УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ И КРЕПЕЖНЫЙ КОМПЛЕКТ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
ELECTRICAL INSTALLATION PARTS CONNECTION UNIT AND FASTENING KIT FOR THE ELECTRICAL INSTALLATION PARTS CONNECTION

Предлагаемые изобретения относятся к области электроустановок, а именно к области электроустановок, используемых с целью производства, преобразования и распределения электрической энергии, содержащих металлические конструктивные детали с металлическим покрытием. Согласно п. 1.1.3 Правил устройства электроустановок (утв. приказом Минэнерго России от 9 апреля 2003 г. №150), электроустановка - совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии. В качестве меры защиты от поражения электрическим током в электроустановках используется уравнивание электрических потенциалов доступных прикосновению электропроводящих деталей, достигаемое соединением этих деталей друг с другом при помощи проводников. С целью обеспечения механической надежности и долговечности узлов соединения металлических деталей электроустановок друг с другом используются, в частности, соединяемые детали с антикоррозионными металлическими покрытиями и металлические крепежные элементы с антикоррозионными металлическими покрытиями (характеристики металлических покрытий приведены, в частности, в ГОСТ 9.303-84 "Единая система защиты от коррозии и старения. окрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования к выбору"). При этом электрическое соединение деталей часто осуществляется путем соединения друг с другом металлических покрытий соединяемых деталей. Предлагаемый узел соединения и предлагаемый крепежный комплект предназначены для создания механического соединения и одновременно для создания электрического соединения деталей электроустановок между собой.
Известен протектор для защиты от коррозии, содержащий разрушаемый электрод и резьбовой крепежный элемент, отличающийся тем, что разрушаемый электрод выполнен в виде протекторного слоя резьбового крепежного элемента, протекторный слой не выступает за границы поверхности крепежного элемента, контактирующей с инструментом (см. полезную модель RU 85160; C23F 13/08; 27/07/2009). Это устройство в совокупности с защищаемым корпусом, на который устройство установлено, образует узел соединения деталей. Протектор предназначен для защиты от коррозии металлических корпусов в целом, но не предназначен для защиты металлических покрытий и обеспечения электрической проводимости узлов соединения металлических деталей. Недостатком такого узла соединения является сложность изготовления крепежного элемента, т.к. стержень с резьбовой частью этого крепежного элемента должен быть свободен от протекторного слоя.
Известен протектор для защиты от коррозии, содержащий разрушаемый электрод и резьбовой крепежный элемент, отличающийся тем, что разрушаемый электрод выполнен в виде призматической детали из протекторного сплава, головка резьбового крепежного элемента расположена в теле призматической детали (см. полезную модель RU 85161; C23F 13/08; F16B 35/00; 27/07/2009). Узел соединения деталей, содержащий этот протектор, а именно, узел соединения защищаемого корпуса с разрушаемым электродом также не предназначен для защиты металлических покрытий и обеспечения электрической проводимости узлов соединения металлических деталей. Недостатком такого узла соединения является сложность изготовления разрушаемого электрода в виде нестандартного по форме призматического элемента с возможностью его закрепления на головке резьбового крепежного элемента.
Известен узел соединения металлических деталей, содержащий соединяемые детали и металлические крепежные элементы - болт и гайку, а также жертвенную металлическую деталь, выполненную в виде колпачка с пружинящими стенками-лепестками из металла, обладающего меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические крепежные элементы (см. JPH 11172472; C23F 13/00; F16B 37/00; 04.04.1995). Этот узел предназначен для защиты от коррозии металлических деталей в целом, но не предназначен для защиты металлических покрытий и обеспечения электрической проводимости узлов соединения металлических деталей, имеющих металлические покрытия. Недостатком такого узла является сложность изготовления жертвенной металлической детали.
Известен узел соединения строительных деталей из нержавеющей стали, содержащий соединяемые детали и крепежные элементы - болт и гайку из высокопрочной стали, а также жертвенную металлическую деталь, выполненную в виде шайбы, надетой на головку болта или на стержень болта между соединяемыми деталями (см. JPH 11256372; C23F 13/00; Е04В 1/38; 21.09.1999). Этот узел обеспечивает защиту от коррозии крепежных элементов, но не предназначен для защиты металлических покрытий и обеспечения электрической проводимости узлов соединения металлических деталей. Недостатком является ненадежное закрепление жертвенной металлической детали, выполненной в виде шайбы, на головке болта с помощью органического связующего.
Известен узел соединения алюминиевых деталей, содержащий соединяемые детали и крепежные элементы - болт и гайку из нержавеющей стали, а также жертвенную металлическую деталь, выполненную в виде глухой накидной гайки-колпачка, навинченную на концевую часть болта (см. JPS 5812272; C23F 13/00; F16B 33/00; 26.01.1983). Жертвенная деталь выполнена из цинка или магния. Недостаток этого узла выражается в том, что он обеспечивает защиту от коррозии только соединений, содержащих алюминиевые детали и крепежные элементы из нержавеющей стали. Это устройство не предназначено для защиты металлических покрытий соединяемых деталей и обеспечения электрической проводимости узлов соединения металлических деталей. Недостатком является сложность конструкции жертвенной детали в виде колпачка.
Известен узел соединения металлических труб, содержащий соединяемые трубы и крепежный элемент - стальной болт, а также жертвенную металлическую деталь, выполненную в виде гайки или в виде шайбы (см. US 4692231; C23F 13/02; F16L 58/00; 08.09.1987). Это устройство предназначено для защиты от коррозии металлических труб и фитингов, но не предназначено для защиты металлических покрытий и обеспечения электрической проводимости узлов соединения металлических деталей электроустановок.
