Упрочняющий элемент для крепежного фланца полого цилиндрического корпуса изолятора
Изобретение относится к полым цилиндрическим изоляторам, корпус которых содержит упрочняющий элемент, предназначенных для электротехнических устройств высокого напряжения, например импульсных разрядников, прерывателей или вводных изоляторов. Корпус изолятора содержит первый цилиндрический конец (2) и второй цилиндрический конец (3) и имеет полое изоляционное тело (18). Первый конец (2) и/или второй конец (3) обеспечены цилиндрическим фланцем (5, 9) для крепления корпуса изолятора к внешнему устройству на первом конце фланца. По меньшей мере один упрочняющий элемент (13а-d) или (15) расположен на втором конце (10) фланца и может прикрепляться к внешнему устройству (6) с помощью болтов. Изобретение обеспечивает облегчение ремонта и повышает механическую прочность. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к упрочняющему элементу для корпуса изолятора, содержащего полое изоляционное тело и по меньшей мере один фланец. Настоящее изобретение также относится к корпусу изолятора, содержащему упрочняющий элемент, расположенный на фланце корпуса изолятора.
Уровень техники
Корпус изолятора содержит полое изоляционное тело из изолирующего материала, например фарфора или полимерного композита, и по меньшей мере один конец корпуса изолятора является прикрепленным металлическим фланцем, например, из стали или алюминия. Металлический фланец может быть прикреплен к полому изоляционному телу по-разному, например путем запрессовки, обжатия, приклеивания или цементирования.
Корпус изолятора используется во множестве электротехнических изделий для высокого напряжения, например импульсных разрядниках, прерывателях или вводных изоляторах.
Корпус изолятора обычно крепится к внешнему устройству с помощью фланца, который прикреплен по меньшей мере к одному концу изолятора. Внешнее устройство является, например, структурой основания разрядника, когда корпус изолятора является частью импульсного разрядника, корпуса второго изолятора или трансформаторного киоска, когда корпус изолятора является частью вводного изолятора для трансформатора. В зависимости от конструкции корпуса изолятора и нагрузки, которую должен выдерживать корпус изолятора, может изменяться количество болтов/точек крепления к внешнему устройству. Фигура 1 показывает пример корпуса изолятора в соответствии с предшествующим уровнем техники, прикрепленного к внешнему устройству.
Иногда часть фланца, где фланец прикрепляется к внешнему устройству, такому как второй корпус изолятора или структура основания, ослабляется во время использования из-за механической перегрузки или трещин, таких как морозобоины. И тогда может получиться, что фланец будет не в состоянии выдержать первоначально указанные механические нагрузки, данные фирмой-производителем. Это может быть преодолено путем демонтажа оборудования, содержащего изолятор, и заменой корпуса изолятора с поврежденным фланцем на новый корпус изолятора с неповрежденными фланцами. Однако это будет сложно, дорого и займет много времени. Поэтому необходимо найти альтернативный способ укрепить корпус изолятора.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение упрочняющего элемента для корпуса изолятора. В соответствии с первым аспектом представлен корпус изолятора с первым цилиндрическим концом и вторым цилиндрическим концом, имеющий полое изоляционное тело, этот первый конец и/или второй конец снабжены цилиндрическим фланцем для крепления корпуса изолятора к внешнему устройству на первом конце фланца, при этом по меньшей мере один упрочняющий элемент расположен на втором конце фланца.
В соответствии с вариантами воплощения первый конец корпуса изолятора прочно закреплен во фланце с помощью запрессовки, обжатия, приклеивания, цементирования и/или адгезии.
В соответствии с вариантами воплощения корпус изолятора дополнительно содержит цемент, расположенный между изоляционным телом и фланцем, для сохранения плотной посадки.
В соответствии с вариантами воплощения упрочняющий элемент обеспечен так, что часть напряжения, прилагаемого на первом конце фланца, который расположен ближе всего к внешнему устройству, передается второму концу фланца, так что механическая прочность корпуса изолятора, таким образом, увеличивается.
