Стержневий полімерний ізолятор

1. Стержневий полімерний ізолятор, що містить електроізоляційний склопластиковий стержень і ізолюючий елемент, які з'єднані між собою за допомогою зв'язуючої речовини, а також металеві наконечники, ізолюючий елемент виконаний у вигляді суцільнолитої оболонки з силіконової гуми, що містить активні наповнювачі, у ви гляді корпусу і кільцевих ребер, що мають конусоподібне поглиблення в нижній частині, який відрізняється тим, що оболонка виконана з силіконової гуми у вигляді високомолекулярного силоксанового каучуку або вулканізованої рідкої двокомпонентної силіконової гуми на основі компонентів А і В при їх співвідношенні 1:1 (мас. ч.), щонайменше один металевий наконечник з боку розміщення глухого циліндричного отвору для розташування склопластикового стержня виконано з об'ємним потовщенням у формі тіла обертання, розташованим симетрично відносно поздовжньої осі симетрії корпусу наконечника і виконаним суцільно з ним, причому бічна поверхня об'ємного потовщення виконана закругленою, з одного або двох кінців корпусу, відповідно до кількості металевих наконечників, що виконані із об'ємним потовщенням, оболонка виконана з розтрубом дугоподібної форми, розташованим симетрично відносно поздовжньої осі корпусу обо 2 (19) 1 3 84523 наповнювачі у кількості 90-160 мас.ч. на 100 мас.ч. каучуку. 8. Стержневий полімерний ізолятор за п. 1, який відрізняє ться тим, що оболонка виконана з наповненої силіконової гуми адитивної або піроксидної вулканізації, що містить активні наповнювачі у вигляді пірогенетичного або осадженого аеросилу, модифікованого апретуючими матеріалами, у кількості 40-60 мас.ч. наповнювачів на 100 мас.ч. силіконової гуми. 9. Стержневий полімерний ізолятор за п. 1, який відрізняє ться тим, що як активні наповнювачі високомолекулярний силоксановий каучук містить аеросил А-175 або аеросил А-300, або гідроксид алюмінію Аl(ОН)3, модифікований апретуючими матеріалами. 10. Стержневий полімерний ізолятор за п. 1, який відрізняє ться тим, що оболонка виконана з вулканізованої рідкої двокомпонентної силіконової гуми, що містить активні наповнювачі в кількості 20-30 мас.ч. на 100 мас.ч. рідкої силіконової гуми. 11. Стержневий полімерний ізолятор за п. 1, який відрізняє ться тим, що оболонка виконана з вулканізованої рідкої двокомпонентної силіконової гуми з молекулярною масою після вулканізації 12000-17000. 12. Стержневий полімерний ізолятор за п. 1, який відрізняє ться тим, що як компонент А рідка силіконова гума містить полідіорганосилоксан з кінцевими вініловими групами такої структурної формули: CH 3 CH 3 CH 3 CH2 =CH-Si-O-[-Si-O-]n -Si-CH=CH 2 CH 3 CH 3 CH 3 , Винахід відноситься до області електротехніки, зокрема, до полімерних ізоляторів, і може бути використаний при виготовленні конструкцій високовольтних апаратів зовнішнього виконання. Відомий полімерний стрижневий ізолятор, що містить електроізоляційний склопластиковий стержень, ізолюючий елемент, які з'єднані між собою за допомогою зв'язуючої речовини, і металеві наконечники. При цьому суцільнолита полімерна оболонка ізолятора виконана у вигляді циліндричного корпусу з кільцевими ребрами, що мають конусоподібне поглиблення в нижній частині, при цьому діаметр кільцевого ребра циліндричної оболонки ізолятора лежить в межах від 80 до 160мм, крок між суміжними кільцевими ребрами лежить в межах від 20 до 60мм, ширина кільцевого ребра у його основи лежить в межах від 5 до 21мм, а від 4 а як компонент В рідка силіконова гума містить співполімер диметилсилоксанів з метилгідросилоксаном такої структурної формули: CH 3 CH 3 CH 3 CH3 або H-[-Si-O-]-[-Si-O-]-Si-H або CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 . 13. Стержневий полімерний ізолятор за п. 1, який відрізняє ться тим, що з одного або двох кінців корпусу оболонка виконана з розтрубом у формі гофра. 14 Стержневий полімерний ізолятор за п. 1, який відрізняє ться тим, що оболонка виконана з розтрубом, товщина стінки (hрст) якого дорівнює товщині стінки (hк ст) корпусу оболонки. 15. Стержневий полімерний ізолятор за п. 1, який відрізняє ться тим, що оболонка виконана з розтрубом, товщина стінки (hрст) якого збільшується по напряму від місця сполучення зовнішніх поверхонь розтруба і корпусу оболонки до торця оболонки. 16. Стержневий полімерний ізолятор за п. 1, який відрізняє ться тим, що висота розтруба оболонки (Hp) вибирається у залежності від товщині стінки (hк ст) корпусу оболонки із наступного співвідношення: Hр=(2,8-5)·h к ст, де Hp - висота розтруба оболонки, м, hк ст - товщина стінки корпусу оболонки, м. 17. Стержневий полімерний ізолятор за п. 1, який відрізняє ться тим, що оболонку виконано з суміжними ребрами одного або різних діаметрів, що чергуються між собою. 