Известен узел соединения наружных металлических деталей самолетов, содержащий соединяемые детали и металлические крепежные элементы - винт с утопленной головкой и гайку (см. US 3574080; C23F 13/00; F16B 33/00; 06.04.1971). Часть головки винта (жертвенная часть) выполнена из металла, обладающего меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены соединяемые детали. Это устройство предназначено для защиты от коррозии наружной поверхности детали, в которой утоплена головка винта, в окрестности этой головки винта. Недостаток этого узла выражается в том, что он не предназначен для защиты металлических покрытий и обеспечения электрической проводимости узлов соединения металлических деталей, например, деталей электроустановок. Недостатком является сложность конструкции винта и невозможность замены жертвенной части без замены всей крепежной детали - винта.
Все вышерассмотренные технические решения являются отдаленными аналогами предлагаемого устройства и не предназначены для использования в электроустановках.
В качестве ближайшего аналога предлагаемого узла соединения деталей электроустановки примем узел соединения боковой стенки листового кабельного лотка с соединительной пластиной (см. фиг. 11 к полезной модели RU 160114; H02G 3/04; 10.03.2016). Этот узел содержит соединяемые металлические детали - боковую стенку 8 и соединительную пластину 18, и металлические крепежные элементы - болт и гайку в составе болтового соединения 30 (позиции указаны по фиг. 11 к RU 160114). Считаем, что соединяемые детали выполнены из обычной конструкционной (нелегированной или малолегированной) стали и снабжены цинковым покрытием, что характерно для большинства листовых кабельных лотков и аксессуаров к ним, выпускаемых промышленностью электромонтажных изделий. Считаем, что крепежные элементы болтового соединения 30 (болт и гайка) выполнены из автоматной стали и снабжены цинковым покрытием, что характерно для большинства крепежных элементов, используемых при монтаже оцинкованных листовых кабельных лотков. Цинковые покрытия предохраняют от коррозии стальные тела соединяемых деталей и стальные тела болта и гайки. Контакт цинковых покрытий этого узла соединения деталей электроустановки между собой обеспечивает выравнивание электрических потенциалов соединяемых деталей. Недостаток этого узла соединения деталей электроустановки заключается в том, что при эксплуатации в условиях химически агрессивных производственных атмосфер или в условиях переменной влажности и переменной температуры естественной атмосферы происходят процессы электрохимической коррозии цинковых покрытий в окрестности узла соединения вследствие задержки конденсирующейся влаги и загрязнений в узких пространствах между поверхностями крепежных элементов и поверхностями соединяемых деталей. Эти процессы коррозии цинковых покрытий со временем распространяются от внешних границ области контакта покрытий на всю область контакта покрытий, поскольку имеются различия в химических составах стали и цинковых покрытий соединяемых деталей, с одной стороны, и химических составах стали и цинковых покрытий болтов и гаек, с другой стороны. Хотя указанные различия в химическом составе невелики и не дают значительной разности электрохимических потенциалов (т.н. электродных потенциалов) между металлами (сплавами) покрытий, в присутствии электролита (загрязненной влаги) в областях контакта поверхностей процессы коррозии протекают быстрее, чем на открытых поверхностях. В результате коррозии в областях контакта исходные металлические покрытия замещаются продуктами коррозии, нарушается электрическая проводимость контакта и снижается надежность выравнивания электрических потенциалов соединяемых деталей электроустановки.
Задача, на решение которой направлены предлагаемые изобретения, заключается в повышении надежности выравнивания электрических потенциалов соединяемых деталей электроустановок в узлах соединения деталей электроустановок, включающих соединяемые металлические детали и металлические крепежные элементы, скрепляющие указанные детали друг с другом с обеспечением электрического соединения. Причем указанная задача ставится в отношении таких соединяемых деталей и крепежных элементов, которые снабжены металлическими покрытиями, выполненными из металлов, обладающих меньшими электродными потенциалами, чем металлы, из которых выполнены тела указанных соединяемых деталей и крепежных элементов. Условимся, что покрытие детали не является частью тела детали, покрытие крепежного элемента не является частью крепежного элемента. Поставленная задача не включает повышение защиты от коррозии соединяемых деталей в целом, т.е. вне областей контакта поверхностей соединяемых деталей с поверхностями крепежных элементов.
Указанная задача решается тем, что в узел соединения деталей электроустановки дополнительно включена жертвенная металлическая деталь, содержащая на своей поверхности металл, обладающий меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия соединяемых деталей и крепежных элементов. Далее в настоящем описании для краткости указанный металл жертвенной детали также может называться жертвенным металлом.
Предлагаемый узел соединения деталей электроустановки подобен ближайшему аналогу тем, что включает соединяемые металлические детали и металлические крепежные элементы, скрепляющие указанные детали друг с другом с обеспечением электрического соединения, причем указанные соединяемые детали и крепежные элементы снабжены металлическими покрытиями, выполненными из металлов, обладающих меньшими электродными потенциалами, чем металлы, из которых выполнены тела указанных соединяемых деталей и крепежных элементов.
Предлагаемый узел соединения деталей электроустановки во всех случаях отличается от ближайшего аналога тем, что в узел дополнительно включена жертвенная металлическая деталь, характеризующаяся тем, что она содержит на своей поверхности металл, обладающий меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных соединяемых деталей и крепежных элементов.