В соответствии с вариантами воплощения упрочняющий элемент снабжен болтами в точках крепления, болты крепят фланец к внешнему устройству.
В соответствии с вариантами воплощения болты поджаты гибким компонентом, расположенным последовательно с болтами.
В соответствии с вариантами воплощения гибкий компонент содержит трубчатые переходные втулки или пружины.
В соответствии с вариантами воплощения гибкий компонент расположен так, что сила нагрузки, приложенной на первом конце фланца, распределяется между точкой крепления и вторым концом фланца.
В соответствии с вариантами воплощения распределение нагрузки между первым концом фланца и вторым концом фланца определяется жесткостью гибкого компонента.
В соответствии с вариантами воплощения упрочняющий элемент обеспечен в виде зажимов, прикрепленных к внешнему устройству с помощью болтов через отверстия в зажимах и через отверстия, расположенные в первом конце фланца.
В соответствии с вариантами воплощения упрочняющий элемент обеспечен в виде кольца, прикрепленного к внешнему устройству с помощью болтов через отверстия в кольце и через отверстия, расположенные в первом конце фланца.
В соответствии с вариантами воплощения кольцо содержит по меньшей мере две секции.
В соответствии с вариантами воплощения эти по меньшей мере две секции содержат поверхности скрепления, и при этом эти по меньшей мере две секции скрепляются вместе в одной из их по меньшей мере двух поверхностей скрепления.
В соответствии с вариантами воплощения эти по меньшей мере две секции скрепляются с помощью шарнира на одной из их поверхностей скрепления.
В соответствии с вариантами воплощения эти по меньшей мере две секции скрепляются по меньшей мере одним болтом и гайкой на поверхности скрепления.
В соответствии с вариантами воплощения эти по меньшей мере две секции скрепляются посредством зацепа типа “головоломки” на поверхности скрепления.
В соответствии с вариантами воплощения эти по меньшей мере две секции скрепляются двумя винтами с головкой под торцовый ключ, входящими в кольцо со стороны периметра кольца и через две секции.
В соответствии с вариантами воплощения корпус является усиленным стекловолокном эпоксидным полым телом, содержащим юбку из кремнийорганического материала.
В соответствии со вторым аспектом представлен импульсный разрядник, содержащий по меньшей мере два корпуса изолятора в соответствии с первым аспектом, эти по меньшей мере два корпуса изолятора располагаются один на другом.
Другая задача изобретения состоит в обеспечении корпуса изолятора, содержащего упрочняющий элемент. В соответствии с третьим аспектом представлен упрочняющий элемент для корпуса изолятора, имеющего первый цилиндрический конец и второй цилиндрический конец, этот первый конец и/или второй конец обеспечен цилиндрическим фланцем для крепления корпуса изолятора к внешнему устройству на первом конце фланца, при этом упрочняющий элемент выполнен с возможностью оказывать давление на втором конце фланца так, что напряжение на первом конце фланца уменьшается.
Следует отметить, что любое свойство первого, второго и третьего аспектов может быть применено к любому другому аспекту, где это уместно. Аналогично любое преимущество первого аспекта может в равной степени применяться ко второму и/или третьему аспекту, соответственно, и наоборот. Другие цели, свойства и преимущества прилагаемых вариантов воплощения будут очевидны из следующего подробного раскрытия, из прилагаемых зависимых пунктов формулы изобретения, а также из чертежей.
