Устройство для защиты от перенапряжений

Устройство для защиты от перенапряжений содержит варисторы (1, 20), промежуточные и концевые электроды (2, 3, 4, 5, 22), устройства сжатия варисторов (пружина 6, нажимной винт 23), расположенные во внутреннем разъемном кожухе из двух полимерных изоляционных оболочек (7, 8) в виде двух половин диаметрального продольного разреза цилиндра, состыкованных по образующим цилиндра в замок типа «выступ-выемка» (28) с нанесением слоя клея-герметика. На концевых электродах выполнены две цилиндрические части: одна (37) проходят в отверстия в концевых частях внутреннего кожуха, а вторая (38) имеет лыски (39), сопрягаемые с приливами (34) по внутреннему диаметру концевых частей полимерных изоляционных оболочек (7, 8). По наружному диаметру концевых частей полимерных изоляционных оболочек выполнены цилиндрические проточки (11, 12), сопрягаемые с фланцами (9, 10), а между фланцами и концевыми электродами установлены уплотнения (13, 14) и нанесен слой клея-герметика. В плоскостях стыка концевых частей полимерных изоляционных оболочек выполнены с одной стороны цилиндрические выступы (31), входящие в глухие отверстия (32) в противолежащей полимерной изоляционной оболочке. На цилиндрических поверхностях полимерных изоляционных оболочек выполнены выемки (29). 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для защиты изоляции электрооборудования высокого напряжения переменного и постоянного тока от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Известно устройство для защиты от перенапряжений (патент США №5652690 кл. Н02Н 1/04; Н02Н 9/04, 1997 г.), принятое за прототип, содержащее разъемный внутренний кожух в виде двух полимерных изоляционных оболочек, представляющих собой две половины диаметрального продольного разреза цилиндра, имеющего в концевых частях торцевые крышки с отверстиями по центру для прохода выводных шпилек. Внутри двух полимерных изоляционных оболочек размещены варисторы, содержащие оксид цинка, пружина сжатия, промежуточный электрод и концевые электроды. В цилиндрической части полимерных изоляционных оболочек выполнен паз, обеспечивающий сброс давления при выходе из строя устройства - пробое варисторов. Обе части полимерных изоляционных оболочек с установленным внутренним содержимым и выводными шпильками состыкованы, а в стыках образован продольный зазор между ними, также для функции сброса давления. Состыкованные части обмотаны стеклолентой и покрыты внешним изоляционным полимерным кожухом с образованием системы ребер по высоте кожуха. На противоположных концах устройства установлены торцевые крышки-фланцы зажатые посредством гаек через шайбы и уплотнительные кольца.

Недостатком конструкции, в которой внутренний кожух выполнен разъемным в виде двух полимерных изоляционных оболочек, представляющих собой две половины диаметрального продольного разреза цилиндра, является ее недостаточная механическая прочность при воздействии

изгибающих сил от тяжения проводов и воздействия внешних условий - ветра и гололеда. Поскольку наружный полимерный кожух выполняется, как правило, из кремнийорганической резины, не обладающей достаточной жесткостью на изгиб при воздействии упомянутых сил, механическая прочность конструкции при изгибе должна обеспечиваться внутренним кожухом. В данной конструкции внутренний кожух механически ослаблен наличием пазов и зазоров в стыке двух полимерных изоляционных оболочек, отсутствием жестких связей между двумя полимерными изоляционными оболочками.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение механической прочности устройства для защиты от перенапряжений при воздействии изгибающих сил от тяжения проводов и воздействия внешних условий - ветра и гололеда, а также упрощения сборки и исключения снижения надежности аппарата при сборке, упрощения и удешевления конструкции.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для защиты от перенапряжений, содержащем варисторы, концевые и промежуточные электроды, устройство сжатия варисторов, заключенные во внутренний кожух, состоящий из двух полимерных изоляционных оболочек, представляющих собой две половины диаметрального продольного разреза цилиндра с отверстиями по центру в концевых частях, а также выводные шпильки и внешний изоляционный кожух из трекингоэрозионностойкого полимерного материала, соединение в месте стыка двух полимерных изоляционных оболочек по образующим цилиндра выполнено в замок типа «выступ-выемка» с нанесенным на сопрягаемые поверхности слоем клея-герметика, на концевых электродах выполнены два типа цилиндрических поверхностей, на одной из них выполнены лыски, сопрягаемые с приливами по внутреннему диаметру концевых частей полимерных изоляционных оболочек, а другая цилиндрическая