18. Стержневий полімерний ізолятор за п. 1, який відрізняє ться тим, що оболонку виконано з окремих еластичних юбочних елементів, з'єднаних між собою зв'язувальною речовиною. ношення довжини шляху ви току елемента до кроку між суміжними кільцевими ребрами лежить в межах від 2,35 до 3,5 [1]. Недоліком відомої конструкції полімерного ізолятора є відсутність ефективних співвідношень геометричних розмірів її складових елементів ізолюючого елемента, зокрема, торцевої частини корпусу оболонки у місці сполучення з наконечниками, що не дозволяє досягнути високої надійності роботи ізолятора в жорстких умовах експлуатації. Відомий також полімерний стрижневий ізолятор, що містить електроізоляційний склопластиковий стержень, ізолюючий елемент, які з'єднані між собою за допомогою зв'язуючої речовини, і металеві наконечники, а ізолюючий елемент виконаний у вигляді суцільнолитої оболонки. При відношенні довжини шляху витоку (L) по поверхні ізоляційного 5 84523 елемента до висоти ізоляційної частини (H) меншим 2,8, кільцеві ребра виконані однаковим діаметром, а при відношенні (L/H) більшим 2,8 - двох різних діаметрів, при цьому кільцеві ребра більшого і меншого діаметра чергуються між собою, а відношення різниці діаметрів більшого кільцевого ребра і корпусу ізоляційного елемента до різниці діаметрів меншого кільцевого ребра і корпусу ізоляційного елемента знаходяться в межах від 1,5 до 1,7 [2]. Недоліком відомої конструкції ізолюючого елемента, виконаного у вигляді суцільнолитої полімерної оболонки, є відсутність ефективних співвідношень геометричних розмірів її складових елементів, що не дозволяє досягнути високої надійності роботи ізолятора в жорстких умовах експлуатації. Як аналог вибраний полімерний полімерний ізолятор, що містить електроізоляційний склопластиковий стержень і ізолюючий елемент, які з'єднані між собою за допомогою зв'язуючої речовини, а також металеві наконечники. При цьому ізолюючий елемент виконаний у вигляді суцільнолитої оболонки, а саме у вигляді корпусу і кільцевих ребер, що мають конусоподібне поглиблення в нижній частині. Кут на хилу утворюючої конусоподібного поглиблення до площини його основи (a), в градусах, і радіус закруглення в місці примикання поверхні поглиблення до корпусу ізолюючого елемента (R), в міліметрах, вибраний з наступного співвідношення: a/R=2,5-4,0. Крім того, відношення (90°-a) до межреберної відстані (h, у міліметрах) не повинне перевищувати 4,5 [3]. Недоліком пристрою аналога є відсутність ефективних співвідношень геометричних розмірів її складових елементів, зокрема, торцевої частини корпусу оболонки у місці сполучення з наконечниками, що не дозволяє досягнути високої надійності роботи ізолятора в жорстких умовах експлуатації. Як прототип вибраний полімерний ізолятор, що містить електроізоляційний склопластиковий стержень і ізолюючий елемент, які з'єднані між собою за допомогою зв'язуючої речовини, а також металеві наконечники. При цьому ізолюючий елемент виконаний із силіконової гуми у вигляді суцільнолитої оболонки, а саме у вигляді корпусу і кільцевих ребер, що мають конусоподібне поглиблення в нижній частині. Кут нахилу утворюючої конусоподібного поглиблення до площини його основи а, в градусах, і радіус закруглення в місці примикання поверхні поглиблення до корпусу ізолюючого елемента R, в міліметрах, вибраний з наступного співвідношення: a/R=2,5-4,0 [4]. Недоліком пристрою прототипу є відсутність ефективних співвідношень складу матеріалу оболонки, а також геометричних розмірів її конструктивних елементів, що не дозволяє досягнути високої надійності роботи ізолятора в жорстких умовах експлуатації. В основу винаходу поставлена задача підвищення експлуатаційної надійності наконечника, оболонки і полімерного ізолятора на їх основі шляхом удосконалення конструкції і встановлення ефективних співвідношень складу матеріалу оболонки, а також геометричних розмірів конструктив 6 них елементів як оболонки, так і металевого наконечника. Вказана задача досягається тим, що у стержневому полімерному ізоляторі, що містить електроізоляційний склопластиковий стержень і ізолюючий елемент, які з'єднані між собою за допомогою зв'язуючої речовини, а також металеві наконечники, ізолюючий елемент виконаний у вигляді суцільнолитої оболонки з силіконової гуми, що містить активні наповнювачі, у ви гляді корпусу і кільцевих ребер, що мають конусоподібне поглиблення в нижній частині, новим є те, що, оболонка виконана з силіконової гуми у вигляді високомолекулярного силоксанового каучуку або вулканізованої рідкої двокомпонентної силіконової гуми на основі компонентів А і В при їх співвідношенні 1:1 (мас.