ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ СТЕКЛОДЕТАЛЬ ТАРЕЛЬЧАТОГО ИЗОЛЯТОРА
ELECTRIC INSULATING GLASS PIECE OF DISC INSULATOR

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к конструктивным элементами высоковольтных подвесных изоляторов тарельчатого типа воздушных линий электропередач.
Известна электроизоляционная деталь тарельчатого изолятора с головкой и тарелкой, выполненных в виде поверхностей вращения, при этом внешняя поверхность тарелки, обращенная к головке, выполнена выпуклой, а внутренняя поверхность выполнена вогнутой и по меньшей мере одна из упомянутых поверхностей приспособлена для размещения на ней дополнительного элемента из изоляционного материала (см. RU2559786 C2, опуб., 10.06.2014).
Недостатком известной детали является отсутствие возможности дистанционного контроля за ее целостностью. Так, дополнительный элемент на внешней поверхности стеклодетали, являющийся покрытием большей части ее поверхности, создает достаточно прочную оболочку, которая удерживает первоначальную форму треснувшей или разрушенной стеклодетали, что не позволяет установить факт выхода из строя стеклодетали и соответственно ухудшения характеристик изолятора.
Техническая проблема состоит в обеспечении возможности визуального дистанционного установления факта аварийного состояния стеклодетали за счет фиксации изменения ее внешней формы, достигаемой достаточной податливостью дополнительного внешнего элемента. При этом, следует обеспечить достаточную прочность дополнительного элемента, чтобы избежать осыпание разрушенной стеклодетали.
Техническим результатом является повышение надежности визуального обнаружения факта выхода из строя стеклодетали с дополнительным внешним элементом. Выраженность факта разрушения, его явная визуализация, обеспечивается подбором габаритно-весовых параметров стеклодетали, который осуществляется с учетом характеристик и при сохранении целостности дополнительного элемента с целью предотвращения осыпания разрушенной стеклодетали, падения отколотых частей на соседние изделия или на землю.
Техническая проблема решается и технический результат достигается тем, что электроизоляционная стеклодеталь тарельчатого изолятора имеет головку и тарелку, выполненные в виде поверхностей вращения, при этом внешняя поверхность тарелки, обращенная к головке, выполнена выпуклой, а внутренняя поверхность выполнена вогнутой и, по меньшей мере, одна из упомянутых поверхностей приспособлена для размещения на ней дополнительного элемента из изоляционного материала, при этом, согласно тизобретению, на внешней выпуклой поверхности тарелки вокруг головки выполнен соосный с тарелкой кольцевой выступ, имеющий, по крайней мере, торцевую поверхность и наружную боковую поверхность вращения, причем дополнительный элемент расположен, по крайней мере, на внешней выпуклой поверхности тарелки и соединен с наружной боковой поверхностью кольцевого выступа, при этом толщина дополнительного элемента в зоне его соединения с боковой поверхностью выступа не превышает высоту выступа с возможностью предотвращения скапливания жидкости на торцевой поверхности выступа до зоны контакта дополнительного элемента с боковой поверхностью выступа, а в месте контакта дополнительного элемента с внешней поверхностью тарелки и с внутренней ее поверхностью его толщина находится в пределах величины 1-5 миллиметров при условии, что внешний диаметр тарелки, находится в диапазоне 240-260 миллиметров, а отношение диаметра тарелки к диаметру кольцевого выступа находится в пределах от 2 до 3,5.
Технический результат достигается также тем, что торцевая поверхность выступа может быть плавно сопряжена с наружной стороной головки.
Технический результат достигается также тем, что торцевая поверхность выступа может быть выполнена плоской.
Технический результат достигается также тем, что боковая поверхность выступа может быть образована вращением кривой линии вокруг геометрической оси вращения.
Технический результат достигается также тем, что кольцевой выступ сформирован с использованием отдельной кольцевой детали, контактирующей с внешней поверхностью тарелки.
Технический результат достигается и тем, что отдельная кольцевая деталь неразъемно скреплена с тарелкой в зоне контакта их поверхностей.
В рамках раскрытия настоящего изобретения и с целью упрощения формулировок термином «внешняя поверхность стеклодетали» обозначается поверхность стеклодетали, которая будет обращена вверх в рабочем (эксплуатационном) состоянии подвесного тарельчатого изолятора. Термином «внутренняя поверхность стеклодетали» обозначается поверхность стеклодетали, противолежащая внешней поверхности, в части свободной от ребер. Внутренняя поверхность стеклодетали, является поверхностью, которая в рабочем (эксплуатационном) состоянии подвесного тарельчатого изолятора обращена вниз, к земле.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг. 1 показан продольный разрез электроизоляционной детали.
На фиг. 2 показан увеличенный вид А на фиг. 1.
На фиг. 3 показана стеклодеталь с дополнительным элементом.
На фиг. 4 приведены данные расчетно-экспериментального исследования по выбору параметров стеклодетали.