В настоящем описании подразумевается, что металлическое покрытие или тело может содержать несколько металлов, в т.ч. примеси. В этом случае под значением электродного потенциала металла покрытия или металла тела понимается значение электродного потенциала смеси (сплава) металлов, соответствующей составу металлического покрытия или тела. Для решения поставленной задачи необязательно определять точные значения электродных потенциалов, достаточно определить качественно превышение электродного потенциала одного состава металла над электродным потенциалом другого состава металла, ориентируясь на табличные значения электродных потенциалов элементарных металлов и их содержание в металлическом покрытии или в теле детали, крепежного элемента, жертвенной детали.
В первом частном случае предлагаемый узел дополнительно отличается от общего случая тем, что из указанного металла, обладающего меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных соединяемых деталей и крепежных элементов, выполнено тело жертвенной металлической детали (т.е. жертвенная деталь не имеет никакого покрытия или не имеет покрытия, отличного по составу от ее тела).
Во втором частном случае предлагаемый узел дополнительно отличается от общего случая тем, что жертвенная металлическая деталь снабжена металлическим покрытием, выполненным из указанного металла, обладающего меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных соединяемых деталей и крепежных элементов.
В третьем частном случае предлагаемый узел дополнительно отличается от общего случая тем, что в состав указанных крепежных элементов включен стержневой элемент с наружной резьбой, а жертвенная металлическая деталь выполнена в виде гайки с ответной внутренней резьбой и навинчена на указанный стержневой элемент. Подразумевается, прежде всего, гайка со сквозным резьбовым отверстием. В некоторых случаях гайка может быть выполнена в виде накидной гайки (т.е. с глухим отверстием или с разными значениями входных диаметров сквозного отверстия).
В первом уточнении третьего частного случая предлагаемый узел дополнительно отличается тем, что в состав указанных крепежных элементов включена гайка с ответной внутренней резьбой, которая при этом навинчена на указанный стержневой элемент между жертвенной металлической деталью и соединяемой металлической деталью.
Во втором уточнении третьего частного случая предлагаемый узел дополнительно отличается тем, что в состав указанных крепежных элементов включена гайка с ответной внутренней резьбой, которая при этом навинчена на указанный стержневой элемент, а жертвенная металлическая деталь навинчена на указанный стержневой элемент между указанной гайкой, включенной в состав крепежных элементов, и соединяемой металлической деталью.
В четвертом частном случае предлагаемый узел дополнительно отличается от общего случая тем, что в состав указанных крепежных элементов включены стержневой элемент с наружной резьбой и гайка с ответной внутренней резьбой, которая при этом навинчена на указанный стержневой элемент, а жертвенная металлическая деталь выполнена в виде шайбы и установлена на указанный стержневой элемент между указанной гайкой и соединяемой металлической деталью.
В пятом частном случае предлагаемый узел дополнительно отличается от общего случая тем, что в состав указанных крепежных элементов включена заклепка.
В первом уточнении пятого частного случая предлагаемый узел дополнительно отличается тем, что жертвенная металлическая деталь выполнена в виде шайбы и зафиксирована указанной заклепкой.
Во втором уточнении пятого частного случая предлагаемый узел дополнительно отличается тем, что в качестве указанной заклепки включает резьбовую заклепку, а жертвенная металлическая деталь выполнена в виде винта с наружной резьбой, ответной к резьбе заклепки, и завинчена в заклепку.
Наличие в составе предлагаемого узла соединяемых металлических деталей и металлических крепежных элементов, скрепляющих указанные детали друг с другом с обеспечением электрического соединения, обеспечивает реализацию назначения предлагаемого узла. Наличие на соединяемых деталях и на крепежных элементах металлических покрытий, выполненных из металлов, обладающих меньшими электродными потенциалами, чем металлы, из которых выполнены тела указанных соединяемых деталей и крепежных элементов, обеспечивает защиту от коррозии тел указанных соединяемых деталей и крепежных элементов, поскольку указанные тела вовлекаются в процесс коррозии после того, как будут израсходованы (разрушены коррозией) указанные металлические покрытия.
Дополнительно включенная в узел соединения жертвенная металлическая деталь, характеризующаяся тем, что она содержит на своей поверхности металл, обладающий меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных соединяемых деталей и крепежных элементов, дополнительно обеспечивает в своей окрестности защиту от коррозии металлическим покрытиям соединяемых деталей и металлическим покрытиям крепежных элементов, поскольку вблизи жертвенной детали указанные металлические покрытия будут вовлекаться в процессы электрохимической коррозии после того, как будет израсходован (разрушен коррозией) весь указанный металл жертвенной детали, обладающий меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия соединяемых деталей и крепежных элементов. Например, если соединяемые детали и крепежные элементы изготовлены в основном из железа (электродный потенциал минус 0,441 В) и снабжены покрытием в основном из цинка (электродный потенциал минус 0,763 В) или из хрома (электродный потенциал от минус 0,74 до минус 0,852 В), то жертвенная деталь (или ее покрытие) может быть изготовлена с использованием в основном, например, алюминия (электродный потенциал минус 1,700 В) или, например, магния (электродный потенциал минус 2,372 В), или, например, с долей лития (электродный потенциал минус 3,04 В). Таким образом обеспечивается увеличение продолжительности сохранения указанных металлических покрытий соединяемых деталей в области узла соединения, по сравнению с продолжительностью сохранения указанных металлических покрытий на всех поверхностях соединяемых деталей. Также обеспечивается увеличение продолжительности сохранения металлических покрытий крепежных элементов. Таким образом достигается увеличение продолжительности сохранения электрического контакта в области механического контакта поверхностей соединяемых деталей с поверхностями крепежных элементов. Техническим результатом является повышение надежности выравнивания электрических потенциалов соединяемых деталей электроустановок как следствие повышения надежности (продолжительности) сохранения электрического контакта металлических покрытий соединяемых деталей с металлическими покрытиями крепежных элементов. Этот технический результат достигается несмотря на то, что защита от коррозии соединяемых деталей в целом не повышается. Таким образом, в отличие от рассмотренных выше отдаленных аналогов, при эксплуатации предлагаемого узла соединения жертвенная деталь расходуется не ради защиты от коррозии соединяемых деталей в отдаленных областях, а прежде всего ради защиты от коррозии металлических покрытий соединяемых деталей в ближайшей окрестности жертвенной детали.
