ITMI982699A1 - OUTDOOR INSULATOR FOR HIGH OUTLET ELECTRIC SEAL, PARTICULARLY FOR MEDIUM VOLTAGE - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
Il presente trovato riguarda un isolatore passante per esterno, particolarmente per media tensione, con elevate caratteristiche di tenuta elettrica in particolare in condizioni di elevata contaminazione ambientale. The present invention relates to an external feed-through insulator, particularly for medium voltage, with high electrical sealing characteristics, in particular in conditions of high environmental contamination.
Come è noto, apparecchiature e dispositivi elettrici in genere sono solitamente dotati di isolatori passanti destinati a portare la tensione, generata internamente al dispositivo, esternamente allo stesso tramite un isolatore che raccorda la parte interna del dispositivo con l'esterno e attraverso il quale passa generalmente un conduttore elettrico. As is known, electrical equipment and devices in general are usually equipped with through insulators intended to carry the voltage, generated internally to the device, externally to it by means of an insulator that connects the internal part of the device with the outside and through which it generally passes an electrical conductor.
Gli isolatori di tipo noto sono costituiti da un corpo in materiale ceramico,dotato di alettature e generalmente cavo, al cui interno passa il sopra citato conduttore elettrico che consente di collegare l'interno dell'apparecchiatura, su cui è montato l'isolatore,con l'esterno. The known types of insulators consist of a body in ceramic material, equipped with fins and generally hollow, inside which passes the aforementioned electrical conductor which allows to connect the inside of the apparatus, on which the insulator is mounted, with the outside.
Il corpo ceramico dell'isolatore presenta all'estremità disposta esternamente al dispositivo un cappellotto metallico che viene saldato al corpo dell'isolatore, previa metallizzazione dello stesso. The ceramic body of the insulator has at the end disposed externally to the device a metal cap which is welded to the body of the insulator, after metallization of the same.
Il cappellotto superiore costituisce un terminale dell'isolatore per il collegamento con eventuali conduttori esterni. All'estremità opposta, ossia in corrispondenza dell'estremità che entra nell'apparecchiatura o dispositivo, in particolar modo nella carcassa del dispositivo, è presente un'ulteriore flangia metallica destinata a collegare in modo permanente il corpo del l 'isolatore, metall izzato, alla superficie superiore della carcassa del dispositivo elettrico, nel la quale è definito un foro di alloggiamento. The upper cap constitutes a terminal of the insulator for connection with any external conductors. At the opposite end, i.e. at the end that enters the equipment or device, particularly in the device casing, there is a further metal flange intended to permanently connect the body of the metallized insulator, to the upper surface of the casing of the electrical device, in which a housing hole is defined.
La saldatura effettuata tra la suddetta flangia e la carcassa del dispositivo consente di mantenere una tenuta nei confronti dei fluidi , normalmente olio o gas, presenti all ' interno di apparecchiature elettriche di media tensione. The welding carried out between the aforementioned flange and the casing of the device makes it possible to maintain a seal against the fluids, normally oil or gas, present inside medium voltage electrical equipment.
Infatti , solitamente tale apparecchiature hanno come isolante interno olio o gas, e quindi la flangia che raccorda l ' isolatore alla carcassa del dispositivo deve garantire la tenuta di tale fluido interno. In fact, usually such apparatuses have oil or gas as internal insulator, and therefore the flange that connects the insulator to the device casing must guarantee the tightness of this internal fluid.
La soluzione sopra esposta tuttavia presenta alcuni inconvenienti dovuti in primo luogo al fatto che il corpo ceramico, ad esempio in porcellana, del l 'isolatore ha un peso elevato, è notevolmente fragile e la tenuta stagna delle saldature effettuate per fissare il cappellotto superiore e la flangia inferiore sono critiche. The above solution, however, has some drawbacks due in the first place to the fact that the ceramic body, for example in porcelain, of the insulator has a high weight, is remarkably fragile and the watertight seal of the welds made to fix the upper cap and the bottom flange are critical.
Infatti , la loro efficienza è valutabile unicamente una volta che esse sono state effettuate e il dispositivo viene riempito con ol io o gas che fluisce quindi anche entro il corpo dell 'isolatore. Se le saldature non sono effettuate a regola d'arte, la tenuta di tale fluido è compromessa ed occorre dissaldare nuovamente il cappellotto superiore e la flangia inferiore e ripete 1 ‘operazione di saldatura. In fact, their efficiency can only be assessed once they have been carried out and the device is filled with oil or gas which therefore also flows inside the body of the insulator. If the welds are not carried out in a workmanlike manner, the tightness of this fluid is compromised and the upper cap and lower flange must be unsoldered again and the welding operation repeated.
