CN1011362B - 悬式绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明的悬式绝缘子具有一个圆柱形芯体的绝缘部件，一个中央孔内径为D的金属帽。致使绝缘部件的芯体粘结在该金属帽的中央孔中，以及一个粘结在芯体内的金属脚。金属脚具有被粘住的外径为d₁的杆部和埋入芯体中端部外径为d₂的大直径段。上述这些直径的满足条件是：

(d₂-d₁)/d₁≤0.5

(D-d₂)/-d₂/≤1.8

Description

本发明涉及的是一种主要用于由传输线铁塔承载的，形成绝缘子串的悬式绝缘子。更具体讲，涉及的是一种悬式绝缘子，其尺寸在这样一个范围内，即减小了尺寸但并不会削弱其抗拉强度。

参见图5，一种典型的传统悬式绝缘子，采用了一个有从中央芯体1c向径向伸展的裙部1a的绝缘部件1。由水泥胶合剂2将一个金属帽3牢靠地固定在芯体1c的顶端。芯体1c具有一个脚接纳孔1d，以形成一个封闭的顶部。沙粒5便填在该脚接纳孔1d的内表面和芯体1c的外表面上。一个金属脚插入芯体1c内部，并用水泥胶合剂2a粘结在其中（图4）。在图4的例子中，金属脚4在其由水泥胶合剂2a粘结埋入绝缘部件1的脚接纳孔1d中有一大直径段4a的端部。该金属脚4还有一个埋入的杆部4b，也由水泥胶合剂粘结在脚接纳孔1d中。

金属帽3的内径的选择，并不依靠金属脚4的大直径段4a的外径d₂和金属脚埋入的杆部的外径d₁。换句话说，没有对下列比值M1和M2特别关注。

M1＝（d₂-d₁）/d₁，M2＝（D-d₂）/d₂

这样，上述直径D，d₁和d₂的确定，没有考虑上式定义的比值M1和M2。

本发明人发现上述比值M1和M2的忽略，是由于这是悬式绝缘子设计工作需要消耗精力的缘故;而且这种忽略妨碍了设计出有效的、尺寸适当的悬式绝缘子，以及缩小悬式绝缘子的尺寸。

因此，本发明的一个目的是采用在特定范围内的上述比值M1和M2，来促进悬式绝缘子有效的和合理的设计。本发明人经过长年的研究和开拓的努力结果，已找到了M1和M2比值的特定范围。

按照本发明的悬式绝缘子采用了一个具有环形裙部，在其中央部位形成圆柱形芯体的绝缘部件。芯体中央部位有一个封顶的脚接纳孔。绝缘部件芯体的外表面装有一个内径为D的金属帽，并用水泥胶合剂粘结其上，有一个金属脚粘结在脚接纳孔的内部。这个粘结在脚接纳孔中的金属脚有一个外径为d₂的大直径段和一个外径为d₁的杆部。金属帽的内径D和金属脚的外径d₁和d₂应满足下列条件：

