«Полимерный подвесной изолятор» (краткое описание изобретения к патенту Республики Беларусь № 21405; авторы изобретения: В.В.Дубровский, С.А.Герасименко, В.Н.Коваль, С.С.Песецкий; заявитель и патентообладатель: Государственное научное учреждение «Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси»).

Изобретение относится к конструкциям полимерных подвесных электрических «изоляторов», предназначенных для эксплуатации на открытом воздухе под электрическим напряжением.

Авторами поясняется, что, наряду с преимуществами полимерных подвесных электрических «изоляторов» (связанных, прежде всего, с их малым весом, технологичностью при изготовлении, высокими диэлектрическими характеристиками и коррозионной стойкостью) имеется ряд проблем, связанных со спецификой их конструкции [которая должна учитывать особенности технологических и эксплуатационных свойств полимеров (работающих под электрическим напряжением)]. Известен ряд технических решений, в которых описаны оригинальные конструкции «изоляторов».

Задачей изобретения является упрощение конструкции и технологии изготовления полимерного подвесного «изолятора», а также — улучшение его эксплуатационных характеристик.

Формула изобретения состоит из 9 хорошо описанных авторами частей: (1) полимерный подвесной «изолятор»; (2)-(9) «изоляторы» по п. 1.

Сущность заявленного авторами изобретения поясняется ими также нижеприведенными фигурами, на которых представлены варианты конструкции полимерного подвесного «изолятора» (фиг. 1-8).

Улучшение технических характеристик и упрощение технологии изготовления полимерного подвесного «изолятора» дополнительно достигается авторами тем, что в средней части (по крайней мере, одной из пластин несущего стержня вдоль ее продольной оси и в проушине) установлен армирующий элемент, охватывающий отверстия в проушинах. Важно также следующее:

• • перемычка имеет переменное сечение, уменьшающееся в направлении от боковых поверхностей пластин и электроизолирующих ребер к сквозным отверстиям;
• • сквозные отверстия выполнены с закруглениями в местах сопряжения с наружными поверхностями перемычки, а расстояние от сквозных отверстий до крайних электроизолирующих ребер (примыкающих к проушинам) увеличено расстоянием до электроизолирующих ребер, расположенных в средней части «изолятора»;
• • в крепежных отверстиях проушин установлены защитные втулки из прочного и износостойкого материала;
• • проушины на противоположных концах «изолятора» расположены в одной плоскости или в перпендикулярных плоскостях (причем, их число может отличаться);
• • «изолятор» выполнен из атмосферо- и трекингостойкого армированного термопластичного полимерного материала;
• • изолятор изготовлен методом литья под давлением (причем, впускные литниковые каналы располагают в средней части «изолятора» со смещением относительно его поперечной оси);
• • на поверхности несущего стержня (а также электроизолирующих ребер) нанесено электроизоляционное атмосферо- и трекингостойкое покрытие.

Как утверждают авторы, заявленное ими изобретение обладает новизной. Оно технически легко осуществимо, а его практическое применение позволяет решать задачи, связанные с повышением эксплуатационной надежности нагруженных подвесных изоляторов при одновременном снижении затрат на их производство. Изобретение рекомендуется использовать, прежде всего, при изготовлении подвесных «изоляторов» для троллейбусных и трамвайных линий, а также линий электропередач на железнодорожном транспорте.

Сущность заявленного изобретения авторами поясняется нижеприведенными фигурами, на которых представлены варианты конструкции полимерного подвесного «изолятора» (фиг. 1-8).

На фиг. 1-2 представлен вариант конструкции полимерного подвесного «изолятора», описанный в п. 1 формулы изобретения. Отличительной особенностью является то, что несущий стержень состоит из двух или более (на фиг. 2 — из трех) параллельных пластин 1 (имеющих сечение, сужающееся от их середины к краям) и соединенных между собой в единую конструкцию в средней части перемычкой 2 (причем, концы пластин 1 плавно переходят в проушины 3). На внешних боковых поверхностях наружных пластин 1 (вдоль их продольной оси) выполнены ребра жесткости 4. В местах сопряжения ребер жесткости 4 с пластинами 1 выполнены плавные переходы с закруглениями R1-R4. Кроме того, перемычка 2 имеет продольные сквозные отверстия 6, расположенные между электроизолирующими ребрами 5.

Выполнение пластин 1 несущего стержня (с сечением, уменьшающимся от их середины к периферии, соединенными между собой перемычкой 2, и плавно переходящими в проушины 3) обеспечивает монолитность конструкции и делает ее технологичной при изготовлении (например, литьем под давлением), так как облегчается извлечение «изолятора» из формующих полостей технологической оснастки (вследствие переменного сечения пластин 1). Наличие на внешней боковой поверхности пластин 1 ребер жесткости 4 обеспечивает повышение жесткости и механической прочности несущего стержня в целом.

