Кремнієорганічний прохідний ізолятор

1. Кремнієорганічний прохідний ізолятор, що містить струмопровід, опорну втулку з металевим фланцем, яка охоплює струмопровід з утворенням порожнини між зовнішньою поверхнею струмопровода та внутрішньою поверхнею опорної втулки, де згадана порожнина повністю заповнена шаром ізоляції з кремнієорганічної гуми, який відрізняється тим, що опорна втулка виконана довжиною Lвт з діелектричного матеріалу з питомою міцністю σвт та простягається по всій довжині ізоляційного шару, як кремнієорганічна гума використаний вулканізований полімерний компаунд на основі рідких синтетичних каучуків, олігомери яких містять кін U 2 (19) 1 3 питомою електричною міцністю (кремнійорганічна гума, склопластик) не забезпечують достатньої механічної міцності ізолятора, що буде більш детально пояснено нижче. Рівень техніки освітлює інші відомі технічні рішення, що спрямовані на підвищення механічної міцності прохідного ізолятора шляхом виконання опорних втулок з металу. Але наявність металевих елементів, що простираються вздовж ізоляційного тіла, не забезпечує достатньої електричної міцності ізолятора, що також буде більш детально пояснено нижче. Так, документи RU 61463 U1 від 27.02.2007 та RU 73119 U1 від 10.05.2008 розкривають конструкцію та способи виготовляння прохідні ізоляторів, у яких ізоляційні тіла складаються з склопластикової опорної втулки, шарів кремнійорганічної (силіконової) гуми та прошарків повітря. Ці документи навчають тому, що на перевагу від традиційного до теперішнього часу фарфору, склопластик та кремнійорганічна гума мають при застосуванні в прохідних ізоляторах покращенні характеристики щодо внутрішньої електричної міцності. Але останні тенденції в галузі корисної моделі показують, що будь - які включення повітря, особливо достатньо великі його прошарки в зазначеному проміжку, утворюють області з підвищеною електричною напруженістю, порушують його герметичність та сприяють попаданню вологи та призводять до повного чи часткового руйнування елементів ізоляційного тіла. Крім того, достатньо довга склопластикова опорна втулка, підвішена на короткому в поздовжньому напрямі фланці, зазнає великих вигинаючих навантажень. Це збільшує риск її пошкодження чи навіть руйнування, послідуючого за цим пошкодження чи руйнування гумового шар ізоляції, що є неприпустимим у світлі сучасних вимог до ізоляторів. Два наведених вище головних недоліки частково вирішені в обраному як найближчий аналог технічному рішенні, розкритому у документі RU 2139245 С1 від 10.03.2008. RU 2139245 С1 описує кремнійорганічний прохідний ізолятор, що містить струмопровід, опорну втулку з металевим фланцем, яка охоплює струмопровід з утворенням порожнини між зовнішньою поверхнею струмопровода та внутрішньою поверхнею опорної втулки, де згадана порожнина повністю заповнена шаром ізоляції з кремнійорганічної гуми. RU 2139245 С1 таким чином навчає тому, що заповнення гумою всієї порожнини виключає наявність великих прошарків повітря. Це, згідно вищенаведеного, в деякій ступені покращує внутрішню електричну міцність ізолятора. Виконана металевою опорна втулка дійсно надає найближчому аналогу переваги з точки зору механічних міцнісних характеристик. Але використані в RU 2139245 С1 звичайна кремнійорганічна гума та метал як матеріал опорної втулки обумовлюють наступні недоліки найближчого аналогу: а) внутрішні дефекти ізоляції: невеликі повіт 46236 4 ряні включення, наприклад у вигляді бульбашок та інші концентратори внутрішніх напруг, б) дефектам між примежовими областями «шар ізоляції» - «опорна втулка», а саме включенням повітря унаслідок відсутності щільних міжмолекулярних зв'язків між згаданими елементами. Фахівцю ясно, що дефекти а) та б), особливо в процесі експлуатації ізолятора під дією навантажень, можуть призвести до руйнування шару ізоляції та попаданні вологи, що призводить до пробоїв ізолятору та навіть його виходу зі строю. Крім того, виконана з металу опорна втулка розташована не по всій довжині ізоляційного тіла. Це веде до наступного недоліку найближчого аналога: в) при вигинаючих навантаженнях проміжок між опорною втулкою та струмопроводом буде нерівномірним, звідки витікає небезпека пробою шару ізоляції між опорної втулкою та струмопроводом у місці найменшої відстані між ними, або виникненню у згаданому місці в шарі ізоляції концентраторів напруг, які можуть призвести до його руйнування. І, нарешті, опорна втулка в найближчому аналогу утворена по суті продовженими заплечиками фланця. Це г) виключає з ізоляційного тіла додатковий елемент, що захищає шар ізоляції як від електричних напруг, так і від механічних. Недоліки а), б), в) г) обумовлюють зниження електричних міцністних характеристик та взаємопов'язаної з неї герметичністю прохідного ізолятора. