ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ ТЯГА
ELECTRICALLY INSULATING ROD

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкциям электроизоляционных тяг, которые применяются в высоковольтных коммутационных аппаратах.
Известна изоляционная тяга для высоковольтных аппаратов (авторское свидетельство SU № 1174995, приоритет от 29.01.1982 г., кл. Н01В 33/66), состоящая из металлических муфт и стеклопластикового стержня, с цилиндрическим отверстием и щелеобразной выемкой в муфте, выполненными вдоль оси стержня, причем в муфту введена дополнительная деталь с коническим элементом при помощи резьбы в муфте.
Недостатком известного технического решения являются значительные габариты узла за счет введенной в муфту дополнительной детали, снабженной распорным коническим элементом, и отсутствие возможности герметизации изолируемых элементов.
Известен полимерный изолятор (авторское свидетельство SU № 1661847, приоритет от 02.01.1989, кл. Н01В 17/14), состоящий из заделанной в полимерное изоляционное тело металлической арматуры с цилиндрическим утолщением со сферической выпуклостью. Выравнивание электрического поля осуществляется за счет электропроводящего экрана.
Недостатками известного технического решения являются отсутствие возможности герметизации изолируемых элементов и большие габариты устройства.
Наиболее близким по конструкции изобретением является изоляционная тяга (патент RU № 2251172, приоритет от 22.01.2003 г., кл. Н01Н 33/66, Н01Н 3/04), содержащая изоляционный стержень и закрепленный в изоляционном стержне закладной элемент, при этом закладной элемент выполнен в виде конуса с уменьшающимся вдоль оси изоляционного стержня к его центру диаметром. Крепление закладной детали в теле изолирующего стержня осуществляется за счет конусного профиля на закладной детали и соответствующих пазов на изоляционном стержне.
Недостатком технического решения являются большие габариты изоляционной тяги, необходимые для надежной изоляции штоков друг от друга и отсутствие возможности герметизации изолируемых элементов.
Задача изобретения - уменьшить габариты изоляционной тяги, повысить надежность ее работы.
Технический результат обеспечивает возможность уменьшения габаритных размеров, увеличение надежности работы изолятора за счет применения эластичной изолирующей мембраны со штоками со сферическими наконечниками.
Технический результат достигается за счет конструктивных особенностей изолятора, а именно эластичная мембрана электроизоляционной тяги обеспечивает необходимый путь утечки, обеспечивает герметизацию объемов, штоки со сферическими наконечниками уменьшают старение изоляции, повышают эксплуатационную надежность электроизоляционной тяги.
Применение композиции твердых и эластичных изоляционных материалов в качестве изолирующего элемента способствует сокращению размеров тяги за счет разделения изолируемых элементов с помощью, как минимум, одного слоя твердого или эластичного диэлектрика. Плотная заделка краев электроизоляционной тяги позволяет избежать образования науглероживающихся дорожек на ее поверхности и за счет этого уменьшить габариты узла. Достигается плотная заделка краев электроизоляционной тяги за счет формы краев эластичной мембраны, близкой в разрезе к форме эллипсов, а также за счет ответных пазов соответствующей конфигурации в герметизируемой конструкции. Место стыка элементов конструкции выключателя и мембраны предлагается дополнительно герметизировать с помощью диэлектрического компаунда. Герметизация объемов с помощью предлагаемой конструкции электроизоляционной тяги способствует созданию коммутационных аппаратов, имеющих в своем составе приводы, элементы которых полностью изолированы от внешней среды, что позволяет исключить попадание влаги и пыли внутрь привода и повышает надежность выключателя в целом.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство имеет осесимметричную конструкцию с мембраной из эластичного диэлектического материала, поверхность которой образована телами вращения, закладными цилиндрическими элементами, двумя штоками на оси мембраны. Окончания штоков имеют форму полусфер.
На фиг.1 изображен общий вид мембраны, на фиг.2 - распределение линий напряженности электрического поля (силовых линий) и линий одинакового потенциала (эквипотенциалей) в электроизоляционной тяге. На фиг.3 изображен разрез электроизоляционной тяги в двух положениях: в положении при сдвиге вдоль оси симметрии относительно нормального положения в двух различных направлениях.
Электроизоляционная тяга, изображенная на фиг.1, состоит из составного закладного элемента и эластичной мембраны 4. Закладной элемент состоит из металлических штоков 1 и 2 и закладного элемента 3 из твердого изоляционного материала. Эластичная мембрана 4 изолирует герметизируемые объемы 5 и 6.
Плотность линии напряженности электрического поля (силовых линии) 7 на фиг.2 на концах штоков 1 и 2 и модуль вектора напряженности электрического поля у поверхности штоков уменьшены за счет формы полусфер. Это позволяет сократить расстояние между штоками при той же разности потенциалов, уменьшить габариты узла в целом.
Устройство работает следующим образом: при воздействии силы F1 на шток 1 происходит упругая деформация мембраны 4 и происходит сдвиг штоков 1 и 2 и закладного элемента 3 в направлении действия силы F1 (контур устройства в этом положении обозначен 8). Аналогичным образом устройство работает при приложении силы F2 к штоку 2, контур устройства в этом состоянии обозначен 9. При пропадании силы F1 или силы F2 мембрана возвращается в нормальное недеформированное состояние.
При приведении устройства в деформированное состояние 9 мембрана 4 оказывается усилие за счет своей упругости на шток 2 в направлении действия силы F1, например, на контакт вакуумной камеры, прикрепленной к штоку 2, или на другое устройство, которое приводится в движение с помощью предлагаемой электроизоляционной тяги.
Заявляемая электроизоляционная тяга имеет уменьшенные размеры при повышении надежности работы электроизоляционной тяги в целом.