СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗОЛЯТОРА И ИЗОЛЯТОР, ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ДАННЫМ СПОСОБОМ
METHOD OF PRODUCING ELECTRIC INSULATOR AND ELECTRIC INSULATOR PRODUCED THEREBY

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам изготовления электрических изоляторов из высокопрочных композиционных материалов, например стеклопластика, которые могут использоваться в воздушных линиях электропередач, на подстанциях, контактных сетях электротранспорта и т.д.
Проведенный заявителем анализ уровня техники показал, что в технике известны способы изготовления электрических изоляторов из высокопрочных композиционных материалов и изоляторы, полученные этими способами (патенты РФ №№2119689, 2233492, 2256252, патент US №4958049 и др.).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является электрический изолятор и способ его изготовления по патенту РФ №2118005.
Известный электрический изолятор содержит несущий элемент, выполненный из стеклопластика, пропитанного связующим, два оконцевателя и оболочку. При этом несущий элемент выполнен в виде двухслойного жгута, скрученного из непрерывной пряди стекловолокна, уложенной вокруг оконцевателя, а внутренний и наружный слои скручены в противоположном направлении относительного друг друга.
Способ изготовления данного электрического изолятора включает пропитку пряди однонаправленного стекловолокна связующим, формирование несущего элемента, отверждение связующего и нанесение оболочки. Формирование несущего элемента осуществляют путем укладки вокруг оконцевателя пропитанной связующим непрерывной пряди стекловолокна, последовательно формируя внутренний и наружный слои жгута требуемой длины и толщины. Далее производят скручивание внутреннего слоя, наложение на него наружного слоя и совместное скручивание слоев в противоположном направлении с последующим осевым растяжением несущего элемента.
Известный способ не позволяет достичь высоких прочностных характеристик изолятора, т.к. его осуществление обуславливает получение неравнопрочной конструкции, поскольку количество прядей формирующих несущий стержень в два раза превышает количество прядей, уложенных вокруг каждого из оконцевателей. Соответственно и площадь поперечного сечения сформированного несущего стержня будет в два раза больше площади поперечного сечения слоя из стеклопластика, уложенного вокруг каждого из оконцевателей, т.е. механическая прочность стеклопластика, уложенного вокруг оконцевателей, как минимум в два раза меньше механической прочности несущего стеклопластикового стержня, что снижает прочность конструкции в целом.
Кроме того, при укладке стекловолокна образуются пустоты, вследствие чего готовый стеклопластик получается неоднородным, что снижает электрическую прочность изолятора.
Следует также отметить, что в известном способе изготовления электрического изолятора формирование несущего элемента осуществляют путем укладки уже заранее пропитанной связующим непрерывной пряди стекловолокна, что не позволяет сделать это качественно, а сам процесс укладки становится трудоемким и «грязным» процессом, что снижает его технологичность.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа, позволяющего достичь высоких прочностных характеристик электрического изолятора.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в изготовлении заявленным способом равнопрочной конструкции.
Поставленная задача решается тем, что способ изготовления электрического изолятора включает формирование несущего стержня путем укладки непрерывной пряди стекловолокна вокруг оконцевателей, совместное скручивание прядей стекловолокна, отверждение связующего и нанесение оболочки. Формирование несущего стержня осуществляют непрерывной прядью сухого стекловолокна. При этом вокруг оконцевателей укладывают требуемое количество дополнительных витков пряди стекловолокна, которые выступают за оконцеватели со стороны формируемого несущего стержня на расстояние, равное, по меньшей мере, двум диаметрам стержня. Причем выступающие дополнительные витки пряди стекловолокна, уложенные вокруг одного оконцевателя, стягивают с выступающими дополнительными витками пряди стекловолокна, уложенными вокруг другого оконцевателя, волокном из термоусаживающегося материала. Далее несущий стержень и оконцеватели уплотняют лентой из термоусаживаещегося материала и пропитывают стекловолокно полимерным связующим.
При этом:
- пропитку стекловолокна полимерным связующим осуществляют вакуумно-нагнетательным способом;
- в качестве термоусаживающегося материала используют лавсан, полиэфир.
Поставленная задача решается также тем, что электрический изолятор содержит несущий стержень, выполненный из стеклопластика, два оконцевателя, вокруг каждого из которых уложен слой стеклопластика, и оболочку. Причем несущий стержень и оконцеватели уплотнены лентой из термоусаживающегося материала, а площадь поперечного сечения несущего стержня равна площади поперечного сечения слоя стеклопластика, уложенного вокруг каждого из оконцевателей.
При этом:
- оконцеватели выполнены в виде коушей.
Заявленный способ изготовления электрического изолятора отличается от известного формированием несущего стержня, уплотнением несущего стержня и оконцевателей лентой из термоусаживающегося материала, а также тем, что пропитку стекловолокна полимерным связующим проводят после формирования конструкции.
