PL203257B1

PL203257B1 - Pull-type railway insulator

Info

Publication number: PL203257B1
Application number: PL359796A
Authority: PL
Inventors: Zenon Tartakowski; Janusz Michalski
Original assignee: Zachodniopomorski Univ T W Szc
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2009-09-30
Also published as: PL359796A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest izolator trakcyjny cięgnowy wysokiego napięcia.The subject of the invention is a high voltage traction insulator.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 91353 izolator prętowy wysokiego napięcia do urządzeń elektrycznych, szczególnie do przewodu jezdnego elektrycznej sieci trakcyjnej, posiadający rdzeń z pręta lub rury z włókna szklanego wiązanego żywicą i zaprasowanego na obu końcach w okuciach metalowych w sposób umożliwiający przenoszenie dużych poosiowych sił mechanicznych oraz zaopatrzony we współosiowo nałożony na zewnątrz izolacyjny element rurowy w postaci osłony pręta izolatora, tworzący szczelinę pierścieniową pomiędzy zewnętrzną powierzchnią pręta i wewnętrzną powierzchnią osłony o grubości co najmniej jednego milimetra. Szczelina pierścieniowa wypełniona jest dylatacyjną pastą tiksotropową, a umieszczone w tulejowych częściach okuć końce osłony posiadają ścięte krawędzie w płaszczyznach równoległych do wewnętrznych powierzchni stożkowych części tulejowych tych okuć. Końcówki tulejowe okuć mają od wewnątrz w części końcowej wyżłobione rowki z osadzonymi w nich uszczelkami, przytrzymywanymi pierścieniami zamykającymi, uszczelnionymi dodatkowo od zewnątrz warstwą dylatacyjną pasty tiksotropowej. Osłona izolatora wykonana jest z żywicy epoksydowej. Odległość od zewnętrznej krawędzi osłony do miejsca uszczelnienia jej powierzchni, jest co najmniej dwukrotnie większa od maksymalnego możliwego przyrostu wydłużenia pręta izolatora, przy maksymalnym obciążeniu na działanie sił rozciągających. W rozwiązaniu tym istnieje możliwość, szczególnie w izolatorach najwyższych napięć wyciekania pasty silikonowej w przypadku zestarzenia się uszczelek bą d ź ich wad lub wad ich montaż u, co decydująco wpł ywa na pogorszenie wytrzymałości. Znany jest z polskiego opisu patentowego Nr 124 907 wysokonapięciowy izolator napowietrzny zbudowany z pręta wykonanego z bezalkalicznego ciągłego włókna szklanego nasyconego żywicą epoksydową, zakończonego metalowymi okuciami oraz z osłony umieszczonej na pręcie, wykonanej z tworzywa elastycznego. Tulejowe zakończenia okuć zaciśniętych na pręcie mają na zewnętrznej powierzchni szereg rowków, natomiast osłona jest na końcach ukształtowana w formie tulei, które obejmują okucia i wypełniają rowki, zaś pomiędzy osłoną a prętem i zakończeniami okuć znajduje się warstwa środka adhezyjnego. Tuleja osłony może stanowić element odrębny, wykonany z tego samego materiał u co osł ona. Znany jest z polskiej normy branż owej Nr BN-75/9317-108 izolator trakcyjny cięgnowy zawierający szklano-poliestrowy pręt nośny lub szklano-epoksydowy, umieszczony w osłonie izolacyjnej z lanej żywicy epoksydowej. Pręt nośny zaprasowany jest z obydwóch stron w okuciach rurowych, wykonanych z brązu. Końcówki rurowe okuć wciśnięte są na końcach osłony izolacyjnej i uszczelnione gumowymi uszczelkami. Warstwę dylatacyjną stanowi pasta silikonowa. Wadą znanych rozwiązań jest znaczny ciężar izolatorów i ich materiałochłonność. Z polskiego zgłoszenia patentowego nr 332219 znany jest napowietrzny izolator prętowy wysokiego napięcia posiadający pręt nośny zaprasowany na obydwóch końcach w okuciach metalowych, na którym to pręcie nałożona jest współosiowo rurowa osłona izolacyjna, zaś pomiędzy prętem a osłoną izolacyjną znajduje się warstwa dylatacyjna. Izolator charakteryzuje się tym, że osłona izolacyjna pręta nośnego wykonana jest z tworzywa sztucznego elastycznego, korzystnie z gumy, przy czym zewnętrzne końce końcówek tulejowych okuć są na całym obwodzie zagięte w kierunku osi izolatora i wciśnięte w materiał osłony. Okucia mają dobrane parametry tak, że iloczyn Lz x dz x Qz wynosi od 90 do 250 [m²N], gdzie Lz - oznacza długość zaprasowania końcówek pręta nośnego, dz - oznacza