Как правило, все термины, используемые в формуле изобретения, должны интерпретироваться в соответствии с их обычным значением в области техники, если они явно не определены здесь иначе. Все ссылки на “один/этот/вышеупомянутый элемент, устройство, компонент, средство, этап и т.д.” должны интерпретироваться явно как относящиеся по меньшей мере к одному экземпляру элемента, устройства, компонента, средства, этапа и т.д., если явно не указано иное. Этапы любого способа, раскрытого здесь, не обязаны выполняться в точности в раскрытом порядке, если явно не указано иное.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет более подробно объяснено с помощью описания иллюстративных вариантов воплощения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фигура 1 показывает поперечное сечение корпуса изолятора в соответствии с предшествующим уровнем техники,
фигура 2a показывает поперечное сечение корпуса изолятора в соответствии с вариантом воплощения изобретения,
фигура 2b схематично показывает вариант воплощения на фигуре 2a с другого ракурса, частично в поперечном сечении по A-A фигуры 2a,
фигура 3a показывает поперечное сечение части корпуса изолятора в соответствии с альтернативным вариантом воплощения изобретения,
фигура 3b схематично показывает вариант воплощения на фигуре 3a с другого ракурса, частично в поперечном сечении по B-B фигуры 3a,
фигура 4a показывает конструкцию крепления для двух сегментов кольцеобразного упрочняющего элемента в соответствии с одним вариантом воплощения изобретения,
фигура 4b показывает альтернативный вариант воплощения конструкции крепления, показанного на фигуре 4a,
фигура 4c показывает альтернативный вариант воплощения конструкции крепления, показанного на фигуре 4a, и
фигура 4d показывает альтернативный вариант воплощения конструкции крепления, показанного на фигуре 4a.
Описание предпочтительных вариантов воплощения
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны некоторые варианты воплощения изобретения. Это изобретение, однако, может быть воплощено во многих различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами воплощения, приведенными здесь; скорее эти варианты воплощения обеспечены в качестве примера так, чтобы это раскрытие было полным и завершенным и полностью передавало объем изобретения специалистам в области техники. Одинаковые номера относятся к одинаковым элементам всюду в описании.
Фигура 1 показывает поперечное сечение корпуса 1 изолятора для импульсного разрядника в соответствии с предшествующим уровнем техники. Корпус 1 изолятора содержит изоляционное тело 18 с полой внутренней частью 4, изоляционное тело имеет два открытых конца, первый конец 2 и второй конец 3. Изоляционное тело 18 обычно имеет цилиндрическую форму и снабжено рядом выступающих юбок 11 на его наружной поверхности. Изоляционное тело 18 предпочтительно является неупругим и сделано, например, из фарфора, полимера или полимерного композита, такого как эпоксидная трубка с юбками из полимера, например кремнийорганического материала. В частности, изоляционное тело 18 предпочтительно является усиленным стекловолокном эпоксидным полым телом с навесами из кремнийорганического материала. Первый конец 2 изоляционного тела 18 обеспечен первым фланцем 5, а второй конец 3 изоляционного тела 18 обеспечен вторым фланцем 9. Первый фланец обеспечен сквозными отверстиями на первом конце 8 первого фланца 5 для крепления корпуса 1 изолятора к внешнему устройству 6 с помощью по меньшей мере одной крепежной детали 7a, 7b, расположенной в первом конце 8 первого фланца 5. Крепежная деталь является, например, болтом с гайкой или винтом. Первый конец 2 корпуса изолятора прочно закреплен в первом фланце 5 путем, например, запрессовки, обжатия, приклеивания, цементирования и/или адгезии. На фигуре 1 цемент 12 расположен между изоляционным телом 18 и фланцем 5 для сохранения плотной посадки. Когда корпус изолятора используется в импульсном разряднике, блоки варистора и концевые электроды расположены в полой внутренней части 4. В импульсном разряднике могут быть расположены несколько корпусов 1 изоляторов один на другом.
Фигура 2a показывает поперечное сечение части корпуса 1 изолятора в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения изобретения, где разница по сравнению с фигурой 1 состоит в том, что первый фланец 5 корпуса 1 изолятора обеспечен по меньшей мере одним упрочняющим элементом, расположенным на втором конце 10 фланца 5. Упрочняющий элемент имеет вид зажимов 13a-d, прикрепленных к внешнему устройству 6 с помощью болтов 14a-14d через отверстия в зажимах и через отверстия, расположенные в первом конце 8 фланца 5. Таким образом, часть напряжения, обычно прилагаемого на первом конце 8 фланца 5, то есть конце фланца, который находится ближе всего к внешнему устройству 6, передается на второй конец 10 фланца. Когда зажимы 13a-13d крепятся к уже используемому корпусу 1 изолятора, зажимы могут быть прикрепляться по одному за раз, и существующие болты заменяться на более длинные болты по одному за раз. Таким образом достигаются легкий ремонт и улучшенная механическая прочность уже используемого корпуса изолятора.
