Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13500
.pdf
Настоящее изобретение заключается в способе изготовления электрических изоляторов или приспособления
электрических изоляторов для использования в заданных температурных диапазонах, заключающемся в
последующем применении к сборке металлической и диэлектрической частей изолятора усиливающего или
нагружающего элемента к одной из указанных собранных частей в положении, позволяющем прикладывать
напряжение к указанным собранным частям.
Согласно дополнительной особенности, настоящее изобретение заключается в способе изготовления
электрических изоляторов, в котором металлическая и диэлектрическая части изолятора соединены с
элементами между указанными частями для передачи усилия от одной к другой, причем части смыкаются
после того, как между ними вставлено средство передачи усилия [Цена 1!-1] и до применения армирующего
элемента 55.
Согласно еще одной дополнительной особенности, настоящее изобретение заключается в применении
усиливающего элемента к указанному изолятору после сборки его частей 60 и в создании напряжения в этом
усиливающем элементе, достаточного для противодействия воздействию нагрузки на указанный изолятор в
диапазоне температур, для которого он предназначен.
Этот способ 65 может включать в себя придание начального напряжения армирующему элементу в
направлении, позволяющем передать усилие диэлектрическому элементу изолятора, противоположное
составляющей силы нагрузки на указанный диэлектрический элемент 70, при этом приданное таким образом
начальное напряжение достаточно для того, чтобы выдержать силу максимальной нагрузки, для которой
рассчитан изолятор, при нормальных температурах, при этом металлическая часть изолятора обладает
достаточной эластичностью, чтобы предотвратить чрезмерное давление на указанную диэлектрическую часть
при минимальной температуре растяжения, которой подвергается изолятор, при этом армирующий элемент
имеет более низкий коэффициент расширения 80 и сжатия при изменении температуры, чем металлический
элемент изолятора.
Настоящее изобретение также включает в себя изолятор, изготовленный в соответствии с любым из
указанных выше способов, содержащий соединенные диэлектрические и мието-1 части, и усиливающий
элемент, прикрепленный к указанным частям и оказывающий на них усилие для создания начального
напряжения между указанными частями при рабочей температуре указанного изолятора 90°.
Настоящее изобретение дополнительно состоит в изоляторе, изготовленном любым из вышеуказанных
способов, в котором диэлектрический элемент имеет штифт, закрепленный в углублении, и который включает
металлические части, имеющие различные коэффициенты расширения и сжатия при изменении температуры.
Настоящее изобретение также включает в себя изолятор 100, изготовленный любым из вышеуказанных
способов, включающий наружные и внутренние металлические фитинги и компенсирующие элементы,
установленные на указанных металлических фитингах на смежных противоположных поверхностях
диэлектрического элемента 105, причем указанные компенсирующие элементы 372,571 имеют более низкий
коэффициент расширения в виде вставной полосы.
изменения температуры, отличные от указанных фитингов. Рисунок 34 представляет собой фрагмент строки
34-34. Теперь обратимся к прилагаемому рисунку 33.
Чертежи, на которых: Рисунок 36 представляет собой разрез по линии 36-36 на Рисунке 1 — вертикальное
сечение на Рисунке 33.7e изолятор, показывающий один из вариантов осуществления настоящего
изобретения. Рисунки 37, 38, 39 и 40 — диаграммы, иллюстрирующие эффекты изобретения.
Рисунки 2, 3, 4 и 5 являются фрагментарными. В изоляторах, где диэлектрик подвергается механическому
напряжению, скручивание металлических частей, а также диэлектрик изолятора под нагрузкой или тепловым
напряжением, как правило, является ограничивающим фактором надежности изолятора и нагрузки, которую
он будет нести. Рисунок 7 представляет собой план изолятора сверху или показан на рисунке 4. Рисунок 7
частично изображает разрез шинного изолятора с учетом изобретенной нагрузки. В целом, j5 приложенное к
нему напряжение, возникающее из-за дифференциального расширения 80. Рисунок 8 представляет собой
фрагментарный вид частей изолятора, разрез, показывающий применение изобретения к крышке изолятора
втулки. Коэффициент расширения диэлектрика и металлических элементов не зависит от рабочей нагрузки.
Рисунок 9 представляет собой фрагментарный вид. Поскольку металлические детали, показанные на рисунке
10, обычно намного прочнее диэлектриков, фланцы изолятора втулки. Напряжения, возникающие из-за
изменения температуры, могут привести к выходу из строя диэлектрика либо из-за сжатия при низких
температурах, либо из-за расширения при высоких температурах. На рисунках 11, 12, 13 и 14 показаны
участки изоляторных штифтов, демонстрирующие изменения температуры.
изобретение. Во многих видах изоляторов необходимо, чтобы они обладали достаточной прочностью.
Рисунок 15 представляет собой разрез по линии 15-15. 11. - Металл для предотвращения серьезных
деформаций. На рисунках 16 и 17 представлены виды, аналогичные рабочим или испытательным нагрузкам.
По мере увеличения размера металла (рис. 15, показывающий модификации), напряжение, создаваемое (рис.
