ОПОРНЫЙ ИЗОЛЯТОР

Полезная модель относится к области электроэнергетики, в частности к опорным изоляторам для электроподстанций и воздушных линий электропередачи.
Известен опорный полимерный изолятор, содержащий торцевые части с металлической арматурой, соединенные между собой изоляционным корпусом, при этом металлическая арматура выполнена в виде крепежных деталей, установленных на торцевых частях изолятора, по периметру каждой из которых выполнены изоляционные выступы [1].
Однако этот опорный полимерный изолятор имеет существенные недостатки:
- высокий расход материалов на изоляционный корпус (корпус выполнен в виде сплошного изоляционного тела) для обеспечения необходимой прочности изолятора при действии изгибающих нагрузок, а также нагрузок на кручение, сжатие и растяжение;
- все виды воздействующих механических нагрузок приложены к концевым участкам изоляционного корпуса и, следовательно, прочность изолятора во многом будет определяться прочностью заделки металлической арматуры. Например, воздействующий на изолятор изгибающий момент фактически определяется изгибающей силой, а плечо ее воздействия практически равно строительной высоте изолятора. В результате при воздействии изгибающих нагрузок внешняя сторона корпуса изолятора (противоположная направлению действия изгибающего усилия) будет работать на растяжение, а внутренняя, соответственно, на сжатие. В этих условиях достижение требуемой прочности изолятора на изгиб обеспечивается, как правило, за счет большой площади сечения корпуса (тела вращения), что приводит в конечном результате к увеличению массы (веса) изолятора.
Известен также опорный композитный изолятор, выполненный в виде пространственной конструкции из изоляционного литьевого материала, содержащий полый корпус с открытой нижней частью и верхней утолщенной частью, имеющей, по крайней мере, одно резьбовое отверстие для крепления токоведущих элементов, центральный стержень с внутренним продольным отверстием с резьбой под крепежный болт, выполненной в верхней части отверстия стержня на высоте не менее 0,5 строительной высоты изолятора, при этом между центральным стержнем и корпусом выполнено не менее четырех ориентированных радиально вертикальных ребер жесткости, проходящих по всей высоте изолятора от его основания до верхней утолщенной части [2].
В данном изоляторе сделана попытка уменьшить массу (вес) за счет замены сплошного (монолитного) тела полым цилиндром при сохранении его прочностных характеристик на пустотелые конструкции с вертикальными ребрами жесткости и переноса точки крепления изолятора из его нижней части в верхнюю. Тем не менее, эта цель достигнута не в полной мере, поскольку даже минимальное количество вертикальных ребер жесткости (четыре), используемое в изоляторе, существенно увеличивает его массу, а перенос точки крепления изолятора из его нижней части в верхнюю сделан на недостаточную высоту (не менее 0,5 строительной высоты изолятора), что снижает прочность всей конструкции.
Заявителем решалась задача разработки опорного изолятора с небольшой массой, но с высокими прочностными электрическими характеристиками, обеспечивающего снижение материалоемкости, трудоемкости при изготовлении и повышение надежности работы изолятора в неблагоприятных атмосферных условиях за счет замены сплошных (монолитных) тел и трубных конструкций с перегородками и наполнителями на пустотелые конструкции с вертикальными ребрами жесткости и переноса точки крепления изолятора из его нижней части в верхнюю. Совокупность существенных конструктивных признаков предлагаемого опорного изолятора, обеспечивающего вышеотмеченный положительный технический результат, приведена в следующей формуле полезной модели: «опорный изолятор, выполненный в виде пространственной конструкции из изоляционного материала, содержащий полый корпус с открытой нижней частью и верхней утолщенной частью, имеющей, по крайней мере, одно резьбовое отверстие для крепления токоведущих элементов, по меньшей мере, один стержень с внутренним продольным отверстием с резьбой под крепежный элемент, выполненной в нижней части стержня до высоты не менее 5% строительной высоты изолятора, при этом между вышеупомянутым стержнем и корпусом выполнено не менее двух вертикальных ребер жесткости, проходящих по всей высоте изолятора от его основания до верхней утолщенной части».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен главный вид с разрезом по вертикальной плоскости опорного изолятора, выполненного согласно настоящей полезной модели; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1.