Выполнение в частном случае тела жертвенной детали из указанного металла (жертвенного металла), обладающего меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных соединяемых деталей и крепежных элементов, обеспечивает максимальную продолжительность расходования жертвенного металла для данного объема жертвенной детали. Дополнительный технический результат - максимальная продолжительность сохранения электрического контакта в области механического контакта поверхностей соединяемых деталей с поверхностями крепежных элементов для данного объема жертвенной детали.
Снабжение в частном случае жертвенной детали металлическим покрытием, выполненным из указанного металла, обладающего меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных соединяемых деталей и крепежных элементов, обеспечивает возможность повышения механической прочности жертвенной детали путем выполнения ее тела из высокопрочного металла, например, из высокопрочной конструкционной стали. Дополнительный технический результат - обеспечение возможности повышения механической прочности узла соединения.
Включение в частном случае в состав крепежных элементов стержневого элемента с наружной резьбой (например, болта, шпильки) в совокупности с выполнением жертвенной детали в виде гайки с ответной внутренней резьбой и навинчиванием ее на стержневой элемент обеспечивает достижение дополнительного технического результата, выражающегося в дополнительном упрощении конструкции узла соединения, т.к. в качестве жертвенной детали может быть использована стандартная гайка, выполненная из подходящего жертвенного металла (в зависимости от металлов покрытий соединяемых деталей и крепежных элементов). Алюминиевые и магниевые гайки (или гайки на основе сплавов магния и алюминия) производятся промышленностью и легко доступны на рынке.
Расположение крепежного элемента-гайки между жертвенной металлической деталью и соединяемой металлической деталью обеспечивает сохранность электрического контакта между соединяемой деталью и крепежным элементом-гайкой, при этом обеспечивается возможность замены жертвенной детали-гайки без демонтажа крепежных элементов. Дополнительный технический результат - сокращение времени и на замену израсходованной жертвенной детали.
Расположение жертвенной металлической детали между соединяемой металлической деталью и крепежным элементом-гайкой обеспечивает использование обоих оснований жертвенной детали-гайки для создания гальванических пар с покрытиями соединяемой детали и крепежного элемента-гайки. Таким образом обеспечивается более интенсивное расходование жертвенного металла и дополнительно повышается надежность сохранения опосредованного электрического контакта покрытий соединяемой детали с крепежным элементом-гайкой через жертвенную деталь. Этот случай предпочтительно использовать, если в узле соединения обеспечен плотный механический контакт соединяемых деталей между собой (например, путем включения пружин или шайб Гровера в состав крепежных элементов).
Выполнение жертвенной металлической детали в виде шайбы и расположение ее на стержневом крепежном элементе между крепежным элементом-гайкой и соединяемой деталью обеспечивает достижение дополнительного технического результата, выражающегося в дополнительном упрощении выполнения предлагаемого узла соединения, так как шайба не требует нарезания резьбы (по сравнению с жертвенной деталью в виде гайки). Кроме того, один размер шайбы может быть использован с двумя соседними размерами резьбы стержня.
Включение в состав крепежных элементов заклепки обеспечивает достижение дополнительного технического результата, выражающегося в исключении самопроизвольного ослабления механического контакта между покрытиями соединяемых деталей и покрытиями крепежных элементов, например, как следствия недостаточно плотного завинчивания резьбового соединения и вибрации соединяемых деталей. Таким образом обеспечивается дополнительная надежность выравнивания потенциалов соединяемых деталей.
Фиксация заклепкой жертвенной детали, выполненной в виде шайбы, дополнительно обеспечивает плотность механического контакта поверхности жертвенной детали с металлическими покрытиями соединяемой детали и заклепки. В результате предотвращается потеря жертвенной детали, например, в следствие вибрации узла соединения или вследствие несанкционированных действий посторонних лиц.
Включение в предлагаемый узел соединения резьбовой заклепки в совокупности с выполнением жертвенной детали в виде винта с наружной резьбой, ответной к резьбе заклепки, и с завинчиванием жертвенной детали в заклепку обеспечивает достижение дополнительного технического результата, выражающегося в дополнительном облегчении замены жертвенной детали с помощью стандартного инструмента, например, отвертки или гаечного ключа, в зависимости от особенностей конструкции жертвенной детали-винта.
Сущность предлагаемого узла соединения поясняется примерами осуществления и использования, представленными на следующих прилагаемых фигурах упрощенных чертежей.
Фиг. 1. Узел, включающий две соединяемые детали, жертвенную гайку, крепежный болт и крепежную гайку, расположенную между соединяемой деталью и жертвенной гайкой. Разрез.
Фиг. 2. Узел, включающий две соединяемые детали, крепежный болт, крепежную гайку и жертвенную гайку, расположенную между соединяемой деталью и крепежной гайкой. Разрез.
Фиг. 3. Узел, включающий две соединяемые детали, крепежный болт и жертвенную гайку. Разрез.