часть концевых электродов проходит в отверстия по центру цилиндра, по наружному диаметру концевых частей полимерных изоляционных оболочек выполнены цилиндрические проточки, сопрягаемые с фланцами, которые установлены по торцам полимерных изоляционных оболочек, а между концевыми электродами и фланцами установлены уплотнения и на плоскости прилегания фланцев к цилиндрическим проточкам и уплотнениям нанесен слой клея-герметика.

Устройство сжатия варисторов выполнено в виде пружины.

Устройство сжатия варисторов выполнено в виде нажимного винта.

В плоскостях стыка концевых частей полимерных изоляционных оболочек выполнены с одной стороны цилиндрические выступы, входящие в глухие отверстия в противолежащей полимерной изоляционной оболочке.

Внутренний диаметр внутреннего кожуха выполнен соответствующем наружному диаметру варисторов.

На наружном диаметре варисторов с диаметром меньше, чем внутренний диаметр внутреннего кожуха, установлены кольца из упругого материала центрирующие варисторы во внутреннем кожухе.

На цилиндрических поверхностях полимерных изоляционных оболочек выполнены выемки.

Сущность полезной модели поясняется фигурами: на фиг.1 изображено устройство для защиты от перенапряжений с варисторами, соответствующими внутреннему диаметру внутреннего кожуха и устройством сжатия варисторов в виде пружины; на фиг.2 - устройство для защиты от перенапряжений с варисторами, имеющими диаметр меньший внутреннего диаметра внутреннего кожуха и устройством сжатия варисторов в виде нажимного винта; на фиг.3 - сечение А-А устройства для защиты от перенапряжений на фиг.1; на фиг.4 - вид одной из двух полимерных изоляционных оболочек; на фиг.5 - вид по стрелке Б полимерной

изоляционной оболочки на фиг.4; на фиг.6 - сечение В-В полимерной изоляционной оболочки на фиг.4; на фиг.7 - сечение концевого электрода в устройстве для защиты от перенапряжений на фиг.1 с устройством сжатия варисторов в виде пружины; на фиг.8 - вид по стрелке Г концевого электрода на фиг.7.

Устройство для защиты от перенапряжений на фиг.1 содержит варисторы 1, концевые электроды 2 и 3, промежуточные электроды 4 и 5, устройство сжатия варисторов 1 в виде пружины 6, заключенные во внутренний кожух, состоящий из двух полимерных изоляционных оболочек 7 и 8, внутренний диаметр которых соответствует внешнему диаметру варисторов 1. Полимерные изоляционные оболочки 7 и 8 могут изготавливаться, например, методом литья из стеклонаполненного полиамида. Фланцы 9 и 10 по торцам полимерных изоляционных оболочек 7 и 8 сопрягаются с их цилиндрическими проточками 11 и 12, а между фланцами 9 и 10 и концевыми электродами2 и 3 расположены уплотнения 13 и 14. Внешний кожух 15 выполнен, например, из трекингостойкой кремнийорганической резины. Промежуточные и концевые электроды 2, 3, 4 и 5 выполнены из литьевого алюминиевого сплава, причем в концевые электроды 2 и 3 заармированы шпильки 16 и 17. Окончательная сборка устройства для защиты от перенапряжений осуществлена при помощи гаек 18 и шайб 19.

