These electrical insulators are ideally suited as tensile insulators, for example, as anchor or suspension insulation, and, if they are rods of hollow cross section, also suitable when the mechanical load is longitudinal compression. .
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The lightness and strength of resin-bonded glass fiber insulators and their apparently excellent electrical characteristics seem to make them ideal components suitable for use in overhead transmission lines and in the overhead equipment of electric traction systems. in which current is drawn from an overhead contact wire. However, when these insulators are subjected to an electrical voltage under the effect of external conditions, carbonization occurs after a relatively short period of service, which leads to complete decomposition of the insulators.
The term "carbonization" refers to the formation on the surface of the insulator of threadlike traces of carbon formed by breakdown of the binding resin of the fiberglass insulator, due to electric discharges which occur through the insulation. The voltage required to initiate carbonization varies with the particulate free binder resin used in the manufacture of the fiberglass insulation and also varies with time and the degree of air pollution. moisture or icing tending to cause premature initiation of carbonization.
It is an object of the present invention to provide an insulation made of resin-bonded glass fibers and provided with a protective coating which substantially eliminates carbonization on the surface of the insulation and which provides a leakage line between the terminals of the insulation. insulation of sufficient length to meet the safety requirements at high operating voltages without increasing the overall length of the insulation itself.
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According to the present invention, the insulation consists of a rod of glass fibers bonded by a resin and having, over all or a large part of its length, a protective coating consisting of a longitudinal sleeve, continuous, closely fitting elastomeric polymeric material which is relatively non-carbonizable to which are attached, at spaced intervals along the length of the sleeve, a series of annular bodies so as to increase the length of the surface creepage between the terminals of the insulation, each body being made of the same material as that of the sleeve or being made of another relatively non-carbonizable elastomeric polymeric material compatible with the material of the sleeve.
Preferably, the annular bodies are tubular and all have a portion which extends outwardly and which has a shape capable of further increasing the length of the surface creepage line between the terminals of the insulator.
The annular bodies are preferably fixed to the sleeve by welding, but they can be glued to this sleeve by a suitable adhesive material. It is preferred that each annular body is in the form of a tube which is flared at one end and, if desired, such tubes can have a length and disposition relative to each other such as the flared end of a tube is above the non-flared end of a neighboring tube. The flared end of some or all of the tubes may extend into an outwardly integral flange. In another arrangement, the annular bodies may be in the form of a disc or a cup.
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The continuous longitudinal sleeve is preferably sealed to the resin-bonded glass fiber rod, but when the insulation is in use / subjected to high electrical voltages, it is preferred to coat the rod with a material. insulating, for example, an insulating grease or mastic, before the application of the sleeve so as to fill any possible gaps between the rod and the sleeve.
It is preferred that the continuous longitudinal sleeve and the annular bodies which are attached thereto are made of polytetrafluoroethylene, since this material is particularly suitable because of its ability to withstand high temperatures and its stability. , physico-chemical and, above all, because of its exceptionally high resistance to the formation of traces of carbon under the action of electric discharges, only surface erosions that can be caused. Examples of other suitable materials include neoprene, butyl rubber and silicone rubber compositions and other fluorinated hydrocarbon polymers or copolymers.
The anti-carbonization abilities of elastomeric synthetic rubbers can be improved by combining them with special filler (s), for example, alumina hydrata of the mica flower and hydrated silica.
The invention will be better understood in the light of the following description made with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 and FIG. 2 are, respectively / side views, partially in section, of a sleeve and a preferred form of annular body capable of being used to form a protective coating on an insulation consisting of a rod of glass fibers bonded by a resin;
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Figure 3 is a fragmentary side view, partially in section, of an insulating rod with a protective covering consisting of the sleeve shown in Figure 1 and a series of annular bodies of the type shown in figure 2;
FIG. 4 is a fragmentary side view, partially in section, of a second form of insulating rod which has a protective coating which contains annular bodies of another embodiment, and FIG. 5 is an elevational view side of a third form of insulating rod.
The sleeve shown in Figure 1, which is made of polytetrafluoroethylene, has a circular cross section and has, at regularly spaced intervals along its length, a series of annular grooves 2 which form seats for the tubular bodies which will be. attached to the sleeve.
A preferred form of annular body is shown in Figure 2; this embodiment consists of a short tube of polytetrafluoroethylene having, at one end, a part 4 which has a uniform cross section and which has an internal diameter which approximates the external diameter of a annular groove 2 made on the sleeve 1, the other end comprising a flared part 5 which has a smaller wall thickness than part 4.
The insulation, a part of which is shown in FIG. 3, consists of a rod of glass fibers bound by resin 6, a part of which lying between its terminals (not shown is enclosed in a protective covering consisting of 'a longitudinal and continuous sleeve on which have been fixed a series of short tubes 3 at regular intervals on'
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its length, the non-flared part 4 of each tube fitting closely in an annular groove 2 to which it is fixed by welding, The insulation is produced by sliding each tube 3 over one end of the rod clamped by the sleeve and sliding the tube along the sleeve until it wedges in the annular groove 2 in which it will be welded.
To help pass a tube 3 over one or more of a groove 2 in which it must not engage, this groove or each of these grooves can be momentarily filled with a collar split longitudinally of length and thickness. suitable wall coverings, which can be removed later.
The insulation shown in FIG. 4 is made up of a rod of glass fibers bound by a resin 16 of which. a part between these terminals (not shown) is enclosed in a protective coating consisting of a longitudinal and continuous sleeve 11 of polytetrafluoroethylene which has a uniform wall thickness over its entire length and on which are glued, at regular intervals spaced - Cés along its length, a series of annular bodies of another shape. Each annular body consists of a short tube 13 of polytetrafluoroethylene having, at one end, a portion 14 of uniform external diameter and, at the other end, a flared portion 15.
The non-flared part 14 has, at its very end, an inwardly directed rib 17 which fits tightly on the sleeve 11. When the tube 13 is slid over the sleeve 11, an annular space 18 defined. the inner surface of the non-flared portion 14 and the outer surface of the sleeve is filled with an adhesive material suitable for securing the tube to the sleeve.
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FIG. 5 shows a part of a third form of insulation consisting of a rod of glass fibers bonded by resin 26, a part of which between its terminals (not shown) is enclosed in a protective covering consisting of 'a longitudinal and continuous sleeve 21 of Polytetrafluoroethylene, on which have been welded, at regularly spaced intervals along its length, a series of annular discs 23 made of the same material.
CLAIMS.
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1.- Electrical insulation consisting of a rod of glass fibers bound by a resin and comprising, over all or most of its length, a protective covering consisting of a longitudinal sleeve, continuous and tightly fitted of relatively non-carbonizable elastomeric polymer material to which are attached, at spaced intervals along the length of the sleeve, a series of annular bodies so as to increase the length of the surface trailing line between the terminals of the insulation, each body being made of the same material as that of the sleeve or being made of another relatively non-carbonizable elastomeric polymeric material compatible with the material of the sleeve.
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