Фиг. 4. Узел, включающий две соединяемые детали, крепежный болт, две крепежные гайки и жертвенную шайбу, расположенную между крепежными гайками. Разрез.
Фиг. 5. Узел, включающий две соединяемые детали, крепежный болт, крепежную гайку и жертвенную шайбу, расположенную между соединяемой деталью и крепежной гайкой. Разрез.
Фиг. 6. Узел, включающий две соединяемые детали, крепежный болт, крепежную гайку, жертвенную гайку, расположенную между одной соединяемой деталью и крепежной гайкой, и жертвенную шайбу, расположенную между другой соединяемой деталью и головкой крепежного болта. Разрез.
Фиг. 7. Узел, включающий две соединяемые детали, крепежный болт, крепежную гайку, одну жертвенную шайбу, расположенную между одной соединяемой деталью и крепежной гайкой, и другую жертвенную шайбу, расположенную между другой соединяемой деталью и головкой крепежного болта. Разрез.
Фиг. 8. Узел, включающий две соединяемые детали, крепежный болт, две крепежные гайки, одну жертвенную шайбу, расположенную между двумя крепежными гайками, и другую жертвенную шайбу, расположенную между соединяемой деталью и головкой крепежного болта. Разрез.
Фиг. 9. Узел, включающий две соединяемые детали, крепежную шпильку, две крепежные гайки, расположенные по разные стороны от соединяемых деталей, и жертвенную барашковую гайку, навинченную поверх одной крепежной гайки. Разрез.
Фиг. 10. Узел, включающий две соединяемые детали, крепежную заклепку и жертвенную шайбу, зафиксированную заклепкой на одной соединяемой детали. Разрез.
Фиг. 11. Узел, включающий две соединяемые детали, крепежную резьбовую заклепку и жертвенный винт, завинченный в заклепку. Разрез.
Фиг. 12. Узел, включающий две соединяемые детали, жертвенную гайку, крепежный болт и крепежную гайку, расположенную между соединяемой деталью и жертвенной гайкой. Общий вид. Разобранное положение.
Фиг. 13. Узел, включающий две соединяемые детали, жертвенную гайку и крепежный болт. Общий вид. Разобранное положение.
Фиг. 14. Узел, включающий две соединяемые детали, крепежный болт, две крепежные гайки и одну жертвенную шайбу, расположенную между двумя крепежными гайками. Общий вид. Разобранное положение.
Фиг. 15. Узел соединения стенки кабельного лотка с соединительной пластиной, включающий стенку кабельного лотка, соединительную пластину, жертвенную гайку, крепежную шайбу, крепежный болт и крепежную гайку, расположенную между крепежной шайбой и жертвенной гайкой. Общий вид и фрагменты общего вида.
На чертежах использованы следующие обозначения.
1 - узел соединения деталей электроустановки.
2а, 2б - соединяемые детали.
отв. 2а, отв. 2б - отверстия в соединяемых деталях под установку крепежных элементов.
т. 2а, т. 2б - тела соединяемых деталей.
п. 2а, п. 2б - металлические покрытия соединяемых деталей.
Крепежные элементы:
3а - крепежный болт; 3б, 3в - крепежные гайки; 3г - крепежная шпилька; 3д - крепежная заклепка; 3е - крепежная резьбовая заклепка; 3ж - крепежная шайба;
т. 3а, т. 3б, т. 3в, т. 3г, т. 3д, т. 3е - тела соответствующих крепежных элементов;
п. 3а, п. 3б, п. 3в, п. 3г, п. 3д, п. 3е - металлические покрытия соответствующих крепежных элементов.
Жертвенные детали:
4а - жертвенная гайка; 4б, 4в, 4д - жертвенные шайбы; 4г - жертвенная барашковая гайка; 4е - жертвенный винт;
т. 4а, т. 4б, т. 4в, т. 4г, т. 4д, т. 4е - тела соответствующих жертвенных деталей.
Специалисту понятно, что предлагаемый узел может дополнительно включать иные крепежные элементы, металл поверхности которых по электродному потенциалу совпадает или близок к металлам металлических покрытий указанных на чертежах крепежных элементов. Также специалисту понятно, что предлагаемый узел может дополнительно включать иные жертвенные детали, металл поверхности которых по электродному потенциалу совпадает или близок к металлам указанных на чертежах жертвенных деталей.
Гальванические пары, образованные поверхностью жертвенной детали и смежной поверхностью металлического покрытия крепежного элемента или соединяемой детали (в гальванической паре происходит ионообменный процесс, разрушающий жертвенную деталь, вследствие чего тормозится коррозия на смежной поверхности металлического покрытия):
гп(4а-3б) - пара жертвенная алюминиевая гайка 4а / металлическое цинковое покрытие крепежной гайки 3б;
гп(4а-3а) - пара жертвенная алюминиевая гайка 4а / металлическое цинковое покрытие крепежного болта 3а;
гп(4а-2б) - пара жертвенная алюминиевая гайка 4а / металлическое цинковое покрытие соединяемой детали 2б;
гп(4б-3б) - пара жертвенная магниевая шайба 4б / металлическое цинковое покрытие крепежной гайки 3б;
гп(4б-3в) - пара жертвенная магниевая шайба 4б / металлическое цинковое покрытие крепежной гайки 3в;
гп(4б-2б) - пара жертвенная магниевая шайба 4б / металлическое цинковое покрытие соединяемой детали 2б;
гп(4в-3а) - пара жертвенная алюминиевая шайба 4в / металлическое цинковое покрытие крепежного болта 3а;
гп(4в-2а) - пара жертвенная алюминиевая шайба 4в / металлическое цинковое покрытие соединяемой детали 2а;
гп(4г-3б) - пара жертвенная магний-алюминиевая барашковая гайка 4г / металлическое цинковое покрытие крепежной гайки 3б;
гп(4г-3г) - пара жертвенная магний-алюминиевая барашковая гайка 4г / металлическое цинковое покрытие крепежной шпильки 3г;
гп(4д-2б) - пара жертвенная алюминиевая шайба 4д / металлическое цинковое покрытие соединяемой детали 2б;
гп(4д-3д) - пара жертвенная алюминиевая шайба 4д / металлическое цинк-алюминиевое покрытие крепежной заклепки 3д;
гп(4е-3е) - пара жертвенный алюминиевый винт 4е / металлическое цинковое покрытие крепежной резьбовой заклепки 3е.