Устройство для защиты от перенапряжений на фиг.2 содержит варисторы 20, внешний диаметр которых меньше внутреннего диаметра внутреннего кожуха из двух полимерных изоляционных оболочек 7 и 8. На внешнем диаметре варисторов 20 установлены кольца 21 из упругого материала, например, отформованы из кремнийорганической резины. Кольца 21 центрируют варисторы 20 во внутреннем кожухе. В концевых электродах 22 выполнены резьбовые отверстия, причем, с одной стороны в концевой электрод ввинчен нажимной винт 23, упирающийся в промежуточный

электрод 4, а с другой стороны в промежуточный электрод упирается выводная шпилька 24. Выводная шпилька 25 упирается в нажимной винт 23, фиксируя его положение.

На поверхностях 26 и 27 фланцев 9 и 10, обращенных к уплотнениям 13 и 14 и цилиндрическим проточкам 11 и 12 (фиг.1 и 2), нанесен слой клея-герметика.

В сечении А-А (фиг.3) устройства для защиты от перенапряжений на фиг.1 показано соединение в замок 28 типа «выступ-выемка» двух полимерных изоляционных оболочек 7 и 8, причем на поверхности стыков нанесен слой клея-герметика. На цилиндрических поверхностях выполнены выемки 29, уменьшающие толщину цилиндрической стенки полимерных изоляционных оболочек для того, чтобы в случае выхода из строя устройства (пробой варисторов) внутреннее давление могло разрушить утоньшенную стенку, тем самым осуществить сброс давления.

Особенности конструктивного исполнения полимерной изоляционной оболочки представлено на фиг.4, 5 и 6. В концевых частях полимерной изоляционной оболочки выполнены цилиндрические поверхности 30, образующие при сборке двух оболочек отверстие, а в плоскости стыка выполнены цилиндрические выступы 31 и глухие отверстия 32. На поверхности 33, примыкающей к цилиндрической поверхности 30, выполнены приливы 34. С одной стороны в плоскости стыка цилиндрической части полимерной изоляционной оболочки выполнен выступ 35, а с другой стороны - выемка 36, образующие при сборке двух оболочек замок 28.

Концевые электроды, пример которых представлен на фиг.7 и 8, содержат цилиндрическую поверхность 37, заходящую при сборке с полимерными изоляционными оболочками 7 и 8 в отверстие, образованное цилиндрическими поверхностями 30. На цилиндрической поверхности

38 концевого электрода выполнено две лыски 39, сопрягаемые при сборке с приливами 34.

Сборка устройства для защиты от перенапряжений, показанного на фиг.1, начинается с установки в одной полимерной изоляционной оболочке варисторов 1, промежуточных электродов 4 и 5, концевых электродов 2 и 3 с пружиной сжатия 6. Расположение всех этих элементов доступно для обозрения и контроля при сборке. Поверхности выступов 35 и выемок 36 (фиг.6) стыка цилиндрической части обеих полимерных изоляционных оболочек 7 и 8 промазываются клеем-герметиком и производится стыковка оболочек, при этом в концевых частях оболочек цилиндрические выступы 31 заходят в глухие отверстия 32, фиксируя их взаимное расположение, образуя, таким образом, замкнутый в окружном направлении внутренний кожух. Дополнительной центровки варисторов 1 в кожухе не требуется, так как наружный диаметр варисторов соответствует внутреннему диаметру кожуха. Цилиндрическая поверхность 37 (фиг.7) концевых электродов 2 и 3 располагается в отверстии, образованном цилиндрическими поверхностями 30 полимерных изоляционных оболочек, а лыски 39 поверхности 38 концевых электродов сопрягаются с приливами 34 на поверхности 33 полимерных изоляционных оболочек. Устанавливаются уплотнения 13 и 14, на фланцах 9 и 10 поверхности 26 и 27 покрываются слоем клея-герметика и фланцы 9 и 10 устанавливаются на торцах полимерных изоляционных оболочек 7 и 8, охватывая их цилиндрические проточки 11 и 12. Сборка внутреннего кожуха с его содержимым завершается завинчиванием гаек 18 на шпильках 16 и 18 с установкой шайб 19. В итоге, концевые части внутреннего кожуха, состоящего из полимерных изоляционных оболочек 7 и 8, после сборки с фланцами 9 и 10 приобретают монолитность, так как по внутреннему диаметру концевые части полимерных изоляционных оболочек сопрягаются с цилиндрической частью 37 концевых электродов, а по наружной

цилиндрической проточке 11 и 12 полимерные изоляционные оболочки охватывают фланцы 9 и 10. Заключительным этапом сборки является покрытие внутреннего кожуха наружным кожухом 15 с ребрами по длине кожуха.

