Пристрій для захисту від перенапруг і спосіб його виготовлення

1. Пристрій для захисту від перенапруг, який містить колонку послідовно з'єднаних варисторів з металевими кінцевими електродами, розміщену між верхнім і нижнім фланцями, захисну діелектричну гільзу, що обгортає колонку варисторів, армуючий каркас, виконаний із скловолокна хрестоподібним намотуванням, ромбоподібні отвори, заповнені ізолюючим матеріалом, еластомерну ребристу захисну оболонку, розміщену на армуючому каркасі, який відрізняється тим, що виконаний із заповненими ізолюючим матеріалом порожнинами між захисною діелектричною гільзою і армуючим каркасом, який на кінцях виконаний із зовнішніми потовщеннями, причому відношення зовнішнього діаметра захисної діелектричної гільзи до внутрішнього діаметра армуючого каркаса складає 0,90-0,95, і між армуючим каркасом і еластомірною ребристою захисною оболонкою, причому відношення зовнішнього діаметра армуючого каркаса до внутрішнього діаметра еластомерної ребристої захисної оболонки складає 0,90-0,95, у верхньому фланці виконана виїмка, в якій встановлена пружина, колонка додатково доповнена компенсатором і гофрованими прокладками. C2 2 (19) 1 3 85893 4 Як найближчий аналог винаходу-пристрою обверхнім і нижнім фланцями, захисної діелектричрано пристрій для захисту від перенапруг, [описаної гільзи, що обгортає колонку варисторів, армуний в патенті Сполучених Штатів Америки ючого каркаса, виконаного із скловолокна хресто№US5043838 (INPADOK), МПК Н01С7/12, подібним намотуванням, ромбоподібних отворів в Н02Н9/04, 1991.08.27, «Modular Electrical каркасі, заповнених ізолюючим матеріалом, еласAssemblies with Pressure Relief»ї, який представтомірної ребристої захисної оболонки, розміщеної ляє собою модульний електричний блок з функціна армуючому каркасі. єю скидання тиску, що містить колонку послідовно Технічною задачею винаходу - пристрою є сполучених варисторів з металевими кінцевими удосконалення конструкції пристрою для захисту електродами у вигляді торцевих елементів, розвід перенапруг. міщену між верхнім і нижнім фланцями. Торцеві Поставлена задача вирішена тим, що в приелементи виконані з пазами, армуючий каркас строї для захисту від перенапруг, який містить ковиконаний із скловолокна шляхом намотування лонку послідовно з'єднаних варисторів з металейого поверх гільзи на колонку варисторів хрестовими кінцевими електродами, розміщену між подібно через пази торцевих елементів з утворенверхнім і нижнім фланцями, захисну діелектричну ням ромбоподібних отворів, заповнених потім ізогільзу, що обгортає колонку варисторів, армуючий люючим матеріалом: піноматеріалом, силіконовою каркас, виконаний із скловолокна хрестоподібним пастою (мастикою) або термореактивними смоланамотуванням, ромбоподібні отвори, заповнені ми - епоксидними, поліефірними. Пристрій містить ізолюючим матеріалом, еластомірну ребристу заеластомірну ребристу захисну оболонку, що обляхисну оболонку, розміщену на армуючому каркасі, гає щільно, з натягом армуючий каркас. Для отризгідно винаходу, армуючий каркас на кінцях викомання натягу внутрішній діаметр захисної оболоннаний із зовнішніми потовщеннями, пристрій викоки є на 2-9% меншим зовнішнього діаметру наний із заповненими ізолюючим матеріалом поармуючого каркаса. Колонка варисторів перед рожнинами між захисною діелектричною гільзою і намотуванням армуючого каркасу обгортається армуючим каркасом, причому відношення зовнішодним або декількома шарами діелектричної плівнього діаметра захисної діелектричної гільзи до ки, переважно поліпропіленової, утворюючи діелевнутрішнього діаметра армуючого каркасу складає ктричну гільзу для захисту від проникнення ізолю0,90-0,95, причому відношення зовнішнього діамеючого матеріалу між варисторами. В результаті тра армуючого каркасу до вн утрішнього діаметра пошкодження у разі перевищення допустимої наеластомірної ребристої захисної оболонки складає пруги на одному або декількох