5 - листовой стальной оцинкованный кабельный лоток.
На чертежах толщина металлических покрытий увеличена для наглядности. Жертвенные металлические детали на разрезе имеют штриховку из пересекающихся под прямым углом наклонных прямых линий.
Предлагаемый узел соединения деталей электроустановки может собираться из деталей лотков, консолей, стоек, прижимов и прочих деталей и аксессуаров, выпускаемых предприятиями производства электромонтажных изделий, с использованием элементов и деталей, выпускаемых промышленностью производства метизов.
Известен протектор для защиты от коррозии, содержащий разрушаемый электрод и резьбовой крепежный элемент, отличающийся тем, что разрушаемый электрод выполнен в виде протекторного слоя резьбового крепежного элемента, протекторный слой не выступает за границы поверхности крепежного элемента, контактирующей с инструментом (см. полезную модель RU 85160; C23F 13/08; 27/07/2009). Это устройство не предназначено для использования в качестве крепежного комплекта для соединения других деталей между собой. Это устройство предназначено для защиты от коррозии металлических корпусов в целом, но не предназначено для защиты металлических покрытий и обеспечения электрической проводимости узлов соединения металлических деталей. Недостатком такого крепежного элемента является сложность его изготовления, т.к. стержень с резьбовой частью этого крепежного элемента должен быть свободен от протекторного слоя.
Известен протектор для защиты от коррозии, содержащий разрушаемый электрод и резьбовой крепежный элемент, отличающийся тем, что разрушаемый электрод выполнен в виде призматической детали из протекторного сплава, головка резьбового крепежного элемента расположена в теле призматической детали (см. полезную модель RU 85161; C23F 13/08; F16B 35/00; 27/07/2009). Это устройство также не является крепежным комплектом для соединения других деталей и не предназначено для защиты металлических покрытий и обеспечения электрической проводимости узлов соединения металлических деталей. Недостатком является сложность изготовления разрушаемого электрода в виде нестандартного по форме призматического элемента.
Известен крепежный комплект для соединения металлических труб, содержащий крепежный элемент - стальной болт, а также жертвенную металлическую деталь, выполненную в виде гайки или в виде шайбы (см. US 4692231; C23F 13/02; F16L 58/00; 08.09.1987). Это устройство предназначено для защиты от коррозии стальных или чугунных труб и фитингов, но не предназначено для защиты металлических покрытий и обеспечения электрической проводимости узлов соединения металлических деталей электроустановок. Недостаток этого устройства заключается в отсутствии металлического покрытия болта, т.к. при использовании такого болта для соединения деталей с металлическими покрытиями возникает гальваническая пара между болтом и покрытиями соединяемых деталей, что способствует коррозии в области контакта болта с соединяемыми деталями и ведет к снижению надежности выравнивания электрических потенциалов соединяемых деталей.
Все три вышерассмотренных крепежных комплекта являются отдаленными аналогами предлагаемого крепежного комплекта, т.к. они не предназначены для использования в электроустановках.
В качестве ближайшего аналога предлагаемого крепежного комплекта примем обычный крепежный комплект для соединения деталей электроустановок, содержащий металлические крепежные элементы - болт и гайку, снабженные металлическими покрытиями, выполненными из металлов, обладающих меньшими электродными потенциалами, чем металлы, из которых выполнены тела указанных болта и гайки (см., например, крепежные элементы болтового соединения 30 на фиг. 11 к полезной модели RU 160114; H02G 3/04; 10.03.2016). Крепежные элементы обычного крепежного комплекта (болт и гайка) для соединения деталей электроустановок выполнены из автоматной стали и снабжены цинковым покрытием, что характерно для большинства крепежных элементов, используемых при монтаже оцинкованных листовых кабельных лотков. Цинковые покрытия предохраняют от коррозии стальные тела болта и гайки. Контакт цинковых покрытий крепежных элементов этого крепежного комплекта с цинковыми покрытиями соединяемых деталей электроустановки обеспечивает выравнивание электрических потенциалов соединяемых деталей электроустановки. Недостаток этого крепежного комплекта для соединения деталей электроустановки заключается в том, что при эксплуатации в условиях химически агрессивных производственных атмосфер или в условиях переменной влажности и переменной температуры естественной атмосферы происходят процессы электрохимической коррозии цинковых покрытий в окрестности узла соединения вследствие задержки конденсирующейся влаги и загрязнений в узких пространствах между поверхностями крепежных элементов и поверхностями соединяемых деталей. Эти процессы коррозии цинковых покрытий со временем распространяются от внешних границ области контакта покрытий на всю область контакта покрытий, поскольку имеются различия в химических составах стали и цинковых покрытий соединяемых деталей, с одной стороны, и химических составах стали и цинковых покрытий болтов и гаек крепежного комплекта, с другой стороны. Хотя указанные различия в химическом составе невелики и не дают значительной разности электрохимических потенциалов (т.н. электродных потенциалов) между металлами (сплавами) покрытий, в присутствии электролита (загрязненной влаги) в областях контакта поверхностей процессы коррозии протекают быстрее, чем на открытых поверхностях. В результате коррозии в областях контакта исходные металлические покрытия замещаются продуктами коррозии, нарушается электрическая проводимость контакта и снижается надежность выравнивания электрических потенциалов деталей электроустановки, соединяемых с использованием ближайшего аналога - обычных болта и гайки, выполненных из автоматной стали и снабженных цинковыми покрытиями.
