Isolateur électrique. La présente invention se rapporte<B>à</B> un isolateur électrique qui petit avantageusement servir<B>à</B> supporter des lignes ou conducteurs <B>à</B> haute tension. Elle se base surla considé ration qu'une barre, tige on tube, longue, droite et mince en matière isolante offre une protection de voltage, dans un champ 61ec- trique parallèle uniforme, sensiblement en proportion de sa longueur.
Toutefois, de simples barres<B>'</B> ou tiges isolantes de ce genre n'ont pas donné de résultats heureux dans les conditions d'emploi auxquelles elles étaient soumises, notamment parce que, même avec des longueurs prohibitives, elles donnaient lieu<B>à</B> des effets coronaires,<B>à</B> des détériora- tiens et<B>à</B> des pertes.
<B>Or,</B> l'isolateur électrique qui fait l'objet de l'invention comporte un membre isolant allongé ainsi que des éléments conducteurs terminaux espacés dans<B>le</B> sens de lu Ion- gueur du membre isolant et conformés et disposés clé manière<B>à</B> produire une distribu tion du champ électrique sur une aire relati vement grande et d*intensité moindre<B>à</B> proxi- mité de l'axe du membre isolant qu'à des points plus éloignés de celui-ci.
Les fig. <B>1</B> et 2 du dessin ci-joint repré sentent,<B>à</B> titre d'exemple, deux formes d'exé- cution La de forme l'objet d'exécution de l'invention. de la <B>'</B> fig. <B>1</B> com- porte un membre isolant allongé<B>1</B> en forme de tige cylindrique, des parties terminales 2,
<B>3</B> avec des éléments supérieur et inférieur de distribution de flux électrique 4,<B>5.</B> La tige <B>1</B> est de diamètre relativement petit et peut être pleine ou tubulaire.<B>Elle</B> peut être en bois, fibre moulée ou autre matière isolante et porte<B>à</B> ses extrémités des raccords métal liques<B>6.</B> Le raccord inférieur<B>6</B> est pourvu d'une queue filetée<B>7</B> s'étendant suivant l'axe de la tige<B>1.</B>
L'élément supérieur de distribution<B>de</B> flux électrique 4 présente la forme d'une eu- vette renversée relativement profonde et<B>à,</B> bord arrondi en bourrelet<B>8</B> de relativement grand rayon. Il est pourvu, en son centre, d'une saillie en forme de chapeau<B>9</B> recou vrant le rac-Mud supérieur<B>6</B> de la tige<B>1</B> et par laquelle il est fixé<B>à</B> celui-ci, en<B>10,</B> au moyen d'un ciment de liaison<B>Il.</B> La partie terminale 2 est également cimentée suit- la saillie en chapeau<B>9</B> de l'élément 4.
L'élément inférieur de distribution de flux électrique<B>5</B> présente la forme d'titi anneau<B>à</B> surfaces toroïdales 12 de relativement grand rayon et<B>à</B> ouverture centrale<B>13</B> de plus grand diamètre que la tige<B>1,</B> cet> élément annulaire étant maintenu<B>à</B> une certaine dis tance de celle-ci, en position coaxiale avec elle. Un support en croisillon 14 fixé par son bossage<B>15</B> sur le raccord inférieur<B>6</B> sup porte au moyen de ses bras<B>16,</B> ronds ou tu bulaires, l'élément annulaire<B>5 à</B> la partie inférieure duquel ces bras _e raccordent. Cette construction permet<B>à</B> la pluie ou<B>à</B> de petits corps étrangers solides de passer librement <B>à</B> travers Pouverture <B>13.</B>
Le conducteur électrique<B>17</B> que l'isolateur est destiné<B>à</B> porter est recouvert par une gaine<B>18</B> de longueur et de diamètre relati vement grands pour empêcher une concen tration des contraintes diélectriques sur le conducteur dans le voisinage de l'isolateur et il est fixé<B>à</B> l'i#olat;eur au moyen d'un serre- conducteur en deux parties<B>19,</B> dont la partie supérieure 20 est vissée sur la queue filetée <B>7 du</B> raccord inférieur<B>6,</B> tandis que la partie inférieure<B>21</B> est fixée<B>à</B> la partie su périeure 20 au moyen de vis 22.
Les éléments 4,<B>5</B> sont conducteurs. Ils comportent, chacun, Lin noyau isolant, par exemple en bois, porcelaine, masse compound, fibre etc., recouvert d'une enveloppe métal lique 23 qui peut être formée d'une couche de couleur métallique, d'une couche de métal pulvérisée, d'titi dépôt électrolytique etc.