ч.), один або обидва металеві наконечники з боку розміщення глухого циліндричного отвору для розташування склопластикового стержня виконано з об'ємним потовщенням у формі тіла обертання, розташованим симетрично щодо поздовжньої осі симетрії корпуса наконечника і виконаним суцільно з ним, причому бічна поверхня об'ємного потовщення виконана закругленою, з одного або двох кінців корпусу, відповідно до кількості металевих наконечників, що виконані із об'ємним потовщенням, оболонка виконана з розтрубом дугоподібної форми, розташованим симетрично щодо поздовжньої осі корпусу оболонки і опуклістю назовні щодо неї, на торці оболонки виконаний отвір, діаметр якого (Dpторц ) перевищує вн утрішній діаметр корпусу оболонки (Dк вн), товщина стінки розтруба (hpст) складає не менше товщини стінки корпусу оболонки (hк ст), a стінка розтруба, у загальному випадку, виконана змінної по довжині розтруба товщини, при цьому внутрішню поверхню розтруба корпусу оболонки і зовнішню поверхню об'ємного потовщення наконечника виконано спряжено, а місце сполучення зовнішніх поверхонь розтруба і корпусу оболонки виконано плавним. Об'ємне потовщення наконечника виконане, наприклад, у формі диска або кільця, товщина якого (Нр) дорівнює подвійному радіусу закруглення (r) зовнішньої бічної поверхні потовщення. Радіус закруглення (r) зовнішньої бічної поверхні об'ємного потовщення знаходиться в межах від 5 до 15мм. Максимальний діаметр (Dp) об'ємного потовщення, що виконане, наприклад, у формі диска або кільця, вибирається у залежності від зовнішнього діаметра (D) корпуса наконечника із наступного співвідношення Dp=kн·(D-dст), де D - зовнішній діаметр корпуса наконечника, м, dст - діаметр глухого циліндричного отвору для розташування склопластикового стержня, м, kн - коефіцієнт, що знаходиться в межах від 0,8 до 1,2. Об'ємне потовщення наконечника виконане з покриттям шаром діелектрика, наприклад, силіконової гуми. Об'ємне потовщення наконечника виконане з покриттям шаром діелектрика товщиною 3,5-6мм. 7 84523 Оболонка виконана з високомолекулярного силоксанового каучуку, що має молекулярну масу 400-740тис. і містить активні наповнювачі у кількості 90-160мас.ч. на 100мас.ч. каучуку. Оболонка виконана з наповненої силіконової гуми адитивної або піроксидної вулканізації, що містить активні наповнювачі у вигляді пірогенетичного або осадженого аеросилу, модифікованого апретуючими матеріалами, у кількості 40-60мас.ч. наповнювачів на 100мас.ч. силіконової гуми. Як активні наповнювачі високомолекулярний силоксановий каучук містить аеросил А-175, або аеросил А-300, або гідроксид алюмінію Al(OH)3, модифікований апретуючими матеріалами. Оболонка виконана з вулканізованої рідкої двокомпонентної силіконової гуми, що містить активні наповнювачі в кількості 20-30мас.ч. на 100мас.ч. рідкої силіконової гуми. Оболонка виконана з вулканізованої рідкої двокомпонентної силіконової гуми з молекулярною масою після вулканізації 12000-17000. Як компонент А рідка силіконова гума містить полідіорганосилоксан з кінцевими вініловими групами такої структурної формули 8 нентну силіконову гуму (РСГ), так і силіконову гуму адитивної/швидкої вулканізації [5]), що містить одночасно вініл- і водневміщуючі силоксани, що зшиваються під впливом платинового каталізатора. Що стосується останнього, то цей еластомер отриманий на основі силіконового високомолекулярного каучук у з молекулярною масою 400740тис. кисневих одиниць (к.о., де 1к.о. дорівнює 1/16 маси атома кисню), що приблизно відповідає каучуку марки CKTB (ТУ 38.103675-89), який містить високомолекулярні ланцюги з вінільними (SiCH=CН2) групами і високомолекулярні ланцюги з водневими (Si-H) групами. Було досліджено, що при відхиленні від вказаного діапазону молекулярної маси вихідного силіконового високомолекулярного каучуку спостерігається погіршення технологічних властивостей (зменшення швидкості вулканізації і збільшення часу формування) як гуми аддитивної/швидкої вулканізації в процесі її вулканізації по одностадійній технології, так і кінцевого продукту (ізолятора) на її основі. Силоксанова гума, що описується, була отримана спільною поліконденсацією продуктів гідроліза наступних з'єднань: а як компонент В рідка силіконова гума містить сополімер диметилсилоксанів з метилгідросилоксаном такої структурної формули З одного або двох кінців корпусу оболонка виконана з розтрубом у формі гофра. Оболонка виконана з розтрубом, товщина стінки (hpст) якого дорівнює товщині стінки (hк ст) корпусу оболонки. Оболонка виконана з розтрубом, товщина стінки (hpст) якого збільшується по напряму від місця сполучення зовнішніх поверхонь розтруба і корпусу оболонки до торця оболонки. Висота розтруба оболонки (Нр) вибирається у залежності від товщині стінки (hк ст) корпусу оболонки із наступного співвідношення Нр=(2,8-5)·h к ст, де Н р - висота розтруба оболонки, м, hк ст - товщина стінки корпусу оболонки, м. Оболонку виконано з суміжними ребрами одного або різних діаметрів, що чередуються між собою. Оболонку виконано з окремих еластичних юбочних елементів, з'єднаних між собою зв'язувальною речовиною. Перераховані ознаки пристрою складають сутність винаходу. Наявність причинно-наслідного зв'язку між сукупністю істотних ознак винаходу і те хнічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Було встановлено, що як еластомер доцільно використовува ти як вулканізовану рідку двокомпо де R - метил (радикал метана CH3-); R1 - метил, феніл (радикал бензола C6H5-) і інші радикали; R2 - Cℓ або метил R. Кількість аеросила у высокомолекулярному каучуку визначається необхідними властивостями вулканизатів. Звичайно в силоксанових гумах аеросил застосовується в кількості 30-60мас.