18, вид аналогичен рис. 2), дифференциальное расширение или сжатие приведет к увеличению. Во многих
установках — полоса теплового напряжения. Тепловые напряжения, по крайней мере частично,
уравновешиваются силой нагрузки 100. На рисунке 19 представлен горизонтальный разрез
модифицированной формы штифта для изолятора. В случае изолятора, показанного на рис. 7, например, на
рис. 20 показан вертикальный разрез одного из устройств для выполнения части процесса изобретения.
Натяжение металлической крышки на внешней стороне диэлектрика противодействует радиальному
воздействию компонента, установленного внутри диэлектрика. На рис. 21 показан вертикальный разрез
элемента, на который воздействует вес, переносимый на штифт, устройство для выполнения другого этапа
изобретения, так что если изолятор, разработанный для изобретения, должен работать при умеренных
механических нагрузках, то на рис. 22 показан фрагментарный план устройства на рис. 21. Тепловое
напряжение может привести к отказу из-за того, что к нему не прикладывается компенсирующая нагрузка. На
рис. 23 показан горизонтальный разрез крышки, имеющей модифицированную форму изобретения.
Рисунок 24 представляет собой фрагмент по линии 24-24 настоящего изобретения, который может быть
применен к подвесным и шинным изоляторам, к втулочным изоляторам и другим классам оборудования. Эта
трудность преодолевается с помощью рисунка 23. Рисунки 25, 27 и 35 представляют собой виды,
аналогичные рисункам 2a, показывающим другие модификации. Рисунок 26 представляет собой фрагмент по
линии 26-26, где необходимо передать mlechFi2. 25. На рисунке 28 показана анодная нагрузка от
металлической детали на хрупкий материал, в котором существует опасность возникновения сдвигового или
сжимающего напряжения.
На рисунке 29 представлен фрагмент вставной полоски. На рисунке 1 показана план полосового
диэлектрического элемента 10, имеющего головную часть, показанную на рисунке 29. 11, к которой приклеена
крышка 12. На рисунке 31 представлен вид, аналогичный рисунку 29. Элемент 10 имеет углубление 13 и
наперсток j25, демонстрирующий модифицированную форму полосы - 14, к которой прикреплен штифт 15.
Рисунок 32 представляет собой вид, аналогичный рисунку 24, пространство между крышкой и головкой 11
заполнено 26 и 2&, демонстрируя еще одно нанесение подходящего цемента. Колпачок имеет опорные
выступы 16 и может иметь другой облицовочный материал 17 из тонкого листового металла, приклеенный к
фарфору, и цемент затвердел. (Рисунок 33 представляет собой вид сверху) Усилие, необходимое для
натяжения кольца 19, может быть полностью сосредоточено в элементе крышки путем установки штифта 26 в
крышку для удержания ее в положении 70 во время принудительного натяжения кольца 19. Если по
какой-либо причине необходимо приподнять кольцо, можно надавить на верхнюю часть крышки и приложить к
кольцу зажимной элемент, в этом случае кольцо можно снять или отрегулировать.
Один из способов установки колец заключается в контроле относительной температуры изолятора и крышки
по отношению к кольцу в момент их сборки. Если кольцо 80 нагрето, а крышка холодная, то очевидно, что эти
две части могут соскользнуть, после чего кольцо затянется, когда крышка и кольцо достигнут одинаковой
температуры. Для установки кольца может использоваться либо комбинация контроля температуры и
давления, либо только давление или только температура. Этот метод сборки обеспечивает ряд существенных
преимуществ изолятора, которые ранее были недоступны при обычных способах строительства.
Преимущество использования материала для армирования, имеющего другой коэффициент линейного
расширения по сравнению с материалом 95-процентного колпачка, может быть использовано в дополнение к
созданию начального напряжения в изоляторе за счет воздействия ленты после сборки изолятора.
При такой конструкции возможно 100-процентное затвердевание цемента практически при любой желаемой
температуре. Это позволяет добиться большей однородности цемента, а также большей механической
прочности.
Задав соответствующую реакцию i05 через ленту, можно создать условия напряжения в изоляторе, которые
сделают его более подходящим для данного места или данной нагрузки. Если изолятор эксплуатируется при
относительно высоких температурах, то диаметр его колпачка относительно диэлектрика будет больше, чем у
аналогичного колпачка, если изолятор эксплуатируется при более низких температурах. Если нагрузки в
обоих случаях одинаковы, изолятор, работающий при более высокой температуре, может не иметь
достаточной опоры или давления со стороны колпачка.
Это может привести к деформации диэлектрика и механическому разрушению элемента 120. Благодаря
усовершенствованной конструкции эту проблему можно легко исправить, поскольку в случае изолятора,
предназначенного для высоких температур, лента может создавать более высокое начальное давление. Для
этого ленту делали немного меньшего размера или же для её фиксации на месте применяли большее усилие.
Это может привести к сжатию крышки, так что весь материал 130 или другой подходящий материал может
скользить по плечам 16. Внутренняя подкладка 17 может быть согнута или иметь гофрированную структуру,
как показано на рисунке 18, для обеспечения кругового расширения и сжатия, и прижимается к внутренней
поверхности крышки.