Указанная выше задача повышения надежности выравнивания электрических потенциалов соединяемых деталей электроустановок в узлах соединения деталей электроустановок решается тем, что в крепежный комплект для соединения деталей электроустановки, включающий металлические крепежные элементы, снабженные металлическими покрытиями, выполненными из металлов, обладающих меньшими электродными потенциалами, чем металлы, из которых выполнены тела крепежных элементов, дополнительно включена жертвенная металлическая деталь, характеризующаяся тем, что она содержит на своей поверхности металл, обладающий меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных крепежных элементов. При этом важно отметить, что указанная задача решается предлагаемым крепежным комплектом в том случае, если на поверхностях соединяемых деталей электроустановки будут содержаться металлы, обладающие более высокими электродными потенциалами, чем электродный потенциал жертвенного металла, содержащегося на поверхности указанной жертвенной металлической детали. Предпочтительно, чтобы электродные потенциалы металлов, содержащихся на поверхностях соединяемых деталей и на поверхностях крепежных элементов, имели одинаковые или максимально близкие значения.
Предлагаемый крепежный комплект для соединения деталей электроустановки подобен ближайшему аналогу тем, что включает металлические крепежные элементы, снабженные металлическими покрытиями, выполненными из металлов, обладающих меньшими электродными потенциалами, чем металлы, из которых выполнены тела крепежных элементов.
Предлагаемый крепежный комплект для соединения деталей электроустановки во всех случаях отличается от ближайшего аналога тем, что в крепежный комплект дополнительно включена жертвенная металлическая деталь, характеризующаяся тем, что она содержит на своей поверхности металл, обладающий меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных крепежных элементов.
В первом частном случае предлагаемый крепежный комплект дополнительно отличается от общего случая тем, что тело жертвенной металлической детали выполнено из указанного металла, обладающего меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных крепежных элементов (т.е. жертвенная деталь не имеет никакого покрытия или не имеет покрытия, отличного по составу от ее тела).
Во втором частном случае предлагаемый крепежный комплект дополнительно отличается от общего случая тем, что жертвенная металлическая деталь снабжена металлическим покрытием, выполненным из указанного металла, обладающего меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных крепежных элементов.
В третьем частном случае предлагаемый крепежный комплект дополнительно отличается от общего случая тем, что в качестве крепежного элемента включает стержневой элемент с наружной резьбой, а жертвенная металлическая деталь выполнена в виде гайки с ответной внутренней резьбой или в виде шайбы с отверстием под установку указанного стержневого элемента.
Наличие в составе предлагаемого крепежного комплекта металлических крепежных элементов обеспечивает реализацию назначения предлагаемого крепежного комплекта. Снабжение указанных металлических крепежных элементов металлическими покрытиями, выполненными из металлов, обладающих меньшими электродными потенциалами, чем металлы, из которых выполнены тела крепежных элементов, обеспечивает защиту от коррозии тел указанных крепежных элементов, поскольку указанные тела вовлекаются в процесс коррозии после того, как будут израсходованы (разрушены коррозией) указанные металлические покрытия.
Дополнительно включенная в крепежный комплект жертвенная металлическая деталь, характеризующаяся тем, что она содержит на своей поверхности металл, обладающий меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных крепежных элементов, при эксплуатации крепежного комплекта в качестве средства соединения металлических деталей электроустановок дополнительно обеспечивает в своей окрестности защиту от коррозии металлическим покрытиям крепежных элементов и металлическим покрытиям соединяемых деталей, поскольку вблизи жертвенной детали указанные металлические покрытия будут вовлекаться в процессы электрохимической коррозии после того, как будет израсходован (разрушен коррозией) весь указанный металл жертвенной детали, обладающий меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия крепежных элементов (а так же металлы, из которых выполнены тела и/или покрытия соединяемых деталей). Например, если соединяемые детали и крепежные элементы изготовлены в основном из железа (электродный потенциал -0,441 В) и снабжены покрытием в основном из цинка (электродный потенциал -0,763 В) или из хрома (электродный потенциал -0,74÷-0,852 В), то жертвенная деталь (или ее покрытие) может быть изготовлена с использованием в основном, например, алюминия (электродный потенциал -1,700 В) или, например, магния (электродный потенциал -2,372 В), или, например, с долей лития (электродный потенциал -3,04 В). Таким образом обеспечивается увеличение продолжительности сохранения указанных металлических покрытий соединяемых деталей в области расположения крепежного комплекта, по сравнению с продолжительностью сохранения указанных металлических покрытий на всех поверхностях соединяемых деталей. Также обеспечивается увеличение продолжительности сохранения металлических покрытий крепежных элементов. Таким образом достигается увеличение продолжительности сохранения электрического контакта в области механического контакта поверхностей соединяемых деталей с поверхностями крепежных элементов. Техническим результатом является повышение надежности выравнивания электрических потенциалов соединяемых деталей электроустановок как следствие повышения надежности (продолжительности) сохранения электрического контакта металлических покрытий соединяемых деталей с металлическими покрытиями крепежных элементов предлагаемого крепежного комплекта. Этот технический результат достигается несмотря на то, что защита от коррозии соединяемых деталей в целом не повышается. Таким образом, в отличие от рассмотренных выше отдаленных аналогов, при эксплуатации предлагаемого крепежного комплекта жертвенная деталь расходуется не ради защиты от коррозии соединяемых деталей в отдаленных областях, а прежде всего ради защиты от коррозии металлических покрытий соединяемых деталей в ближайшей окрестности жертвенной детали.