Questo ovviamente comporta problemi sia tecnici che di costi , dato che le caratteristiche di tenuta del l ' isolatore, in particolare della flangia inferiore e del cappellotto superiore, sono importanti in quanto il fluido contenuto entro l 'apparecchiatura elettrica a cui è collegato l'isolatore è solitamente chimicamente molto aggressivo e quindi potenzialmente dannoso per l'ambiente esterno. This obviously involves both technical and cost problems, since the sealing characteristics of the insulator, in particular of the lower flange and of the upper cap, are important since the fluid contained within the electrical equipment to which the insulator is connected it is usually chemically very aggressive and therefore potentially harmful to the external environment.
Inoltre, nel caso in cui l'isolatore abbia qualche inconveniente e debba essere sostituito, occorre dissaldare la flangia inferiore dalla carcassa del dispositivo con un'operazione poco pratica, prima di poter rimuovere l'isolatore. Furthermore, in the event that the insulator has some drawbacks and needs to be replaced, the lower flange must be unsoldered from the device casing with an impractical operation, before being able to remove the insulator.
Un altro inconveniente è dato dal fatto che le saldature effettuate per coìlegare il cappellotto alla estremità superiore dell'isolatore e la flangia a quella inferiore sono generalmente saldature di tipo TIG (Tungsten Iner Gas) che risultano essere delicate. Another drawback is that the welds made to connect the cap to the upper end of the insulator and the flange to the lower one are generally TIG (Tungsten Iner Gas) welds which are delicate.
Compito precipuo del presente trovato è quello di realizzare un isolatore passante, particolarmente per media tensione, che sia in grado di garantire sia una elevata tenuta elettrica che una elevata tenuta all'inquinamento atmosferico. The aim of the present invention is to provide a through insulator, particularly for medium voltage, which is able to guarantee both a high electrical resistance and a high resistance to atmospheric pollution.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un isolatore passante, particolarmente per media tensione, che consenta di evitare concentrazioni di campo elettrico in corrispondenza del foro di alloggiamento dell'isolatore praticato sulla carcassa del dispositivo elettrico a cui è collegato l'isolatore. Within this aim, an object of the present invention is to provide a through insulator, particularly for medium voltage, which allows to avoid concentrations of the electric field in correspondence with the hole for housing the insulator made on the casing of the electric device to which the insulator is connected.
Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un isolatore passante in cui il collegamento del cappellotto superiore e della flangia inferiore avvenga senza necessità di saldature. Another object of the present invention is to provide a through insulator in which the connection of the upper cap and the lower flange takes place without the need for welding.
Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un isolatore passante che sia facilmente smontabile dall'apparecchiatura a cui è collegato. Another object of the present invention is to provide a through insulator which can be easily disassembled from the apparatus to which it is connected.
Ancora un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un isolatore passante il cui corpo sia maggiormente resistente alle sollecitazioni dinamiche (urti , impatti ecc.) , ossia meno fragile e di minore massa rispetto a isolatori in materiale ceramico. Yet another object of the present invention is to provide a through insulator whose body is more resistant to dynamic stresses (impacts, impacts, etc.), that is, less fragile and of less mass than insulators made of ceramic material.
Un ulteriore scopo del presente trovato è quel lo di real izzare un isolatore passante, particolarmente per media tensione, in cui il cavo elettrico generalmente al loggiato entro il corpo del l 'isolatore possa essere anche non isolato. A further object of the present invention is to provide a through insulator, particularly for medium voltage, in which the electric cable generally lodged within the body of the insulator can also be non-insulated.
Non ultimo scopo del presente trovato è quel lo di realizzare un isolatore passante che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione ed a costi competitivi . Not least object of the present invention is to provide a bushing which is highly reliable, relatively easy to manufacture and at competitive costs.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un isolatore passante per esterno ad elevate caratteristiche di tenuta, particolarmente per media tensione, comprendente un corpo isolante e portante al cui interno è alloggiato almeno un conduttore, un'alettatura essendo prevista esternamente a detto corpo isolante e portante, caratterizzato dal fatto che detto corpo isolante e portante è realizzato in materiale polimerico. This task, as well as these and other purposes which will become clearer hereinafter, are achieved by an external bushing insulator with high sealing characteristics, particularly for medium voltage, comprising an insulating and load-bearing body inside which at least one conductor is housed, a fins being provided externally to said insulating and load-bearing body, characterized in that said insulating and load-bearing body is made of polymeric material.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, dell ' isolatore secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, negl i uniti disegni , in cui l 'unica figura illustra in vista parzialmente in sezione un isolatore passante real izzato secondo il presente trovato. Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of a preferred but not exclusive embodiment of the insulator according to the invention, illustrated by way of non-limiting example, in the accompanying drawings, in which the single figure illustrates in view partially in section a through insulator made according to the present invention.
