ЭЛЕКТРОТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ВСТАВКА
ELECTRICAL INSULATING CONNECTING INSERT

Изобретение относится к электротехническим системам зашиты и может быть использовано для обеспечения безопасной эксплуатации различных приборов.
Известна электротеплоизолирующая соединительная вставка (патент RU №2641988, МПК F16L 25/02, опубл. 23.01.2018), состоящая из соосно размещенных входного и выходного фланцев с присоединительными резьбами на противоположных концах и полого электроизолирующего элемента в виде диэлектрической цилиндрической втулки, укрепленной между фланцами. Между диэлектрической втулкой, выполненной из материала, имеющего высокие механические свойства, стойкость к воздействию температур до 1000С°, и фланцами зажаты прокладки, стойкие к воздействию указанных температур, при этом все зажимающие металлические элементы выполнены с коэффициентом линейного расширения, равным коэффициенту линейного расширения материала диэлектрической втулки.
Использование данной вставки не исключает возможности «закорачивания» электрических цепей в процессе ее эксплуатации при высоких температурах и давлении, имеет трудности при ее герметизации.
Данная вставка выбрана в качестве прототипа.
2
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание вставки, обеспечивающей подключение оборудования для проведения механических испытаний объектов при одновременном комплексном воздействии высокой температуры и давления {температуры до 1000°С, давлении до 20 кг/см).
Технический результат: упрощение конструкции вставки, возможность одновременного подвода к объекту испытаний необходимого объема воздуха с заданными параметрами (температура, давление, расход) и изоляция оборудования от находящихся под напряжением частей трубопроводов.
Указанная задача решается с помощью заявляемой электротеплоизолирующей соединительной вставки, состоящей из соосно размещенных входного и выходного фланцев с центральными отверстиями для прохода воздуха, с присоединительными резьбами на противоположных присоединительных концах, соосно расположенного между фланцами диэлектрического элемента в виде цилиндрической втулки, выполненной из материала, стойкого к воздействию температур до 1000°С, прокладок из диэлектрического материала, стойких к воздействию указанных температур, в которой в отличие от прототипа, материал металлических элементов, зажимающих фланцы, имеет коэффициент линейного расширения, равный коэффициенту линейного расширения материала фланцев, между зажимающими фланцы металлическими элементами и фланцами размещены прокладки из диэлектрического материала.
На фланцах при помощи зажимающих их металлических элементов могут быть закреплены отсеки воздушного охлаждения, материал которых имеет коэффициент линейного расширения, равный коэффициенту линейного расширения материала фланцев, отсеки снабжены штуцерами для подачи внутрь отсеков охлаждающего воздуха и круговыми канавками на наружной поверхности отсеков, соосными оси вставки.
Выполнение металлических элементов, зажимающих фланцы, из материала с коэффициентом линейного расширения, равным коэффициенту линейного расширения материала фланцев, обеспечивает одинаковую реакцию (расширение, сужение) частей соединения при одновременном комплексном воздействии внешних и внутренних факторов, тем самым обеспечивается герметичность соединения при одновременном подводе к объекту испытаний необходимого объема воздуха с заданными параметрами (температура, давление, расход), а размещение между зажимающими фланцы металлическими элементами и фланцами прокладок из диэлектрического материала, стойких к воздействию температур до 1000°С, обеспечивает изоляцию объекта испытания, и оборудования от находящейся под воздействием электрического напряжения части трубопровода.
Закрепление отсеков воздушного охлаждения, материал которых имеет коэффициент линейного расширения, равный коэффициенту линейного расширения материала фланцев, снабженных штуцерами для подачи внутрь отсеков охлаждающего воздуха и круговыми канавками на наружной поверхности отсеков, соосными оси вставки, обеспечивает охлаждение прокладок, металлических зажимающих элементов и обоих фланцев до расчетно-заданной температуры.
Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 изображена электротеплоизолируюшая соединительная вставка в разрезе, на фиг. 2 изображена соединительная вставка вид сверху.