En aucun endroit<B>à</B> l'intérieur du champ entre les extrémités de l'isolateur, il n'y a d'arêtes, de bords aigus, d'angles ou de pointes. Grâce<B>à</B> la conformation et<B>à</B> la disposition relative des éléments 4,<B>5,</B> on voit que, dans l'élément<B>5,</B> les parties de surface tournée vers la tige<B>1</B> et écartée de celle-ci vont en s'éloignant graduellement de l'élément 4, le quel va en s'éloignant graduellement de l'élé- nient <B>5</B> jusque vers le coude 24 se trouvant <B>à</B> proximité de la tige<B>1.</B> De cette facon, les parties de surface courbes des éléments 4,<B>5</B> s'éloi.nent l'une de l'autre vers l'intérieur dans la direction de la tige<B>1</B> depuis une distance de.
la plus petite longueur entre elles jusqu'à un écartement tel qu'il s'établisse un champ électrique comme indiqué par des lignes pointillées dans la moitié de gauche de la fig. <B>1,</B> qui est distribué latéralement sur une aire relativement grande, et aussi rendu <B>le</B> plus faible dans sa zone centrale par<B>la-</B> quelle passe le membre isolant de support<B>1.</B> En dehors de cet affaiblissement du champ dans<B>le</B> voisinage du membre isolant<B>1,</B> le champ reçoit, dans sa zone centrale, une di rection presque parallèle au membre isolant <B>1</B> ou<B>à</B> sa surface cylindrique latérale. Le membre isolant<B>1</B> pourrait, bien entendu, être conformé de façon<B>à</B> présenter une forme s'adaptant exactement aux lignes adjacentes du champ.
Mais, de toute façon, l'affaiblisse ment du champ dans le voisinage. du membre isolant<B>1,</B> précisément<B>là</B> où il est d'habitude très puissant, sinon le plus puissant, rentre dans les avantaûes de cet isolateur, si bien que l'écart<B>de</B> la forme du membre isolant <B>1</B> par rapport<B>à</B> celle du champ n'entre pas en ligne de compte, eu égard<B>à</B> cette large distribution des contraintes et<B>à</B> leur affaiblis sement dans le voisinage du membre isolant<B>1.</B>
Les proportions de grandeur des parties <B>1</B> et 4 sont telles que le membre isolant<B>1</B> n'est ordinairement pas exposé<B>à</B> la pluie au- dessus d'titi certain point<B>25,</B> qui, comme l'indique la ligne en traits mixtes<B>26,</B> se trouve<B>à</B> une distance de l'élément 4 égale ou inférieure<B>à</B> celle existant entre les éléments 4 et<B>5</B> suivant la ligne<B>9-7,</B> le long de la quelle le champ entre ces éléments présente la plus grande densité pour devenir moins dense en allant vers l'axe vertical de l'isola teur, axe dans le voisinage duquel les lignes de champ prennent une direction sensiblement parallèle<B>à</B> l'axe sur presque toute la longueur du membre isolant<B>1.</B> En dehors<B>de</B> la ligne <B>27,
</B> ou de l'enveloppe géométrique déterminée par celle-ci comme génératrice, le champ prend un épanouissement de courbure con- vexe et devient de moins en moins dense<B>à</B> mesure qu'on s'en écarte.
Un isolateur électrique construit sensible ment d'après les données de la fig. <B>1,</B> avec une distance suivant la ligne<B>27</B> égale<B>à 18</B> pouces et les autres parties établies en rap port avec cette distance, présente une tension de rupture,<B>à</B> l'état sec, de 375,000 volts et avec une distance de<B>9</B> pouces suivant la ligne<B>27,</B> il présente une tension de rupture de 242,000 volts.
Un arc électrique se formant suivant la ligne<B>27</B> n'a absolument pas de tendance<B>à</B> se porter sur la surface du membre isolant <B>1</B> et ne peut pas être forcé de prendre ce parcours sous l'effet du plus violant coup de vent. Soumis<B>à</B> une pareille pression de vent, l'arc électrique sera soufflé autour du membre isolant<B>1</B> suivant un cercle et éteint ensuite pendant qu'il s'étend encore entre les portions extérieures des éléments 4,<B>5.</B>
Dans la forme d'exécution - de la fig. 2, le membre isolant de support<B>1</B> este enfermé dans un tube<B>28</B> insensible aux intempéries, établi par exemple en verre ou porcelaine, et les éléments conducteurs terminaux 4,<B>5</B> sont formés de pièces de tôle.