Con riferimento quindi all 'unica figura, l ' isolatore passante secondo il presente trovato, globalmente indicato dal numero di riferimento 10, comprende un corpo isolante portante 2, realizzato in un materiale pol imerico, più particolarmente un tecnopolimero. Entro il corpo 2 è alloggiato un conduttore interno 1. With reference therefore to the single figure, the bushing insulator according to the present invention, generally indicated by the reference number 10, comprises a load-bearing insulating body 2, made of a polymeric material, more particularly a technopolymer. An internal conductor 1 is housed within the body 2.
Il corpo 2 è preferibilmente realizzato in poi ifenilensol furo, oppure in poli butilene tereftalato oppure un poliammide, oppure un poi isti rene sindiotattico o ad esempio un polichetone, tutti rinforzati con fibre di rinforzo quale ad esempio fibra di vetro, e/o carica minerale. The body 2 is preferably made of polyphenylene sulfide, or of poly butylene terephthalate or a polyamide, or a syndiotactic polyethylene or for example a polyketone, all reinforced with reinforcing fibers such as glass fiber, and / or mineral filler .
Il materiale polimerico impiegato per realizzare il corpo dell ' isolatore, deve essere compatibile con il fluido isolante, quale ad esempio l 'olio, che viene portato ad alta temperatura quando viene inserito nel la carcassa dell 'apparecchiatura elettrica a cui è collegato l ' isolatore. Tale fluido è chimicamente molto aggressivo e quindi il materiale polimerico scelto deve essere compatibile con esso. The polymeric material used to make the body of the insulator must be compatible with the insulating fluid, such as oil, which is brought to a high temperature when it is inserted into the casing of the electrical equipment to which the insulator is connected. . This fluid is chemically very aggressive and therefore the chosen polymeric material must be compatible with it.
Sul corpo isolante e portante 2 viene stampata una copertura alettata 3, normalmente in gomma sii iconica, che permette di ottenere la linea di fuga desiderata, garantendo quindi all 'isolatore elevate caratteristiche di tenuta elettrica anche in ambienti fortemente inquinati . A finned cover 3, normally made of silicone rubber, is molded onto the insulating and load-bearing body 2, which allows to obtain the desired leakage line, thus guaranteeing the insulator high electrical sealing characteristics even in heavily polluted environments.
Il corpo isolante e portante 2 può essere cavo e contenere al suo interno un cavo sia isolato che nudo quale conduttore interno. In alternativa, il conduttore interno 1 può essere realizzato da una barra in materiale conduttivo solidale con il corpo isolante e portante 2. The insulating and carrying body 2 can be hollow and contain inside it an insulated or bare cable as an internal conductor. Alternatively, the internal conductor 1 can be made of a bar made of conductive material integral with the insulating and bearing body 2.
Il tecnopolimero impiegato per realizzare il conduttore interno 1 presenta sia elevate prestazioni elettriche che meccaniche. Data la particolare conformazione del campo elettrico che vede un gradiente elevato in corrispondenza del sistema di fissaggio dell'isolatore alla struttura della apparecchiatura a cui esso deve essere collegato, l'isolatore prevede una connessione al dispositivo elettrico che verrà illustrata qui di seguito. The technopolymer used to make the internal conductor 1 has both high electrical and mechanical performance. Given the particular shape of the electric field which sees a high gradient at the fastening system of the insulator to the structure of the apparatus to which it must be connected, the insulator provides a connection to the electric device which will be illustrated below.
In particolare, il dispositivo o apparecchiatura elettrica, la cui carcassa è indicata schematicamente dal numero di riferimento 15 nella figura, presenta sulla sua superficie superiore un foro destinato ad accogliere l'estremità inferiore dell'isolatore 10. In particular, the electrical device or apparatus, the casing of which is schematically indicated by the reference number 15 in the figure, has a hole on its upper surface intended to accommodate the lower end of the insulator 10.
La connessione tra l'isolatore 10 e la superficie superiore della carcassa 15 è realizzata mediante una flangia 4, preferibilmente in materiale metallico o in tecnopolimero, collegata all'estremità inferiore del corpo isolante e portante 2 dell'isolatore, mediante avvitamento su di esso. The connection between the insulator 10 and the upper surface of the casing 15 is made by means of a flange 4, preferably of metal or technopolymer material, connected to the lower end of the insulating and bearing body 2 of the insulator, by screwing onto it.