（d₂-d₁）/d₁≤0.5……（1）

（D-d₂）/d₂≤1.8……（2）

满足上面公式（1）和（2）条件的悬式绝缘子，即使其实际尺寸在公式的范围内变化时，仍能保持高的抗拉强度。这样，便可减小悬式绝缘子的尺寸而不会削弱其抗拉强度。

可参照下列附图对本发明能有一更好的理解。

图1是表示悬式绝缘子的抗拉强度和比值（d₂-d₁）/d₁之间关系的图表;d₁是绝缘子金属脚埋入的杆部的外径，d₂是金属脚的大直径段的外径。

图2是表示悬式绝缘子的抗拉强度和比值（D-d₂）/d₂之间关系的图表;D是绝缘子金属帽的内径，d₂是金属脚的大直径段的外径。

图3是表示悬式绝缘子的抗拉强度和六种具有不同部件尺寸比值的样品中水泥胶合剂层的位移关系的图表。

图4是悬式绝缘子的芯部的部分纵剖视图。

图5是悬式绝缘子部分剖开的侧视图。

图6是金属脚的大直径段的一个实例的部分侧视图。在不同角度的视图中，使用了下列符号

1：绝缘部件，    1a：裙部，

1b：下肋，    1c：芯体，

1d：脚接纳孔，    2，2a：水泥胶合剂，

3：金属帽，    4：金属脚，

5：沙粒，    11：检测器，

12：刻度盘式测量计    13：探头，

d₁：金属脚4埋入的杆部4b的外径，

d₂金属脚4大直径段4a的外径，

D：金属帽3的内径，

R₁：金属帽3的内半径，

R₂：金属帽3的外半径。

现在参照图1至图5对本发明的悬式绝缘子的一个实施例进行描述。

参见图5，悬式绝缘子的绝缘部件1有一封顶的中空圆柱形的中央芯体1c，从该芯体1c向径向伸展出来的裙部1a，和若干从裙部1a的下表面下垂的同心环形下肋1b。一个金属帽3由水泥胶合剂牢靠地固定在芯体1c的外表面上。在金属帽3的顶部形成一个套口3a，可使另一个刚好在上面的悬式绝缘子的金属脚4的下端直接装配于该套口3a中。每一个金属脚4的上部由水泥胶合剂2a牢靠地固定在芯体1c中，每对的一悬式绝缘子的金属脚4的下端可装配于紧接着在下方的另一个悬式绝缘子的金属帽3的套口3a中。这样，许多悬式绝缘子能够由脚一套口接合的方式连结成一个绝缘子串。

沙粒5填入绝缘部件1的芯体1c的内表面和外表面，从而由水泥胶合剂粘结产生了金属帽3和金属脚4与芯体1c间很强的粘结力。

参见图4，当一个受拉负载施加在悬式绝缘子的金属帽3和金属脚4上时，金属脚4的大直径段4a的锥形面和金属帽3下端内侧部的锥形面结合起来产生“楔效应”。更特别的是，一个水平负载分量σ_r和垂直负载分量σ_z产生在金属脚4的锥形面上的B点，从而在该处形成一个合成负载σ_B。同样，一个水平负载分量σ_r和一个垂直负载分量σ_z产生在金属帽3的锥形面的K点上，从而在该处形成一个合成负载σ_K。这样的合成负载通过水泥胶合剂层2，2a施加给绝缘部件1（以后称为陶瓷）的芯体1c一个压缩力。

如图4所示，瓷芯1c和金属脚4之间的水泥胶合剂2a，由于上述垂直负载分量σ_Z而下移。阻止水泥胶合剂2a的这种下移的阻力可由增加在金属帽的K点上的水平负载分量σ_r来加强。这称为金属帽的“环箍效应”。

为检查水泥胶合剂2a的下移，可将一个检测器11固定在瓷裙部1a的下表面，如图4所示。所述的检测器11有一个由控头13带动的刻度盘式测量计12。该探头13的探尖保持与水泥胶合剂2a的下端面接触。当受拉负载加在金属脚4上时，检测器11测出由于这一受拉负载产生的水泥胶合剂2a的下端面的下移量。

K点的水平负载分量σ_r随受拉负载的增高而增加。但是，当负载超过了金属帽3的弹性极限时，“环箍效应”便迅速消失;抵抗在B点的垂直负载分量σ_Z的阻力也就失去了。

因此，在金属帽3的材料机械特性保持相同的时间内，能够通过减小金属帽3的内径D来提高“环箍效应”的负载极限（鉴于受到一个内部压力的厚壁缸体，由于减小其内径能承受更大的压力这样一个事实的同样理由）。因此，悬式绝缘子的瓷体的抗拉强度，可以通过减小金属帽3的内径D得到改进。这意味着瓷芯1c的外径可以减小。

发明人为检验有各种不同内径（即芯体1c有不同的壁厚W（图4））的金属帽3的悬式绝缘子的抗拉强度的变化做了许多实验。在实验中，做了六个样品（1）至（6），其中金属脚4埋入的大直径段4a的外径d₂和杆部4b的外径d₁保持为常数。图2表示其结果。实验证明悬式绝缘子的抗拉强度随金属帽3的内径D的减小，即随比值M2＝（D-d₂）/d₂的减小而增加。

