Опорный изолятор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических(22) Заявлено 28. 08. 78 (21) 2657853/24-07с присоединением заявки йо(51)М К з Н 01 В 17/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описаня 03,10. 80 В. К. Ерошев, А. А. Туманов, В. Д. Павлова, Н. ф. Кубарева и В.П. Грихина(54) ОПОРНЫЙ ИЗОЛЯТОР з41 Изобретение относится к электротехнике, более конкретно, к устройству опорных изоляторов, предназначенных для отвода тепла от теплонагруженных элементов электротехничес 5 ких устройств и электронных приборов, находящихся под элекстрическим потенциалом.Известны опорные изоляторы для электрической изоляции и механического крепления элементов электротехнических 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 про кладками или другйми малотеплопроводными материалами 11 .Подобные изоляторы обладают необ ходимой электрической и механической 2 прочностью, но в связи с низкой теплопроводностью керамики и материалов, применяемых для крепления фланцев к изолятору, а также вследствие "значительнфео расстояния между встреч 2ными 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 значитель. ного 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 электровакуумного прибора. Опорйый изолятор этого коллектора выполнен в виде набора керамических 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 подобногоопорного изолятора зависит отфвысоты керамического кольца чемоно выше, тем больший потенциал коль цо выдерживает. В то же время количество отведенного через керамическое кольцо тепла тем больше, чемМеньше его высота. Таким образом,в данном опорном изоляторе наблюдается противоречие между его конструктивным построением и основнымиФункциональными задачами: электропрочностью и теплопроводностью.Кроме того, количество отведенного тепла определяется толщиной металлических манжет и расстояниемих от металлокерамического спая до,теплонагруженного элемента и охладителя. Чем толще манжеты и меньшеих расстояние от теплонагруженногоэлемента и охладителя (массивныхэлементов конструкции), тем большийтепловой поток способен отвести изолятор. Но увеличение толщины манжетыи уменьшение расстояния от массивныхэлементов конструкции требуют уве-личения высоты керамического кольца,так как в противном случае высокиетермомеханические напряжения, возникающие вследствие разницы в термических коэффициентах линейного расширения материала металлической арматуры и керамики, приведут к разрушению кольца.Кроме того, величина напряженийвозрастает из-за перепада температур по высоте керамического кольцаи увеличения диаметра кольца. Таким образом, наблюдается второепротиворечие между величиной теплового 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, выполненноеиз изоляционного материала, и рас" полбженную с противоположных егоконцов металлическую арматуру, между основанием и арматурой расположеныпрокладки, выполненные из материала с высокой теплопроводностью,например меди, с одной стороны основания по его периметру выполненбуртик, при этом размеры прокладки,расПоложенной со стороны, противоположной буртину, превышают размерыдругой прокладки не менее; чем наполуторократную толщийу основания,и края ее находятся в зоне буртикапоследнего.Кроме того,с целью повышенияэлектрической прочности опорный изо; лятор снабжен расположенным со стороны большей прокладки дополнитель-.нымоснованием и дополнительной прокладкой. В зависимости от условий применения форма основания и металлической арматуры может быть различнойв виде диска, сектора, прямоугольника.На фиг. 1 изображен опорный изолятор с одним основанием; на фиг.2 то же, с двумя основаниями.Опорный изолятор имеет теплонагруженный металлический Фланец 1,прокладку 2, керамическое основание3, прокладку 4 и теплопроводящийфланец 5. С одной стороны основание3 по периметру имеет буртик, увеличивающий толщину основания до разме-.ра Н против тонкостенной части 6 в 5 области передачи теплового потока.Для повышения электрической прочности вдоль поверхности основанияна буртике может быть выполненапроточка, Размеры прокладки 4 боль- Я ше размеров прокладки 2 на величину а ) 1,5 Ь, при этом ее края расположены в зоне буртика основания.Предложенные опорные изоляторымогут применяться как инливидуально, так и параллельно соединеннымис 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 сохранениивысокой электрической прочности, З 5 так как в этой конструкции тепловойтопок передается через прокладки.итонкостенную часть основания, аэлектрическая прочность вдоль поверхности основания повышается за 4 О счет буртика, увеличивающего разрядное расстояние между фланцами,Использование прокладок разныхразмеров и расположение большейпрокладки в зоне буртика способст вует более равномерному распределению напряжений, ьозникающих в соединении разнородных материалов (керамики и металла)., в результате чегоисключается возможность разрушениякерамического основания под действием термомеханических напряжений.На надежную эксплуатацию предло- .женного изолятора практически невлияют габаритные размеры теплонагруженного фланца; а увеличение теп"лоотвода достигается параллельнымразмещением нескольких опорных изоляторов на теплонагруженном элементе. Опытные образцы опорных иэолято О ров с, сонованием, изготовленным изалюмооксидной керамики 22 ХС, наружным диаметром 23 мм, Ь = 0,8 мм, Н = 4 мм (фиг. 1) ри нормальных атмосферных условиях выдерживают 65 23-25 кВ. Аналогичный опорный изоля