Под воздействием нагрузки на штырь 15, создающей натяжение изолятора, возникает радиальная
составляющая, которая приводит к деформации диэлектрика и металла, передающего напряжение. В
случаях, когда деформация диэлектрика или металла слишком велика, приложенная нагрузка может привести
к разрушению диэлектрического элемента. Это искажение может быть компенсировано скольжением или
заклиниванием, например, как у вкладыша 17 на внутренней поверхности крышки, или же оно может быть
компенсировано упругой конструкцией. В целом, однако, существует множество применений, где рабочие
нагрузки компенсируют деформацию, вызванную изменениями температуры. Для того чтобы ограничить
напряжение, возникающее из-за дифференциального расширения металла и диэлектрика, и предотвратить
разрушение диэлектрического элемента, желательно ограничить эффективное поперечное сечение
металлических деталей.
Конструкция с легкими металлическими деталями, ограничивающая напряжение, возникающее из-за
дифференциального расширения, может оказаться непригодной для использования под большой нагрузкой,
поскольку большая нагрузка может вызвать слишком сильную деформацию металлических деталей. Однако
термическое напряжение, возникающее из-за дифференциального расширения или сжатия, может быть
настолько высоким, когда детали большие, что при работе с небольшими нагрузками они могут подвергаться
большей опасности разрушения из-за напряжения, возникающего в диэлектрике, чем при работе с большими
нагрузками, поскольку в последнем случае часть напряжения, возникающего из-за дифференциального
расширения или сжатия, может компенсироваться рабочей нагрузкой, так что детали стремятся сохранять
более нормальное положение, чем при работе с небольшой нагрузкой и воздействии разницы температур
материала.
С точки зрения строительства и производства, было бы явно выгодно, если бы удалось максимально
ограничить напряжения, возникающие из-за дифференциального расширения. Для этого необходимы легкие
поперечные сечения металла. Однако, если для тяжелых рабочих электродов используются изоляторы с
малым эффективным поперечным сечением в металле, искажение будет настолько велико, что диэлектрик
может легко выйти из строя.
В этом усовершенствованном типе конструкции армирующая лента наносится на изолятор после сборки
остальных частей.
Один из вариантов армирующей ленты показан на рисунке 19. Крышка имеет слегка коническую форму, а
усиливающая лента 19 надевается любым удобным способом, например, гидравлическим давлением, после
того, как крышка нагреется до 372,571, что эквивалентно сборке изолятора при более высокой температуре.
Очевидно, что напряжение может контролироваться начальным натяжением, приложенным к ленте, а также
размером ленты или эффективной площадью поперечного сечения. Нетрудно заметить, что механические
характеристики изолятора могут существенно изменяться после сборки для соответствия различным
условиям. Контролируя относительное поперечное сечение крышки и обвязки, а также используя материалы с
различными линейными коэффициентами теплового расширения, можно устанавливать совершенно разные
напряжения t5 для удовлетворения различных условий эксплуатации. Усовершенствованный метод позволяет
использовать колпачок достаточно тонкого сечения, так что низкая температура не будет достаточной для
разрушения диэлектрика. Одновременно может использоваться армирующая лента, обладающая
необходимой прочностью для выдерживания высокой механической нагрузки. Используя такой материал, как
инвар (зарегистрированная торговая марка) или материал с линейным коэффициентом теплового
расширения, равным или меньшим, чем у диэлектрика, можно поддерживать практически любые желаемые
условия в широком диапазоне температур.
В целом, низкие температуры приводят к увеличению нагрузки на изолятор, поэтому в таких условиях
целесообразно использовать колпачок с более высоким линейным коэффициентом теплового расширения,
чем у диэлектрика, чтобы сжатие колпачка компенсировало возросшее напряжение, вызванное увеличенной
рабочей нагрузкой при низких температурах. Однако, если к изолятору с таким покрытием при нормальной
температуре приложить высокую нагрузку или натяжение, поперечное сечение материала Xo может оказаться
недостаточным для того, чтобы выдержать это напряжение. Таким образом, использование ленты,
обладающей необходимым механическим напряжением для сопротивления деформации, вызванной
приложенной нагрузкой, может увеличить пределы работоспособности. Путем надлежащей регулировки
начального напряжения, создаваемого силой, воздействующей на ленту, а также относительных поперечных
сечений материала и их линейных коэффициентов расширения, можно создать изолятор, способный
выдерживать высокие механические нагрузки без необходимости компенсации деформации деталей из-за
проскальзывания или заклинивания.
Это целесообразно в тех случаях, когда детали проскальзывают или заклинивают во время одного рабочего
цикла при изменении температуры; следующий цикл может привести к поломке из-за повышенных
напряжений, возникающих вследствие изменения соотношения деталей. Однако настоящее изобретение
приносит большую пользу изоляторам, где любая часть деформации компенсируется проскальзыванием или
относительным перемещением деталей, поскольку это перемещение.
может быть существенно снижено или напряжение может привести к разрушению из-за этого! 11 - 1 1 i i t i ii i 1
1 i 11 i 1 1 i z 1 i i t j J i i 372,571 температурный цикл, контролируемый.
