Опорный изолятор

Опорный изолятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических. Республик («)767848 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 28. 08. 78 (21) 2657853/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 300980, Бюллетень ¹ 36

Р1)м К„а

Н 01 В 17/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

1 (53) УДК 621 ° 315 (088.8) Дата опубликования описан я 03.10. 80

В. К. Ерошев, A. A. Туманов, В. Д. Павлова, Н. Ф. Кубарева и В.П. Грихина (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ОПОРНЫЙ ИЗОЛЯТОР

Изобретение относится к электротехнике, более конкретно, к устройству опорных изоляторов, предназначенных для отвода тепла от теплонагруженных элементов электротехничес5 ких устройств и электронных приборов, находящихся под элекстрическим потенциалом.

Известны опорные изоляторы для электрической изоляции и механического крепления элементов электро технических устройств. Такие опорные изоляторы имеют от одной до нескольких керамических деталей и два металлических арматурных фланца. Крепление металлической арматуры с керамической деталью, а также керамических де-. талей между собой осуществляется цементом, битумом, эластичными прокладками или другйми малотеплопроводными материалами $1) .

Подобные изоляторы обладают необ ходимой электрической и механической 25 прочностью, но в связи.с низкой теплопроводностью керамики и материалов, применяемых для крепления фланцев изолятору, а также вследствие "значительнфео расстояния между встреч- Зр ными металлическими фланцами, отвод тепла через изолятор весьма мал. указанные недостатки в значительной мере устраняются пайкой металлической арматуры с керамической деталью 121.

Однако и при этом из-за значительного расстояния между металлическими фланцами арматуры по телу керамического изолятора теплопроводность ойорного изолятора остается низкой.

Из известных опорных изоляторов, обладающих малым тепловым сопротивлением и позволяющих отводить значительный тепловой поток, наиболее эффективным является опорный изоля/ тор в коллекторе электровйкуумного прибора. Опорйый изолятор этого коллектора выполнен в виде набора кера-. мических колец, каждое из которых по торцам спаяно с металлическими диафрагмами (манжетами), находящими ся под различным электричеСким потенциалом. При этом тепловой поток направлен от одной металлической манжеты к другой через керамическое кольцо 31.

Электрическая прочность подобного опорного изолятора зависит от

767848

+i " высоты керамического кольца чем оно выше, тем больший потенциал коль цо выдерживает. В то же время количество отведенногo через керамическое кольцо тепла тем больше, чем

Меньше его высота. 1 аким образом, в данном опорном изоляторе наблюдается противоречие между его конструктивным построением и основными функциональными задачами: электро прочностью и теплопроводностью.

Кроме того, количество отведенного тепла определяется толщиной ме таллических манжет и расстоянием их от металлокерамического спая до ,теплонагруженного элемента и охладителя. Чем толще манжеты и меньше их расстояние от теплонагруженного элемента и охладителя (массивных элементов конструкции), тем больший тепловой поток способен отвести изолятор. Но увеличение толщины манжеты и уменьшение расстояния от массивных элементов конструкции требуют увеличения высоты керамического кольца, так как в противном случае высокие термомеханические напряжения, возникающие вследствие разницы в терми ческих коэффициентах линейного расширения материала металлической арматуры и керамики, приведут к разрушению кольца.

Кроме того, величина напряжений возрастает из-за перепада температур по высоте керамического кольца и увеличения диаметра кольца. Таким образом, наблюдается второе противоречие между величиной тепло-. вого потока и безопасным конструктивным построением металлокерамического соединения.

Цель. изобретения — повышение надежнооти и теплопроводности опорного- изолятора, электрической прочности и эксплуатационной надежности.

Указанная цель достигается тем, что в известном опорном изоляторе, содержащем основание, выполненное из изоляционного материала, и располбженную с противоположных его концов металлическую арматуру, между основанием и арматурой расположены прокладки, выполненные из материала с высокой теплопроводностью, например меди, с одной стороны основания по его периметру выполнен буртик, при этом размеры прокладки, расПоложенной со стороны, противоположной буртину, превышают размеры другой прокладки не менее, чем на полуторократную толщийу основания, и края ее находятся в зоне буртика последнего.