Электроизоляционная деталь имеет головку 1 и тарелку 2. Сопрягаемая с наружной поверхностью головки 1, внешняя поверхность 3 тарелки 2 выполнена выпуклой, а внутренняя поверхность 4 тарелки 2 выполнена вогнутой. Геометрические оси 5 поверхностей вращения головки 1 и тарелки 2 как правило совпадают, то есть головка 1 и тарелка 2 выполнены соосными. На внешней выпуклой поверхности 3 тарелки 2 выполнен кольцевой выступ 6, который имеет торцевую поверхность 7, пересекающую геометрическую ось 5, а также имеет наружную боковую поверхность 8 вращения, геометрическая ось вращения которой параллельна или совпадает с геометрической осью 5 и направленную в радиальном направлении в сторону от указанной оси 5. То есть кольцевой выступ 6 также расположен соосно с тарелкой 2. По меньшей мере одна из поверхностей 3 или 4 тарелки 2 приспособлена для размещения на ней дополнительного элемента 9 из изоляционного материала, например, слоя кремнийорганической резины переменной толщины.
Дополнительный элемент 9, в наиболее целесообразном практическом исполнении, расположен на внешней выпуклой поверхности 3 и соединен с наружной боковой поверхностью 8 кольцевого выступа 6. Толщина «t» (см. фиг. 3) дополнительного элемента 9 в зоне его соединения с боковой поверхностью 8 не превышает высоту «h» (см. фиг. 2) выступа 6, что позволяет устранить препятствие для стока жидкости и не допускает скапливания жидкости на торцевой поверхности 7 выступа 6, до зоны контакта дополнительного элемента 9 с боковой поверхностью 8. Наружная поверхность 10 дополнительного элемента 9 предпочтительно наклонена от перпендикуляра к геометрической оси 5 в сторону поверхности земли для обеспечения гарантированного стока жидкости с наружной поверхности дополнительного элемента 9. В другом варианте выполнения, образующая поверхности 10 является кривой линией для получения выпуклой наружной поверхности элемента 9. При формировании элемента 9 добиваются обеспечения гарантированного стока жидкости со всей внешней поверхности тарелки 2, для этого выполняют элемент 9 такой толщины, которая не превышает высоты кольцевого выступа, т.е. элемент 9 не выступает над поверхностью 7, что обеспечивает гарантированный сток жидкости. В зоне контакта элемента 9 с боковой поверхностью 8 также отсутствуют какие-либо углубления, например, занижение наружного края элемента 9 в месте его соединения с боковой поверхностью 8 относительно наружной поверхности 10 элемента 9.
Толщина «t» дополнительного элемента 9, по крайней мере, в месте контакта с внешней поверхностью 3 тарелки 2 и с внутренней ее поверхностью 4 находится в пределах величины 1-5 миллиметров при внешнем диаметре тарелки 2, равном 240-260 миллиметров.
Отношение диаметра «D» тарелки 2 к диаметру «d» боковой поверхности 8 кольцевого выступа выбирают в пределах от 2 до 3,5.
Торцевая поверхность 7 выступа 6 может быть плавно сопряжена (без занижения уровня поверхности относительно верхнего края боковой поверхности 8), например, по радиусу 11 с наружной стороной головки 1 для предотвращения появления застойных зон с жидкостью. При этом торцевая поверхность 7 может быть выполнена плоской или выпуклой наружу для обеспечения стока жидкости с ее поверхности.
Боковая поверхность 8 выступа 6 может быть образована вращением кривой линии вокруг геометрической оси 5 вращения. Такое выполнение позволяет увеличить площадь контакта боковой поверхности 8 с дополнительным элементом 9, что значительно повышает адгезию разнородных материалов.
Кольцевой выступ 6 может быть сформирован с использованием отдельной кольцевой детали, контактирующей с внешней поверхностью 3 тарелки 2.
Описываемая электроизоляционная деталь используется в качестве конструктивного элемента высоковольтных подвесных изоляторов тарельчатого типа воздушных линий электропередач. Для повышения эксплуатационных качеств, стеклянную электроизоляционную деталь снабжают дополнительным элементом 9 из изоляционного материала, обеспечивая требуемую адгезию сопрягаемых поверхностей. Дополнительный элемент 9 может использоваться для того, чтобы увеличить длину утечки без значительного увеличения массы детали, в частности за счет увеличения высоты ребер тарелки 2, также увеличения количества ребер, выполненных из материала дополнительного элемента. Гарантированная адгезия препятствует прониканию жидкости между сопрягаемыми поверхностями, например, между сопрягаемыми кромками поверхности 7 и дополнительного элемента 9, или в месте нарушения целостности дополнительного элемента 9.
Кроме того, дополнительный элемент 9 выполняет защитную функцию, предотвращая возникновение повреждений при транспортировке и повышая, в частности, вандалоустойчивость детали.
