RU2211495C2

RU2211495C2 - Electric insulator

Info

Publication number: RU2211495C2
Application number: RU2001123829A
Authority: RU
Inventors: К.А. Покатаев
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Пермский завод "Машиностроитель"
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2003-08-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; insulating structures and insulators. SUBSTANCE: electric insulator has central bearing member made in the form of body of revolution such as glass-reinforced plastic tube enclosed by external sheath of fibrous material impregnated with polymeric binder and provided with external projecting screw or internal insulating sheath of fibrous material impregnated with polymeric binder and provided with internal projecting screw (not illustrated on drawing). Central bearing member may also carry both sheath with external projecting screw and that with internal one. EFFECT: enhanced electrical and mechanical strength. 9 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, точнее к электроизолирующим конструкциям, и может быть использовано при изготовлении электрических изоляторов. The invention relates to electrical engineering, more specifically to electrical insulating structures, and can be used in the manufacture of electrical insulators.

Известен электрический изолятор, содержащий полимерный литой цилиндр с по крайней мере одним наружным и внутренним внутренними винтовым ребром (см. А.с. СССР 1817139, МКИ Н 01 В 17/00). Known electrical insulator containing a polymer cast cylinder with at least one outer and inner inner screw rib (see A.S. USSR 1817139, MKI N 01 B 17/00).

Недостатком этого электрического изолятора является его низкая электрическая и механическая прочность, т.к. в его полимерном цилиндре отсутствуют армирующие элементы. The disadvantage of this electrical insulator is its low electrical and mechanical strength, because there are no reinforcing elements in its polymer cylinder.

Известен другой электрический изолятор, включающий центральный несущий элемент, выполненный в форме тела вращения, например стеклопластиковой трубы, и размещенную снаружи и/или внутри него оболочку с соответственно по крайней мере одним наружным и/или одним внутренним винтовым выступом, выполненную из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим (см. А. с. СССР 855744, МКИ Н 01 В 17/00). Выступ может быть кольцевым или винтовым. В качестве волокнистого материала в этом электрическом изоляторе использованы непрерывные нити, например стеклянные. Выступы оболочки у этого изолятора имеют асимметричный профиль. Another electrical insulator is known, including a central bearing element made in the form of a body of revolution, for example a fiberglass pipe, and a shell located on the outside and / or inside of it with at least one outer and / or one inner screw protrusion made of fibrous material impregnated polymer binder (see A. S. of the USSR 855744, MKI N 01 B 17/00). The protrusion can be annular or screw. Continuous filaments, such as glass, are used as the fibrous material in this electrical insulator. The protrusions of the shell of this insulator have an asymmetric profile.

Благодаря тому, что в этом электрическом изоляторе несущий элемент и оболочка выполнены из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, он по сравнению с вышеописанным имеет более высокую механическую и электрическую прочность. Due to the fact that in this electrical insulator the supporting element and the sheath are made of a fibrous material impregnated with a polymer binder, it has a higher mechanical and electrical strength compared to the above.

Недостаток данного электрического изолятора заключается в том, что его механическая и электрическая прочность являются все же недостаточно высокими. The disadvantage of this electrical insulator is that its mechanical and electrical strength are still not high enough.

Объясняется это невозможностью реализации рациональной структуры армирования - расположения армирующих нитей вдоль меридиана электрического изолятора, а также низкой реализацией потенциально высоких характеристик волокнистого материала, вызванной наличием утяжин, складок и провисов его в оболочке, возникающих вследствие асимметричности профилей винтовых выступов. This is explained by the impossibility of realizing a rational structure of reinforcement - the location of reinforcing threads along the meridian of the electrical insulator, as well as the low realization of the potentially high characteristics of the fibrous material caused by the presence of weights, folds and sagging in the shell resulting from the asymmetry of the profiles of the screw protrusions.

В основу настоящего изобретения положена задача разработки такой конструкции электрического изолятора, которая позволила бы повысить его электрическую и механическую прочность. The basis of the present invention is the task of developing such a design of an electrical insulator, which would improve its electrical and mechanical strength.

Поставленная задача решается тем, что в известном электрическом изоляторе, включающем центральный несущий элемент, выполненный в форме тела вращения, например стеклопластиковой трубы, и размещенную снаружи и/или внутри него оболочку с соответственно по крайней мере одним наружным и/или одним внутренним винтовым выступом, выполненную из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, в качестве волокнистого материала использована ткань, при этом ткань в зоне каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине, образует часть линейчатой винтовой поверхности, например, конволютного геликоида. The problem is solved in that in the known electrical insulator, including a Central bearing element made in the form of a body of revolution, for example a fiberglass pipe, and placed on the outside and / or inside the shell with at least one outer and / or one inner screw protrusion, made of a fibrous material impregnated with a polymeric binder, a fabric was used as the fibrous material, with the fabric in the area of each side surface of the outer protrusion adjacent to its core novation, and / or in the area of each side surface of the inner protrusion adjacent to its apex, forms part of a ruled helical surface, for example, a convolute helicoid.