На фиг. 1 втулка или вкладыш 17 располагается вплотную к металлу. Это позволяет контролировать
коэффициент трения между вкладышем и крышкой. В случае любого смещения между облицовкой и крышкой,
металлическая облицовка будет препятствовать разрушению цемента, что может быть серьезно, если цемент
непосредственно соприкасается с металлической крышкой или с покрытием, нанесенным на крышку.
Изобретение обеспечивает средства для контроля напряжений, возникающих в диэлектрике, с целью
достижения различных комбинаций рабочих нагрузок и температур или комбинаций 80 испытательных
нагрузок, рабочих нагрузок и температур, и одновременно поддержания более благоприятных условий в
диэлектрике.
Арматурные ленты могут состоять из одной или нескольких частей и иметь различные размеры. При желании
армирующая лента может иметь композитную структуру, как показано на рис. 2, в которой центральная часть
25 выполнена из стали или материала, имеющего линейный коэффициент расширения, значительно
превышающий коэффициенты расширения лент 26 и 27.
Это позволяет постепенно снижать напряжение, чтобы предотвратить разрушение от сдвига. В некоторых
случаях, например, при изменении температуры, можно использовать материал с очень высоким линейным
коэффициентом теплового расширения (95%), например, медь. Также возможно сосредоточить все
возникающие напряжения на армирующих лентах, используя щелевые или другие удобные формы колпачков.
При показанной конструкции можно использовать изолятор с достаточно легкой конструкцией колпачка,
подходящий для нормальных условий эксплуатации, например, когда изоляторы используются в подвесном
положении или в шинных изоляторах, где рабочие нагрузки невелики, поскольку эти элементы подвергаются
относительно небольшим изгибающим моментам. Если необходимо использовать изолятор при более
высоких рабочих нагрузках или в случаях, когда требуется контроль температуры или сочетания температуры
и нагрузки, можно использовать соответствующую усиливающую ленту, чтобы сделать изолятор пригодным
для таких условий. Таким образом, видно, что свойства изолятора можно контролировать без недостатка,
связанного с возникновением высоких аномальных напряжений из-за дифференциального расширения или
сжатия, особенно при небольших нагрузках.
20 Благодаря данной конструкции также возможно монтировать изоляторы при нормальных температурах и
устанавливать необходимую теплоизоляцию путем соответствующего применения армирующей ленты. Если
возникнет необходимость изменить характеристики изолятора в какой-либо момент времени, полосу можно
снять или переустановить, чтобы изменить свойства.
Очевидно, что напряжение, создаваемое армирующей лентой или лентами, может привести к желаемым
результатам. В тех случаях, когда этот элемент управления расположен достаточно близко друг к другу,
элементы 35 могут быть изготовлены из проволоки или небольших трубок, а две части могут быть соединены
вместе путем нарезания резьбы.
Данный метод также применим к конструкциям с резьбой типа 70.
Влияние изменений температуры может быть дополнительно уменьшено путем применения компенсирующих
элементов 38, 39 и 40 к штифту 41. Если эти элементы изготовлены из инвара (75%) или другого материала с
низким коэффициентом расширения и сжатия при изменении температуры, то влияние таких изменений будет
еще больше снижено.
Если необходимо компенсировать воздействие линейного расширения и сжатия на штифт, это можно
сделать, используя опорные элементы, подобные показанным на фиг. 4, 5 и 6. В данной конструкции опорная
часть штифта состоит из 85 сегментов 42, окружающих штифт и разделенных пазами 43. Таким образом,
опорный элемент состоит из сегментов для облегчения сборки. Все сегменты 42 собраны с закрытыми пазами
90 и 43 и удерживаются на месте эластичной лентой 44. Это позволяет пропустить собранные детали через
нижний конец отверстия 45 в фарфоре 46.
Когда детали установлены внутри фарфоровой пластины 95, стержни 47 вставляются в пазы 43, чтобы
раздвинуть сегменты 42 на достаточное расстояние, позволяющее вкрутить штифт 48 в центральное
отверстие. Затем цемент 49 можно залить в пространство 100, окружающее сегменты 42. Если сегменты 42
изготовлены из материала с низким коэффициентом теплового расширения при изменении температуры, они
предотвратят возникновение напряжений в фарфоре из-за расширения штифта при повышении температуры.
Такое расширение обычно увеличивает напряжения нагрузки на изолятор, и там, где его можно избежать,
опасность отказа при высоких температурах снижается.
В модификации, показанной на рис. 5, штифт 48 снабжен конической резьбой для облегчения его введения и
создания расширяющего действия, стремящегося 115 разделить сегменты 42 внутри углубления в фарфоре.
На фиг. 7 показано применение изобретения к изолятору шины, имеющему колпак 120, к которому
армирующая лента 51 прикреплена способом, аналогичным описанному в связи с фиг. 1.
На фиг. 8 показан верхний конец изолятора втулки 52, имеющего крышку 53, снабженную усиливающей
лентой 54. На рисунках 7 и 8 (рис. 125) начальное давление достигается после приклеивания колпачков к
фарфору путем прижима колец к коническим поверхностям колпачков.
