УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ОСЛАБЛЕНИЯ ЗАТЯЖКИ ГАЙКИ РЕЗЬБОВОГО КОНТАКТНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТОКОВЕДУЩИХ ШИН
APPARATUS FOR DIAGNOSING TORQUE RETENTION LOSS OF THREADED CONTACT CONNECTION OF CURRENT-CONDUCTING LINES

Изобретение относится к основным элементам электрического оборудования - соединительным устройствам, а именно - к средствам контроля электрических контактных соединений и может быть использовано для их эксплуатационной диагностики.
Известно устройство для диагностики ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения, содержащее токопроводящий элемент, подключенный к токоведущим шинам, охватывающий резьбу диагностируемого контактного соединения, а также взаимодействующую с этим элементом через магнитное поле мембраны из ферромагнитного материала, расположенную -перпендикулярно оси резьбы этого соединения (авт.св. СССР №1354293 H01R 4/00, 1985 г.).
Однако этому устройству присущи недостатки, заключающиеся в отсутствии возможности регистрации перегревов во время эксплуатации электрооборудования. Этот недостаток обусловлен тем, что индикацию перегрева контактного соединения производят только при прохождении тока.
Наиболее близким предполагаемому изобретению по технической сущности является устройство для диагностики ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения, содержащее основание, индикаторную термобиметаллическую пластину (ИТП) с активным и пассивным слоями, находящуюся в тепловом контакте с контактным соединением, один конец которой жестко закреплен на основании, а противоположный конец, со стороны. ее пассивного слоя - в зацеплении с закрепленным на этом основании упором (авт.св. СССР №1803948, H01R 4/00, 1990 г.) - прототип.
В отличие от аналога это устройство позволяет при проведении регламентных работ диагностировать наличие перегрева контактного соединения. Однако этому устройству присущи недостатки, заключающиеся в низкой технологичности изготовления и сложности обслуживания.
Низкая технологичность изготовления обусловлена тем, что подстройка порога диагностирования при регулировке устройства, т.е. установка величины смещения конца ИТП до выхода из зацепления при достижении заданной температуры, должна производиться с жесткими допусками. Их определяют длиной рабочего хода конца упругой термобиметаллической пластины, размер которой ограничен - не более половины диаметра резьбы шпильки.
Этим же обусловлена и сложность визуальной регистрации состояния устройства. Малые, предельно возможные габариты ИТП, ограниченные диаметрами резьбы типовых контактных соединений, обуславливают малый размер рабочего хода выходящего из зацепления ее конца. Это не обеспечивает четкую визуальную различимость рабочего и аварийного состояний контактного соединения, особенно размещенного в глубине полости электрооборудования на значительном расстоянии от лицевой поверхности.
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение технологичности изготовления устройства за счет упрощения его регулировки и повышение производительности обслуживания за счет упрощения монтажа и более четкой визуальной регистрации его состояния.
Это достигается тем, что в устройстве основание выполнено на теле гайки резьбового контактного соединения в виде цилиндрической проточки, образованной со стороны свободного конца гайки. ИТП - в форме доли витка плоской спиральной пружины, расположенной на основании с огибанием его цилиндрической поверхности пассивным слоем наружу в габаритах периметра гайки.
Упор выполнен в виде теплоизолированной от основания дополнительной термобиметаллической пластины, изогнутой в форме доли витка плоской спиральной пружины, расположенной на основании с огибанием его цилиндрической поверхности пассивным слоем наружу в габаритах периметра гайки. Упор и ИТП закреплены на основании регулируемыми механическими креплениями.
Основание изготовлено в виде наружной продольной цилиндрической проточки на гайке контактного соединения, а ИТП - в форме доли витка плоской спиральной пружины, вместе с упором закрепленным пассивным слоем наружу на поверхности проточки с ее огибанием в габаритах периметра гайки, и позволяют улучшить технологичность изготовления устройства и упростить его обслуживание.