варисторах, напри0,90-0,95, у верхньому фланці виконана виїмка, в клад, металооксидних, вони виходять з ладу, виякій встановлена пружина, колонка додатково доникаюча електрична дуга призводить до повнена компенсатором і гофрованими прокладвипаровування і розкладання елементів варистоками. рів з виділенням газу. При перевищенні тиску газу Між сукупністю суттєви х ознак і досягнутим вище за розрахункове значення ізолюючий матетехнічним результатом винаходу-пристрою існує ріал в ромбоподібних отворах розривається, і газ, такий причинно-наслідковий зв'язок. Виконання розтягуючи ребристу захисну еластомірну оболонармуючого каркаса із зовнішніми потовщеннями на ку, повністю видаляється, проходячи між оболонкінцях дозволить посилити міцність стінок несуцікою і армуючим каркасом. льного армуючого каркаса в місцях кріплення елаТехнічним результатом винаходу - пристрою є стомірної ребристої захисної оболонки і фланців, підвищення надійності і вибухобезпечності, а тащо приведе до підвищення надійності. Виконання кож довговічності пристрою для захисту від перезаповнених ізолюючим матеріалом порожнин між напруг. захисною діелектричною гільзою і армуючим карПричинами, що перешкоджають досягненню касом і між армуючим каркасом і еластомірною технічного результату, є наступні недоліки приребристою захисною оболонкою дозволить підвистрою-найближчого аналога. З'єднання в пристрої щити електричну міцність конструкції, також рівень для захисту від перенапруг різнорідних матеріалів виникнення часткових розрядів і вологостійкість - металооксидних варисторів, захисної діелектрипристрою, підвищивши тим самим вибухобезпеччної гільзи (поліпропіленової плівки в гільзі), склоність, надійність і термін служби пристрою. Віднопластика в армуючому каркасі, еластомірної ребшення зовнішнього діаметра захисної діелектричристої захисної оболонки, наприклад, з силіконової ної гільзи до внутрішнього діаметра армуючого гуми, не відповідає вимогам до характеристик гракаркаса 0,90-0,95 і відношення зовнішнього діаменичного шару деталей, що з'єднуються, а саме, тра армуючого каркаса до внутрішнього діаметра вологостійкості, і вимогам захисту від виникнення еластомірної ребристої захисної оболонки 0,90внутрішніх часткових і змінних розрядів. Поява 0,95 вибрані експериментальним шляхом. Утворечасткових розрядів в зоні з'єднання матеріалів ні при цьому зазори (порожнини) забезпечують може привести до утворення провідних доріжок, повноту заповнювання, дозволяють отримати шидо електричного пробою по граничному шар у і, як рину порожнин, необхідну і достатню для створеннаслідок, до виходу з ладу пристрою для захисту ня при заповненні ізолюючим матеріалом жорсткої від перенапруг. міцної просторової конструкції і не створюють неОзнаками найближчого аналога, що співпадагативної дії на тепловий опір пристрою. Наявність ють з суттєвими ознаками винаходу-пристрою, є у виїмці верхнього фланця пружини, а також наявнаявність в пристрої для захисту від перенапруг ність компенсатора і гофрованих прокладок доколонки послідовно з'єднаних варисторів з метазволить забезпечити надійне з'єднання колонки левими кінцевими електродами, розміщеної між варисторів. 5 85893 6 Як найближчий аналог винаходу-способу обТехнічною задачею винаходу-способу є удорано спосіб виготовлення пристрою для захисту сконалення технології виготовлення пристрою для від перенапруг, [описаний в патенті Сполучених захисту від перенапруг. Штатів Америки №US5043838 (INPADOK), МПК Поставлена задача винаходу-способу вирішуН01С7/12, Н02Н9/04, 1991.08.27, «Modular Electriється тим, що в способі виготовлення пристрою cal Assemblies with Pressure Relief»]. Спосіб вклюдля захисту від перенапруг, який включає нанечає наступні дії. Зібрана з послідовно з'єднаних сення на зібрану з послідовно сполучених варисваристорів з металевими кінцевими електродами торів з металевими кінцевими електродами колонколонка обгортається одним або декількома шаку захисної діелектричної