średnicę okucia na długości zaprasowania mierzoną przed operacją prasowania, Qz - oznacza siłę prasowania. Wyznaczone w ten sposób parametry okuć zapewniają konstrukcję uniemożliwiającą wyślizgnięcie się pręta z okucia pod wpł ywem dział ania sił y rozcią gają cej.It is known from the Polish patent specification No. 91353 a high voltage rod insulator for electrical devices, in particular for the overhead contact wire of the overhead contact line, having a core made of a rod or a tube of glass fiber bonded with resin and pressed at both ends in metal fittings in a way that allows the transfer of large axial forces and provided with a coaxially externally placed insulating tubular element in the form of an insulator rod sheath, forming an annular gap between the outer surface of the rod and the inner surface of the sheath at least one millimeter thick. The annular gap is filled with a thixotropic dilatation paste, and the ends of the cover placed in the sleeve parts of the fittings have cut edges in planes parallel to the internal surfaces of the conical sleeve parts of these fittings. The sleeve ends of the fittings have grooves on the inside, in the end part, with gaskets embedded in them, held in place by closing rings, additionally sealed from the outside with an expansion layer of thixotropic paste. The insulator cover is made of epoxy resin. The distance from the outer edge of the sheath to the place where its surface is sealed is at least twice as large as the maximum possible increment of the insulator rod elongation at the maximum load on tensile forces. In this solution, there is a possibility, especially in insulators of the highest voltage, that the silicone paste may leak in the event of aging of the seals or their defects or assembly defects, which has a decisive impact on the deterioration of strength. A high-voltage overhead insulator, made of a rod made of alkali-free continuous glass fiber saturated with epoxy resin, terminated with metal fittings and a sheath placed on the rod, made of flexible material, is known from the Polish patent description No. 124 907. The sleeve ends of the fittings clamped on the bar have a series of grooves on the outer surface, while the cover is formed in the form of sleeves at the ends that enclose the fittings and fill the grooves, and between the cover and the bar and the ends of the fittings there is an adhesive layer. The sleeve of the cover may be a separate element, made of the same material as the cover. Known from the Polish industry standard No. BN-75 / 9317-108, a tension traction insulator containing a glass-polyester bearing rod or a glass-epoxy rod, placed in an insulating sheath made of cast epoxy resin. The carrying rod is pressed on both sides in tubular fittings made of bronze. The ferrule ends of the fittings are pressed into the ends of the insulating sheath and sealed with rubber gaskets. The dilatation layer is a silicone paste. The disadvantage of the known solutions is the considerable weight of the insulators and their material consumption. From the Polish patent application No. 332219 there is known a high voltage overhead rod insulator having a supporting rod pressed at both ends in metal fittings, on which rod is placed coaxially tubular insulation cover, and between the rod and the insulation cover there is an expansion layer. The insulator is characterized in that the insulating sheath of the supporting rod is made of flexible plastic, preferably rubber, and the outer ends of the ferrule ends of the ferrules are bent along the entire circumference towards the insulator axis and pressed into the sheath material. The parameters of the fittings are selected so that the product Lz x dz x Qz is from 90 to 250 [m ² N], where Lz - the length of the pressing of the ends of the bearing bar, dz - the diameter of the fitting along the length of the pressing measured before the pressing operation, Qz - means pressing force. The parameters of the fittings determined in this way ensure a structure that prevents the rod from slipping out of the fitting under the influence of the tensile force.