Кроме того, с целью повышения электрической прочности опорный изо.лятор снабжен расположенным со стороны большей прокладки дополнитель-. ным основанием и дополнительной прокладкой.

В зависимости от условий применения форма основания и металлической арматуры может быть различной в виде диска, сектора, прямоугольника.

На фиг. 1 изображен опорный изолятор с одним основанием; на фиг.2то же, с двумя основаниями.

Опорный изолятор имеет теплонагруженный металлический фланец 1, прокладку 2, керамическое основание

® 3, прокладку 4 и теплопроводящий фланец 5. С одной стороны основание

3 по периметру имеет буртик, увеличивающий толщину основания до разме-. ра Н против тонкостенной части h в !

5 области передачи теплового потока.

Для повышения электрической прочности вдоль поверхности основания на буртике может быть выполнена проточка. Размеры прокладки 4 больЯ ше размеров прокладки 2 на величину а ) 1,5 h, при этом ее края расположены в зоне буртика основания.

Предложенные опорные изоляторы могут применяться как инливидуально, так и параллельно соединенными с цепью увеличения теплового потока, Для высоковольтных опорных изоляторов можно применять последовательное соединение двух и более элементарных опорных изоляторов.

Предложенная конструкция опорного изолятора позволяет осуществить хороший теплоотвод от теплонагруженного фланца при сохранении высокой электрической прочности, так как в этой конструкции тепловой топок передается через прокладки .и тонкостенную часть основания, а электрическая прочность вдоль поверхности основания повышается за

4р счет буртика, увеличивающего разрядное расстояние между фланцами.

Использование прокладок разных размеров и расположение большей прокладки в зоне буртика способствует более равномерному распределению напряжений, ьозникающих в соединении разнородных материалов (керамики и металла)., в результате чего исключается возможность разрушения керамического основания под действием термомеханических. напряжений.

На надежную эксплуатацию предло- . женного изолятора практически не влияют габаритные размеры теплонагруженного фланца, а увеличение теп55"лоотвода достигается параллельным размещением нескольких опорных изоляторов на теплонагруженном элементе.

Опытные образцы опорных иэолято60 ров с, сонованием, изготовленным из алюмооксидной керамики 22ХС, наружным диаметром 23 мм, h =- 0,8 мм, Н = 4 мм (фиг. 1) при нормальных атмосферных условиях. выдерживают

65 23-25 кВ. Аналогичный опорный изоля767848

Составитель Л. Иасальцева

Редактор Т. Портная .Техред Т.Маточка Корректор Н. Бабинец

Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7024/19

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тор с двумя основаниями выдерживает

35 кВ. Разрушений и снижения электрической прочности при 20-кратном циклическом изменении температуры в диапазоне 20-700 C не наблюдается.

Формула изобретения

1. Опорный изолятор, содержащий основание, выполненное из изоляционного материала и расположенную с противоположных его концов металлическую арматуру, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности, между основанием и арматурой расположены прокладки, выполненные. из материала с высокой теплопроводностью, например меди, с одной стороны основания по его периметру выполнен буртик, при этом размеры прокладки, расположенной со стороны, противоположной буртику, превышают размеры другой прокладки не менее, чем на полуторократную толщину основания и края ее находятся в зоне буртика последнего.

2. Изолятор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что он снабжен расположенным со стороны большей прокладки аналогичным упомянутому дополнительным основанием и дополни- тельной прокладкой..

3. Изолятор по п.п. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что основания-и прокладки имеют форму диска

4. Изолятор по п.п. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что основания и прокладки имеют форму сек1О -".

5. Изолятор по п.п. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что основания и прокладки имеют форму прямоугольника.

Источники информации, t5 принятые во, внимание при экспертизе

1. Тхеника высоких напряжений.

Часть 2. Под общей ред. Л. И. Сиротинского. М.-Л., Росэнергоиздат, 1953, с. 60-64. щ 2. Батыгин В. Н: и др. Вакуумноплотная керамика и ее спаи с металлами. М., "Энергия", 1973 °

3. Патент США М 3662212. кл. 315-3.5. опублик.,:09.05.72.