Кроме того, ткань в зоне каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине, может образовывать часть поверхности прямого конволютного геликоида. In addition, tissue in the area of each side surface of the outer protrusion adjacent to its base, and / or in the area of each side surface of the inner protrusion adjacent to its apex, may form part of the surface of a direct convolute helicoid.

Кроме того, в качестве ткани может быть использована стеклоткань, уточные нити или жгуты которой расположены в оболочке преимущественно вдоль его меридиана. In addition, fiberglass fabric can be used as the fabric, the weft threads or bundles of which are located in the shell mainly along its meridian.

Кроме того, ткань может иметь преобладающую линейную плотность утка над линейной плотностью основы. In addition, the fabric may have a predominant linear weft density over the linear density of the warp.

Кроме того, оболочка может иметь на переходных участках между соседними гребнями выступа цилиндрические поверхности и может быть приклеена или приформована по ним к несущему элементу. In addition, the shell may have cylindrical surfaces on the transitional sections between adjacent ridges of the protrusion and may be glued or molded thereon to the supporting element.

Кроме того, ткань может быть пропитана таким же полимерным связующим, на основе которого изготовлен несущий элемент, например эпоксидным связующим на основе циклоалифатической эпоксидной смолы. In addition, the fabric can be impregnated with the same polymer binder, on the basis of which the carrier is made, for example, an epoxy binder based on cycloaliphatic epoxy resin.

Кроме того, каждый наружный и/или внутренний выступ оболочки может быть полым и заполненным гетерогенным, например спиральными слоями однонаправленного стеклопластика, или гомогенным полимером, например кремнийорганической резиной. In addition, each outer and / or inner protrusion of the shell can be hollow and filled with heterogeneous, for example, spiral layers of unidirectional fiberglass, or a homogeneous polymer, for example, silicone rubber.

Кроме того, между оболочкой и несущим элементом может иметься радиальный зазор, заполненный гомогенным полимером, например кремнийорганической резиной. In addition, between the shell and the supporting element there may be a radial gap filled with a homogeneous polymer, for example silicone rubber.

Кроме того, на наружной поверхности оболочки может быть размещено защитное покрытие из трекингостойкого материала, например кремнийорганической резины. In addition, a protective coating of tracking-resistant material, such as silicone rubber, can be placed on the outer surface of the shell.

В известных технических решениях не обнаружено электрических изоляторов с указанной совокупностью признаков, это доказывает соответствие заявляемого электрического изолятора критерию изобретения "новизна". In the known technical solutions, no electrical insulators with the indicated set of features were found, this proves the compliance of the claimed electrical insulator with the criteria of the invention of "novelty."

Использование в качестве волокнистого материала ткани обеспечивает рациональную схему армированию оболочки. Это повышает электрическую и механическую прочность электрического изолятора. The use of fabric as a fibrous material provides a rational scheme for shell reinforcement. This increases the electrical and mechanical strength of the electrical insulator.

Образование тканью в зоне каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине, части линейчатой винтовой поверхности, например, конволютного геликоида создает условия для использования в качестве армирующего материала ткани с распределением ее в указанной оболочке без значительных утяжин, складок и провисов, что обеспечивает достаточную сплошность и монолитность оболочки. The formation in the zone of each side surface of the outer protrusion adjacent to its base, and / or in the area of each side surface of the inner protrusion adjacent to its top, a part of a ruled helical surface, for example, a convolute helicoid, creates conditions for using fabric with reinforcing material its distribution in the specified shell without significant sagging, folds and sagging, which ensures sufficient continuity and monolithicity of the shell.

Образование тканью в зоне каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине, прямого конволютного геликоида позволяет дополнительно уменьшить в оболочке величину и количество утяжин, складок и провисов ткани, т.е. еще больше повысить ее монолитность и оплошность. Это достигается вследствие того, что в зонах отрицательной кривизны (каждой боковой поверхности наружного выступа, прилегающей к его основанию, и/или в зоне каждой боковой поверхности внутреннего выступа, прилегающей к его вершине) нити основы ткани уложены практически по прямолинейным образующим поверхности прямого конволютного геликоида. The formation of a straight convolute helicoid in the zone of each side surface of the outer protrusion adjacent to its base and / or in the area of each side surface of the inner protrusion of the helix can further reduce the size and number of fabric sags, folds and sagging in the shell, t .e. to further increase its solidity and oversight. This is achieved due to the fact that in areas of negative curvature (each side surface of the outer protrusion adjacent to its base, and / or in the area of each side surface of the inner protrusion adjacent to its top), the warp yarns are laid almost along the rectilinear generatrices of the surface of a direct convolute helicoid .

