Спосіб виробництва ізолятора високої напруги

1. Спосіб виробництва ізолятора високої напруги (1), що містить скляну або порцелянову юбку (2), металевий ковпачок (4) і металевий штир (6), згідно з яким ковпачок (4) і штир (6) прикріплюють до зазначеної юбки (2) ізолятора (1) за допомогою ущільнювального цементного розчину, причому ущільнювальний цементний розчин одержують шляхом змішування глиноземистого цементу й піску з одержанням сухої суміші з наступним змішуванням одержаної суміші з водою, який відрізняється тим, що додатково змішують мікрокремнезем у сухому вигляді із цементом і піском, а перед змішуванням суміші з водою до води дода C2 2 UA 1 3 люючу юбку, виготовлену з діелектричного матеріалу, такого як загартоване скло або порцеляна, верхня частина юбки закріплена в металевому ковпачку за допомогою зв'язуючого матеріалу або ущільнювального цементного розчину на основі глиноземистого цементу, а всередині юбки за допомогою того ж ущільнювального цементного розчину закріплений металевий штир. Після складання такі ізолятори можуть бути скріплені разом шляхом закріплення штиря одного ізолятора в ковпачку суміжного ізолятора з формуванням гірлянди ізоляторів, використовуваних як кріплення проводів для ліній електропередачі високої напруги й середньої напруги. Такі ізолятори можуть піддаватися впливу вкрай важких кліматичних умов і механічних навантажень, тому вони вимагають хорошого ущільнення між юбкою й штирем, а також між юбкою й ковпачком. Наприклад, в патентному документі FR 2031985 розкритий електричний ізолятор, що містить металевий ковпачок і металевий штир, разом із юбкою й тарілкою, які виготовлені зі скла або порцеляни. По-перше, штир закріплений в юбці за допомогою цементного розчину, по-друге, ковпачок надітий на юбку. Таким чином, крім іншого, щоб одержати ізолятор, необхідно з'єднати юбку й тарілку цементним розчином. Звичайно, з метою одержання ущільнювального цементного розчину, змішують пісок і глиноземистий цемент. Потім одержану суміш змішують з водою, одержуючи ущільнювальний цементний розчин, який наносять на обидві сторони юбки, щоб на одній стороні юбки закріпити ковпачок, а на іншій стороні юбки закріпити штир. Відомі способи виробництва цементного розчину, в яких цемент, пісок і мікрокремнезем змішують у сухому вигляді, а потім одержану суміш змішують з водою, до якої додана добавка. Наприклад, у патентному документі US 2007/0228612 до води додана пластифікуюча добавка полікарбоксилатного типу для зменшення вмісту води, а в патентному документі US 5466289 додають диспергатор вінілспівполімерного типу. На жаль, одержувані цементні розчини основані на портландцементі й не мають достатньої якості, щоб герметизувати електроізолятор. Задача даного винаходу полягає в тому, щоб запропонувати спосіб виготовлення ізолятора високої напруги, як описано вище, при цьому в способі застосовується ущільнювальний цементний розчин, що має вкрай обмежену пористість, що забезпечує дуже високу механічну міцність. Для вирішення цієї задачі, винахід забезпечує спосіб виготовлення ізолятора високої напруги, що містить скляну або порцелянову юбку, металевий ковпачок і металевий штир, де ковпачок і штир відповідно прикріплені до зазначеної юбки ізолятора за допомогою ущільнювального цементного розчину, одержуваного шляхом змішування глиноземистого цементу й піску з одержанням сухої суміші, з наступним змішуванням одержаної суміші з водою, при цьому зазначений спосіб відрізняється тим, що з цементом і піском також у сухому вигляді змішують мікрокремнезем, і тим, що перед змішуванням суміші з водою, до зазначеної води дода 95553 4 ють водний розчин, який містить водорозчинний диспергатор, що містить карбоксильні групи й поліефірні ланцюги. Зазначений мікрокремнезем забезпечує перевагу, яка полягає в збільшенні компактності цементного розчину, а зазначений водний розчин, який містить водорозчинний диспергатор, що містить карбоксильні групи й поліефірні ланцюги, який також згадується як "водний розчин глюкози", дозволяє поліпшити змочувальну здатність води, що дозволяє зменшити кількість води, яка додається до цементного розчину й, таким чином, зменшувати пористість цементного розчину. Таким чином, підвищена компактність у сукупності з більш низькою пористістю цементного