ч. на 100мас.ч. каучуку. Так, в кабельних гумах К-69, К69У, K1520, К-1520У і ін., що випускаються в Україні і Росії, застосовується аеросил марки А-175 в кількості 45-47мас.ч. на 100мас.ч. каучуку. Однією з основних вимог, що висуваються до силоксанових гум, призначених для формування полімерних ізоляторів, є їх негорючість (самозатухаємість) при винесенні їх з полум'я. Так, вміст аеросила А-175 в кількості 45-47маси.ч. не дає можливості горіти гумі марки K-1520, але вона "тліє" при винесенні з полум'я або слабо горить до повного згоряння зразка. У цьому випадку для досягнення необхідних властивостей до гум вводяться спеціальні речовини, що припиняють процес горіння, так звані антипірени. До таких речовин відноситься, наприклад, гідроксид алюмінію Al(OH)3. Гідроксид алюмінію є неактивним наповнювачем. Він вводиться до гум не тільки з метою підвищення їх вогнестійкості, але і з метою зниження їх вартості, так як він за технологіями отримання і за вартістю є набагато дешевшим за всі відомі антипірени. Тобто при за 9 84523 даних властивостя х вартість гуми, а отже, і вулканізатів з неї, суттєво знижується. Застосування гідроксида алюмінію, особливо в гумах, призначених для полімерних ізоляторів, без спеціальної обробки не практикується через його високе водопоглинання, тобто вулканізати гум, що містять гідроксид алюмінію, володіють високим (більше за 0,3%) водопоглинанням, що позначається на якості ізолятора. З метою зниження водопоглинання гідроксид алюмінію модифікують захисними речовинами (апретами), у т.ч., метакриловою кислотою (МАК). При осадженні метакрилової кислоти на поверхню гідроксида алюмінію не тільки різко знижується його водопоглинання, але й він стає напівактивним наповнювачем за рахунок підвищення своїх гідрофобних властивостей. У цьому випадку гідроксид алюмінію при збереженні надбаних властивостей антипірена може частково замінювати високоактивні наповнювачі, такі як аеросил. Кількість застосування гідроксида алюмінію в гумах на основі різного каучуку є різною і може коливатися в межах 20-300мас.ч. на 100мас.ч. каучук у. Таким чином, активні наповнювачі вводяться для отримання необхідних властивостей гум та їх вулканизатів, а неактивні наповнювачі вводяться тільки для поліпшення спеціальних властивостей і/або зниження ціни гуми. При цьому необхідно зазначити, що введення великих кількостей неактивних наповнювачів знижує пружно-еластичні і інші властивості вулканизатів. Як неінертні (тобто активні) наповнювачі "твердої" силіконової гуми використовували аеросил А-175 і/або аеросил А-300, а також гідроксид алюмінію Al(OH)3, що модифікований апретуючими матеріалами, наприклад, метакриловою кислотою. При цьому величина наповнення гуми вказаними наповнювачами була відносно високою, а саме 90-160мас.ч. активного наповнювача на 100мас.ч. каучук у. Було встановлено, що із збільшенням вмісту наповнення збільшується щільність гумової суміші, знижується її пластичність, умовна міцність, відносне подовження, а також збільшується твердість. Так, наповнення гум швидкої/адитивної вулканізації гідроксидом алюмінію, модифікованого метакриловою кислотою, при практично однакових властивостях з гумою K-1520, різко збільшило їх вогнестійкість, знизило відсоток наповнення аеросилом і, як наслідок, знизило вартість гуми на 1530%. У той же час зміна вмісту наповнювачів у вказаних вище межах не приводить до істотної зміни властивостей гум. Було встановлено, що введення активних наповнювачів у вказаному вище співвідношенні прискорює процес вулканізації гуми при вказаних параметрах процесу (тиску, температурі). У той же час незначне відхилення від цього діапазону наповнення в ту або іншу сторону призводить до зниження швидкості вулканізації і до збільшення часу формування приблизно в 1,3-1,5 рази. 10 Як прискорювач вулканізації застосовували окисел цинку ZnO, в кількості 3-10мас.ч. (звичайно 5мас.ч.). Як стабілізатор використовували продукт типу HD8 (a,w-дигідроксиполідиметилсилоксан) в кількості 8-15мас.ч. на 100мас.ч. каучуку. Як вулканізуючий агент застосовували каталізатор, що містить платину, наприклад, солі платинової кислоти або комплексні з'єднання, що містять платину. Наприклад, сіль гексахлороплатинової кислоти, Me[Pt(Cl)6], де Me двовалентний метал (Ba, Ca), наприклад, гексохлороплатинат барію, в кількості 0,5-2мас.ч. на 100мас.