Использование в качестве ткани стеклоткани, уточные нити или жгуты которой расположены в оболочке преимущественно вдоль ее меридиана, обеспечивает уменьшение толщины стенки оболочки или увеличение несущей способности электрического изолятора. The use of fiberglass fabric as a fabric, the weft threads or bundles of which are located in the shell mainly along its meridian, provides a decrease in the shell wall thickness or an increase in the load-bearing capacity of the electrical insulator.

Преобладание линейной плотности утка ткани над линейной плотностью ее основы позволяет увеличить прочность оболочки в направлении действия электрического тока и главных напряжений, вызываемых механическими нагрузками. The predominance of the linear density of the weft of the fabric over the linear density of its base allows you to increase the strength of the shell in the direction of the electric current and the main stresses caused by mechanical stress.

Наличие у оболочки на переходных участках между соседними гребнями выступа цилиндрических поверхностей, по которым она приклеена или приформована к несущему элементу, позволяет' повысить прочность и надежность соединения оболочки с несущим элементом. The presence of a shell on the transitional sections between adjacent ridges of the protrusion of cylindrical surfaces on which it is glued or molded to the bearing element, allows to increase the strength and reliability of the connection of the shell with the bearing element.

Пропитка ткани таким же полимерным связующим, на основе которого изготовлен несущий элемент, например эпоксидным связующим на основе циклоалифатической эпоксидной смолы, обеспечивает однородность полимерной композиции оболочки и несущего элемента, что обеспечивает их надежное соединение, а также исключает необходимость применения специальных защитных покрытий. Impregnation of the fabric with the same polymer binder, on the basis of which the carrier is made, for example, an epoxy binder based on cycloaliphatic epoxy resin, ensures uniformity of the polymer composition of the shell and the carrier, which ensures their reliable connection, and also eliminates the need for special protective coatings.

Выполнение выступа оболочки полым и заполненным гетерогенным, например спиральными слоями однонаправленного стеклопластика, или гомогенным полимером, например кремнийорганической резиной, позволяет улучшить электрические свойства изолятора, в частности повысить пробивное напряжение. The implementation of the protrusion of the shell hollow and filled with heterogeneous, for example spiral layers of unidirectional fiberglass, or a homogeneous polymer, for example silicone rubber, can improve the electrical properties of the insulator, in particular to increase the breakdown voltage.

Наличие между оболочкой и несущим элементом радиального зазора, заполненного гомогенным полимером, например кремнийорганической резиной, позволяет надежно защитить стеклопластиковый центральный несущий элемент от вредных атмосферных и других воздействий. The presence between the shell and the bearing element of the radial gap filled with a homogeneous polymer, such as silicone rubber, can reliably protect the fiberglass central bearing element from harmful atmospheric and other influences.

Размещение на наружной поверхности оболочки защитного покрытия из трекингостойкого материала, например кремнийорганической резины, позволяет надежно защитить оболочку от атмосферных и других воздействий. Placing on the outer surface of the shell a protective coating of tracking resistant material, for example, silicone rubber, can reliably protect the shell from atmospheric and other influences.

Новый технический эффект заявляемого электрического изолятора заключается в повышении его электрической и механической прочности. A new technical effect of the inventive electrical insulator is to increase its electrical and mechanical strength.

Из известного уровня техники не выявлено влияние предписываемых предлагаемому изобретению преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного технического результата. The prior art does not reveal the effect of the transformations prescribed by the invention, characterized by significant features distinguishing from the prototype, on the achievement of the specified technical result.

Это доказывает соответствие предложенного электрического изолятора критерию изобретения "изобретательский уровень". This proves that the proposed electrical insulator criteria of the invention "inventive step".

Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи дается описание предлагаемого электрического изолятора. Below with reference to the accompanying drawings, a description of the proposed electrical insulator.

На фиг.1 изображен общий вид электрического изолятора с оболочкой, имеющей наружный винтовой выступ;
на фиг.2 - общий вид электрического изолятора с оболочкой, имеющей внутренний винтовой выступ;
на фиг. 3 - общий вид электрического изолятора с наружной и внутренней оболочками, имеющими соответственно наружный и внутренний винтовой выступы.Figure 1 shows a General view of an electrical insulator with a shell having an outer screw protrusion;
figure 2 is a General view of an electrical insulator with a shell having an internal helical protrusion;
in FIG. 3 is a general view of an electrical insulator with outer and inner shells having respectively outer and inner helical protrusions.