Наличие плавных переходов в местах сопряжения ребер жесткости 4 с пластинами 1, поперечных изолирующих ребер 5 и перемычки 2 исключает концентрацию напряжений в них и повышает эксплуатационную надежность «изолятора». Выполнение перемычки 2 с продольными отверстиями 6 исключает накопление на стержне воды (которая может вызвать электрический пробой), снижает вес «изолятора» (что способствует экономии материала на его изготовление).

На фиг. 2 приведена конструкция полимерного подвесного «изолятора» (по п. 1 формулы изобретения), в которой несущий стержень выполнен в виде трех параллельных пластин. Число пластин 1 в составе несущего стержня может быть и более трех (в зависимости от величины механической нагрузки на «изолятор» при его эксплуатации).

На фиг. 3 представлена конструкция полимерного подвесного «изолятора» (по п. 2 формулы изобретения). Она отличается от конструкции, приведенной на фиг. 1-2, тем, что, по крайней мере, в одной из пластин 1 несущего стержня вдоль ее продольной оси и в проушине 3 установлен армирующий элемент 7. Введение армирующего элемента 7 из высокопрочного материала в пластины 1 несущего стержня позволяет существенно повысить величину механической нагрузки, которую может выдержать без разрушения «изолятор» в процессе эксплуатации. Армирующий элемент 7 может быть изготовлен из высокопрочного полимерного материала (например, армированного волокнами пластика), в том числе — в комбинации с металлическими армирующими элементами.

На фиг. 4-5 представлена конструкция перемычки 2 (п. 3 формулы изобретения). Ее отличительной особенностью является то, что перемычка имеет переменное сечение, уменьшающееся в направлении от боковых поверхностей пластин 1 (фиг. 4) и электроизолирующих ребер 5 (фиг. 5) к сквозным отверстиям 6. Такое конструктивное исполнение перемычки 2 обеспечивает высокие дренажные свойства сквозных отверстий за счет полного удаления самотеком атмосферной воды из пространства между пластинами 2 несущего стержня и электроизолирующими ребрами 5 «изолятора» через сквозные отверстия 6.

В соответствии с п. 4 формулы изобретения, полимерный подвесной «изолятор» (фиг. 6) выполнен со сквозными отверстиями 6, имеющими закругления R5 в местах сопряжения с наружными поверхностями перемычки 2. Расстояния ℓ1 (от сквозных отверстий 6 до крайних, примыкающих к проушинам 3 электроизолирующих ребер 5) увеличены (по сравнению с расстояниями ℓ2) до электроизолирующих ребер, расположенных в средней части «изолятора» (ℓ1 > ℓ2). Подобное расположение сквозных отверстий 6 позволяет конструктивно усилить концевые участки «изолятора», в которых в процессе эксплуатации возникают максимальные механические напряжения.

В соответствии с п. 5 формулы изобретения, в крепежных отверстиях проушин 3 установлены защитные втулки 8 из прочного и износостойкого материала (фиг. 7). Втулки 8 могут быть выполнены в составе армирующего элемента 7, вводимого в конструкцию пластин 1 (в соответствии с п. 2 формулы изобретения).

Согласно п. 6 формулы изобретения, проушины 3 (расположенные на концах «изолятора») могут быть выполнены в одной или перпендикулярных плоскостях (при этом их число может отличаться). Подобное исполнение проушин дополнительно расширяет возможности при изготовлении и применении «изолятора», делает его конструкцию универсальной.

В соответствии с п. 7 формулы изобретения, «изолятор» выполнен из атмосферо- и трекингостойкого армированного термопластичного полимерного материала. При этом упрощается технология изготовления и повышается срок службы «изолятора» на открытом воздухе.

Согласно п. 8 формулы изобретения, полимерный подвесной «изолятор» изготавливается литьем под давлением. При этом подразумевается необходимость применения в качестве матричного материала термопластичного связующего.

Применение метода литья под давлением обеспечивает возможность массового и экономически выгодного производства подвесных изоляторов.

Особенностью технологии подобных изоляторов является то, что (согласно п. 8 формулы изобретения) впускные литники 9 (фиг. 8) располагают в средней части «изолятора» со смещением относительного его поперечной оси. При этом центральный литник 10 расположен вдоль поперечной оси «изолятора». Такое исполнение литниковой системы обеспечивается исключение появления слабого сечения в средней части «изолятора» и повышение его несущей способности.