розчину, одержаного із застосуванням способу даного винаходу, забезпечують, взаємодоповнюючим чином, збільшення механічної міцності цементного розчину. З метою одержання ущільнювального цементного розчину проводили численні тести, які привели до одержання ущільнювального цементного розчину, який має дуже високу механічну міцність, дуже хорошу компактність й дуже низьку пористість в порівнянні з ущільнювальними цементними розчинами інших складів. Зокрема, проводили тести з подібним складом, але без мікрокремнезему або без водного розчину, при цьому дані тести не привели до задовільних результатів. Спосіб виготовлення ізолятора високої напруги згідно з винаходом може мати наступні ознаки: - маса глиноземистого цементу знаходиться в діапазоні приблизно 50-80 % від загальної маси суміші піску й цементу, маса піску знаходиться в діапазоні приблизно 20-50 % від загальної маси суміші піску й цементу, маса мікрокремнезему знаходиться в діапазоні приблизно 2-10 % від маси тільки зазначеного цементу в цементному розчині, маса води знаходиться в діапазоні приблизно 1727 % від маси тільки зазначеного цементу в цементному розчині, і маса зазначеного водного розчину знаходиться в діапазоні приблизно 0,2-0,5 % від маси тільки зазначеного цементу в цементному розчині; - щодо маси зазначеного цементу в цементному розчині, маса мікрокремнезему переважно становить приблизно 6 %, маса води переважно становить приблизно 22 % і маса водного розчину переважно становить приблизно 0,25 %; - вміст глинозему в зазначеному цементі знаходиться в діапазоні 30-75 %; - зазначений пісок в основному має значення розміру частинок, що лежить у діапазоні приблизно 200-300 мкм. Винахід також забезпечує ізолятор високої напруги, що містить скляну або порцелянову юбку, металевий ковпачок і металевий штир, при цьому в зазначеному ізоляторі ковпачок і штир відповідно прикріплені до зазначеної юбки ізолятора за допомогою ущільнювального цементного розчину, одержаного із застосуванням вищевказаного способу. Далі винахід описаний більш докладно й з посиланням на супровідне креслення, на якому показаний необмежувальний приклад винаходу і яке є схематичним зображенням ізолятора високої напруги. 5 На кресленні показаний ізолятор високої напруги 1, що містить юбку 2, виготовлену зі скла або порцеляни, металевий ковпачок 4, з'єднаний з верхньою частиною 3 юбки 2 за допомогою цементного розчину 5, а також металевий штир 6, закріплений у порожнині 7 юбки 2, усередині зазначеної верхньої частини 3 юбки 2, за допомогою цементного розчину 5, який ідентичний цементному розчину в ковпачку 4. Для одержання цементного розчину 5 згідно з винаходом спочатку суху суміш глиноземистого цементу, піску й мікрокремнезему готують у стандартному змішувачі (наприклад, змішувачі, що відповідає стандарту NF EN 196-1) протягом проміжку часу, що лежить у діапазоні 1-10 хвилин. У даній сухій суміші цемент становить приблизно 5080 % від загальної маси суміші піску й цементу, пісок становить приблизно 20-50 % від загальної маси суміші піску й цементу, і маса мікрокремнезему або мікрокварцу становить приблизно 2-10 % від маси тільки одного цементу, і переважно становить приблизно 6 %. Переважно, цемент вибраний із глиноземистих цементів, також відомих як "високоглиноземистий цемент" або як "Ciment Fondu", в яких вміст глинозему знаходиться в діапазоні приблизно 30-75 %. Пісок переважно є тонким піском з контрольованим розміром частинок, які в основному мають розмір у діапазоні приблизно 200-300 мкм. Оскільки мікрокремнезем має набагато менший розмір частинок, ніж цемент і пісок, зазначений мікрокремнезем дозволяє заповнювати будь-які порожнини, що залишаються між частинками цементу й піску, на зразок того, як цемент, відомим шляхом, заповнює порожнини між частинками піску, дозволяючи, таким чином, збільшувати компактність цементного розчину. Потім воду, що містить водний розчин глюкози, додають до сухої суміші, після чого перемішування продовжують протягом 1-15 хвилин. Переважно, водний розчин глюкози є водним розчином, який містить водорозчинний диспергатор, що містить карбоксильні групи й поліефірні ланцюги, у кількості приблизно 30 % від сухого залишку. Такий розчин, наприклад, описаний у патентному документі FR 2776285. У способі винаходу водний