ИЗОЛЯТОР ФАРФОРОВЫЙ ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к изоляторам фарфоровым для контактной сети железных дорог, подверженным действию растягивающих и крутящих моментов, используемых для изоляции и крепления электрических устройств контактной сети железных дорог.
Известен изолятор, имеющий увеличенный диаметр изоляционной части в месте армирования (А.с. СССР 271604, МКИ Н 01 В 17/14). Основным недостатком этого изолятора является его низкая механическая прочность при растяжении и изгибе. Известно, что при увеличении площади опасного сечения фарфоровой изоляционной части, механическая прочность при изгибе и растяжении уменьшается, что объясняется неоднородностью фарфорового черепка (Синявский В.Н. Расчет и конструирование электрокерамических конструкций. Учебник для электромеханических техникумов, Изд. 2-е доп.и перераб. М., «Энергия», 1977, с.14).
Известна также арматура изолятора в виде фланца со сквозным отверстием и пазами (А.с. СССР 1525755, МКИ H 01 В 17/38). Основным недостатком такой арматуры является то, что она не может быть использована для армирования изоляторов, подверженных воздействию растягивающих моментов, в частности для армирования изоляторов для контактной сети железных дорог.
Известен изолятор, содержащий изоляционную часть и фланцы, закрепленные в торцах изоляционной части с помощью цементной связки (Синявский В.Н. Расчет и конструирование электрокерамических конструкций. Учебник для электромеханических техникумов. Изд. 2-е доп. и перераб. М., «Энергия», 1977, с.42). Изоляционная часть такого изолятора в месте армирования имеет поверхность с накаткой для предотвращения проворачивания изоляционной части во фланце при воздействии крутящего момента. Основным недостатком этого изолятора является недостаточная механическая прочность. Объясняется это тем, что накатка выполняется надавливанием по сырому полуфабрикату изоляционной части, при этом нарушается текстура поверхности фарфора, в результате чего при последующем обжиге появляются микротрещины, ухудшающие механическую прочность изоляционной части в месте армирования.
Известен изолятор, содержащий изоляционную часть и фланцы, закрепленные в торцах изоляционной части с помощью цементной связки (Электрические изоляторы /
Н.С.Костюков, Н.В.Минаков, В.А.Князев и др.; Под ред. Н.С.Костюкова. - М.: Энергоатомиздат, 1984, с.97). Изоляционная часть такого изолятора в месте армирования имеет гладкую поверхность с продольными пазами для предотвращения проворачивания изоляционной части во фланце при воздействии крутящего момента. Основным недостатком такого изолятора является то, что его механическая прочность все же недостаточна.
За ближайший аналог заявляемой полезной модели выбран изолятор фарфоровый для контактной сети железных дорог, содержащий изоляционную часть, торцы которой армированы металлическими оконцевателями с помощью цементной связки. (Каталог открытого акционерного общества «ЭЛИЗ», Раздел 1. Изоляторы для контактной сети железных дорог, ОАО «ЭЛИЗ», г.Пермь, 2003, с.3-4). Изоляционная часть этого изолятора в месте армирования и внутренняя поверхность оконцевателя имеют коническую поверхность. Вышеуказанные признаки являются общими с предлагаемой полезной моделью.
Недостатком этого изолятора фарфорового для контактной сети железных дорог является его низкий запас механической прочности. На линиях контактной сети железных дорог изоляторы испытывают значительные механические растягивающие нагрузки от веса проводов и давления ветра. Эти нагрузки учитываются при определении нормированной механической прочности изолятора при растяжении. При неблагоприятных погодных условиях (оледенение) или аварийных ситуациях, на изолятор может воздействовать механическая растягивающая нагрузка превышающая нормированную. При этом возможно разрушение изолятора, его падение, падение проводов контактной сети железных дорог, что может привести к травмам и смертельным исходам от поражения высоким напряжением и от падения тяжелого изолятора. Кроме того, изолятор подвергается крутящим моментам, которые также могут вызвать его разрушение.
Испытания этого изолятора показывают, что при воздействии на него механической растягивающей силы, превышающей нормированную в среднем на 12%, в некоторых случаях происходит разрушение цементной связки и выход изоляционной части из оконцевателя, при этом изоляционная часть падает и разрушается, в других случаях происходит разрушение изоляционной части в опасном сечении - в месте входа изоляционной части в оконцеватель. Запас прочности этого изолятора недостаточен при возникновении аварийных ситуаций.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения запаса механической прочности и надежности известного изолятора фарфорового для контактной сети железных дорог.