ч. каучук у. Що стосується використання РСГ для формування оболонки ізолятора, то слід відзначити наступне. У виробництві полімерних ізоляторів широко застосовуються силоксанові гуми, наприклад, гума HV1760/65 фірми "DOW Corning" (США) [5]. У країнах СНД також виробляються подібні силоксанові гуми. Нами було встановлено, що в якості еластомера ефективно також використовувати двокомпонентну РСГ. Адже її використання дозволяє як зменшити масу, так і розміри ребер, а також підвищити термін експлуатації виробу внаслідок можливості його експлуатації в екстремальних умовах навколишнього середовища, наприклад, при холодних і сніжних зимах. Так, наприклад, при виконанні ребер з РСГ заявляемого складу, з них скидається снігове навантаження і налідь, а також практично відсутнє. Крім того, птахи не можуть сідати на ці ізолятори, що опосередковано сприяє поліпшенню навколишньої екологічної ситуації. Розроблений еластомер отриманий на основі двокомпонентної РСГ з молекулярною масою після вулканізації 12000-17000. Було встановлено, що при відхиленні від вказаного діапазону молекулярної маси вихідного РСГ спостерігається погіршення технологічних властивостей (зменшення швидкості вулканізації і збільшення часу формування) як РСГ у процесі її вулканізації за одностадійною технологією, так і кінцевого продукту (полімерної оболонки ізолятора) на її основі. Заявляема РСГ після змішування при зберіганні при кімнатній температурі має мінімальний термін використовування (життєздатність) 3 доби. Наповнювач, сповільнювачі, пігменти, стабілізатори кількісно розподіляються по компонентах А і В на розгляд споживача. Компонент В забезпечує зшивання молекул і перехід з рідкого стану у високоеластичний. Платиновий каталізатор прискорює процес вулканізації і покращує показник горючості. Введення сповільнювачів подовжує термін життя компаунда перед заливкою з введеним в суміш компонентом В. Співвідношення "платина - сповільнювач" вибирають таким чином, щоб термін життя компаунда після змішування при кімнатної температурі складав декілька днів. 11 84523 Кількість аеросилу в РСГ теж визначається необхідними властивостями вулканізатів. Обробка поверхні аеросила у складі РСГ гексаметілдісилазаном забезпечує компроміс між текучістю рідкої гуми і механічними властивостями, полегшує рівномірне перемішування аеросилу при введенні в рідкий каучук. Введення аеросилу у дозах, більш ніж 30мас.ч. відносно РСГ, різко знижує текучість. Таким чином, активні наповнювачі вводяться для отримання необхідних властивостей гум та їх вулканізатів, а неактивні наповнювачі вводяться тільки для поліпшення спеціальних властивостей і/або зниження ціни РСГ. При цьому необхідно зазначити, що введення великих кількостей неактивних наповнювачів знижує пружно-еластичні та інші властивості вулканізатів. Згідно з винаходом (корисною моделлю), в якості неінертних (тобто активних) наповнювачів силіконової гуми використовують пірогенетичний або осаджений аеросил. При цьому величина наповнення гуми вказаними наповнювачами була відносно високою, а саме 20-30мас.ч. активного наповнювача на 100мас.ч. РСГ. Було встановлено, що із збільшенням вмісту наповнення збільшується щільність гумової суміші, знижується її пластичність, умовна міцність, відносне подовження, а також збільшується твердість. У той же час зміна вмісту наповнювачів у вказаних вище межах не приводить до істотної зміни властивостей РСГ. Було встановлено, що введення активних наповнювачів у вказаному вище співвідношенні прискорює процес вулканізації гуми при вказаних параметрах процесу (тиску, температурі). У той же час незначне відхилення від цього діапазону наповнення в ту або іншу сторону призводить до зниження швидкості вулканізації і до збільшення часу формування приблизно в 1,31,5 рази. В якості вулканізуючого агента застосовували каталізатор, що містить платину, наприклад, солі платинової кислоти або комплексні з'єднання, що містять платину. Наприклад, сіль гексахлороплатинової кислоти, Me[Pt(CІ)6 ], де Me - двовалентний метал (Ba, Ca), наприклад, гексохлороплатинат барію, в кількості 0,5-2мас.ч. на 100мас.ч. каучуку. Після вулканізації заявляєма оболонка, сформована на основі РСГ, має такі електричні та механічні властивості: твердість по Шору (А) - від 30 до 60 умови, одиниць; межа міцності щодо розтягання - від 5 до 7МПа; відносне подовження при розриві - від 200 до 500%; опір при розриві - від 16 до 28кН/м; електрична міцність - від 23 до 27кВ/мм; діелектрична проникненість - від 2,7 до 3; питомий об'ємний опір - 1,8·1015Ом·см; тангенс кута діелектричних втрат - від 3·10-3 до 6·10-4; трекінго-ерозійна стійкість - 4,5кВ; клас займистості FV(HB)0, тобто досягається (у порівнянні з аналогом і прототипом) підвищення експлуатаційної надійності, електричної і механічної міцності полімерної оболонки ізолятора з одночасним підвищенням технологічності її виготовлення і зниженням маси внаслідок застосування РСГ. Було встановлено, що ви щезгадані геометричні параметри захисної ребристої оболонки полімерного ізолятора (її корпусу і розширеного роз 12 трубу) є взаємопов'язаними. Необхідність дотримання вищезгаданих співвідношень зумовлена пружно-міцнісними властивостями матеріалу суцільнолитої оболонки (такими, як умовна міцність, відносне подовження і залишкова деформація). Так як оболонка у складі полімерного ізолятора використовується