СТЕРЖНЕВОЙ АНТЕННЫЙ ИЗОЛЯТОР

Полезная модель относится к области стержневых антенных изоляторов, предназначенных для использования в антенно-фидерных устройствах и оттяжках антенных мачт.
Известен антенный изолятор, показанный на фиг.1 описания патента РФ №2344522, содержащий жесткий стержень 3 из диэлектрического материала, концы 1 и 2 которого выполнены из материала с меньшей удельной активной проводимостью, а часть стержня 3, расположенная посередине, выполнена из материала с большей удельной активной проводимостью. При этом части стержня 1 и 2, расположенные по концам, выполнены из фторопласта, а часть стержня 3, расположенная посередине, выполнена из капролона. Части стержня скреплены между собой винтами 4, а концы снабжены прорезями 5 для фиксации проводов. Механически этот изолятор не прочен и может быть использован только как распорный, и он не предназначен для использования в несущих конструкциях антенн и оттяжках мачт, где действуют большие разрушающие усилия на растяжение. Второй вариант конструктивного исполнения изолятора, представленный в этом патенте, касающийся диапазона усилий от 7,5 кН до 45 кН, представлен на фиг.2 описания патента РФ №2344522 и состоит из частей стержня 1 и 2, расположенных на концах и выполненных из стеклотекстолита, а часть стержня, расположенная посередине 3 - из капролона; части стержня скреплены между собой винтами. Концы стержня снабжены металлической армировкой 6. Эта конструкция механически неравнопрочна из-за разных прочностных характеристик стеклотекстолита и капролона и винтового соединения частей. Такая конструкция также не может обеспечить требуемую прочность антенных конструкций при действии разрушающих усилий, особенно при действии знакопеременных нагрузок в пределах 7,5 кН до 45 кН (патент РФ №2344522, H01Q 1/12, опубл. 20.01.2009).
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является изолятор антенный стержневой, изготавливаемый Гжельским заводом «Электроизолятор» по ТУ 3493-001-05778135-2004 (Изоляторы антенные стержневые полимерные, ТУ 3493-001-057781.35-2004 НИБЮ 528.035-04). Изолятор предназначен для электрической изоляции антенных сетей и наружных фидеров, работающих с мощными радиопередающими устройствами. Конструкция изолятора-прототипа показана на фиг.2, и содержит металлический оконцеватель 2, стеклопластиковый цилиндрический стержень 1, клеевой слой эпоксидного компаунда горячего отверждения 3. Из представленной на фиг.2 конструкции следует, что соединение полимерной части стержня 1 с оконцевателем 2 производится эпоксидным компаундом 3.
Недостатком этого изолятора является то, что оконцеватели 2 устанавливаются непосредственно на стеклопластиковый стержень 1 и удерживаются на нем с помощью прослойки 3 из эпоксидного компаунда, при этом получается прочное соединение компаунда только со стеклопластиковым стержнем и плохое склеивание с оконцевателем из-за низкой адгезии эпоксидных компаундов к металлам. Кроме того, коэффициенты линейных расширений металла и стеклопластика сильно различаются, и поэтому клеевой слой 3 при циклических изменениях температуры внешней среды будет разрушаться при воздействии знакопеременных нагрузок (уменьшение длины и диаметра оконцевателя при минусовых температурах и их увеличение при плюсовых температурах). При малых изменениях длины и диаметра стержня невозможно синхронное отслеживание происходящих больших изменений размеров оконцевателей, что в конечном счете приведет к отслаиванию клеевого слоя от оконцевателя и их сползанию с концов стержня при воздействии растягивающей механической силы.
Сползание оконцевателей со стержня обусловено также механической неравнопрочностью клеевого слоя 3, сформированного после заливки эпоксидного компаунда во внутреннюю полость оконцевателя, где из-за неравномерности распределения его массы, вызванной утечкой компаунда и неравномерной усадкой при горячем отверждении образуются пустоты. При этом склеивание армировки со стержнем оказывается неравномерным и неравнопрочным.
Вторым недостатком указанной конструкции изолятора является непосредственная установка оконцевателя 2 на стеклопластиковый стержень 1, имеющий большую удельную активную проводимость и большое влагопоглощение, что приводит к тепловому пробою и падению сопротивления изоляции в условиях воздействия высокого напряжения и влаги.