Электротенлоизолирующая соединительная вставка состоит из соосно размещенных входного и выходного фланцев 3 с центральными отверстиями 14 для прохода воздуха, с присоединительными резьбами 13 на противоположных присоединительных концах, соосно расположенного (зажатого) между фланцами 3 диэлектрического элемента в виде цилиндрической втулки 6, выполненного из материала, стойкого к воздействию температур до 1000°С (в данном примере изготовлена из графлекса), прокладок 4, 5, 7 из диэлектрического материала, стойких к воздействию указанных температур.
Материал зажимающих фланцы 3 металлических элементов болтов 10, гаек 11. шайб 12, имеет коэффициент линейного расширения, равный коэффициенту линейного расширения материала фланцев 3.
Между зажимающими фланцы 3 металлическими элементами (болты 10, гайки 11, шайбы 12) и фланцами размещены прокладки 4, 5, 7 из диэлектрического материала.
На фланцах 3 при помощи зажимающих их металлических элементов болтов 10, гаек 11, шайб 12 закреплены отсеки 1 воздушного охлаждения, материал которых имеет коэффициент линейного расширения, равный коэффициенту линейного расширения материала фланцев 3.
Отсеки 1 снабжены штуцерами 2 для подачи внутрь отсеков охлаждающего воздуха и круговыми канавками 15 на наружной поверхности отсеков 1, соосными оси вставки.
Заявляемая электротеплоизолирующая соединительная вставка работает следующим образом.
При испытаниях объекта и его элементов (на фиг. 1 и фиг. 2 не показано) на одновременное комплексное воздействие высокотемпературных нагрузок одну электротеплоизолирующую соединительную вставку при помощи присоединительной резьбы 13 фланцев 3 устанавливают в месте соединения участка трубопровода, по которому от компрессора через расходомер нагнетают необходимое количество сжатого холодного воздуха с участком трубопровода, подключенного при помощи токоподводящих элементов к источнику электропитания (на фиг. 1 и фиг. 2 не показано), в котором этот воздух нагревается до температуры 1000°С (соединение холодного и горячего участков трубопровода).
Второй электротеплоизолирующей соединительной вставкой соединяют электрический обогреватель и нагреваемый участок трубопровода с участком трубопровода, соединенным с объектом испытания (на фиг. 1 и фиг. 2 не показан), в который подается воздух с заданными температурой, расходом и давлением.
За счет того, что диэлектрический элемент в виде цилиндрической втулки 6 размещен между фланцами 3. изготовленными из жаропрочной стали, материал зажимающих фланцы 3 металлических элементов: болтов 10, гаек 11, шайб 12, материал отсеков воздушного охлаждения имеют коэффициент линейного расширения, равный коэффициенту линейного расширения материала фланцев 3, происходит одинаковая реакция (расширение, сужение) элементов вставки при воздействии внешних и внутренних факторов, обеспечивается герметичность соединения элементов вставки, при одновременном подводе к объекту испытаний необходимого объема воздуха с заданными параметрами (температура, давление, расход), а также изоляция объекта испытания и оборудования от находящейся под воздействием электрического напряжения части трубопровода за счет размещения между зажимающими фланцы 3 металлическими элементами и фланцами прокладок 4, 5, 7 из диэлектрического материала.
Охлаждение вставки обеспечивается до заданной температуры, в данном примере выполнения до 100°С при помощи закрепленных на фланцах отсеков 1 воздушного охлаждения с круговыми канавками 15, в них через штуцеры 2 подается охлажденный воздух. При помощи отсеков 1 воздушного охлаждения, изменяя расход и температуру воздуха проходящего через них, можно изменять температуру воздуха, проходящего через электротеплоизолирующие соединительные вставки в пределах от 100 до 600°С.
Таким образом, обеспечивается упрощение конструкции вставки, возможность одновременного подвода к объекту испытаний необходимого объема воздуха с заданными параметрами (температура, давление, расход) и изоляция оборудования от находящихся под напряжением частей трубопроводов.