Сборка устройства для защиты от перенапряжений, показанного на фиг.2 незначительно отличается от ранее описанной. В частности, на варисторы 20, внешний диаметр которых меньше внутреннего диаметра внутреннего кожуха, устанавливаются кольца 21 из упругого материала, а после установки фланцев 9 и 10 в концевые электроды 22, имеющие резьбовые отверстия, завинчивается шпилька 24 с одной стороны, а с другой стороны ввинчивается с натягом нажимной винт 23, обеспечивая сжатие и плотный контакт варисторов 20 и электродов 4. Концевые электроды 22 имеют также цилиндрические поверхности 37 и поверхности 38 с лыской 39, как и у концевых электродов 2 и 3. После завинчивания шпильки 25 и гаек 18 с шайбами 19 получаем такую же, как и ранее описанную, монолитную конструкцию внутреннего кожуха.

Монолитный внутренний кожух устройства для защиты от перенапряжений обладает повышенной механической прочностью при воздействии изгибающих сил от тяжения проводов и воздействия внешних климатических условий - ветра и гололеда. Установка основных элементов устройства для защиты от перенапряжений, определяющих работоспособность и надежность аппарата, выполняемая в одной полимерной изоляционной оболочке, доступна визуальному и инструментальному контролю, что упрощает и удешевляет сборку и повышает надежность аппарата в целом.

1. Устройство для защиты от перенапряжений, содержащее варисторы, концевые и промежуточные электроды, устройство сжатия варисторов, заключенные во внутренний кожух, состоящий из двух полимерных изоляционных оболочек, представляющих собой две половины диаметрального продольного разреза цилиндра с отверстиями по центру в концевых частях, а также выводные шпильки и внешний изоляционный кожух из трекингоэрозионностойкого полимерного материала, отличающееся тем, что соединение в месте стыка двух полимерных изоляционных оболочек по образующим цилиндра выполнено в замок типа «выступ-выемка» с нанесенным на сопрягаемые поверхности слоем клея-герметика, на концевых электродах выполнены два типа цилиндрических поверхностей, на одной из них выполнены лыски, сопрягаемые с приливами по внутреннему диаметру концевых частей полимерных изоляционных оболочек, а другая цилиндрическая часть концевых электродов проходит в отверстия по центру цилиндра, по наружному диаметру концевых частей полимерных изоляционных оболочек выполнены цилиндрические проточки, сопрягаемые с фланцами, которые установлены по торцам полимерных изоляционных оболочек, а между концевыми электродами и фланцами установлены уплотнения и на плоскости прилегания фланцев к цилиндрическим проточкам и уплотнениям нанесен слой клея-герметика.

2. Устройство для защиты от перенапряжений по п.1, отличающееся тем, что устройство сжатия варисторов выполнено в виде пружины.

3. Устройство для защиты от перенапряжений по п.1, отличающееся тем, что устройство сжатия варисторов выполнено в виде нажимного винта.

4. Устройство для защиты от перенапряжений по п.1, отличающееся тем, что в плоскостях стыка концевых частей полимерных изоляционных оболочек выполнены с одной стороны цилиндрические выступы, входящие в глухие отверстия в противолежащей полимерной изоляционной оболочке.

5. Устройство для защиты от перенапряжений по п.1, отличающееся тем, что внутренний диаметр внутреннего кожуха выполнен соответствующим наружному диаметру варисторов.

6. Устройство для защиты от перенапряжений по п.1, отличающееся тем, что на наружном диаметре варисторов с диаметром меньше, чем внутренний диаметр внутреннего кожуха, установлены кольца из упругого материала, центрирующие варисторы во внутреннем кожухе.

7. Устройство для защиты от перенапряжений по п.1, отличающееся тем, что на цилиндрических поверхностях полимерных изоляционных оболочек выполнены выемки.