гільзи, створення рами діелектричної плівки, наприклад, поліпропіармуючого каркаса шляхом хрестоподібного намоленової, з утворенням захисної діелектричної гільтування скловолокна, просоченого термореактивзи для захисту від проникнення ізолюючого ною смолою, з утворенням ромбоподібних отворів, матеріалу між варисторами. Виготовляють армуюзаповнення ромбоподібних отворів ізолюючим чий каркас шляхом намотування скловолокна, матеріалом, виготовлення еластомірної ребристої просоченого термореактивною смолою, поверх захисної оболонки і розміщення її на армуючому гільзи на колонку варисторів хрестоподібно через каркасі, зборку з закріпленням верхнього і нижньопази торцевих елементів, розташованих через 45° го фланців, згідно винаходу, колонку доповнюють по колу, з утворенням ромбоподібних отворів. компенсатором і гофрованими прокладками, розСкловолокно намотують від одного торцевого мішують в термоусаджуючу тр убку і термообробелементу до іншого з перекрученням на 180° по ляють до повного обтиснення колонки, армуючий ходу обмотування, потім скловолокно повертають каркас виготовляють окремо на оправі, на кінцях на 315° по пазу торцевого елементу, і виконують армуючого каркаса виконують зовнішні потовщенвитки у зворотному напрямку. Обмотування виконя шляхом поперечного суцільного намотування нують до заповнення пазів торцевих елементів. шарів скловолокна, просоченого термореактивною Хрестоподібна навивка забезпечує отримання смолою, армуючий каркас термообробляють до ромбоподібних отворів в армуючому каркасі. В повної полімеризації термореактивної смоли, розподальшому утворену поверхню шліфують для міщують із зазором колонку з захисною діелектризабезпечення необхідної якості. Ромбоподібні чною гільзою в армуючому каркасі, еластомірну отвори заповнюють ізолюючим матеріалом. Окреребристу захисну оболонку розміщують на армуюмо виготовлену еластомірну ребристу захисну чому каркасі із зазором, перед зборкою поверхні оболонку розміщують з натягом 2-9% на армуюармуючого каркаса, зовнішню поверхню захисної чому каркасі. Елементи пристрою скріплюють медіелектричної гільзи і внутрішню поверхню еласталевими фланцями. томірної ребристої захисної оболонки покривають Технічним результатом винаходу-способу є ґрунтовкою, заповнення порожнини між колонкою підвищення надійності, вибухобезпечності і довгоз захисною діелектричною гільзою і армуючим вічності пристрою для захисту від перенапруг, а каркасом, порожнини між армуючим каркасом і також підвищення продуктивності праці при вигоеластомірною ребристою захисною оболонкою, товленні пристрою. ромбоподібних отворів ізолюючим матеріалом Причинами, що перешкоджають досягненню здійснюють під тиском з подальшим його отвертехнічного результату, при використанні найближдінням. Згідно винаходу, в ізолюючий матеріал чого аналога винаходу-способу, є неможливість додають теплопровідний наповнювач. досягнення за способом-аналогом надійної роботи Між сукупністю суттєви х ознак і технічним репристрою внаслідок недостатньої захищеності зультатом, що досягається, винаходу-способу, конструкції від виникнення внутрішніх часткових і існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Доповзмінних розрядів в граничному шарі між з'єднуванення колонки компенсатором і гофрованими прольними елементами: захисною діелектричною гікладками підвищить надійність з'єднання колонки льзою, армуючим каркасом і еластомірною ребриваристорів. Розміщення колонки з захисною діелестою захисною оболонкою, а також низька ктричною гільзою в армуючому каркасі і еластоміпродуктивність праці. рної ребристої захисної оболонки на армуючому Ознаками найближчого аналога, що співпадакаркасі із зазором, заповнення зазорів рідким ізоють з суттєвими ознаками винаходу-способу, є люючим матеріалом, яке здійснюється під тиском з наявність у способі виготовлення пристрою для подальшим його отвердінням, дозволить без збізахисту від перенапруг нанесення на зібрану з льшення