Выполнение в частном случае тела жертвенной детали из указанного металла (жертвенного металла), обладающего меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных крепежных элементов, обеспечивает максимальную продолжительность расходования жертвенного металла для данного объема жертвенной детали. Дополнительный технический результат при эксплуатации крепежного комплекта - максимальная продолжительность сохранения электрического контакта в области механического контакта поверхностей соединяемых деталей с поверхностями крепежных элементов для данного объема жертвенной детали.
Снабжение в частном случае жертвенной детали металлическим покрытием, выполненным из указанного металла, обладающего меньшим электродным потенциалом, чем металлы, из которых выполнены металлические покрытия указанных крепежных элементов, обеспечивает возможность повышения механической прочности жертвенной детали путем выполнения ее тела из высокопрочного металла, например, из высокопрочной конструкционной стали. Дополнительный технический результат - обеспечение возможности повышения механической прочности соединения деталей электроустановок при эксплуатации крепежного комплекта.
Включение в частном случае в состав крепежных элементов стержневого элемента с наружной резьбой (например, болта, шпильки) в совокупности с выполнением жертвенной детали в виде гайки с ответной внутренней резьбой или в виде шайбы обеспечивает при выполнении соединения деталей электроустановок достижение дополнительного технического результата, выражающегося в дополнительном упрощении такого соединения, т.к. в качестве жертвенной детали может быть использована стандартная гайка, выполненная из подходящего жертвенного металла, или стандартная шайба, выполненная из подходящего жертвенного металла (в зависимости от значений электродных потенциалов металлов, содержащихся на поверхностях соединяемых деталей и крепежных элементов). Алюминиевые и магниевые гайки и шайбы (или гайки и шайбы на основе сплавов магния и алюминия) производятся промышленностью и легко доступны на рынке.
Сущность предлагаемого крепежного комплекта можно пояснить с помощью тех же прилагаемых фигур упрощенных чертежей фиг. 1-15, которые поясняют сущность предлагаемого узла соединения деталей электроустановки. Расшифровка использованных обозначений приведена выше в описании предлагаемого узла соединения деталей электроустановки.
На фиг. 1 предлагаемый крепежный комплект включает известные болт 3а, гайку 3б и дополнительно включает жертвенную гайку 4а.
На фиг. 2 предлагаемый крепежный комплект включает известные болт 3а, гайку 3б и дополнительно включает жертвенную гайку 4а.
На фиг. 3 предлагаемый крепежный комплект включает известный болт 3а и дополнительно включает жертвенную гайку 4а.
На фиг. 4 предлагаемый крепежный комплект включает известные болт 3а, гайки 3б, 3в и дополнительно включает жертвенную шайбу 4б.
На фиг. 5 предлагаемый крепежный комплект включает известные болт 3а, гайку 3б и дополнительно включает жертвенную шайбу 4б.
На фиг. 6 предлагаемый крепежный комплект включает известные болт 3а, гайку 3б и дополнительно включает жертвенную гайку 4а и жертвенную шайбу 4в.
На фиг. 7 предлагаемый крепежный комплект включает известные болт 3а, гайку 3б и дополнительно включает жертвенные шайбы 4б, 4в.
На фиг. 8 предлагаемый крепежный комплект включает известные болт 3а, гайки 3б, 3в и дополнительно включает жертвенные шайбы 4б, 4в.
На фиг. 9 предлагаемый крепежный комплект включает известную шпильку 3г, гайки 3б, 3в и дополнительно включает жертвенную барашковую гайку 4г.
На фиг. 10 предлагаемый крепежный комплект включает известную заклепку 3д, и дополнительно включает жертвенную шайбу 4д.
На фиг. 11 предлагаемый крепежный комплект включает известную резьбовую заклепку 3е, и дополнительно включает жертвенный винт 4е.
На фиг. 12 предлагаемый крепежный комплект включает известные болт 3а, гайку 3б и дополнительно включает жертвенную гайку 4а.
На фиг. 13 предлагаемый крепежный комплект включает известный болт 3а и дополнительно включает жертвенную гайку 4а.
На фиг. 14 предлагаемый крепежный комплект включает известные болт 3а, гайки 3б, 3в и дополнительно включает жертвенную шайбу 4б.
На фиг. 15 предлагаемый крепежный комплект включает известные болт 3а, гайку 3б, шайбу 3ж и дополнительно включает жертвенную гайку 4а.
Специалисту понятно, что предлагаемый крепежный комплект может дополнительно включать иные крепежные элементы, металл поверхности которых по электродному потенциалу совпадает или близок к металлам металлических покрытий указанных на чертежах крепежных элементов. Также специалисту понятно, что предлагаемый крепежный комплект может дополнительно включать иные жертвенные детали, металл поверхности которых по электродному потенциалу совпадает или близок к металлам указанных на чертежах жертвенных деталей.
Предлагаемый крепежный комплект для соединения деталей электроустановки может собираться из элементов и деталей, выпускаемых промышленностью производства метизов.