La combinaison de la caractéristique de diriger d'une facon définie et de distribuer largement le champ électrique avec celle de bien utiliser le principe de l'étendue du flux de lignes distingue les foi-mes d'exécution<B>dé-</B> crites des constructions usuelles connues. Des cornes ou anneaux<B>à</B> ares, tout en imposant une direction, n'empêchent pas une concen tration des contraintes le long des membres isolants et le champ entre eux se trouve généralement dans une condition de contrainte élevée.
De même, des boucliers distributeurs de contraintes ont été employés principale ment pour empêcher une concentration des contraintes sans se préoccuper de donner au champ une direction définie déterminée. C'est- à-dire que, quand la condition de contrainte élevée entre de petites bornes était reconnue, on avait trouvé que si le champ était distri bué latéralement, on obtenait de meilleurs résultats.
Dans les isolateurs sus-décrits, le champ est très largement distribué sur une relative ment grande aire et on se rapproche par suite de la puissance diélectrique maximun de l'air dans Lin champ uniforme tout en s'adap tant<B>à</B> une forme commerciale pour la cons truction et en empêchant l'endommagement des parties isolantes.
Electrical insulator. The present invention relates <B> to </B> an electrical insulator which can advantageously serve <B> to </B> support high voltage lines or conductors <B> </B>. It is based on the consideration that a long, straight and thin bar, rod or tube, of insulating material offers voltage protection, in a uniform parallel electric field, substantially in proportion to its length.
However, simple <B> '</B> bars or insulating rods of this kind did not give satisfactory results under the conditions of use to which they were subjected, in particular because, even with prohibitive lengths, they gave occur <B> to </B> coronary effects, <B> to </B> deterioration and <B> to </B> losses.
<B> Now, </B> the electrical insulator which is the object of the invention comprises an elongated insulating member as well as terminal conductive elements spaced <B> the </B> direction of the length of the insulating member and shaped and arranged in such a way <B> to </B> produce a distribution of the electric field over a relatively large area and of lesser intensity <B> near </B> the axis of the insulating member only at points further away from it.
Figs. <B> 1 </B> and 2 of the attached drawing represent, <B> to </B> by way of example, two embodiments The of the form the object of performance of the invention. of <B> '</B> fig. <B> 1 </B> has an elongated insulating member <B> 1 </B> in the form of a cylindrical rod, end parts 2,
<B> 3 </B> with upper and lower electrical flow distribution elements 4, <B> 5. </B> The rod <B> 1 </B> is of relatively small diameter and can be solid or tubular. <B> It </B> can be made of wood, molded fiber or other insulating material and carries <B> at </B> its ends metal fittings <B> 6. </B> The lower connection < B> 6 </B> is provided with a threaded shank <B> 7 </B> extending along the axis of the rod <B> 1. </B>
The upper distribution element <B> of </B> electric flux 4 has the shape of a relatively deep inverted cup and <B> with, </B> rounded edge in bead <B> 8 </ B > relatively large radius. It is provided, in its center, with a projection in the form of a hat <B> 9 </B> covering the upper rac-Mud <B> 6 </B> of the stem <B> 1 </B> and by which it is fixed <B> to </B> this one, in <B> 10, </B> by means of a bonding cement <B> II. </B> The terminal part 2 is also cemented follows the cap projection <B> 9 </B> of element 4.
The lower electric flux distribution element <B> 5 </B> has the shape of an initial ring <B> with </B> toroidal surfaces 12 of relatively large radius and <B> with </B> central opening <B> 13 </B> of greater diameter than the rod <B> 1, </B> this> annular element being held <B> at </B> a certain distance from it, in a coaxial position with her. A cross-shaped support 14 fixed by its boss <B> 15 </B> on the lower connection <B> 6 </B> sup carries by means of its <B> 16, </B> round or curved arms, the annular element <B> 5 to </B> the lower part of which these arms _e connect. This construction allows <B> </B> rain or <B> </B> small solid foreign bodies to pass freely <B> through </B> through the opening <B> 13. </B>
The electrical conductor <B> 17 </B> which the insulator is intended <B> </B> to carry is covered by a sheath <B> 18 </B> of relatively large length and diameter to prevent concentration of dielectric stresses on the conductor in the vicinity of the insulator and it is fixed <B> to </B> the i # olator by means of a two-part conductor clamp <B> 19, </B> whose upper part 20 is screwed onto the threaded shank <B> 7 of the </B> lower connection <B> 6, </B> while the lower part <B> 21 </B> is fixed <B> to </B> the upper part 20 by means of screws 22.