Повышение технологичности изготовления устройства обусловлено тем, что подстройка порога диагностирования, т.е. величины смещения конца ИТП до выхода из зацепления при достижении заданной температуры, производят с менее жесткими допусками, определяемыми увеличенной длиной рабочего хода конца упругой термобиметаллической пластины, введенной в зацепление с упором на гайке. За счет эффективного использования монтажной зоны гайки, ИТП имеет длину, не менее чем в 3÷5 раз превышающую предельно возможную длину ИТП по сравнению с прототипом. Поэтому рабочий ход ее конца может быть соответственно увеличен, что делает регулировку не столь прецизионной операцией и обеспечивает удобство ее выполнения.
Этим обусловлено и упрощение обслуживания, так как зацепление с упором на гайке конца ИТП большей длины при увеличенном рабочем ходе ее конца требует значительно меньшую точность при ее заводке в зацепление. Кроме того, это упрощается за счет возможности его выполнения и на снятой гайке, используемой в качестве основания, вне полости электрооборудования, с последующим ее навинчиванием и затягиванием контактного соединения.
Указанное исполнение ИТП обуславливает возможность при значительном (по сравнению с прототипом) увеличении ее размера, а соответственно, и чувствительности,- размещать ее в габаритах периметра гайки. Этим обеспечивается и удобство использования инструмента для обслуживания контактного соединения в труднодоступных местах и упрощение визуальной регистрации состояния устройства.
Форма ИТП обеспечивает увеличенный размер рабочего хода при выходе ее конца из зацепления. Это обеспечивает четкую различимость рабочего и аварийного состояний контактного соединения в глубине полости электрооборудования, на значительном расстоянии от его лицевой поверхности, в которой производят наблюдение.
Сущность изобретения пояснено на Фиг.1÷Фиг.4:
- резьбовое контактное соединение с устройством диагностики с фиксированным упором (без дополнительной термобиметаллической пластины), в рабочем состоянии - Фиг.1;
- то же, в аварийном состоянии - Фиг.2;
- резьбовое контактное соединение с устройством диагностики с упором, выполненным в виде дополнительной термобиметаллической пластиной, в рабочем состоянии - Фиг.3;
- то же, в аварийном состоянии - Фиг.4.
Устройство для диагностики ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения токоведущих шин 1 шпилькой (болтом) 2 и гайкой 3 содержит основание 4 и ИТП 5 - Фиг.1.
Основание выполнено на теле гайки в виде цилиндрической проточки 6, образованной со стороны ее свободного конца.
ИТП имеет активный слой 7 из и пассивный слой 8 металла с относительно большим и меньшим коэффициентами температурного расширения. ИТП находится в тепловом контакте с резьбовым контактным соединением токоведущих шин, выполнена в форме доли витка плоской спиральной пружины и расположена на основании с огибанием его цилиндрической поверхности пассивным слоем наружу в габаритах периметра гайки. При этом один конец ИТП закреплен на основании, а противоположный, со стороны ее пассивного слоя, находится в зацеплении с упором 9 (Фиг.1) с возможностью выхода из зацепления (Фиг.2).
Длину участка зацепления определяют потенциальным смещением конца ИТП от ее деформации, обусловленной разностью коэффициентов температурного расширения металлов активного и пассивного слоев при предельно допустимой температуре нагрева.
ИТП сжата в пределах упругой деформации из положения, в котором ее зацепляемый за упор край выходит за габариты периметра гайки.
Упор выполнен в виде дополнительной (компенсирующей) термобиметаллической пластины с активным 10 и пассивным 11 слоями, теплоизолированной от основания теплоизолирующей прокладкой 12 и изогнутой в форме доли витка плоской спиральной пружины. Пружина расположена на основании с огибанием его цилиндрической поверхности активным слоем наружу в габаритах периметра гайки (Фиг.3) с возможностью выхода ИТП из зацепления (Фиг.4).
ИТП и упор закреплены на основании регулируемыми механическими креплениями 13 и 14. Это регулирование осуществляют за счет паза в дополнительной термобиметаллической пластине, образующей упор.