В основу полезной модели положена задача создания стержневого антенного изолятора, характеризуемого многократным повышением прочности соединения оконцевателей со стеклопластиковым стержнем через прокладки конической формы из высокочастотного полимерного материала (полиэтилена, фторопласта), имеющего низкую активную удельную проводимость, малое влагопоглощение.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в изоляторе антенном стержневом, содержащем полимерный стержень и металлические оконцеватели, установленные на его концах и соединенные с ним эпоксидным компаундом, на концах стержня установлены полимерные конические втулки в виде обратных конусов с конусностью не больше 3-18°, повернутых вершинами навстречу друг другу, при этом поверх указанных втулок установлены диэлектрические прокладки, имеющие ту же конусность и выполненные из материала, имеющего меньшую активную удельную проводимость, а поверх указанных прокладок механически закреплены металлические оконцеватели.
Техническим результатом полезной модели является многократное увеличение механической прочности изолятора при воздействии разрывных усилий за счет преобразования в оконцевателях продольной действующей силы в нормальную к поверхности стержня, прижимающую их к нему тем сильнее, чем больше прикладываемое разрывное усилие. Указанный технический результат достигается тем, что в известном антенном изоляторе, содержащем стеклопластиковый стержень и металлические оконцеватели, соединенные с ним эпоксидным компаундом, на концах установлены полимерные конические втулки в виде обратных конусов, повернутых навстречу друг другу, при этом поверх указанных втулок установлены полимерные прокладки с той же конусностью, выполненные из высокочастотного диэлектрика с меньшей удельной активной проводимостью, чем у стержня и втулок, на которых механически закреплены металлические оконцеватели.
Существо полезной модели поясняется с помощью фиг.3, на которой показан общий вид антенного стержневого полимерного изолятора, и фиг.4, на которой приведен разрез узла оконцевателя с коническими втулками из стеклопластика и прокладками из полиэтилена или фторопласта.
Изолятор состоит из стеклопластикового цилиндрического стержня 1 и металлических оконцевателей 2. Оконцеватели состоят из металлической арматуры 3 с внутренней резьбой, имеющей паз и отверстия для крепления антенных оттяжек. Арматура 3 прижимается к диэлектрической конической прокладке 5 из полиэтилена или фторопласта гайкой 4 с внутренней конической поверхностью, имеющей ту же конфигурацию и конусность, что и прокладка 5. Прокладка 5 устанавливается на коническую втулку 6, изготавливаемую из стеклопластика или из прессматериала АГ-4С. Втулка 6 имеет ту же конусность, что и прокладка 5, и приклеивается на стержень 1 эпоксидным компаундом типа К-153 или другим в зависимости от условий производства. Стержень 1 стеклопластиковый полимерный цилиндрического профиля. Для исключения прямого контакта арматуры 3 с торцом стержня 1 использована диэлектрическая прокладка 7 из полиэтилена или фторопласта, прижимаемая к торцу через разгрузочную шайбу 8.
Оконцеватели 2 предлагаемой полезной модели работают следующим образом. При приложении к арматуре 3 продольного усилия на растяжение это усилие за счет одинаковой конусности гайки 4, прокладки 5 и втулки 6 трансформируется в нормальное к поверхности стеклопластикового стержня 1 и передается полностью на коническую втулку 6 и далее на стержень 1. Таким образом создается нормальное прижимающее усилие, передаваемое с арматуры 3 на прокладку 5, втулку 6 и стержень 1, что адекватно эффекту самоторможения. Угол конусности втулок 6 не должен быть больше 3-18°, так как при увеличении угла конусности преобразование продольного усилия в сжимающее будет неэффективным.
Таким образом, наиболее важный элемент такой конструкции оконцевателя - прокладка 5, выполненная из пластичного материала (полиэтилена или фторопласта), не деформируется и не разрушается при приложении больших продольных растягивающих усилий, так как она работает на сжатие. Из представленной конструкции оконцевателя видно, что, чем больше растягивающая сила, тем сильнее прижимается прокладка 5 к втулке 6 и к стеклопластиковому стержню 1, усиливая создаваемый эффект самоторможения и не деформируя клеевое соединение продольными растягивающими усилиями. Такое конструктивное решение, заложенное в заявляемую полезную модель, позволяет создать изолятор стержневой полимерный, предназначенный для работы при воздействии больших (более 45 кН) разрушающих усилий на растяжение при сохранении заданной электрической прочности и сопротивления изоляции за счет использования диэлектрической прокладки, выполненной из полиэтилена или фторопласта, имеющих низкую удельную активную проводимость, низкое влагопоглощение, низкое значение диэлектрической проницаемости. При этом металлические оконцеватели нигде не имеют контакта со стеклопластиковым стержнем, что также повышает срок эксплуатации.