спільно з електроізоляційним склопластиковим стержнем, що розміщується всередині оболонки, і з металевими наконечниками, закріпленими на кінцях цього стержня, то необхідно враховувати, зокрема, прикордонні ефекти у місцях сполучення оболонки і наконечників, так як форма розтруба (форма виконання його внутрішньої і зовнішньої поверхні) на кінцях корпусу оболонки напряму залежить від геометричних параметрів наконечників (зокрема, форми виконання його зовнішньої поверхні). Для оптимізації геометричних параметрів розтруба на кінці (кінцях) оболонки були проведені як натурні експерименти, так і чисельні дослідження щодо розподілення електричного поля наконечника без диску з закругленою бічною поверхню (Фіг.8), наконечника з розтрубом у вигляді диску з закругленою бічною поверхню (Фіг.11) і наконечника з розтрубом, покритим шаром гуми (Фіг.14), а також розподілу напруженості електричного поля уздовж горизонтальної лінії, перетинаючої вищезазначені варіанти виконання наконечників з циліндричним розтрубом (див. Фіг.10, 13, 16). Ескізи варіантів досліджуваних наконечників показані на Фіг.9, 12, 15. На Фіг.9, 12 і 15 і на Фіг.10, 13 і 16 показані точки 1, 2, 3 і 4, за допомогою яких установлюють відповідність обчислених значень напруженості електричного поля в точках 1, 2, 3 і 4 і розташування цих точок в просторі наконечника і поблизу нього. Аналізуючи приведені на Фіг.8-16 дані, можна зробити наступні висновки. 1. Здійснення об'ємного потовщення наконечника й закруглення його країв знижує напруженість електричного поля на краях наконечника. Дійсно, порівняння напруженості електричного поля наконечників без потовщення (у формі диска із закругленою зовнішньою бічною поверхнею) (Фіг.8-10) і "поліпшеного" наконечника за заявляємим технічним рішенням (Фіг.11-13) показує для останнього зниження напруженості на краях в 1,6 рази (40:25=1,6). 2. Покриття "поліпшеного" наконечника з об'ємним потовщенням шаром діелектрика (силіконової гуми) (Фіг.14-16) додатково знижує напруженість електричного поля на краях потовщення наконечника у 2,7 рази відносно напруженості електричного поля на краях потовщення без диску із закругленою зовнішньою бічною поверхнею. 3. Поліпшення геометрії наконечника шляхом об'ємного потовщення і покриття його шаром діелектрика (силіконової гуми) приводить до зниження рівня радіоперешкод більше ніж на порядок (див. таблицю 1) в результаті зниження напруженості електричного поля на краях потовщення наконечника у 2,7 разів. 13 84523 Таблиця 1 Залежність рівня радіоперешкод від форми виконання металевих наконечників Рівень радіоперешкод, мкВ При 30кВ при 100кВ показа5 104 Тип наконечника Наконечник, ний на Фіг.7 Наконечник, ний на Фіг.10 Наконечник, ний на Фіг.13 показа 0 5 показа 0 2 4. Покриття об'ємного потовщення наконечника шаром гуми подовжує шлях проникнення вологи до склопластикового стержня на межі розподілу "гума-метал", в результаті чого підвищується стійкість оболонки, а отже і ізолятора на її основі під час випробувань на проникнення вологи за ГОСТ 28856 [7]. Винахід ілюструється графічним матеріалом, де на Фіг.1 показаний загальний вигляд полімерного ізолятора з оболонкою з ребрами одного діаметра; на Фіг.2 показаний загальний вигляд полімерного ізолятора з оболонкою з суміжними ребрами, що чередуються, різного діаметра; на Фіг.3 - вид І на Фіг.1; на Фіг.4 - фрагмент виконання розтруба корпуса оболонки із умовними позначеннями, на Фіг.5 показано наконечник (вид збоку); на Фіг.6 вид наконечника спереду; на Фіг.7 - типова залежність жорсткості вулканізованої гуми від часу при формуванні силіконових гум, у тому числі РСГ; на Фіг.8 показане електричне поле наконечника без диску з закругленою бічною поверхню для полімерного ізолятора на напругу 27,5кВ і руйнівну механічну силу 120кН; на Фіг.9 - ескіз наконечника без диску із закругленою бічною поверхнею; на Фіг.10 розподіл напруженості електричного поля уздовж горизонтальної лінії, перетинаючої наконечник без диску з закругленою бічною поверхнею, що показаний на Фіг.9; на Фіг.11 - електричне поле наконечника з об'ємним розширенням у вигляді диска з закругленою бічною поверхнею; на Фіг.12 - ескіз наконечника з об'ємним розширенням у вигляді диска з закругленою бічною поверхнею; на Фіг.13 розподіл напруженості електричного поля уздовж горизонтальної лінії, перетинаючої наконечник з об'ємним розширенням у вигляді диска з закругленою бічною поверхнею, що показаний на Фіг.12; на Фіг.14 - електричне поле наконечника з об'ємним розширенням у вигляді диска з закругленою бічною поверхнею, покритим шаром діелектрика (силіконова гума); на Фіг.15 - ескіз наконечника з об'ємним розширенням у вигляді диска з закругленою бічною поверхнею, покритим шаром діелектрика (силіконова гума); на Фіг.16 - розподіл напруженості електричного поля уздовж горизонтальної лінії, перетинаючої наконечник з об'ємним розширенням, покритим шаром діелектрика (силіконова гума), що показаний на Фіг.15; на