Фигура 2b схематично показывает вариант воплощения на фигуре 2a с другого ракурса, где четыре зажима 13a-d прикреплены к первому фланцу 5 с помощью одного болта 14a-d через отверстие в каждом зажиме и через отверстие во фланце к внешнему устройству. Кроме того, показано поперечное сечение по A-A на фигуре 2 изоляционного тела 18.
Фигура 3a показывает поперечное сечение части корпуса 1 изолятора в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения изобретения, где разница по сравнению с фигурой 1 состоит в том, что первый фланец 5 корпуса 1 изолятора был обеспечен по меньшей мере одним упрочняющим элементом, расположенным на втором конце 10 фланца 5. Упрочняющий элемент в виде кольца 15 прикреплен к внешнему устройству 6 с помощью болтов 16a-16d через отверстия в кольце и отверстия, расположенные в первом конце 8 фланца 5. Таким образом, часть напряжения, прилагаемого к первому концу 8 фланца 5, то есть концу фланца, который находится ближе всего к внешнему устройству 6, передается второму концу 10 фланца, и механическая прочность корпуса 1 изолятора увеличивается. Когда кольцо 5 прикрепляется к уже используемому корпусу изолятора, кольцо предпочтительно разделяется по меньшей мере на две секции 15a, 15b, как показано на фигуре 3b. Это облегчает монтаж на уже используемом корпусе изолятора. Таким образом достигается легкий ремонт и улучшенная механическая прочность уже используемого корпуса изолятора.
Фигура 3b схематично показывает вариант воплощения изобретения на фигуре 3a с другого ракурса, где кольцо содержит первую секцию 15a и вторую секцию 15b, скрепленные вместе на поверхности 17, a, b скрепления. Кольцевые секции 15a, 15b присоединяются к первому фланцу 5 по меньшей мере с помощью одного болта 16a-d через отверстие в каждой кольцевой секции 15a, 15b и через отверстие во фланце к внешнему устройству. Кроме того, показано поперечное сечение по B-B на фигуре 3a изоляционного тела 18.
Когда кольцо 15 используется в качестве упрочняющего элемента в соответствии с иллюстративным вариантом воплощения изобретения, показанным на фигуре 3a и 3b, растягивающее напряжение от болтов распределяется по большей части фланца по сравнению с тем, когда используется один зажим с каждым болтом, как показано в иллюстративном варианте воплощения изобретения на фигуре 2a и 2b. Когда не используются никакие упрочняющие элементы, как показано на фигуре 1, большая часть растягивающих напряжений будет присутствовать на первом конце фланца, где крепятся болты.
Когда зажим или кольцо в соответствии с вышеупомянутыми иллюстративными вариантами воплощения используются в качестве упрочняющего элемента, первоначальная точка крепления, то есть где фланец присоединен к внешнему устройству с помощью болтов, корпуса изолятора может быть поджата с помощью трубчатой переходной втулки, пружин или другого компонента (не показан), расположенного последовательно с болтом. Таким образом нагрузка может быть распределена между первоначальной точкой крепления и вторым концом фланца. Распределение нагрузки между первоначальными точками крепления (первый конец фланца) и вторым концом фланца, где крепится упрочняющее устройство, может определяться жесткостью гибкого узла (трубчатой переходной втулки, пружины и т.д.).