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити кремнійорганічний прохідний ізолятор, де шляхом використання певних матеріалів та конфігурації конструктивних елементів, забезпечити технічний результат: надійний захист ізоляційного тіла та прилежних до нього областей від пошкодження, часткового чи повного руйнування та/або розгерметизації, та підвищення електричної та механічної міцності прохідного ізолятора взагалі. Поставлена задача вирішується тим, що у кремнійорганічному прохідному ізоляторі, що містить струмопровід, опорну втулку з металевим фланцем, яка охоплює струмопровід з утворенням порожнини між зовнішньою поверхнею струмопровода та внутрішньою поверхнею опорної втулки, де згадана порожнина повністю заповнена шаром ізоляції з кремнійорганічної гуми, згідно корисної L моделі, опорна втулка виконана довжиною вт з діелектричного матеріалу з питомою механічною s міцністю вт та простягається по всій довжині ізоляційного шару, як кремнійорганічна гума використаний вулканізований полімерний компаунд на основі рідких синтетичних каучуків, олігомери яких містять кінцеві функціональні групи, причому згаданий вулканізований полімерний компаунд має питому меs ханічну міцність р , металевий фланець виконаний з заплечиками, що охоплюють опорну втулку та простягаються 5 L вздовж неї на довжину ф , причому виконуються наступні співвідношення: sр < sвт , 1 < Lвт / L ф < sвт / sр . Поставлена задача в одному з переважних втілень корисної моделі також вирішується тим, що кремнійорганічний прохідний ізолятор додатково містить кремнійорганічну ребристу оболонку та оголовники, що виконані у вигляді кришок, відкрити кінці яких охоплюють зовнішні торцеві поверхні опорної втулки, а днища мають отвори для струмопроводу. Поставлена задача в другому з переважних втілень корисної моделі також вирішується й тим, що кремнійорганічну ребристу оболонку виконано з вулканізованого полімерного компаунда на основі рідких синтетичних каучуків, олігомери яких містять кінцеві функціональні групи. Поставлена задача в третьому з переважних втілень корисної моделі також вирішується й тим, L / L < 8,3 що вт ф . Таким чином, сукупність суттєвих ознак запропонованої корисної моделі, що визначають внесок в існуючий рівень техніки, можна формально звести до: 1) використання як матеріалу шару ізоляції вулканізованого компаунда на основі рідких синтетичних каучуків, олігомери яких містять кінцеві функціональні групи; 2) виконання опорної втулки з діелектричного матеріалу з більшою питомою механічною міцністю ніж питома механічна міцність вулканізованої кремнійорганічної гуми; 3) обирання конфігурації опорної втулки та металевого фланця за умови виконання наступного співвідношення: 1 < Lвт / L ф Pp » spLвт (3) Звідки маємо співвідношення між довжиною опорної втулки та фланця: 1 < Lвт / L ф < sвт / sр (4) Нижня границя в (4) витікає з міркувань технічної недоцільності виконання опорної втулки більш короткою ніж фланець. Крім того, ця границя показує, що заплечики фланця та опорна втулка у світлі запропонованого технічного рішення є окремими елементами. Перевищення верхньої границі (4), як слідує з вищенаведеного у 3.1), збільшує ймовірність першопочаткового руйнування опорної втулки, що є неприпустимим у світлі поставлених задач для заявленої корисної моделі. З (4) також витікає, що діелектрик повинен буs < sвт ти обраний з наступного співвідношення р . Підсумовуючи вищенаведене, зазначені ознаки 1), 2), 3) заявленої корисної моделі при їх взаємодії з відомими з найближчого аналогу ознаками заявленої корисної моделі забезпечують зазначені тотожні технічні результати. Заявлена корисна модель пояснюється кресленнями. Надані креслення мають лише ілюстративний характер та не обмежують суть, викладену