Elements 4, <B> 5 </B> are conductive. They each comprise an insulating core, for example made of wood, porcelain, compound mass, fiber etc., covered with a metal envelope 23 which can be formed of a layer of metallic color, of a layer of sprayed metal. , electroplating etc.
In no place <B> inside </B> the field between the ends of the insulator, are there any ridges, sharp edges, angles or points. Thanks <B> to </B> the conformation and <B> to </B> the relative arrangement of elements 4, <B> 5, </B> we see that, in element <B> 5, < / B> the parts of the surface turned towards the rod <B> 1 </B> and away from it go gradually away from the element 4, which goes gradually away from the element. deny <B> 5 </B> up to the elbow 24 located <B> at </B> near the rod <B> 1. </B> In this way, the curved surface parts of the elements 4, <B> 5 </B> move away from each other inward in the direction of the rod <B> 1 </B> from a distance of.
the smallest length between them to a distance such that an electric field is established as indicated by dotted lines in the left half of fig. <B> 1, </B> which is laterally distributed over a relatively large area, and also made <B> le </B> weaker in its central area by <B> la- </B> which the limb passes support insulator <B> 1. </B> Apart from this weakening of the field in <B> the </B> neighborhood of the insulating member <B> 1, </B> the field receives, in its central zone, a direction almost parallel to the insulating member <B> 1 </B> or <B> at </B> its lateral cylindrical surface. The insulating member <B> 1 </B> could, of course, be shaped so as <B> to </B> present a shape which exactly matches the adjacent lines of the field.
But, anyway, the weakening of the field in the vicinity. of the insulating member <B> 1, </B> precisely <B> there </B> where it is usually very powerful, if not the most powerful, enters the forefront of this insulator, so that the gap < B> of </B> the shape of the isolating member <B> 1 </B> in relation to <B> to </B> that of the field is irrelevant, having regard to <B> to </ B> this wide distribution of stresses and <B> to </B> their weakening in the vicinity of the insulating member <B> 1. </B>
The size proportions of parts <B> 1 </B> and 4 are such that the insulating member <B> 1 </B> is not usually exposed <B> to </B> rain above it. 'titi certain point <B> 25, </B> which, as indicated by the dashed line <B> 26, </B> is <B> at </B> a distance from element 4 equal to or less than <B> to </B> that existing between elements 4 and <B> 5 </B> following the line <B> 9-7, </B> along which the field between these elements has the greatest density to become less dense going towards the vertical axis of the isolator, axis in the vicinity of which the field lines take a direction substantially parallel <B> to </B> the axis on almost all the length of the insulating member <B> 1. </B> Outside <B> of </B> line <B> 27,
</B> or of the geometrical envelope determined by it as a generator, the field takes on an expansion of convex curvature and becomes less and less dense <B> to </B> as we move away from it. move away.
An electrical insulator constructed substantially from the data in fig. <B> 1, </B> with a distance along line <B> 27 </B> equal to <B> 18 </B> inches and the other parts established in relation to this distance, present a tension of rupture, <B> in </B> the dry state, of 375,000 volts and with a distance of <B> 9 </B> inches along line <B> 27, </B> it exhibits a rupture voltage of 242,000 volts.
An electric arc forming along the line <B> 27 </B> has absolutely no tendency <B> to </B> to be carried on the surface of the insulating member <B> 1 </B> and cannot not be forced to take this course under the effect of the strongest gale. Subjected <B> to </B> such wind pressure, the electric arc will be blown around the insulating member <B> 1 </B> in a circle and then extinguished while it still extends between the portions. exterior of elements 4, <B> 5. </B>
In the embodiment - of fig. 2, the insulating support member <B> 1 </B> is enclosed in a tube <B> 28 </B> insensitive to the elements, made for example of glass or porcelain, and the terminal conductive elements 4, <B> 5 </B> are formed from sheet metal parts.
The combination of the characteristic of directing in a defined way and of widely distributing the electric field with that of making good use of the principle of the extent of the line flow distinguishes the execution faiths <B> die - </ B > written about known usual constructions. Horns or rings <B> to </B> ares, while imposing a direction, do not prevent a concentration of stresses along the insulating members and the field between them is generally in a condition of high stress.
Likewise, stress-distributing shields have been employed primarily to prevent stress concentration without regard to giving the field a definite definite direction. That is, when the high stress condition between small bounds was recognized, it was found that if the field was laterally distributed, better results were obtained.
In the above-described insulators, the field is very widely distributed over a relatively large area and, as a result, the maximum dielectric power of the air in the uniform field is approached while adapting <B> to </ B> a commercial form for construction and preventing damage to insulating parts.