Фіг.17-19 показані фотографії варіантів виконання полімерного ізолятора на основі захисної оболонки. На Фіг.4 прийняті наступні позначення: Нр - висота розтруба; Dpторц. - діаметр торцевого отвору 14 розтруба; Dpmax - максимальний діаметр розтруба; Dк н - зовнішній діаметр корпусу оболонки; Dк вн внутрішній діаметр корпусу оболонки; hpст - товщина стінки розтруба, hpст=var; hк ст - товщина стінки корпусу оболонки; R3 - радіус закруглення в місці сполучення зовнішніх поверхонь розтруба і корпусу оболонки. Полімерний ізолятор містить склопластиковий електроізоляційний стержень 1, ізолюючий елемент, що виконаний у вигляді суцільнолитої еластомерної оболонки 2 ізолятора з корпусом 3 і кільцевими ребрами 4. Стержень 1 і оболонка 2 з'єднані між собою зв'язуючою речовиною 5. На кінцях електроізоляційного стержня 1 закріплені металеві наконечники 6. Кільцеві ребра 4 мають конусоподібне поглиблення 7 в нижній частині. Наконечник для полімерного ізолятора містить корпус 6, наприклад, циліндричної форми, з виконаному у ньому уздовж осі симетрії корпуса 1 глухому циліндричному отвору 8 діаметром (dст) для розміщення склопластикового стержня (на Фіг.5-6 не показано), а також вузол кріплення наконечника до опор контактної мережі, наприклад, у вигляді провушини 9 з наскрізним отвором 10 для підвішування наконечника у зборі з ізолятором до опор контактної мережі (на Фіг.5-6 не показано), або у вигляді так званого "пестика", або у вигляді так званого "гнізда", або у вигляді так званого "патрубка". Наконечник з боку розміщення глухого циліндричного отвору 8 для розташування склопластикового стержня виконаний з об'ємним потовщенням 11 у формі тіла обертання 12, наприклад, у формі диска або кільця, з максимальним діаметром (Dp). При цьому об'ємне потовщення 11 виконане із закругленою зовнішньою бічною поверхнею радіусом (r), що знаходиться в межах від 5 до 15мм. Максимальний діаметр (Dp) об'ємного потовщення 11, що виконане, наприклад, у формі диска або кільця, вибирається у залежності від зовнішнього діаметра (D) корпуса 6 наконечника із наступного співвідношення Dp=kн·(D-dст), де D - зовнішній діаметр корпуса 6 наконечника, м, dст - діаметр глухого циліндричного отвору 8 для розташування склопластикового стержня, м, kн - коефіцієнт, що знаходиться в межах від 0,8 до 1,2, а товщина тіла обертання (Нр), наприклад, диска або кільця, дорівнює 2r. Корпус 6 наконечника і об'ємне потовщення 11 виконані злитно (суцільно). Об'ємне потовщення 11 наконечника виконане, наприклад, у формі диска або кільця, товщина якого (Нр) дорівнює подвійному радіусу закруглення (r) зовнішньої бічної поверхні потовщення 11. Радіус закруглення (r) зовнішньої бічної поверхні об'ємного потовщення 11 знаходиться в межах від 5 до 15мм. Максимальний діаметр (Dp) об'ємного потовщення 11, що виконане, наприклад, у формі диска або кільця, вибирається у залежності від зовнішнього діаметра (D) корпуса 6 наконечника із наступного співвідношення 15 84523 Dp=k·(D-dст), де D - зовнішній діаметр корпуса 6 наконечника, м, dст - діаметр глухого циліндричного отвору 8 для розташування склопластикового стержня, м, k - коефіцієнт, що знаходиться в межах від 0,8 до 1,2. Об'ємне потовщення 11 наконечника виконане з покриттям шаром діелектрика, наприклад, силіконової гуми, то вщиною 3,5-6мм. При цьому місце сполучення зовнішніх поверхонь розтруба і корпусу оболонки 3 виконано плавним, а внутрішню поверхню розтруба корпусу оболонки 3 і зовнішню поверхню об'ємним потовщення 11 наконечника виконано спряжено. Як варіанти виконання конструкції захисної ребристої оболонки полімерного ізолятора можна навести такі: оболонка виконана з суміжними ребрами однакового діаметру (Фіг.1); оболонка виконана з суміжними ребрами різного діаметру, які чередуються між собою (Фіг.2); оболонка виконана з окремих еластичних юбочних елементів, з'єднаних між собою зв'язувальною речовиною; з одного або двох кінців корпусу оболонка виконана з розтрубом у формі гофри; оболонка виконана з розтрубом, товщина стінки (hpст) якого дорівнює товщині стінки (hк ст) корпусу оболонки; оболонка виконана з розтрубом, товщина стінки (hpст) якого збільшується у напрямі від місця сполучення зовнішніх поверхонь розтруба і корпусу оболонки до торця оболонки, при цьому місце сполучення зовнішніх поверхонь розтруба і корпусу оболонки виконано із закругленням радіусу (R3). Висота розтруба оболонки (Нр) вибирається у залежності від товщині стінки (hк ст) корпусу оболонки із наступного співвідношення Нр=(2,8-5)·h к ст, де Н р - висота розтруба оболонки, м, hк ст - товщина стінки корпусу оболонки, м. Згідно з заявляємим технічним рішенням, оболонку 2 полімерного ізолятора формують з силіконової гуми, що містить активні наповнювачі, у вигляді високомолекулярного силоксанового каучуку, що має молекулярну масу 400-740тис. і містить активні наповнювачі у кількості 90-160мас.ч. на 100мас.