Электрический изолятор включает центральный несущий элемент 1, выполненный в форме тела вращения, например стеклопластиковой трубы, и размещенную снаружи него оболочку 2 из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим (на чертеже не обозначенного), с наружным винтовым выступом 3 (см. фиг.1) или размещенную внутри него оболочку 4 из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим (на чертеже не обозначенного), с внутренним винтовым выступом 5 (см. фиг.2). На центральном несущем элементе 1 могут быть размещены и оболочка 2 с наружным винтовым выступом 3, и оболочка 4 с внутренним винтовым выступом 5 (см. фиг.3). The electrical insulator includes a central supporting element 1, made in the form of a body of revolution, for example a fiberglass pipe, and a shell 2 made of a fibrous material impregnated with a polymer binder (not shown in the drawing), with an external screw protrusion 3 (see figure 1) or a shell 4 made of fibrous material impregnated with a polymer binder (not indicated in the drawing) with an internal screw protrusion 5 (see FIG. 2). On the Central supporting element 1 can be placed and the shell 2 with the outer screw protrusion 3, and the shell 4 with the inner screw protrusion 5 (see figure 3).

В качестве волокнистого материала использована пропитанная полимерным связующим ткань 6, которая в зоне 7 каждой боковой поверхности наружного выступа 3, прилегающей к его основанию 8, и/или в зоне 9 каждой боковой поверхности внутреннего выступа 5, прилегающей к его вершине 10, образует часть 11 и/или 12 линейчатой винтовой поверхности, например, конволютного геликоида (см. фиг.1, 2 и 3). As the fibrous material used fabric impregnated with a polymeric binder fabric 6, which in part 7 of each side surface of the outer protrusion 3 adjacent to its base 8, and / or in zone 9 of each side surface of the inner protrusion 5 adjacent to its top 10, forms part 11 and / or 12 a ruled helical surface, for example, a convolute helicoid (see FIGS. 1, 2 and 3).

В качестве волокнистого материала использована пропитанная полимерным связующим ткань 6, которая в зоне 7 каждой боковой поверхности наружного выступа 3, прилегающей к его основанию 8, и/или в зоне 9 каждой боковой поверхности внутреннего выступа 5, прилегающей к его вершине 10, образует часть 11 и/или 12 линейчатой винтовой поверхности, а именно прямого конволютного геликоида (см. фиг.1, 2 и 3). Поверхность прямого конволютного геликоида имеет прямолинейную образующую 13 (фиг.1) или 14 (фиг.2), составляющую с осью вращения несущего элемента 1 угол наклона ψ=90^o.As the fibrous material used fabric impregnated with a polymer binder fabric 6, which in part 7 of each side surface of the outer protrusion 3 adjacent to its base 8, and / or in the zone 9 of each side surface of the inner protrusion 5 adjacent to its top 10, forms part 11 and / or 12 of a ruled helical surface, namely a direct convolute helicoid (see FIGS. 1, 2 and 3). The surface of the direct convolute helicoid has a rectilinear generatrix 13 (Fig. 1) or 14 (Fig. 2), which constitutes an inclination angle ψ = 90 ^° with the axis of rotation of the carrier element 1.

В качестве ткани 6 может быть использована стеклоткань, уточные нити (жгуты) 15 (см. фиг.1) которой расположены в оболочке 2 (4) преимущественно вдоль ее меридиана. As the fabric 6 can be used fiberglass, weft yarn (bundles) 15 (see figure 1) which are located in the shell 2 (4) mainly along its meridian.

Ткань 6 может иметь преобладающую линейную плотность утка над линейной плотностью основы. Fabric 6 may have a predominant linear weft density over the linear density of the warp.

Оболочка 2 и оболочка 4 могут иметь на переходных участках между соседними гребнями 16 наружного выступа 3 и между соседними гребнями 17 внутреннего выступа 5 цилиндрические поверхности 18 и 19 соответственно и приклеены или приформованы по ним к несущему элементу 1 (см. фиг.3). The shell 2 and the shell 4 may have cylindrical surfaces 18 and 19 on the transitional sections between adjacent ridges 16 of the outer protrusion 3 and between adjacent ridges 17 of the inner protrusion 5, respectively, and are glued or formed on them to the bearing element 1 (see Fig. 3).