Izolator według wynalazku posiadający rdzeń z pręta lub rury z włókna szklanego oraz osłonę izolacyjną umieszczone w okuciach metalowych, charakteryzuje się tym, że osłona izolacyjna wykonana z tworzywa termoplastycznego przylega bezpośrednio do powierzchni pręta i jest z nim połączona trwale. Osłona izolacyjna pokrywa szczelnie powierzchnię pręta nośnego na całym obwodzie, dzięki wykorzystaniu adhezji mechanicznej oraz właściwości fizycznych tworzywa termoplastycznego. Końcówki pręta nośnego pozbawione są osłony izolacyjnej na wielkość, która pozwala zamocować je w okuciach tradycyjną metodą poprzez zaciskanie lub zaprasowanie obydwu końców pręta w okuciach.The insulator according to the invention having a core made of a glass fiber rod or pipe and an insulating cover placed in metal fittings, is characterized in that the insulating cover made of thermoplastic material adheres directly to the rod surface and is permanently connected to it. The insulating cover tightly covers the surface of the bearing rod around the entire circumference, thanks to the use of mechanical adhesion and the physical properties of the thermoplastic material. The ends of the carrying rod are devoid of an insulating cover, the size of which allows them to be fixed in the fittings using a traditional method by crimping or pressing both ends of the rod in the fittings.

Inna odmiana izolatora według wynalazku charakteryzuje się tym, że w miejscach styku końcówek osłony izolacyjnej i okuć metalowych ma element zabezpieczający wykonany z tworzywa termoplastycznego trwale na nie naniesiony metodą wtryskową. Element zabezpieczający ustalony jest osiowo za pomocą wypustów, powstałych w trakcie operacji zatryskiwania elementów okucia metalowego tworzywem termoplastycznym. Okucia metalowe mają na swoich końcach wgłębienia miejscoweAnother variant of the insulator according to the invention is characterized by the fact that at the points of contact between the ends of the insulating sheath and metal fittings, it has a security element made of a thermoplastic material permanently injection-molded. The securing element is fixed axially by means of projections created during the operation of spraying metal hardware elements with thermoplastic material. Metal fittings have local recesses at their ends