формулі корисної моделі. На Фіг.1 зображена конструкція кремнійорганічного прохідного ізолятора, у його повздовжньому перерізі. На Фіг.2 зображений конструкція кремнійорганічного прохідного ізолятора, вид збоку. Кремнійорганічний прохідний ізолятор 1 (див. Фіг.1) містить струмопровід 2, опорну втулку 3 з металевим фланцем 4, яка охоплює струмопровід 2 з утворенням порожнини 5 між зовнішньою поверхнею струмопровода та внутрішньою поверхнею опорної втулки. Як струмопровод 2 може бути використані шина або декілька шин чи стержень. Згадана порожнина 5 повністю заповнена шаром ізоляції 6 з кремнійорганічної гуми. Опорна L втулка 3 виконана довжиною вт , наприклад, Lвт =400мм, з діелектричного матеріалу з питомою s механічною міцністю вт , наприклад, зі склопластику з питомою механічною міцністю 50МПа, та простягається по всій довжині шару ізоляції 6. Як кремнійорганічна гума використаний вулканізований, переважно методом адитивної зшивки, полімерний компаунд на основі рідких синтетичних каучуків, олігомери яких містять кінцеві функціональні групи, наприклад, вінільні - СН2=СН -, силоксанові - Si-О - групи та/або 46236 8 будь-які інші придатні в світі корисної моделі групи. Така кремнійорганічна гума має питому механічну s s міцність р , р для такої гуми звичайно 5-6МПа. Металевий фланець 4 виконаний з заплечиками 7, що охоплюють опорну втулку та простягаL ються вздовж неї на довжину ф , де, наприклад, Lф =85мм. Кремнійорганічний прохідний ізолятор додатково містить кремнійорганічну ребристу оболонку 8, та оголовники 9, що виконані у вигляді кришок, відкрити кінці яких охоплюють зовнішні торцеві поверхні опорної втулки, а днища мають отвори 10 (див. Фіг.2) для струмопроводу 2. Кремнійорганічну ребристу оболонку 8 виконано з вулканізованого полімерного компаунда на основі рідких синтетичних каучуків, олігомери яких містять кінцеві функціональні групи. Оболонка 8 може бути виконана з того ж самого компаунда, що і шар ізоляції 6, або з іншого придатного в світлі корисної моделі компаунда. Спосіб виготовляння кремнійорганічного прохідного ізолятору проводять наступним чином. Попередньо підготовляють опорну втулку з металевим фланцем. При цьому опорну втулку L виконують довжиною вт , з діелектричного матеs ріалу з питомою механічною міцністю вт , наприклад зі склопластику з питомою механічною міцністю 50МПа. Металевий фланець виконують з заплечиками, що здатні охоплювати опорну втулку та проL стягатися вздовж неї на довжину ф . Переважно, L Lвт =400мм, ф =85мм. Металевий фланець монтують на опорної втулці. Переважно після цього для кращої адгезії з кремнійорганічною гумою нанести на внутрішню поверхню опорної втулки, яка призначені для контакту з шаром ізоляції, тобто примежову поверхню, шар праймера. Як праймер може бути використаний будьякий придатний матеріал, проте переважно використовувати розчин силоксанів. Праймер активізує внутрішню поверхню опорної втулки, роблячи її більш реакційно - здатної для з'єднання з матеріалом шару ізоляції. Силоксани володіють схожою природою з застосованою згідно корисної моделі гумою, забезпечуючи більш міцний молекулярний зв'язок різнорідних матеріалів примежових областей. Проте, нанесення праймера не є обов'язковим для забезпечення герметичності при використовуванні вибраного компаунда. Олігомери рідких каучуків з кінцевими функціональними групами самі по собі є достатньо реакційно здатними, щоб забезпечити достатні міжмолекулярні зв'язки з будьяким діелектричним матеріалом, що по добраний у світлі запропонованого корисної моделі для опорної втулки. Далі розташовують в формі струмопровод в опорній втулці з утворенням порожнини між зовні 9 шньою поверхнею струмопровода та внутрішньою поверхнею опорної втулки. Під формою у світлі запропонованої корисної моделі слід розуміти будь-яку придатну та відому фахівцю у галузі литтєву форму. Литтєву форму з метою прискорення хімічної реакції вулканізації бажано попередньо розігріти в межах 100-150°С Це дозволить здійснити процес адитивного зшивання за 10-15 хвилин. Проте дане розігрівання не є обов'язковою процедурою, оскільки вибраний компаунд здатний вулканізуватися при кімнатних (до 18°С) температурах, але такий процес займає достатньо часу. Рознімання литтєвої форми переважно