Для достижения указанного технического результата в изоляторе фарфоровом для контактной сети железных дорог, содержащем изоляционную часть с гладкой конической поверхностью с вертикальными глухими пазами в месте армирования и металлические оконцеватели с конической внутренней поверхностью, укрепленные в торцах изоляционной части с помощью цементной связки, вертикальных глухих пазов содержится не менее двух, длиной не менее половины глубины заделки изоляционной части в оконцеватель, угол конусности изоляционной части составляет 4-6° а угол конусности оконцевателя составляет 4°.
Отличительными признаками предлагаемой полезной модели от указанного выше технического решения является то, что вертикальных глухих пазов в изоляторе фарфоровом для контактной сети железных дорог содержится не менее двух, длиной не менее половины глубины заделки изоляционной части в оконцеватель, угол конусности изоляционной части составляет 4-6° а угол конусности оконцевателя составляет 4°.
Благодаря наличию этих признаков повышен запас механической прочности и надежность изолятора фарфорового для контактной сети железных дорог.
На фиг. изображен узел армирования предлагаемого изолятора фарфорового для контактной сети железных дорог.
1
1
Изолятор содержит изоляционную часть 1 с углом конусности α и металлические оконцеватели 2 с углом конусности α, укрепленные в торцах изоляционной части 1 с помощью цементной связки 3. При этом изоляционная часть 1 в месте армирования выполнена гладкой с не менее чем двумя вертикальными глухими пазами 4, длина которых составляет не менее половины глубины заделки изоляционной части 1 в оконцеватель 2, угол конусности изоляционной части α составляет 4-6° а угол конусности оконцевателя α составляет 4°.
Параметры изолятора, который взят в качестве прототипа, и предлагаемого изолятора представлены в таблице.
Наименование параметра
Прототип
Полезная модель
Угол конусности изоляционной части в месте
3
4-6
армирования α, градусов
Угол конусности оконцевателя α<sub>1</sub>, градусов
8
4
Наименование параметра
Прототип
Полезная модель
Нормированная механическая прочность
100
100
при растяжении, кН
Механическая прочность при растяжении,
установленная опытным путем, кН:
фактическая
100-120
110-150
средняя
112
127
Средний запас механической прочности при
12
27
растяжении, % от нормированной
Выполнение поверхности изоляционной части в месте армирования
С накаткой
Гладкая с двумя вертикальными пазами
Механическая прочность при кручении,
1,7
1,8
установленная опытным путем, кН·м
Изоляционная часть в месте армирования выполнена гладкой. Для предотвращения проворачивания изоляционной части в оконцевателе под действием крутящего момента на ней выполнены не менее двух вертикальных глухих паза, при этом их длина составляет не менее половины глубины заделки изоляционной части в оконцеватель. Количество и длина пазов установлены опытным путем. Выполнение пазов на головке позволяет повысить механическую прочность изолятора при кручении, по сравнению с прототипом. Кроме того, изготовление пазов не влияет на поверхностную текстуру фарфора изоляционной части в месте армирования и не приводит к образованию микротрещин, что также положительно сказывается на механической прочности изолятора.
Для увеличения механической прочности при воздействии растягивающей силы, угол конусности изоляционной части составляет 4-6°, угол конусности внутренней поверхности оконцевателя составляет 4°. Таким образом, поверхность изоляционной части в месте армирования и внутренняя поверхность оконцевателя параллельны или слегка расходятся к торцу изоляционной части. В первом случае действующие в узле армирования силы распределены равномерно, во втором - увеличиваются к торцу изоляционной части, что позволяет снизить механическую нагрузку на изоляционную часть в опасном сечении. Кроме того, за счет этого происходит перераспределение действующих в узле армирования напряжения смятия и среза цементной связки, что в свою очередь позволяет увеличить механическую прочность и надежность узла армирования и всего изолятора в целом. При испытаниях такого изолятора, разрушение цементной связки, выход из оконцевателя и падение изоляционной части происходило при воздействии на него механической растягивающей силы, превышающей нормированную в среднем на 27%. Такой запас прочности изолятора достаточен при возникновении аварийных ситуаций.
При угле конусности изоляционной части больше 6°, происходит увеличение толщины шва цементной связки, что ухудшает влагостойкость цементной связки и, как следствие, надежность изолятора. При угле конусности изоляционной части и внутренней поверхности оконцевателя меньше 4°, механическая прочность при растяжении изолятора уменьшается, что объясняется увеличением напряжения среза цементной связки.
Использование всех вышеперечисленных существенных, отличительных признаков позволяет повысить запас механической прочности и надежность изолятора фарфорового для контактной сети железных дорог. Предлагаемая полезная модель имеет средний запас механической прочности при растяжении равный 27% нормированной механической прочности, что в два раза больше по сравнению с прототипом. Технология изготовления такого изолятора аналогична технологии изготовления прототипа.