Формирование несущего стержня осуществляют путем укладки непрерывной пряди стекловолокна вокруг оконцевателей. Причем вокруг оконцевателей укладывают требуемое количество дополнительных витков пряди стекловолокна. Это делают для обеспечения одинакового количества прядей, формирующих несущий стержень, и количества прядей, уложенных вокруг каждого из оконцевателей. Тогда и площадь поперечного сечения сформированного несущего стержня будет равна площади поперечного сечения слоя из прядей стекловолокна, уложенных вокруг каждого из оконцевателей. Но для того чтобы конструкция получилась равнопрочной, дополнительные витки пряди стекловолокна необходимо заставить «работать». Поэтому они не вплотную уложены вокруг оконцевателей, а со стороны формируемого несущего стержня выступают за оконцеватели на расстояние, равное, по меньшей мере, двум диаметрам стержня. Это позволяет, стянув выступающие дополнительные витки пряди, уложенные вокруг одного оконцевателя с выступающими дополнительными витками пряди, уложенными вокруг другого оконцевателя, волокном из термоусаживающего материала при последующем совместном скручивании прядей, втянуть их в несущий стержень и заставить «работать». Такое выполнение способа позволяет обеспечить получение равнопрочной конструкции, что повышает механическую прочность изолятора при его эксплуатации. Расстояние, на которое выступают дополнительные витки пряди, не может быть меньше двух диаметров формируемого стержня, т.к. это не позволит надежно затянуть дополнительные витки пряди в стержень, что может привести к порыву части прядей и, следовательно, к снижению механической прочности изолятора.
Уплотнение несущего стержня и оконцевателей лентой из термоусаживающегося материала делает стеклопластик однородным, без пустот, что повышает электрическую прочность изолятора.
Формирование несущего стержня непрерывной прядью сухого стекловолокна делает процесс формирования более качественным, менее трудоемким и «негрязным».
В заявляемом электрическом изоляторе несущий стержень и оконцеватели уплотнены лентой из термоусаживающегося материала. Это, как указывалось выше, делает стеклопластик однородным, что повышает электрическую прочность изолятора при его эксплуатации.
В заявляемом электрическом изоляторе площадь поперечного сечения несущего стержня равна площади поперечного сечения стеклопластика, уложенного вокруг оконцевателей. Это обеспечивает равную прочность как несущего стержня, так и оконцевателей, что повышает механическую прочность и, как следствие, надежность изолятора при его эксплуатации.
На чертеже изображен электрический изолятор - общий вид, который содержит:
1 - несущий стержень
2 - оконцеватели
3 - оболочка
4 - термоусаживающаяся лента
5 - термоусаживающее волокно
6 - дополнительные витки пряди
Более подробно предлагаемое техническое решение описано с помощью примера конкретного выполнения, не ограничивающего изобретение.
На заданном расстоянии устанавливают оконцеватели, вокруг которых укладывают непрерывную прядь сухого стекловолокна. Далее вокруг оконцевателей укладывают необходимое количество дополнительных витков пряди до получения одинакового количества прядей, формирующих несущий стержень и количества прядей, уложенных вокруг оконцевателей (например, если вокруг оконцевателей укладывают один О-образный оборот непрерывной пряди стекловолокна, то вокруг каждого из оконцевателей укладывают по одному дополнительному витку пряди стекловолокна). Дополнительные витки пряди стекловолокна укладывают таким образом, чтобы они со стороны формируемого несущего стержня выступали за оконцеватели на требуемое расстояние. Далее выступающие дополнительные витки пряди, уложенные вокруг одного оконцевателя, стягивают с выступающими дополнительными витками пряди, уложенными вокруг другого оконцевателя, волокном из термоусаживающегося материала, после чего осуществляют совместное скручивание прядей стекловолокна. Затем несущий стержень и оконцеватели уплотняют лентой из термоусаживаещегося материала. Сформированную таким способом конструкцию, помещают в контейнер для пропитки стекловолокна полимерным связующим, которое осуществляют вакуумно-нагнетательным способом, циклично подавая вакуум и давление. Далее проводят отверждение связующего и нанесение защитной оболочки. В качестве материала оболочки может использоваться силиконовая резина.
Изготовленный заявленным способом электрический изолятор, имеющий размер 250 мм и поперечное сечение 10 мм, обладает электрической прочностью 50 кВ/см и прочностью на растяжение (механическую прочность) 80 кН, что в два раза (по механической прочности) превышает известный электрический изолятор.
Таким образом использование заявляемого способа позволяет достичь следующий технический результат:
- обеспечить высокие прочностные характеристики электрического изолятора за счет создания равнопрочной конструкции.
Способ изготовления электрического изолятора прост, технологичен, не требует разработки специального оборудования и может быть осуществлен на любом производстве стеклопластиковых изделий.
Электрический изолятор, изготовленный заявляемым способом, предназначен для использования в воздушных линиях электропередач, на подстанциях, контактных сетях электротранспорта и т.д.