На фиг. 9 изобретение применяется к 130, используемому вместе с температурой сборки для создания
благоприятных условий напряжения для рабочих нагрузок или для установления предельных значений при
испытаниях.
Изобретение позволяет использовать прессованные металлические колпачки для достижения
сбалансированного состояния между рабочей нагрузкой и термическим сжатием. Усиливающая лента
обеспечивает необходимое сечение из 14 материалов, чтобы выдерживать рабочие нагрузки и
предотвращать проскальзывание металлических деталей при высоких температурах, что может привести к
механическому разрушению.
В представленном на фиг. 3 варианте изобретения используются и другие преимущества данного типа
конструкции. Изоляционный колпачок формируется из прессованного металлического корпуса 30. Нижний
край крышки снабжен пазами 32. Головка изоляционной секции снабжена тонкой металлической оболочкой
33, которая крепится к головке с помощью цемента 34. Напряжение передается от оболочки, покрывающей
головку, к колпачку через трубчатые элементы 35, стенки которых могут быть образованы тонким упругим
металлом или спирально намотанной пружинной проволокой. Количество таких наборов спиральных
элементов может быть любым желаемым. Для сборки изолятора, колпачок 30 надвигается на оболочку 33,
при этом элементы 35 уже находятся на своих местах. Для установки элементов 35 может потребоваться
отогнуть часть крышки 30 между пазами или выпрямить всю нижнюю часть целиком, чтобы обеспечить
возможность вставки элементов 35.
При установке усиливающей ленты 36 крышка устанавливается в правильное положение, так что элементы 35
будут опираться на соответствующие опорные полки. Усиливающая лента 36 может состоять из нескольких
элементов или из составного элемента. На рис. 3 полоса состоит из двух секций. Внутренняя часть имеет
относительно высокий линейный коэффициент расширения по сравнению с внешней частью. Это обеспечит
необходимое поперечное сечение материала, способное выдерживать большие рабочие или испытательные
нагрузки, но при этом ограничит изменение диаметра из-за изменений температуры, что позволит уменьшить
перемещение элементов 35, необходимое для компенсации деформации в диэлектрике 5B, в цементе или в
крышке.
При тщательном контроле напряжений или деформаций можно использовать относительно небольшие
элементы и при этом обеспечить необходимую компенсацию без опасности отсоединения головки изолятора
от колпачка под рабочими нагрузками. При небольшом дифференциальном перемещении, вызванном
температурой или рабочей нагрузкой, видно, что надежность и относительные размеры деталей могут
существенно измениться, что приводит к появлению фланцев 372,571 3 72,571 изолятора втулки, имеющего
верхнюю и нижнюю оболочки 55 и 56. Фланцы 57 и 58 могут иметь прорези (как показано на рисунке) в местах
59 и 60, а верхняя усиливающая деталь к ленте 61 может быть ввинчена на место с помощью конической
резьбы для обеспечения желаемого начального давления, в то время как нижняя:
Лента 62 изготовлена из секций, скрепленных болтами 63, которые затягиваются до достижения
необходимого начального давления. Желаемое начальное напряжение в лентах может быть создано путем
затягивания болта 6B или путем привинчивания ленты 61 к нему.
резьбовое соединение с фланцем 59.
j5 При этом способе сборки начальное напряжение в полосах 61 и 62 может быть точно отрегулировано.
Другой способ применения армирующих лент показан на рис. 10, где изображены изоляторы втулки,
аналогичные тем, что показаны на рис. 9, но на рис. 10 вместо лент 61 и 62 фланцы 57 и 58 обмотаны
проволокой 64 и 65. Начальное давление может регулироваться натяжением проволоки, намотанной на
фланцы. Полосы 51, 54, 61 и 62, а также проволока 64 и 65 могут быть изготовлены из инвара, если этого
требуют условия, хотя, как указано в связи с рис. 1 и 2, во многих случаях другие материалы подойдут для
условий, которым будет подвергаться изолятор. Как указано в связи с рис. 4 и 5, удлинение штифта под
нагрузкой, изменением температуры и радиальным расширением и сжатием может создавать чрезмерное
напряжение в диэлектрике. Эта трудность может быть в значительной степени решена путем изготовления
штифтов, показанных на рис. 11–14 включительно.
На фиг. 11 и 15 основная часть штифта 66 может быть изготовлена из стали, при этом часть 67 имеет
прорезь, как показано на фиг. 608, и резьбу для приема втулки или наконечника 69, который может быть
соединен!
3
dd& металла, имеющего коэффициент расширения rhW при изменении температуры. Втулка 69 будет не
только контролировать продольное удлинение, но и радиальное расширение и сжатие, поскольку пазы в части
67, показанной на рис. 16, предназначены для того, чтобы внутренняя часть 67 поддавалась деформации
внешней части. Как показано на рис. 16a, более точный контроль расширения и сжатия внешней частью 69
может быть достигнут там, где внутренняя часть имеет полую структуру, как показано на рис. 71, и:
-предоставлено- с tainTgeiiially dirdeted slots iso 7 1 erv irQd-bd'eshlts maly be obtainea ihS-ie case5 bv sinmplv
pirovidini the core -portion 37, with an internal opening 74.