PL 203 257 B1 lub obwodowe. Czoło okucia styka się z czołem osłony izolacyjnej, pręt nośny mocuje się w okuciu metalowym, a następnie izolator mocuje się w formie wtryskowej o odpowiednim kształcie gniazda, do którego wtryskuje się tworzywo termoplastyczne. Otrzymany element zabezpieczający posiada kształt taki jak kształt gniazda formy wtryskowej i wyposażony jest we wypusty, które powstały w miejscach wgłębień miejscowych lub obwodowych w okuciach metalowych. Korzystnie okucia metalowe na całej długości roboczej mają jednakową średnicę, co pozwala na znaczne oszczędności materiału. Korzystnie element zabezpieczający ma kształt walca. Korzystnie element zabezpieczający ma kształt wielostopniowy talerzowy. Izolator według wynalazku charakteryzuje się niskim kosztem wykonania i łatwym montaż em. Osłona izolacyjna szczelnie przylegająca do pręta nośnego pozwala na zabezpieczenie rdzenia przed szkodliwymi oddziaływaniem czynników atmosferycznych, w tym wilgoci. Nie trzeba stosować dodatkowo smarów hydrofobowych oraz specjalnych past uszczelniających. Osłona izolatora według wynalazku wykonana jest z tworzywa termoplastycznego, np. kompozytu polimerowego, który może być uzyskany w procesie recyklingu. Wynalazek umożliwia stosowanie dowolnych modyfikowanych tworzyw termoplastycznych oraz standardowych wytłaczarek ślimakowych z głowicą kątową. W drugiej odmianie izolatora, okucie, stanowiące uchwyt ma na całej długości roboczej jednakową średnicę, co pozwala na znaczne oszczędności materiałowe. Połączenie osłony izolatora z uchwytem wykonane jest z jednego materiał u - tworzywa termoplastycznego w trakcie jednej operacji technologicznej. W znanych izolatorach pręt nośny przenosi obciążenia osiowe, natomiast osłona jest swobodnie umieszczona na nim, w izolatorze według wynalazku osłona przejmuje częściowo powstające obciążenia i podlega odkształceniom tak jak pręt nośny.PL 203 257 B1 or circumferential. The face of the fitting touches the face of the insulating sheath, the bearing rod is fastened in the metal fitting, and then the insulator is attached in an injection mold with a suitable socket shape, into which the thermoplastic is injected. The obtained securing element has a shape similar to the shape of an injection mold socket and is equipped with projections formed at local or circumferential recesses in the metal hardware. Preferably, the metal fittings have the same diameter along the entire working length, which allows for significant material savings. Preferably, the security element has the shape of a cylinder. Preferably, the security element has a multi-stage disc shape. The insulator according to the invention is characterized by low manufacturing costs and easy assembly. The insulating cover tightly adheres to the bearing bar, which allows the core to be protected against the harmful effects of weather conditions, including moisture. There is no need to use additional hydrophobic lubricants and special sealing pastes. The casing of the insulator according to the invention is made of a thermoplastic, e.g. a polymer composite, which can be obtained by a recycling process. The invention allows the use of any modified thermoplastics and standard screw extruders with an angular head. In the second version of the insulator, the ferrule, which is the handle, has the same diameter along the entire working length, which allows for significant material savings. The connection of the insulator sheath with the grip is made of one material - thermoplastic during one technological operation. In the known insulators, the support rod carries axial loads, while the cover is placed loosely on it, in the insulator according to the invention the cover partially absorbs the loads that arise and is subject to deformation in the same way as the support rod.

Rozwiązanie według wynalazku objaśnione jest bliżej w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia izolator częściowo w widoku i częściowo w półprzekroju, fig. 2 przedstawia odmianę izolatora z elementem zabezpieczającym z tworzywa termoplastycznego.The solution according to the invention is explained in more detail in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows the insulator partly in view and partly in half section, Fig. 2 shows a variant of the insulator with a thermoplastic securing element.

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

Pręt nośny 1, szklano-żywiczny, zaprasowany jest na obydwóch końcach w okuciach 2 wykonanych z odkuwki ze stali nierdzewnej. Na pręcie nośnym 1 nałożona jest metodą wytłaczania przy użyciu głowicy kątowej, osłona izolacyjna 3. Osłona izolacyjna 3 wykonana jest z tworzywa termoplastycznego i przylega szczelnie do powierzchni pręta 1, co zabezpiecza pręt nośny 1 przed szkodliwym działaniem czynników atmosferycznych. Osłona izolacyjna 3 naniesiona jest na pręcie nie na całej jego długości, końcówki pręta nośnego 1 pozbawione są osłony izolacyjnej 3, tak, że umożliwia to zamocowanie pręta w okuciach metodą tradycyjną, zgodnie z normą BN-75/9317-108. Do głowicy kątowej podaje się pręt nośny 1, który przechodzi przez dyszę o średnicy równej średnicy pręta, co pozwala na uzyskanie centryczności pręta i wychodzi z niej z naniesioną warstwą tworzywa termoplastycznego stanowiącego osłonę izolacyjną 3 o średnicy odpowiadającej średnicy okuć.The support rod 1, glass-resin, is pressed at both ends in fittings 2 made of a stainless steel forgings. The insulating casing 3 is applied to the support rod 1 by extrusion using an angular head. The insulating casing 3 is made of thermoplastic material and adheres tightly to the surface of the bar 1, which protects the support bar 1 against the harmful effects of weather conditions. The insulating cover 3 is not applied to the rod along its entire length, the ends of the supporting rod 1 are devoid of the insulating cover 3, so that the rod can be fixed to the fittings using a traditional method, in accordance with the BN-75 / 9317-108 standard. A bearing bar 1 is fed to the angular head, which passes through a nozzle with a diameter equal to the diameter of the bar, which allows for the centricity of the bar and leaves it with a layer of thermoplastic material constituting an insulating cover 3 with a diameter corresponding to the diameter of the fittings.