Дополнительным преимуществом является выполнение ребер и оконечных элементов тарелки изолятора из материала дополнительного элемента 9, как это показано на фиг.3, что позволяет подбирать (изменять) массу тарелки (стеклодетали 2 с дополнительным элементом 9) и жесткость (упругие свойства) тарелки при неизменной конфигурации стеклодетали в зависимости от условий эксплуатации, например, в зависимости от климатической зоны предполагаемой эксплуатации. Такая возможность также способствует достижению получаемого технического результата, т.к. позволяет учесть изменение свойств материала дополнительного элемента 9 в зависимости от температуры и других климатических факторов.
На внешней поверхности 3 тарелки 2 в районе расположения головки 1 выполняют кольцевой выступ 6, торцевая внешняя поверхность 7 которого не контактирует с дополнительным элементом 9. Дополнительный элемент 9 сопрягают с боковой поверхностью 8 выступа 6, не допуская возникновения щелей, в которых может скапливаться жидкость. При этом уровень дополнительного элемента 9 не превышает уровень выступа 6 также для недопущения скапливания жидкости. Площадь поверхности сопряжения тарелки 2 (по крайней мере ее внешней поверхности 3) с дополнительным элементом 9 должна быть максимально возможной для обеспечения максимальной адгезии сопрягаемых поверхностей.
Толщину «t» дополнительного элемента 9 выбирают исходя из следующих условий. Стеклодеталь является хрупким изделием и, в случае возникновения трещин, например, в случае электрического пробоя или воздействия на нее механических нагрузок, она может разрушиться. В этом случае дополнительный элемент 9 выполняет защитную функцию, не допуская осыпания стеклодетали, удерживая отдельные ее части, не допуская их отделения и попадания в результате этого на соседние стеклодетали или падения на поверхность земли. То есть прочность дополнительного элемента 9 должна быть достаточной для удержания частей стеклодетали от их отделения от изделия. Прочность дополнительного элемента 9 зависит, главным образом, от его толщины «t» и возможной массы отдельных частей стеклодетали, зависящей от внешнего диаметра тарелки 2. Таким образом определяют минимальный предел толщины «t». Использование дополнительного элемента 9 с избыточной толщиной «t» не позволит обнаружить аварийную стеклодеталь при внешнем осмотре изделия, так как прочность и жесткость материала элемента 9 не позволит отдельным его частям отклониться от первоначальной формы стеклодетали и дистанционное визуальное обнаружение разрушенной стеклодетали будет невозможно.
Экспериментальными исследованиями установлено, что для диапазона значений внешнего диаметра тарелки 2, от 240 мм до 260 мм, минимальная толщина «t» составляет 1 мм. Максимальная толщина «t», определенная в результате расчетно-экспериментальных и натурных исследований не должна превышать 5 мм. Причем, для жарких климатических зон выбираются значения толщин ближе в верхней границе, а холодных клитических зон - ближе к нижней границе диапазона значений.
Таким образом, при использовании стеклодетали с диаметром тарелки 2, равном 240-260 мм, толщина «t» дополнительного элемента 9 находится в диапазоне 1-5 мм.
Для предотвращения повреждения дополнительного элемента 9 при соединении головки с шапкой 12, не вся внешняя поверхность тарелки 2 взаимодействует с дополнительным элементом 9. Внешний диаметр торцевой поверхности 7 выбирают не меньшим диаметра шапки 12 для недопущения ее возможного контакта с дополнительным элементом 9 при сборке конечного изделия с использованием стеклодетали. Указанный контакт, в случае выполнения диаметра выступа 6 с соотношением больше 3,5 заявленного диапазона, может привести к нарушению целостности дополнительного элемента 9 при использовании ее для сборки электроизоляционной конструкции, что значительно ухудшит основные электроизоляционные и прочностные характеристики.
Проведенные исследования показали, что крайнее значение соотношения диаметров боковой поверхности 8 выступа 6 и внешнего диаметра тарелки 2, позволяющее обеспечить требуемое значение адгезии, не может быть меньше 2 (см. фиг.4).
Выполнение кольцевого выступа 6 с использованием отдельной кольцевой детали, располагаемой на внешней выпуклой поверхности 3 или плоской поверхности 3 (в зоне контакта отдельной кольцевой детали с поверхность тарелки 2), позволяет изменять его высоту «h» в зависимости от размеров тарелки 2 и конкретных внешних условий эксплуатации стеклодетали. Так как размер «h», по существу, является тарировочным для толщины «t» дополнительного элемента 9 («t» не больше «h»), то за счет смены кольцевой детали выступа 6 возможна «тонкая» оптимизация толщины «t» дополнительного элемента 9, и доводка требуемых параметров стеклодетали для достижения заявленного технического результата в различных условиях эксплуатации и при различных ее размерах. Выступ 6 при этом может удерживаться на тарелке 2 за счет адгезии с дополнительным элементом 9 и/или за счет его склеивания с поверхностью 3.
Таким образом, дополнительный элемент 9, кроме известных функций, в описываемом изобретении наделен дополнительными функциями, а именно, защитными и индикаторными, в результате чего повышается безопасность эксплуатации за счет надежности визуального обнаружения факта выхода из строя стеклодетали, предотвращения ее осыпания и падения отколотых частей на соседние изделия или на землю за счет сохранения целостности дополнительного элемента.