Ткань 6 оболочки 2 и оболочки 4 может быть пропитана таким же полимером, на основе которого изготовлен несущий элемент 1, например эпоксидным связующим на основе циклоалифатической эпоксидной смолы. Ткань оболочек 2, 4, изображенных на фиг. 1, 2, может быть также пропитана таким же полимерным связующим, на основе которого изготовлены соответствующие элементы 1. The fabric 6 of the shell 2 and the shell 4 can be impregnated with the same polymer, on the basis of which the supporting element 1 is made, for example, an epoxy binder based on cycloaliphatic epoxy resin. The fabric of the shells 2, 4 shown in FIG. 1, 2, can also be impregnated with the same polymer binder, on the basis of which the corresponding elements 1 are made.

Выступы 3 и 5 оболочек 2 и 4 могут быть полыми и заполненными винтовым элементом 20 из гомогенного полимера (см. фиг.1), например кремнийорганической резиной, или винтовым элементом 21 (см. фиг.2) из гетерогенного полимера, например в виде спиральных слоев однонаправленного стеклопластика (не обозначены). The protrusions 3 and 5 of the shells 2 and 4 can be hollow and filled with a screw element 20 of a homogeneous polymer (see figure 1), for example silicone rubber, or a screw element 21 (see figure 2) of a heterogeneous polymer, for example in the form of spiral layers of unidirectional fiberglass (not labeled).

Между оболочкой 2 и несущим элементом 1 может иметься радиальный зазор (не обозначенный), заполненный винтовым элементом 22 из гомогенного полимера, например кремнийорганической резины (см. фиг.1). При этом элементы 20, 22 выполнены за одно целое в виде длинномерного экструдированного профиля, приклеенного к несущему элементу 1. Between the shell 2 and the supporting element 1 there may be a radial clearance (not indicated) filled with a screw element 22 made of a homogeneous polymer, for example silicone rubber (see figure 1). The elements 20, 22 are made in one piece in the form of a long extruded profile glued to the supporting element 1.

На наружной поверхности оболочки 2 (4) (см. фиг.1, 2) может быть размещено защитное покрытие 23 из трекингостойкого материала, например кремнийорганической резины. On the outer surface of the shell 2 (4) (see FIGS. 1, 2), a protective coating 23 of tracking-resistant material, for example, silicone rubber, can be placed.

При работе электрического изолятора, воспринимающего значительные изгибающий и крутящий моменты, оболочка 2 и/или 4, работая совместно с несущим элементом 1, обеспечивает требуемую несущую способность под действием механических и термических нагрузок за счет повышения жесткости (момента инерции) стенок конструкции. When operating an electrical insulator that receives significant bending and torques, the shell 2 and / or 4, working together with the bearing element 1, provides the required bearing capacity under the influence of mechanical and thermal loads by increasing the rigidity (moment of inertia) of the walls of the structure.

Claims

1. An electrical insulator comprising a central support element made in the form of a body of revolution, for example a fiberglass pipe, and a shell placed on the outside and / or inside with at least one outer and / or one inner screw protrusion made of fiber impregnated material polymer binder, characterized in that the fabric is used as a fibrous material, with the fabric in the area of each side surface of the outer protrusion adjacent to its base, and / or in the area of each the side surface of the inner protrusion adjacent to its apex forms part of a ruled helical surface, for example, a convolute helicoid.

2. The electrical insulator according to claim 1, characterized in that the tissue in the area of each side surface of the outer protrusion adjacent to its base, and / or in the area of each side surface of the inner protrusion adjacent to its top, forms part of the surface of the direct convolute helicoid.

3. An electrical insulator according to claim 1, characterized in that fiberglass is used as the fabric, the weft threads or bundles of which are located in the shell mainly along its meridian.

4. The electrical insulator according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the fabric has a predominant linear density of the weft over the linear density of the warp.

5. Electrical insulator according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the shell has a cylindrical surface on the transitional sections between adjacent ridges of the protrusion and is glued or molded on them to the supporting element.

6. The electrical insulator according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the fabric is impregnated with the same polymer binder, on the basis of which the supporting element is made, for example an epoxy binder based on cycloaliphatic epoxy resin.

7. Electrical insulator according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that each outer and / or inner protrusion of the shell is made hollow and filled with heterogeneous, for example spiral layers of unidirectional fiberglass or a homogeneous polymer, for example silicone rubber.

8. An electrical insulator according to claim 7, characterized in that there is a radial gap between the shell and the supporting element, filled with a homogeneous polymer, for example silicone rubber.

9. An electrical insulator according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that on the outer surface of the shell is placed a protective coating of tracking resistant material, such as silicone rubber.