розчин глюкози діє як пластифікатор і дозволяє підвищити змочувальну здатність води. Таким чином, можна зменшити кількість води, що додається до цементного розчину, й, таким чином, зменшити пористість цементного розчину, збільшуючи, таким чином, його механічну міцність. Переважно, відношення маси води до маси цементу знаходиться в діапазоні приблизно 17-27 % і переважно становить приблизно 22 %. Водний розчин глюкози додають до води в співвідношенні, що лежить у діапазоні приблизно 0,2-0,5 % від маси тільки одного цементу, і переважно в кількості приблизно 0,25 %. На виході зі змішувача одержують вологу пасту цементного розчину, яку дозують перед нанесенням на юбку 2 ізолятора 1. Очевидно, що кількість цементного розчину точно дозують залежно від розміру ізолятора. 95553 6 З метою складання ізолятора 1 винаходу готують цементний розчин, як описано вище, і спочатку задану кількість цементного розчину 5 подають у порожнину 7 верхньої частини 3 юбки 2. Потім штир 6 вставляють у цементний розчин 5, прикладаючи вібрацію до зазначених деталей, в результаті чого штир 6 заглиблюється в цементний розчин доти, поки не впирається в стінку порожнини 7. Потім іншу задану кількість цементного розчину 5 наносять на ковпачок 4 і вставляють верхню частину 3 юбки 2 у ковпачок 4, також застосовуючи вібрацію, щоб полегшити посадку юбки 2 у ковпачок 4. Очевидно, що також можна в юбку 2 спочатку помістити ковпачок 4, а потім помістити в юбку 2 штир 6. Операції приєднання металевого штиря 6 і металевого ковпачка 4 до юбки 2 також можуть виконуватися одночасно. На завершення цементний розчин схоплюється шляхом занурення блока деталей, сформованого із юбки 2, ковпачка 4 і штиря 6, у ванну з водою, переважно ванну з гарячою водою, при температурі в діапазоні приблизно від 50 °С до 70°С протягом проміжку часу в діапазоні приблизно від 60 хвилин до 120 хвилин. Також можна занурити цементний розчин у ванну з водою при температурі навколишнього середовища протягом проміжку часу в діапазоні від 8 годин до 24 годин. Після схоплювання таким шляхом цементний розчин залишають для охолодження в оточуючому повітрі при температурі навколишнього середовища. Приклад Дослідження механічної міцності проводили на цементних розчинах, основаних на глиноземистому цементі й приготовлених з використанням наступної методики: - сухе змішування цементу й піску і, при необхідності, кремнезему протягом однієї хвилини; і - додавання суміші води й, при необхідності, розчину глюкози, з наступним перемішуванням протягом 4 хвилин. Дослідження механічної міцності проводили після оброблення цементних розчинів з метою схоплювання у воді при 55 °С протягом 1 години (год.) і 30 хвилин (хв.), а потім охолоджували на повітрі при 20 °С протягом 1 години. Значення механічної міцності вимірювали на зразках для дослідження, що мають наступні розміри: 4 сантиметри (см) × 4 см × 16 см, виготовлених на стандартному (NF EN 196-1) стенді для досліджень на удар. У таблиці 1 наведені результати досліджень міцності при вигині й міцності при стисканні цементного розчину, приготовленого із застосуванням способу винаходу, звичайного цементного розчину без будь-якої добавки, а також інших досліджуваних цементних розчинів. Як видно з таблиці 1, склад ущільнювального цементного розчину винаходу (ряд 2 у таблиці 1) має набагато більш високу міцність й при вигині, і при стисканні, в порівнянні зі стандартним складом без будь-якої добавки (ряд 1), а також в порівнянні зі складом тільки з мікрокремнеземом (ряд 3) або тільки з водним розчином глюкози (ряд 4). 7 95553 8 Таблиця 1 № Склад 1 Цемент: 1500 г Пісок: 500 г Вода: 350 г 2 Цемент: 1500 г Пісок: 500 г Мікрокремнезем: 6 % Вода: 325 г Розчин глюкози: 0,25 % 3 Цемент: 1500 г Пісок: 500 г Мікрокремнезем: 6 % Вода: 360 г 4 Цемент: 1500 г Пісок: 500 г Вода: 325 г Розчин глюкози:0,2 % Міцність при вигині Протягом 2 год 30 хв.: 5,8 МПа Міцність при стисканні Протягом 2 год 30 хв.: 54,0 МПа Протягом 2 год 30 хв.: 9,8 МПа Протягом 2 год 30 хв.: 67,3 МПа Протягом 28 днів: 16,4 МПа Протягом 2 год 30 хв.: 9,5 МПа Протягом 28 днів: 90,7 МПа Протягом 2 год 30 хв.: 51,7 МПа Протягом 2 год 30 хв.: 6,1 МПа Протягом 2 год 30 хв.: 57,0 МПа Комп’ютерна верстка Мацело М. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601