ч. каучуку, або у вигляді вулканізованої рідкої двокомпонентної силіконової гуми на основі компонентів А і В при їх співвідношенні 1:1 (мас.ч.), що містить активні наповнювачі в кількості 20-30мас.ч. на 100мас.ч. рідкої силіконової резини і з молекулярною масою після вулканізації 1200017000. Оболонку ізолятора на основі високомолекулярного силоксанового каучуку формують за стандартною технологією, а еластомерну оболонку ізолятора з вулканізованої рідкої двокомпонентної силіконової гуми на основі компонентів А і В формують таким чином. Використовують двокомпонентну суміш компонентів A і B, яку після змішування подають до литтєвої прес-форми шляхом інжекції, що здійснюють при тиску 10-20МПа, із заздалегідь встановленим у пресі-формі склопластиковим стержнем з наконечниками (або, як варіант, останні можуть 16 монтувати на стержні з оболонкою вже після формування оболонки). Час пресування РСГ так само, як і температура їх вулканізації, визначається по періоду напіврозпаду застосованого вулканізуючого агента [6]. Останній, як правило, визначається на реометрах типу "Monsanto" за часом виходу гуми на плато вулканізації при заданій температурі (див. Фіг.7). Крива на графіку записується по зміні крутильного моменту ротора реометра, виміряного по кількості завулканізованої гуми. Кожна гумова суміш вулканізується по графічній залежності, показаній на Фіг.7. При вибраній температурі T на дільниці "0 - ts" в'язкість m гумовій суміші знижується, так як відбувається її розігрівання, після чого починається безпосередньо вулканізація гуми. Таким чином, відрізок "0 - ts" є дільницею розігрівання маси гуми і зниження її в'язкості m, a ts - це час початку вулканізації гуми при заданій температурі T. На дільниці "ts - t90 " відбувається вулканізація гуми до досягнення вулканизатом оптимальних заданих властивостей. Таким чином, "ts - t90" - це дільниця вулканізації гуми, а t90 - це оптимальний час вулканізації гуми при даній температурі T. Пониження часу вулканізації менш 4 хвилинвимагає підвищених температур вулканізації T, що призводить до зниження якості виробів, що виготовляються. А при перевищенні часу вулканізації більш 20 хвилин різко знижується продуктивність процесу формування. Дільниця вулканізації "t90 - tх" називається "плато вулканізації", тобто tх - це час, протягом якого зберігаються оптимальні властивості вулканізата, і за межами якого починаються їх зміни (криві 2-4 на Фіг.7). Час ts, t90 і t х виражається в хвилинах (або секундах) для конкретної гумової суміші і заданої температури T. Так, для відомої гуми HV 1760/65 при температурі 135°С значення ts знаходиться в межах 54-108с, а значення t90 - в межах 121-227с. Для досліджуваних РСГ ts знаходиться в межах 15-20с, а значення t90 - в межах 40-60с. У той же час значення часу tх для РСГ не визначається (вони зберігають свої властивості при цій температурі тривалий час - місяці). На Фіг.7 показані також можливі шляхи вулканізації гуми на основі різного каучук у і РСГ (криві 14, де крива 1 відповідає розробленій РСГ). Вулканізацію здійснюють при температурах 90-1800C, як правило, в одну стадію протягом 4-20 хвилин при тиску 25-35МПа у присутності платинового каталізатора. Такий режим вулканізації виключає утворення дефектів наповненої полімерної оболонки, дозволяє використовувати склопластикові стержні більш низького класу нагрівостійкості, а також підвищити стабільність процесу формування. Виконання ізоляторів з наконечниками удосконаленої конструкції на базі як еластомерної оболонки із РСГ, так і на базі оболонки на основі високомолекулярного силоксанового каучуку, що виконані без розтруба або з розтрубом, дозволяє отримувати захисні оболонки для полімерних ізоляторів, кабельних муфт, трансформаторів струму 17 84523 та напруги різних масо-габаритних розмірів і товщини шару оболонки. Електричні та механічні властивості вищевказаних електротехнічних виробів (полімерних ізоляторів) з оболонками, виготовленими з РСГ або з високомолекулярного силоксанового каучук у, а також з наконечниками удосконаленої конструкції, задовольняють вимогам міжнародних та українських стандартів (IEC 61109, ДСТУ 3024-95, ГОСТ 28856-90, ГОСТ Р 51204-98 та ін.). Джерела інформації: 1. Суцільнолита полімерна оболонка ізолятора. МПК7 Н01В17/00, Н01В17/20, Н01В19/00. Патент України (UA) №68544, 2005. 18 2. Полімерний стрижневий ізолятор. МПК7 Н01В17/20. Патент України (UA) №18860, 2006. 3. Полімерний стрижневий ізолятор. МПК7 Н01В17/20. Патент України (UA) №22350, 2007. 4. Полимерный изолятор и способ его изготовления. МПК7 Н01В17/00. Патент Украины (UA) №52084A, 2002. 5. Insulator news and market report. Volume 8, Number 1, January-February 2000, USA, p.p.64-66. 6. Справочник резинщика. - M.: Химия, 1971. С.427-440. 7. ГОСТ 28856-90. Изоляторы линейные подвесные стержневые полимерные. Общие технические условия. - M., 1990. 19 84523 20 21 Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 84523 Підписне 22 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601