При изготовлении устройства ИТП закрепляют на боковой поверхности цилиндрической проточки и ее конец вводят в зацепление с концом упора. Устройство нагревают до температуры ниже предельно допустимой температуры контактного соединения на величину технологического допуска.
Если ИТП выходит из зацепления с упором (Фиг.2 и Фиг.4), то ее регулируют, чтобы она оставалась при этой температуре в положении зацепления. В зависимости от конструктивного варианта устройства эту операцию осуществляют переустановкой ИТП или упора в ослабленном на время регулировки креплении, или ее перегибом на части длины в пределах, превосходящих зону упругой деформации. Затем устройство нагревают до температуры выше допустимой температуры контактного соединения на величину технологического допуска.
Если ИТП не выходит из зацепления с упором, то ее, как и в предыдущей операции, регулируют так, чтобы она не оставалась в положении зацепления. В отрегулированном виде устройство поставляют на монтаж.
В случае необходимости оперативной переустановки порогов реагирования эту регулировку срабатывания устройства производят и в эксплуатационных условиях смещением положения ИТП относительно упора или перегибом на участке ее длины сверх пределов упругой деформации.
В собранном виде основание с ИТП, заведенной в зацепление с упором, монтируют на диагностируемом контактном соединении токоведущих шин электрооборудования.
До момента перегрева контактного соединения сверх допустимого предела ИТП находится в зацеплении с упором, что регистрируют при визуальной диагностике как рабочее положение устройства, характеризующее состояние контакта этих токоведущих шин, не требующее подтягивания резьбы.
При длительной эксплуатации электрооборудования с диагностируемым контактным соединением, по мере ослабления его резьбы и, соответственно, перегрева контакта токоведущих шин, конец ИТП смещается к краю упора, а при отключении электрооборудования возвращается в исходное положение. Визуальный осмотр электрооборудования позволяет свидетельствовать об исправности контактного соединения и отсутствии необходимости его подтягивания.
При дальнейшей эксплуатации контактного соединения после ослабления его резьбы сверх допустимой нормы и перегрева контакта токоведущих шин ИТП может деформироваться настолько, что ее конец выходит из зацепления с упором. В таком случае визуальный осмотр регистрирует аварийное состояние.
Дополнительная термобиметаллическая пластина, находящаяся в тепловом контакте с окружающей средой, при изменении температуры среды деформируется в направлении, противоположном направлению температурной деформации ИТП и, препятствуя выходу ее конца из зацепления, компенсирует влияние окружающей среды на величину порога срабатывания устройства.
Для варианта устройства с упором, выполненным в виде дополнительной термобиметаллической пластины, угол охвата поверхности проточки ИТП не превосходит 90°, что обеспечивает его устойчивое компенсирующее воздействие при изменении температуры окружающей среды. Для этого варианта устройства при увеличении угла охвата поверхности проточки ИТП свыше 90° указанный эффект резко снижен и при 180° он спадает практически до нуля. Но, для варианта с жестким упором, угол охвата поверхности проточки ИТП, порядка 180°, является допустимым, так как обеспечивает стабильное выскальзывание этой пластины из зацепления с упором.
Восстановление исходного рабочего положения устройства осуществляют заведением ИТП в зацепление с упором. После этого устройство готово к функционированию по аналогичной последовательности действий.
При подтягивании резьбы ИТП, заведенная в зацепление с упором, не препятствует подводу инструмента с любой стороны - как с торца, так и сбоку.
Положительный эффект от повышения производительности процесса диагностики и упрощения регулировки устройства при его изготовлении, а также упрощения монтажа и повышения производительности процесса его обслуживания, обусловлен легкостью визуального контроля состояния электрического контактного соединения и простотой процесса приведения устройства в рабочее положение после выполнения регламентных работ. Это приводит к снижению суммарных затрат на мероприятия для обеспечения пожаре-безопасности силового электрооборудования, а следовательно, и объектов, на которых оно функционирует.
Предлагаемое устройство для диагностики ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения обеспечивает улучшение технологичности его изготовления, а также повышение производительности обслуживания за счет упрощения монтажа, что выгодно отличает его от прототипа.