Как показано на рис. 17. - Длинномерное удлинение под нагрузкой и изменением температуры может быть
достигнуто или контролировано путем продевания центрального сердечника 7I5a через центральную часть
штифта, как показано на рис. 12. Штифт 76 может быть снабжен упругими фланцами 77. Вместо ввинчивания
инваровой пробки 75 в центр штифта, инваровая втулка 1 78 может быть навинчена на центральный
шпиндель 79, выполненный заодно со штифтом 80, как показано на рис. 13. В этом случае может быть
целесообразно предусмотреть пустые пространства 81 и 82, чтобы нагрузка прикладывалась вблизи
центральной части втулки 78. Это предотвратит удлинение slbeve под нагрузкой, которое имело бы
тенденцию к...
чтобы сконцентрировать нагрузку на нижнем фланце 83.
В случае использования центральной заглушки, как показано на рис. 14 под номером 84, упругие фланцы 85
могут быть сформированы на отдельных кольцах 86 85, которые ввинчиваются на заглушку 84; при этом
заглушка ввинчивается или иным образом закрепляется в корпусе 87 штифта.
В показанной на рис. 18 модификации фланцевая пластина 88 изготовлена из вытянутого металла и снабжена
радиально выступающим фланцем 89. Это позволяет изготавливать ленту из тонкого материала, а фланец 89
обеспечит дополнительную прочность. При желании часть ленты над фланцем 89 (95) может быть усилена
дополнительной лентой 90.
В тех случаях, когда металлические элементы помещаются внутрь хрупких диэлектрических элементов, таких
как фарфор или стекло, часто бывает трудно предотвратить разрыв внешнего элемента из-за расширения
внутреннего элемента. Кроме того, если элементы тяжелые, как в случае тяжелых шинных изоляторов, трудно
поддерживать герметичность и механическую прочность при низких температурах, поскольку сталь или
железо, используемые для металлических элементов, имеют тенденцию отслаиваться от диэлектрика,
который имеет более низкий линейный коэффициент теплового расширения 110 при изменении температуры.
Подобная конструкция показана на рис. 7, а рис. 19 иллюстрирует один из способов преодоления этой
трудности.
Изготовив наружную стенку стрелы из легкого металлического штифта 91, можно разместить усиливающее
кольцо 925 внутри наружной оболочки 93. Если этот внутренний элемент изготовлен из ливара или другого
материала, имеющего соответствующий линейный коэффициент расширения 120, то, хотя сечение этого
элемента не будет большим, избыточное давление не возникнет из-за напряжения, возникающего в
результате расширения металла, поскольку это напряжение будет ограничено ограниченным поперечным
сечением 125 полосы 93. При желании, лента 93 me-v имеет пазы 94, которые практически полностью
устранят любое радиальное напряжение, возникающее при расширении элемента 93. Лента 92 может быть
усилена пауком или 130 G, после чего она поднимет ярмо 105 вместе с крючками 106 и лентой 98, чтобы
снять ленту или ослабить давление на крышку 97.
В тех случаях, когда армирующая лента прижимается к конической поверхности, как показано на рис. 20, или
когда лента натягивается методом усадки, может быть сложно точно обеспечить наиболее выгодную степень
сжатия ленты на крышке, и в некоторых случаях может быть желательно предусмотреть средства для
ограничения давления, чтобы обеспечить в определенных пределах желаемое значение давления. Это можно
сделать путем обжима или гофрирования армирующей ленты 80, как показано на рис. 23 и 24 под номером
113.
Если лента имеет такую гофрированную структуру, то при достижении сжимающей силы определенного
значения гофрированные участки будут стремиться выпрямиться, тем самым ограничивая сжатие ленты на
колпачке 114.
Аналогичный результат может быть достигнут способом, показанным на фиг. 25 и 26, в котором лента
снабжена расположенными на некотором расстоянии контактами 115, опирающимися на крышку 116. 90 На
фиг. 27 и 28 сжимающая сила, действующая на крышку 117, ограничивается путем вставки гофрированного
листа металла или другого материала 11-8 между армирующей лентой 119 и крышкой. Промежуточный лист
95 118 может быть выполнен просто из гофрированных материалов, как показано на фиг. 27 и 28, или же он
может состоять из базовой полосы 120, показанной на фиг. 29 и 30, имеющей расположенные на некотором
расстоянии друг от друга выступы 121 на противоположных сторонах. Силу сжатия в 100% можно
регулировать по желанию, изменяя упругость наложенной ленты либо за счет увеличения прочности
материала, либо за счет увеличения количества гофрирований или выступов. На рисунках 29 и 30 показано,
что выступы расположены ближе друг к другу на одном краю полосы, чем на другом.
На рис. 32 показана полоса, установленная между крышкой 122 и лентой 123. Следует отметить, что выступы
121 расположены ближе друг к другу на одном краю полосы, чем выступы 121 на другом, чтобы оценить силу
сжатия.