Фигуры 4a-4d показывают различные примеры того, как по меньшей мере два кольцевых сегмента 15a, 15b на фигуре 3b могут быть скреплены вместе в одной из их по меньшей мере двух поверхностей 17a, 17b скрепления. Фигура 4a показывает, что кольцевые сегменты 15a, 15b скрепляются с помощью шарнира 19 на одной из их поверхностей 17a скрепления. Фигура 4b показывает, что кольцевые сегменты 15a, 15b скрепляются путем выполнения накладывающихся поверхностей скрепления и использования по меньшей мере одного болта 20 и гайки для удержания по меньшей мере двух кольцевых сегментов 15a, 15b вместе. Фигура 4c показывает, что кольцевые сегменты 15a, 15b скреплены путем выполнения зацепа 21 типа “головоломки” на поверхности 17 скрепления. Зацеп между двумя кольцевыми сегментами может, конечно, иметь любую подходящую конфигурацию, главное, чтобы кольцевые сегменты удерживались вместе. Например, каждый кольцевой сегмент может быть снабжен пазами на поверхностях скрепления, которые сцепляют кольцевые секции вместе. Фигура 4d показывает, как по меньшей мере два кольцевых сегмента 15a, 15b скрепляются двумя винтами с головкой под торцовый ключ, входящими в кольцо со стороны периметра кольца через два кольцевых сегмента 15a, 15b. Конечно, также можно сделать так, чтобы винт с головкой под торцовый ключ входил с поверхности, ограничивающей собой отверстие кольца. Если есть два винта с головкой под торцовый ключ, скрепляющие вместе два сегмента, один из винтов может входить в кольцо со стороны периметра одной из кольцевых секций 15a, пересекать поверхность скрепления и входить в другую кольцевую секцию 15b, а другой винт может входить в кольцо со стороны периметра другой кольцевой секции 15b, пересекать поверхность скрепления и входить в первую кольцевую секцию 15a. Таким образом, кольцевые секции скрепляются друг с другом.
Фланец 5 на фигурах 1-3 сделан, например, из алюминия или стали.
Зажимы 13a-d, кольцо 5 или сегменты кольца 5a, 5b сделаны, например, из алюминия, стали, нержавеющей стали или композитного материала. Однако может использоваться любой материал, имеющий необходимые свойства, чтобы выдержать требуемое усилие, если он будет материалом, подходящим для изготовления кольца или зажимов.
Путем использования зажимов 13a-d, кольца или кольцевых сегментов 15a, 15b растягивающие напряжения, обычно присутствующие на первом конце 8 фланца в точках крепления, могут быть уменьшены, и вместо этого фланец 5 будет подвержен напряжению сжатия, так как крепежные болты 14a-d, 16a-d удерживают фланец в его верхней части. Таким образом, предполагаемая нагрузка разрушения фланцев будет увеличена.
Кроме того, путем использования зажимов, кольца или сегментов кольца как упрочняющего элемента корпус изолятора может быть отремонтирован на месте, без снятия из установленного положения. Это является большим преимуществом, поскольку это дает возможность осуществлять простой и быстрый ремонт без необходимости полного демонтажа корпуса изолятора. Другое преимущество состоит в том, что стоимость ремонта уменьшается по сравнению с тем, если бы корпус изолятора должен был быть разобран для его ремонта. Дополнительное преимущество состоит в том, что путем присоединения зажимов, кольца или сегментов кольца к стандартному корпусу изолятора заявленные механические характеристики этого корпуса изолятора могут быть увеличены без перепроектирования фланцев.
Изобретение не ограничено вариантами воплощения, показанными выше, и специалист в области техники может, конечно, модифицировать их множеством способов в пределах объема изобретения, определяемого формулой изобретения. Таким образом, изобретение не ограничено корпусами изоляторов, используемых в импульсных разрядниках, а может также применяться, например, в корпусах изоляторов, используемых в прерывателях и вводных изоляторах. Кроме того, упрочняющие элементы, конечно, могут использоваться, когда несколько корпусов изолятора расположены один на другом, например, в импульсном разряднике, сконструированном из нескольких корпусов изоляторов. Упрочняющие элементы могут тогда использоваться во всех фланцах, или только в выбранных фланцах, подвергающихся большему напряжению, чем другие фланцы.