теплового опору створити в пристрої спіпослідовно з'єднаних варисторів з металевими льний, монолітний армований міцний корпус, що кінцевими електродами колонку захисної діелектвиконує одночасно функцію скидання тиску. Рідкий ричної плівки для утворення гільзи, створення арізолюючий матеріал, переважно силіконовий коммуючого каркаса шляхом хрестоподібного намотупаунд на основі низькомолекулярного каучуку, вання скловолокна, просоченого термореактивною який характеризується високою текучістю в ви хідсмолою, з утворенням ромбоподібних отворів, ному стані, швидко заповнює порожнини між колозаповнення ромбоподібних отворів ізолюючим нкою з захисною діелектричною гільзою і армуюматеріалом, виготовлення еластомірної ребристої чим каркасом, між армуючим каркасом і захисної оболонки і розміщення її на армуючому еластомірною ребристою захисною оболонкою, каркасі, зборки з закріпленням верхнього і нижньоромбоподібні отвори, всі можливі пори і нерівності го фланців. і після затвердіння утворює з поверхнею деталей, що з'єднуються, заздалегідь покритих спеціальною ґрунтовкою (праймером), міцний адгезійний зв'я 7 85893 8 зок, тим самим забезпечуючи захист і виключаючи 7 і еластомірною ребристою захисною оболонкою появу усередині пристрою внутрішніх часткових і 9, заповнювані згодом ізолюючим матеріалом. У змінних розрядів. При цьому відпадає необхідність верхньому фланці 4 виконана виїмка 13, в якій в шлі фовці поверхонь. Одночасне заповнення встановлена пружина 14. Колонка 1 доповнена ромбоподібних отворів і порожнин ізоляційним компенсатором 15 і гофрованими прокладками 16. матеріалом спрощує спосіб виготовлення конструНа верхнійі нижній фланці 4, 5 встановлюють ковкції. Виготовлення армуючого каркаса на окремій пачки 17. У верхньому і нижньому фланцях 4 і 5 оправі дозволяє одержувати каркаси різних розмівиконані отвори 18 і 19, в які встановлені затискні рів з різною схемою намотування скловолокна, шпильки 20 з гайками 21. просоченого термореактивною смолою. Змінюючи Пристрій для захисту від перенапруг виго товкут намотування, можна одержувати ромбоподібні ляють у такий спосіб. Збирають колонку 1 послідоотвори різної конфігурації і розмірів, а також розвно з'єднаних варисторів 2 з металевими кінцевиподіляти скловолокно - армуючий матеріал в поми електродами 3 і компенсатором 15. Утворюють здовжньому і радіальному напрямках, досягаючи захисну діелектричну гільзу 6 шляхом надягання максимального використання міцності волокон. на колонку 1 термоусаджуючої трубки і термообВиготовлення армуючого каркаса може здійснюваробки до повного обтиснення колонки 1. Армуючий тися на стандартному намотувальному обладнанкаркас 7 виготовляють шляхом хрестоподібного ні, що спрощує виготовлення конструкції і підвинамотування скловолокна, просоченого термореащує продуктивність. Змінюючи діаметр оправи, ктивною смолою, на окремій оправі (на фігура х не можна виготовляти армуючий каркас будь-яких показана) з утворенням ромбоподібних отворів 8. необхідних діаметрів. Заповнення ромбоподібних На кінцях армуючого каркаса 7 виконують зовнішні отворів в міцному армуючому каркасі ізолюючим потовщення 10 шляхом поперечного суцільного матеріалом обмеженої міцності, забезпечує скинамотування шарів скловолокна, просоченого дання тиску через прориви отворів без аварійного термореактивною смолою. Виготовлений армуювибуху пристрою, що забезпечує високий ступінь чий каркас 7 термообробляють до повної полімевибухобезпечності конструкції і зниження внутріризації термореактивної смоли. Встановлюють шніх механічних напружень усередині каркаса при колонку 1 з захисною діелектричною гільзою 6 в природних термічних циклах нагрів-охолодження армуючий каркас 7. Виконують зборку елементів за рахунок можливості розриву ізоляційного матепристрою: верхнього фланця 4, пружини 14, встаріалу. Виконання на кінцях армуючого каркаса зоновленої у виїмку 13, армуючого каркаса 7 з коловнішніх потовщень шляхом