На фиг. 31 показана полоса 125, на которую выступают наружу точки 126, образованные углублениями 127 на
стороне, противоположной выступам.
Вставка может быть изготовлена способом, показанным на фиг. 33 и 34, при котором тонкий металлический
лист штампуется для создания чередующихся углублений и выступов, как показано на поперечном сечении на
фиг. 34.
Результат, аналогичный показанному на рис. 23, может быть получен с помощью конструкции, изображенной
на рис. 35 и 36. В этой конструкции вместо гофрирования или рифления армирующей ленты 125 внешняя
поверхность 130, стойки 95 и, при желании, подходящие стойки или крестовина могут полностью заменить
ленту 92. Привинчив ленту 92 к внешней оболочке 93 или закрепив ее любым удобным способом, ленту
можно использовать для регулирования продольного напряжения, вызванного расширением или сжатием, а
также радиального расширения и сжатия. Однако в целом контролировать радиальное напряжение
необходимо лишь во многих случаях. Это особенно верно в тех случаях, когда элементы, вцементированные
в диэлектрик, снабжены упругими ребрами или фланцами.
Этот конструктивный способ позволяет цементировать или иным образом прикреплять металлические
элементы внутри фарфора или других хрупких материалов без риска поломки, которая была бы серьезной
без контроля скорости расширения или сжатия при изменении температуры.
Благодаря такой конструкции можно добиться надлежащего распределения продольных и радиальных
напряжений в прикрепленных металлических элементах, а также обеспечить их соответствие скорости
расширения или сжатия элементов, к которым они прикреплены.
На фиг. 20 показан один из вариантов устройства для нанесения армирующих лент на колпачки изоляторов
после их сборки, в котором рама 96 расположена таким образом, чтобы надеваться на колпачок изолятора 97
и удерживать армирующее кольцо 98.
Резьбовой тяговый рычаг 99 снабжен головкой 100, которая входит в гнездо 101 крышки. На стержне 99
навинчена головка винта 102, которая служит для зажима стержня в гнезде. Рама 96 снабжена роликовым
подшипником 103, который поддерживает... Маховик 104 навинчен на наружный конец стержня 99. При
установленных деталях вращение маховика 104 будет надавливать на раму 96 и создавать натяжение на
стержне 99, тем самым прижимая усиливающую ленту 98 к крышке 97 с любым желаемым усилием. Для
снятия давления ленты на крышку или для извлечения ленты можно использовать устройство, показанное на
рис. 21 и 22.
Данное устройство включает в себя крестовину или ярмо 105, имеющее захватные крюки 106, закрепленные
на ней шарнирно в точке 107. Головка 108 опирается на верхний конец крышки 97 и предназначена для
оказания на нее давления посредством винта 1009, ввинченного в хомут 105r. Винт вращается с помощью
маховика 110.
Пружины 111 удерживают захватные крюки 106 в их крайнем положении, как показано пунктирными линиями
на рис. 21. Обруч или лента 112 охватывает захватные крюки и может быть с силой вдавлена вниз в
положение, показанное сплошными линиями на рис. 21, в котором крюки вдавливаются в положение под
лентой 98 и удерживаются в этом положении. Вращение маховика 110 3X2,'571i' крышки 126 обеспечивается
расположенными на некотором расстоянии ребрами 127. Когда лента 125 устанавливается на место с
усилием, возникающее напряжение будет ограничено тем фактом, что часть ленты между ребрами будет
стремиться выпрямиться, когда напряжение достигнет определенной величины.
Ценность изобретения можно увидеть, обратившись к диаграммам, показанным на рис. 377, 38, 39 и 40. На
рис. 37 показано приблизительное диаметральное расширение крышки, подобной показанной на рис.
1. — из-за различных нагрузок, воздействующих на крышку.
Следует отметить, что по мере уменьшения эффективного поперечного сечения металла,
сопротивляющегося радиальному напряжению, деформация при заданной нагрузке увеличивается. Поскольку
диэлектрический элемент хрупкий, деформация металлических элементов может создать достаточное
напряжение, чтобы разрушить диэлектрический элемент. Поэтому целесообразно использовать металл с
достаточным поперечным сечением для сопротивления приложенным нагрузкам, чтобы деформация не была
настолько сильной, чтобы вызвать разрыв диэлектрика -25.
В тех случаях, когда поперечное сечение металла выполнено из стали, ковкого чугуна или бронзы,
напряжение, возникающее при сжатии или расширении материала из-за изменений температуры, может быть
таким, что механическая прочность соединения будет разрушена или диэлектрик разорвется. Используя
комбинацию металлов, предпочтительно такую, которая имеет меньший линейный коэффициент теплового
расширения при изменении температуры, чем диэлектрик, можно использовать металл с большим
поперечным сечением, чтобы деформация под воздействием нагрузок не была чрезмерной, и в то же время
можно было бы ограничить напряжение, возникающее из-за дифференциального расширения или сжатия, так
что изменения температуры не приведут к разрушению диэлектрика. На рис. 37 показано, что деформацию
можно уменьшить, используя достаточное поперечное сечение материала в соответствии с известными
законами, а на рис. 38 показана нагрузка на изолятор, необходимая для преодоления сжатия колпачка при
различных температурах ниже температуры сборки.