P r z y k ł a d IIP r z x l a d II

Pręt nośny 1, szklano-żywiczny, przymocowany jest swoimi końcami w okuciach 2 wykonanych z odkuwki ze stali nierdzewnej, zgodnie z obowiązującą normą BN-75/9317-108 przy zastosowaniu odpowiedniej siły. Na pręcie nośnym 1 nałożona jest metodą wytłaczania przy użyciu głowicy kątowej osłona izolacyjna 3. Osłona izolacyjna 3 wykonana jest z tworzywa termoplastycznego i przylega szczelnie do powierzchni pręta 1, co zabezpiecza pręt nośny 1 przed szkodliwym działaniem czynników atmosferycznych. Okucia metalowe 2, do których przymocowany jest pręt nośny 1 na całej długości roboczej mają jednakową średnicę, przy czym na końcach wyposażone są we wgłębienia znajdujące się na całym obwodzie, na powierzchni zewnętrznej okuć. Czoło okucia 2 styka się z czołem osłony izolacyjnej 3. W miejscach ich styku izolator ma element zabezpieczający 4 wykonany z tworzywa termoplastycznego trwale naniesiony na nie metodą wtryskową. Element zabezpieczający 4 posiada kształt walca i wyposażony jest w wypusty 5, które znajdują się we wgłębieniach w okuciach metalowych. Pręt nośny 1 wraz z przymocowanymi do niego okuciami 2 mocuje się w formie wtryskowej posiadającej gniazdo w kształcie walca, do którego wtryskuje się tworzywo termoplastyczne. Otrzymuje się element zabezpieczający posiadający kształt walca wyposażony w wypusty, które powstały w miejscach wgłębień w okuciach metalowych.The support rod 1, glass-resin, is fixed with its ends in fittings 2 made of stainless steel forgings, in accordance with the applicable standard BN-75 / 9317-108 with the use of appropriate force. An insulating cover 3 is applied to the support rod 1 by extrusion using an angular head. The insulation cover 3 is made of thermoplastic material and adheres tightly to the surface of the rod 1, which protects the support rod 1 against the harmful effects of weather conditions. The metal fittings 2, to which the supporting bar 1 is attached, have the same diameter along the entire working length, and at their ends are provided with recesses all around, on the outer surface of the fittings. The face of the fitting 2 is in contact with the face of the insulating cover 3. In the places of their contact, the insulator has a protective element 4 made of thermoplastic material permanently injection-molded. The security element 4 has the shape of a cylinder and is equipped with tongues 5, which are located in recesses in the metal hardware. The support bar 1 with the fittings 2 attached to it is mounted in an injection mold having a cylinder-shaped seat into which thermoplastic material is injected. A security element having the shape of a cylinder is obtained, provided with projections which are formed in the places of recesses in the metal fittings.

Claims

1. A traction traction insulator with a core made of a glass fiber rod or tube and an insulating sheath placed in metal fittings, characterized in that the insulating sheath (3) is made of

It is made of a thermoplastic material, adheres directly to the surface of the rod (1) and is permanently connected to it by means of extrusion with the use of an angular head.

2. The insulator according to claim The method of claim 1, characterized in that at the points of contact between the ends of the insulating sheath (3) and the metal fittings (2), it has a securing element (4) made of thermoplastic material permanently injection-molded on them and axially fixed by means of projections (5).

3. The insulator according to claim A method according to claim 2, characterized in that the metal fittings (2) have local or circumferential recesses (6) at their ends.

4. The insulator according to claim A method according to claim 2, characterized in that the metal fittings (2) have the same diameter over the entire working length.

5. The insulator according to claim A device according to claim 2, characterized in that the securing element (4) is cylindrical.

6. The insulator according to claim A device according to claim 2, characterized in that the connecting element (4) has a multi-stage disc shape.