поперечного суцільнонкою 1 в захисній діелектричній гільзі 6, гофроваго намотування шарів скловолокна, просоченого них прокладок 16, нижнього фланця 5, термореактивною смолою, дозволить підсилити еластомірної ребристої захисної оболонки 9. Пемеханічну міцність армуючого каркаса і надійно ред зборкою поверхні захисної діелектричної гільзакріплювати на його поверхні еластотмірну ребзи 6, армуючого каркаса 7, ковпачків 17 і внутріристу захисну оболонку і металеві фланці. Перед шню поверхню еластомірної ребристої захисної зборкою конструкції поверхні, що з'єднуються, в оболонки 9 покривають зв'язуючою речовиною, тому числі, захисної діелектричної гільзи і армуюнаприклад, ґрунтовкою (праймером) для поліпчого каркаса, покривають по всій площі спеціальшення адгезійного зв'язку між ними. Еластомірна ною ґрунтовкою (праймером) для поліпшення адребриста захисна оболонка 9 контактує з потовгезійного зв'язку між ними. щеннями 10 армуючого каркаса 7. Через отвір 19 Наповнення ізолюючого матеріалу теплопронижнього фланця 5 подають під тиском ізолюючий відним наповнювачем покращує умови відведення матеріал, наприклад, рідкий силіконовий компатепла від колонки варисторів, що підвищує надійунд, який заповнює порожнину 11, ромбоподібні ність роботи. Заповнення порожнин матеріалом отвори 8 і порожнину 12. Потім встановлюють коввисокої теплопровідності і з мінімальним темперапачки 17, пристрій фіксується шпильками 20 і гайтурним коефіцієнтом розширення сприяє поліпками 21. Зібраний пристрій для захисту від перешенню відведення тепла від варисторів, збільнапруг витримують при звичайній температурі 19шенню їх пропускної спроможності, надійності і 21 °С до повного затвердіння ізолюючого матеріапідвищенню терміну служби пристрою. лу. Верхній і нижній фланці (наприклад, металеві) Винаходи ілюструються графічним матеріа4 і 5 можуть кріпитися до внутрішньої або зовнішлом, де на Фіг.1 показаний пристрій для захисту ньої поверхні армуючого каркаса 7 у області потовід перенапруг, половина виду, половина розрізу, вщення 10 за допомогою різьбового з'єднання або на Фіг.2 - армуючий каркас пристрою для захисту з використанням шпильок і клею (на фігура х не від перенапруг. показані). Пристрій для захисту від перенапруг містить Пристрій працює таким чином. Під дією переколонку 1 послідовно з'єднаних варисторів 2 з менапруг на пристрій варистори 2 переходять з неталевими кінцевими електродами 3, розміщену провідного стану у високопровідний стан, пропусміж верхнім і нижнім фланцями 4 і 5 захисну діелекаючи через себе імпульси струму перенапруг на ктричну гільзу 6, армуючий каркас 7 з ромбоподібземлю. Це дозволяє понизити амплітуду імпульсними отворами 8, заповнюваними згодом ізолююних напруг в мережі до безпечного для електрообчим матеріалом, еластомірну ребристу захисну ладнання рівня. Після того, як імпульсні перенапоболонку 9. Армуючий каркас 7 має зовнішні поторуги знижуються, варистори 2 повертаються в вщення 10. Пристрій містить порожнину 11 між непровідний стан. Якщо пристрій підпадає під захисною діелектричною гільзою 6 і армуючим надмірну імпульсивну дію, що виникає, наприклад, каркасом 7 і порожнину 12 між армуючим каркасом при прямому попаданні блискавки в пристрій, мо 9 85893 10 же статися пошкодження одного або декількох напрямках, із загрозою для персоналу і обладнанваристорів 2. Достатньо серйозне пошкодження ня, що знаходиться поблизу. Запропонована конспризведе до виникнення електричної дуги всеретрукція дозволяє в аварійній ситуації відводити дині армуючого каркаса 7, що супроводжуватигази через ромбоподібні отвори 8 в армуючому меться випаровуванням варисторів 2 і різким підкаркасі 7, які заповнені ізолюючим матеріалом, що вищенням тиску в пристрої. Може статися вибух легко розривається, і тим самим запобігти пошкопристрою з розкидом деталей і осколків на всіх дженню пристрою. Комп’ютерна в ерстка В. Мацело Підписне 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