На рис. 38 предполагается, что металлические детали были приклеены к диэлектрику при температуре 400 °C
и что в условиях эксплуатации температура может понижаться. Хотя эта диаграмма напрямую применима к
подвесным или шинным изоляторам, иллюстрируемый принцип также применим ко многим другим типам,
несмотря на то, что отношение напряжения к заданному изменению температуры может значительно
варьироваться.
Обращаясь к рис. 38, видно, что для эффективного поперечного сечения 0,0 квадратного дюйма металла в
стальной крышке, в то время как при температуре сборки не потребуется никакой нагрузки для удержания
крышки в том же положении, если температура упадет до 100°C, к изолятору необходимо будет приложить
нагрузку более 9000 фунтов, чтобы удержать крышку в ее первоначальном положении. Другими словами, эта
нагрузка должна быть приложена для предотвращения сжатия крышки из-за падения температуры. Если
температура опустится до -300 градусов, потребуется приложить нагрузку более 21 000 фунтов 75 унций,
чтобы удержать крышку в исходном положении. В процессе эксплуатации нагрузки на изоляторы не
изменяются с такой скоростью, но в целом увеличение нагрузки не может превышать 80–50 процентов от
самой высокой рабочей температуры до самой низкой рабочей температуры. Таким образом, видно, что в
местах с большим поперечным сечением металла будет возникать значительное неуравновешенное
напряжение. 85 При наличии значительных неуравновешенных напряжений, возникающих из-за
использования крупных или прочных металлических элементов, диэлектрик может разрушиться из-за сжатия
или расширения металлических элементов.
Использование очень тонкого стального или железного профиля поперечного сечения под углом 90 градусов
позволяет значительно снизить скорость изменений.
Кривая А на рис. 38 показывает зависимость, существующую в случае поперечного сечения стали размером
1j квадратный дюйм, а кривая В показывает зависимость 95 примерно для '/,l квадратного дюйма.
Как видно из рис. 37, деформация при больших нагрузках очень велика при площади металла в один
квадратный дюйм, а из рис. 38 видно, что напряжение нагрузки, необходимое для уравновешивания теплового
напряжения, будет очень большим при большей площади поперечного сечения металла. Однако, используя
композитную конструкцию, в которой один из металлов имеет низкий линейный коэффициент теплового
расширения, можно получить преимущества как большого поперечного сечения для сопротивления
деформационным нагрузкам, так и малого поперечного сечения для снижения термических напряжений. Если
полоса, например, 19 на рис.
l, имеющий эффективное поперечное сечение '/10 квадратного дюйма, прикладывается к колпачку; нагрузка
на изолятор, необходимая для компенсации тенденции колпачка к сжатию при 115 различных температурах,
показана кривой C на рис. 38. Из этого следует, что можно создать в крышке напряжение, равное или
превышающее температуру сборки, чтобы уравновесить нагрузку. Наклон линии напряжения C, равный 120°,
больше соответствует напряжениям, возникающим под действием нагрузки при различных температурах,
часто встречающихся в условиях эксплуатации. Как видно, при температуре сборки iB может быть приложена
нагрузка в 2000 фунтов для уравновешивания сжатия крышки, вызванного силой, возникающей при усадке
или сдавливании ленты 19. Однако, поскольку эта полоса имеет более низкую скорость сжатия, чем i30 i l1
372,571, отказ в последнем случае называется "дуговым пончиком".
Видно, что для балансировки рабочей нагрузки при более высоких температурах потребуется повысить
температуру сборки до 70 °C. Затем линия H будет изменена на J, где требуется установить заданную
реакцию на уровне 50, достаточную для уравновешивания воздействия нагрузки в данном режиме. В этом
случае, как- 75.
Однако «несбалансированная нагрузка при низкой температуре» будет больше. Также может оказаться
сложно достичь достаточно высокой температуры сборки. Однако при использовании небольшого
эффективного поперечного сечения крышки, как в F, 80, получается сравнительно плоская линия.
Если все напряжение воспринимается реакционной лентой, что легко может произойти в месте прорези в
крышке, как показано на рис. 2, то F будет представлять собой линию напряжения и температуры 85 в месте
приложения ленты до сборки. Однако, если необходимо создать напряжение в ленте при температуре сборки,
чтобы компенсировать эффект, создаваемый нагрузкой, как показано в точке K, ленту можно приложить после
сборки, в этом случае L представляет собой линию температуры сбалансированной нагрузки. Следует
отметить, что в данном случае несбалансированная нагрузка при -200° составляет приблизительно 2500
фунтов, тогда как для материала с более тяжелым поперечным сечением она составляет 14 000 фунтов.
Также видно, что приложение полосы для создания начального напряжения эквивалентно очень высокой
температуре сборки 1g1h; эквивалентная температура сборки показана там, где линия L iii--! разделяет
Соседние файлы в папке патенты