对上述悬式绝缘子的样品（1）至（6）还进行了抗拉强度与水泥胶合剂层下移间关系的测量。结果示于图3中。

抗拉强度随着上述比值M2的减小而增加的理由见于下面：即

如果悬式绝缘子的金属帽3设想是一个受到内部压力P1的厚壁缸体，它由于内部压力P1产生的金属帽的径向形变U由下式给出：

U＝P1｛（1+γ）h²+（1-γ）｝R1/E（h²-1）＝P1R1/E｛（1+γ）+2/h₂-1｝……（3）

这里E：弹性模量

r：泊松比

h＝R2/R1

R2：金属帽的外半径

R1：金属帽的内半径

上述“环箍效应”是对公式（3）的内压力P1的反作用。如果假设塑性断裂出现在比值U/R1达到某一定值的时候，倘若金属帽3的壁厚（W＝R₂-R₁）和弹性模量E以及泊松比γ为常数，则当R₁值变小时，它可承受较大的内部压力P₁。因此帽的内半径R1（＝D/2）的减小促成了 “环箍效应”的改进和抗拉强度的增加。

另一方面，金属脚4的“楔效应”可通过采用较大的直径段4a的外径d₂来增加（此时，金属帽3的“环箍效应”也增加了）。但是，大直径段4a的外径d₂较大，不可避免地要导致有较大的金属帽3的内径D，或使悬式绝缘子整体尺寸的增加。

为实现本发明的目的，即减小悬式绝缘子的尺寸，而使其抗拉强度不减小。假如抗拉强度的指数为100，图2中抗拉强度指数限制在不小于100，且上述比值M2要求不大于1.8，即：

（D-d₂）/d₂≤1.8 ……（2）

因此，不能满足公式（2）的尺寸从本发明中被剔除了。

本发明人也测试了上述比值M1＝（d₂-d₁）/d₁的影响;即，大直径段4a的外径d₂和杆部4b的外径d₁间之差与杆部4b外径d₁的比值。更特别地，使用三个本发明的样品A、B、C和四个传统的悬式绝缘子的参考样品A′、B′、C′和D′，对具有不同比值M1的悬式绝缘子的抗拉强度进行了测量。本发明的样品的比值M1小于0.5，而参考样品的比值M1大于0.6。试验结果示于图1。

得以证实的是：即使比值M1小，就是说，即使金属脚4的大直径段4a的外径d₂比较小，如始终能满足公式（2）的话，可确保足够高的抗拉强度，尤其是，有12吨保险强度的样品A被证明具有与相应的较大尺寸的传统样品A′同样的强度;有16吨保险强度的样品B被证明具有与相应的较大尺寸的传统样品B′同样的强度;有21吨保险强度的样品C被证明具有与相应的较大尺寸的传统样品C′同样的强度。

因此，当金属脚4的外径d₁和d₂如此选择以便保持上述比值M1不大于0.5，即满足条件：

（d₂-d₁）/d₁≤0.5 ……（1）

则悬式绝缘子可做得较小而不会减小其抗拉强度。

在图6所示为有多级大直径段4a的金属脚4的情况下，为了应用公式（1）和（2）时，其最大的直径可作为d₂，其最小直径作为d₁。

正如前面详细描述的，倘若能满足公式（1）和（2）和条件的话，根据本发明的悬式绝缘子具有较小的金属帽和较小的金属脚的大直径段。而且尽管它减小了尺寸，本发明的悬式绝缘子仍可保证高的抗拉强度。那么，本发明对工业界的巨大贡献在于促进减小了悬式绝缘子的适当的尺寸设计，节省了绝缘子的材料，降低了绝缘子的成本，并有可能减小传输线铁塔。

虽然，本发明的描述具有某种程度的特殊性，应认为本公开仅是以举例说明的，许多详细的结构的改变和部件的安排与组合是蕴于其中的，并未脱离本发明的范围。

Claims (1)

1、一种悬式绝缘子包括一个具有环形裙部的在其中央部位形成为圆柱形芯体的绝缘部件；该芯体在中央部位形成一个脚接纳孔；一个内径为D的金属帽装配在并粘结于绝缘部件的外表面；和一个粘结在上述脚接纳孔内的金属脚，上述脚接纳孔中的所述脚的被粘住部分具有一个外径为d₂的大直径段和一个外径为d₁的杆部，其特征在于：所述金属帽的内径D和所述金属脚的外径d₁和d₂满足条件：

(d₂-d₁)/d₁≤0.5

(D-d₂)/d₂≤1.8

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