Заявляемый опорный изолятор представляет собой пространственную конструкцию, изготовленную из изоляционного материала, например, литьем из стеклонаполненного полиамида в виде полого корпуса 1 в форме усеченного конуса, цилиндра или в форме полой геометрической фигуры с овалом в поперечном сечении, имеющим по высоте изолятора постоянные либо переменные размеры. Нижняя часть 2 корпуса 1 открыта, а верхняя утолщенная часть 3 имеет резьбовые отверстия 4, предназначенные для обеспечения крепления присоединяемых к изолятору токоведущих элементов (не показаны). Во внутренней полости корпуса 1 изолятора проходит стержень 5 с внутренним продольным резьбовым отверстием 6 под крепежный элемент (болт) 7, выполненной в нижней части стержня 5 до высоты не менее 5% строительной высоты изолятора.
Между стержнем 5 и корпусом 1 выполнено не менее двух вертикальных ребер жесткости 8, проходящих по всей высоте изолятора от его основания до верхней утолщенной части 3. На ребрах жесткости 8 могут быть предусмотрены вертикальные выступы-утолщения 9, имеющие резьбовые отверстия 10, которые предназначены для дополнительного крепления изолятора к несущим конструкциям.
Для предотвращения загрязнения и увлажнения изолятора внутреннее пространство между стержнем 5 и внутренней поверхностью корпуса 1 может заполняться изоляционным пенообразующим материалом низкой плотности. На внешней боковой поверхности корпуса 1 посредством вулканизации может быть также отформована защитная ребристая оболочка 11 из кремнийорганической (силиконовой) композиции. Снизу корпус 1 изолятора может быть закрыт крышкой (не показана) также для предотвращения загрязнения и увлажнения внутренней поверхности корпуса 1.
Полезная модель работает следующим образом.
Воздействующие на изолятор механические нагрузки воспринимаются изоляционным телом (корпусом 1) изолятора. При воздействии сил на сжатие и растяжение прочность изоляционного тела 1 определяется площадью его поперечного сечения и прочностью материала. Но для опорных изоляторов определяющей является их способность противостоять изгибающим моментам, а момент инерции изоляционного тела зависит не только от площади его сечения, но и от конфигурации изоляционного тела. Известно, что кольцевое сечение тела имеет момент инерции, в несколько раз больший, чем момент круга при их одинаковой площади. Установка вертикальных ребер жесткости 8 многократно увеличивает момент и эффективность использования материала. Изгибающий момент определяется величиной силы, приложенной к верхней части 3 корпуса 1 изолятора, и расстоянием (плечом) от точки приложения силы до точки крепления, поэтому перенос точки крепления на высоту не менее 5% строительной высоты изолятора приводит к уменьшению воздействующей нагрузки. Крепежный элемент 7 создает предварительное напряжение сжатия в корпусе 1 и ребрах жесткости 8 изолятора, способствующее повышению его устойчивости при воздействии растягивающих усилий, возникающих на внешней (относительно направления действия силы) части изолятора. Дополнительное крепление изолятора, осуществляемое винтами в резьбовых отверстиях 10 выступов-утолщений 9 ребер жесткости 8, предусматривается только для изоляторов, подвергающихся воздействию крутящих моментов.
Изготовление изолятора производится, например, литьевым способом на термопластавтоматах в один прием и не требует сборочных операций, за исключением вулканизации защитной оболочки 11 для изоляторов, предназначенных для эксплуатации в наружных условиях при загрязнениях и увлажнениях.
Внедрение в практику электросетевого строительства предлагаемых изоляторов позволит обеспечить существенную экономию материальных и производственных затрат при одновременном сохранении их прочностных и эксплуатационных характеристик.
Источники информации
1. Описание изобретения к патенту Российской Федерации «Опорный полимерный изолятор» №2130660, класс Н01В 17/14, 17/02, заявлено 26.07.96 г., опубликовано 20.05.99 г.
2. Описание изобретения к патенту Российской Федерации «Опорный композитный изолятор» №2372681, класс Н01В 17/14, заявлено 30.10.2008 г., опубликовано 10.11.2009 г.
3. Описание изобретения к авторскому свидетельству «Опорный изолятор» 819824, класс Н01В 17/14, приоритет 03.04.79 г., опубликовано 07.04.81 г.