In particolare, infatti, l'estremità inferiore del corpo isolante e portante 2 dell'isolatore è dotata di una filettatura 16 che consente l'impegno della flangia 4,mediante avvitamento della stessa e contemporaneo incollaggio. In particular, in fact, the lower end of the insulating and bearing body 2 of the insulator is provided with a thread 16 which allows the engagement of the flange 4, by screwing it and gluing at the same time.
La flangia 4 a sua volta è filettata sia internamente che esternamente, per consentire da un lato 1'avvitamento all'estremità inferiore del corpo isolante 2 dell'isolatore, e dall'altra per consentire 1'avvitamento di un dado di bloccaggio 14, anch'esso realizzato in materiale metallico o tecnopolimero, che consente di bloccare l'isolatore alla superficie superiore della carcassa 15. The flange 4 in turn is threaded both internally and externally, to allow on one side screwing to the lower end of the insulating body 2 of the insulator, and on the other to allow screwing of a locking nut 14, also it is made of metal or technopolymer material, which allows the insulator to be locked to the upper surface of the casing 15.
Tra la flangia 4 e la superficie superiore della carcassa 15 è prevista una sede 13 per l'alloggiamento di un elemento di tenuta quale ad esempio un 0-ring. Between the flange 4 and the upper surface of the casing 15 there is a seat 13 for housing a sealing element such as for example an O-ring.
Il serraggio del dado di bloccaggio 14 che lavora sulla filettatura esterna del la flangia 4 consente il fissaggio del l ' isolatore passante dall ' interno dell ' involucro dell 'apparecchiatura, assicurando sia la tenuta meccanica che la sigillatura per mezzo dell 'elemento di tenuta alloggiato nel la sede 13. The tightening of the locking nut 14 which works on the external thread of the flange 4 allows the fixing of the through insulator from the inside of the enclosure of the apparatus, ensuring both the mechanical seal and the sealing by means of the housed sealing element. in the seat 13.
La flangia 4, quando realizzata in materiale conduttore, quale ad esempio alluminio, appositamente conformata, come illustrato nella figura, consente defungere da schermo contro concentrazioni di campo elettrico che si formano in corrispondenza del foro di al loggiamento del l ' isolatore nella carcassa 15 dell 'apparecchiatura elettrica a cui è destinato ad essere collegato l 'isolatore 10. The flange 4, when made of conductive material, such as aluminum, specially shaped, as illustrated in the figure, allows to defuse from the shield against concentrations of electric field which are formed in correspondence with the hole for housing the insulator in the casing 15 of the electrical equipment to which the isolator is intended to be connected 10.
Nel caso in cui si utilizzi un corpo isolante portante 2 in materiale pol imerico non è necessario avere il conduttore interno 1 isolato, come avviene negli isolatori di tipo noto. If a load-bearing insulating body 2 made of polymeric material is used, it is not necessary to have the internal conductor 1 insulated, as occurs in known types of insulators.
L'estremità superiore dell ' isolatore 10 è dotata di un connettore esterno 12 il quale risulta essere avvitato in corrispondenza della superficie interna del corpo isolante e portante 2. The upper end of the insulator 10 is equipped with an external connector 12 which is screwed in correspondence with the internal surface of the insulating and bearing body 2.
Sia il connettore esterno 12 che la flangia metallica 4 possono essere, oltre che avvitate, al corpo isolante e portante 2 dell ' isolatore, anche incol late per aumentare la tenuta. Both the external connector 12 and the metal flange 4 can be, in addition to being screwed, to the insulating and bearing body 2 of the insulator, also glued to increase the seal.
Si è in pratica constatato come l ' isolatore secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto consente di ottenere una elevata tenuta, sia meccanica che elettrica, con un peso ridotto dovuto all 'impiego di materiale pol imerico, e con resistenza migl iorata rispetto agli isolatori realizzati in ceramica. In practice it has been found that the insulator according to the invention fully achieves the intended aim as it allows to obtain a high seal, both mechanical and electrical, with a reduced weight due to the use of polymeric material, and with improved resistance compared to to insulators made of ceramic.
Inoltre, il problema del collegamento dell'isolatore alla carcassa dell'apparecchiatura elettrica è risolto evitando di ricorrere a saldature sia difficili da realizzare che difficili da rimuovere in un tempo successivo per operazioni di manutenzione o sostituzione dell'isolatore. Furthermore, the problem of connecting the insulator to the casing of the electrical equipment is solved by avoiding the need for welding both difficult to make and difficult to remove at a later time for maintenance or replacement of the insulator.
L'isolatore cosi concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti . The insulator thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept; furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.
In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. In practice, the materials employed, so long as they are compatible with the specific use, as well as the dimensions, may be any according to the requirements and the state of the art.
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