розташувати вертикально перед подачею компаунда. Це значно зменшить поперечні навантаження на опорну втулку та струмопровід при подачі гуми, і, отже, зменшить можливість виникнення обумовлених вище дефектів в примежових областях ізоляційного тіла. Попередньо полімерний компаунд на основі рідких синтетичних каучуків, переважно у вигляді двох реакційно здатних компонентів, де один з компонентів містить будь-який придатний для адитивного зшивання платиновий каталізатор, наприклад, платиновий, подають в змішувач. Отриману в результаті рідку суміш інжектують в згадану литтєву форму, при цьому важно, згідно описаним вище міркувань, щоб напрям подачі суміші практично паралельно струмопроводу та повздовжній осі опорної втулки. Процес заповнення компаундом згаданої порожнині форми можна стисло описати так. Ланцюжки невулканізованих олігомерів, маючи порівняно невеликі розміри в порівнянні з високомолекулярними ланцюжками, здатні повністю заповнювати форми будь-якої конфігурації. Це дозволяє уникнути виникнення будь-яких повітряних включень в примежових областях «опорна втулка - шар ізоляції», «шар ізоляції - струмопровод». При вулканізації литтєву форму переважно піддають тиску не більше 30МПа. Це дозволяє уникнути можливих повітряних включень, як безпосередньо в суміші, так і в примежових областях «опорна втулка - шар ізоляції», «шар ізоляції - струмопровод». Тиск вище 30МПа не рекомендується, в - перших з погляду шкідливих навантажень на опорну втулку та струмопровід в процесі вулканізації, а в других, є недоцільним з погляду зниження енергоємності. Вулканізацію гуми можна проводити будьякими відомими способами, проте найефективнішим з погляду даної корисної моделі є спосіб адитивного зшивання. На відміну від способу вулканізації по методу поліконденсації при реакції адитивного зшивання не утворюється побічних продуктів алкоголю, які можуть привести до небажаних в світлі запропонованої корисної моделі концентрацій напруг. При адитивному зшиванні ланцюжки невулканізованих олігомерів синтетичних каучуків, що міс 46236 10 тяться в двох згаданих реакційно - здатних компонентах, зшиваються в литтєвій формі завдяки наявності в кожному ланцюжку реакційно - здатних кінцевих і бічних груп. Швидкість процесу контролюється каталізатором. Вулканізація олігомерів рідких каучуків у присутності каталізатора по методу адитивного зшивання відбувається по наступній схемі: CH3 CH3 - O-Si-O-Si-CH=CH2 CH3 CH 3 O + CH 3 CH 3 H-Si-CH3 + CH2=CH-Si-O-Si-O O CH3 CH3 окончание полимерной цепочки H C-Si-H 3 окончание полимерной цепочки O сшиватель катализатор на основе платины CH3 CH3H O - O-Si-O-Si-CH-CH2- Si-CH3 CH 3 CH3 O H CH3 CH3 H3C-Si- CH2-CH-Si-O-Si-OO CH3 CH3 При цьому в згаданих компонентах потрібно використовувати молекули олігомерів якомога меншої довжини. Так само важна наявність реакційно - здатних функціональних груп на всіх кінцях ланцюжка. Використовування компаунда без кінцевих функціональних груп може привести до неоднорідності процесу вулканізації, а значить і до вищеописаних дефектів (в більшій мірі - внутрішнім напругам) шару ізоляції і дефектів в згаданих примежових областях. Вказані функціональні групи здатні вступати в реакцію з поверхнями опорної втулки та струмопровода, утворюючи міцні поверхневі міжмолекулярні зв'язки в примежових областях. Після завершення процесу вулканізації готовий виріб виймають з литтєвої форми, при необхідності знімають облой. Якщо це потрібно, після зазначеної вулканізації гуми на зовнішніх торцевих поверхнях втулки встановлюють оголовники. Після чого на ізоляторі, якщо це необхідно, формують кремнійорганічну ребристу оболонку. При формуванні останньої вигідно також використовувати полімерний компаунд на основі рідких синтетичних каучуків, олігомери яких містять кінцеві функціональні групи. Для виготовленого ізолятора маємо Lвт / L ф < 4,7 sвт / sp 8,3 = , , що цілком задовольняє співвідношенню (4). При цьому з деяким запасом виключається первинне пошкодження чи руйнування опорної втулки, тим самим підвищуються її захисні властивості по відношенню к шару ізоляції з кремнійорганічної гуми, який вона покриває. 11 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 46236 Підписне 12 Тираж 28 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