1. Корпус (1) изолятора с первым цилиндрическим концом (2) и вторым цилиндрическим концом (3), имеющий полое изоляционное тело (18), причем этот первый конец и/или второй конец снабжены цилиндрическим фланцем (5, 9) для крепления корпуса изолятора к внешнему устройству (6) на первом конце (8) фланца (5, 9), этот фланец (5, 9) обеспечен сквозными отверстиями в его первом конце (8) для крепления корпуса (1) изолятора к внешнему устройству (6) по меньшей мере с помощью одного болта, расположенного в первом конце (8) фланца (5, 9), отличающийся тем, что
по меньшей мере один упрочняющий элемент, обеспеченный в виде зажимов (13a-d) или кольца (15), содержащего по меньшей мере две секции (15a, 15b), расположен на втором конце (10) фланца (5, 9), упомянутый упрочняющий элемент (13a-d; 15, 15a, 15b) может прикрепляться к внешнему устройству (6) с помощью болтов через отверстия в упрочняющем элементе (13a-d; 15, 15a, 15b) и через отверстия, расположенные в первом конце (8) фланца (5, 9),
посредством чего могут быть достигнуты легкий ремонт и улучшенная механическая прочность уже используемого корпуса (1) изолятора.
2. Корпус (1) изолятора по п. 1, в котором первый конец (2) корпуса (1) изолятора прочно закреплен во фланце (5, 9) с помощью запрессовки, обжатия, приклеивания, цементирования и/или адгезии.
3. Корпус (1) изолятора по п. 1 или 2, дополнительно содержащий цемент (12), расположенный между изоляционным телом (18) и фланцем (5, 9) для сохранения плотной посадки.
4. Корпус (1) изолятора по п. 1, в котором упрочняющий элемент (13a-d, 15, 15a, 15b) обеспечен так, что часть напряжения, прилагаемого к первому концу (8) фланца (5, 9), который расположен ближе всего к внешнему устройству (6), передается второму концу (10) фланца (5, 9), так что механическая прочность корпуса (1) изолятора, таким образом, увеличивается.
5. Корпус (1) изолятора по п. 1, в котором упрочняющий элемент (13a-d, 15, 15a, 15b) снабжен болтами (14a-14d, 16a-16d) в точках крепления, при этом болты (14a-14d, 16a-16d) крепят фланец (5, 9) к внешнему устройству (6).
6. Корпус (1) изолятора по п. 5, в котором болты поджаты гибким компонентом, расположенным последовательно с болтами.
7. Корпус (1) изолятора по п. 6, в котором гибкий компонент содержит трубчатые переходные втулки или пружины.
8. Корпус (1) изолятора по п. 6 или 7, в котором гибкий компонент расположен так, что сила нагрузки, приложенная к первому концу (8) фланца (5, 9), распределяется между точкой крепления и вторым концом (10) фланца (5, 9).
9. Корпус (1) изолятора по п. 8, в котором распределение нагрузки между первым концом (8) фланца (5, 9) и вторым концом (10) фланца (5, 9) определяется жесткостью гибкого компонента.
10. Корпус (1) изолятора по п. 1, в котором эти по меньшей мере две секции (15a, 15b) содержат поверхности (17a, 17b) скрепления, и при этом эти по меньшей мере две секции (15a, 15b) скреплены вместе в одной из их по меньшей мере двух поверхностей (17a, 17b) скрепления.
11. Корпус (1) изолятора по п. 1, в котором эти по меньшей мере две секции (15a, 15b) скреплены с помощью шарнира (19) в одной из их поверхностей (17a) скрепления.
12. Корпус (1) изолятора по п. 1, в котором эти по меньшей мере две секции (15a, 15b) скреплены по меньшей мере одним болтом (20) и гайкой на поверхности (17) скрепления.
13. Корпус (1) изолятора по п. 1, в котором эти по меньшей мере две секции (15a, 15b) скреплены двумя винтами с головкой под торцовый ключ, входящими в кольцо (15) со стороны периметра кольца (15) и через две секции (15a, 15b).
14. Корпус (1) изолятора по п. 1, в котором корпус (1) является усиленным стекловолокном эпоксидным полым телом, содержащим юбки из кремнийорганического материала.
15. Импульсный разрядник, содержащий по меньшей мере два корпуса (1) изолятора по любому из предыдущих пунктов, эти по меньшей мере два корпуса (1) изолятора располагаются один на другом.
