ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ
ДЕТАЛИ ОПОРНЫХ И ПРОХОДНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ
1. Общие сведения
Опорные и проходные изоляторы состоят из собственно изоляторов и арматуры. Арматура закрепляется на изоляторе либо механическим путем, либо при помощи цементов, замазок и т. п.
Конструкции арматуры (колпачков, оснований и фланцев) весьма просты. Они показаны на изображениях опорных изоляторов в гл. 7. Обычно это отливки из чугуна, силумина или латуни, иногда — штамповка из соответствующего листового материала.Колпачки и фланцы из магнитных материалов допустимы только для тех проходных изоляторов, через которые проходят относительно небольшие токи (до 600 а). При разрыве магнитной цепи, например, открытой воздушной щелью в колпачке или фланце, или щелью, заплавленной латунью, а также при разъемном фланце и т. п., границу применения магнитных материалов удается повысить до 1000 а и выше.
По вопросу о типе соединения арматуры с фарфором нет еще единого мнения: следует ли предпочесть механическое крепление, или соединение на цементе и т. п. Цементное соединение имеет меньшие габариты и дает более компактную конструкцию, чем механическое крепление. Но оно имеет и свои недостатки. В эксплуатации оно может ухудшиться (выпучивание цемента, трещины и т. п.) С этим недостатком можно бороться тщательным выполнением технологических требований. Другой недостаток — потребность в производственной площади для более или менее длительной выдержки армированных изоляторов.
К недостаткам механического крепления, кроме его больших габаритов, в ряде случаев следует отнести значительно большую стоимость и необходимость точной дозировки усилия затяжки при сборке; при перетяжке крепления фарфор может лопнуть.
Практически применяются оба типа соединения арматуры с фарфором.
2. Замазки и цементы
Для крепления арматуры на опорных и проходных изоляторах применяются различные цементы и замазки, как-то: портландский цемент, магнезиальный и ангидридовый цементы и глет-глицериновая замазка. В состав цементов и замазок часто входит инертный наполнитель (песок, фарфоровая мука).
Все замазки более или менее проницаемы по отношению к маслу и воде. Наиболее плотной, по-видимому, является глетовая замазка. Портланд-цемент без специальной обработки обильно пропускает масло и довольно хорошо — воду.
Портланд-цемент, пропитанный маслом или увлажненный, несколько теряет свою прочность. Почти все цементы способны впитывать влагу и увеличивать свой объем, что может привести к разрушению изолятора. Поэтому при проектировании армировки изолятора необходимо предусматривать защиту цементного шва от соприкосновения с воздухом и водой, обычно с помощью слоя лака (многократное покрытие шва лаком) и защиту от соприкосновения с маслом, обычно с помощью прокладки из маслостойкой резины или пробки.
Весьма большим распространением пользуются замазки на основе портланд-цемента. Применяются различные рецептуры таких замазок. Из них можно указать следующие.
а) Портланд-цемент для малогабаритных изоляторов: портланд-цемент марки 400 или 500 - 3 части по объему; речной песок 1—1,5 части по объему
Затворить в воде (27—30% воды от взятого объема смеси). Тщательно перемешивать в течение 5—10 мин.
Использовать в течение 20—30 мин с момента приготовления.
б) Портланд-цемент для крупногабаритных изоляторов:
портланд-цемент марки 400 или 500
1 часть по объему речной песок ... 1 часть по объему вода 27—30% от объема смеси.
Приготовление и использование такое же как в п. а).
Недостатком указанных выше рецептур является длительное время выдержки армированных изоляторов до затвердения цемента, позволяющего перемещать их. Это время составляет 5—7 суток. Процесс полного отвердевания цемента длителен (4—6 недель) и сопровождается некоторым изменением объема, которое при неправильной технологии может привести к появлению сильных внутренних давлений в цементном шве. Для предотвращения возможных при этом разрушений изоляторов необходимо создание эластичной буферной прослойки как между арматурой и цементом, так и между цементом и фарфором.
В качестве такой прослойки обычно применяется промазка асфальтовым или битумным лаком. Уже небольшая толщина промазки (0,1—0,2 мм) является достаточной.
Для ускорения схватывания цемента применяется пропарка армированных изоляторов в паровой камере (влажность 100%) при температуре 70°. Общее время схватывания при этом сокращается до трех суток. Другой способ ускорения схватывания заключается в затворении цемента на 5—10% растворе хлористого кальция. Выдержка времени при этом сокращается до 24 часов. Пользоваться этим способом нужно с большой осторожностью. Общее количество хлористого кальция в цементе никоим образом не должно превосходить 1,5—2%, так как при большем его содержании он легко растворяется во впитываемой цементом воде и может повести к выкрашиванию цемента. Такие случаи иногда наблюдаются уже через короткое время после армировка изоляторов, но иногда их можно заметить и в эксплуатации.
Коэффициент линейного расширения портланд-цементной замазки (10·10-6) близок к коэффициенту расширения чугуна (11·10-6), но он много больше коэффициента расширения фарфора (3,5—4·10-6). Поэтому при наружной заделке арматуры сильное понижение температуры может вызвать значительное давление цемента на фарфор.
При внутренней заделке арматуры такое же действие вызывает повышение температуры. Эластичные прослойки, упомянутые выше, могут предотвратить повреждения фарфора.
Некоторое распространение в аппаратостроении имела магнезиально-цементная замазка [Л. 12-1]. В настоящее время она применяется редко.
Для армировки изоляторов внутренней установки применяется еще ангидридо-цементная замазка [Л. 12-2). Ее состав таков, ангидридового цемента ...
100 весовых частей горячего раствора солей (70°) 30—40 весовых частей Раствор солей изготовляется в следующем составе:
воды (при температуре 80°—90°) 1л
сернокислого алюминия ... 44 г
сернокислого глинозема . 220 г
Замазку необходимо использовать в течение 10 мин после затворения. Вода и трансформаторное масло разрушают ангидридоцементную замазку.
Коэффициент линейного расширения ангидридо-цементной замазки без песка равен 17,8·10-6, а с песком — 12.5·10-6.
Выдержка изделий, армированных на ангидридо-цементной замазке, должна составлять 15—20 часов (время первоначального схватывания — от 30 минут до 1,5 часов). Затвердевание продолжается и после указанного срока.
Преимуществом ангидридо-цементной замазки является относительная быстрота схватывания, однако ее механическая прочность невелика. Предел прочности на разрыв этой замазки через 15—20 суток составляет 30—35 кГ/см2.
До сих пор находит применение глето-глицериновая замазка. Ее состав (по объему) таков.
а) Глето-глицериновая замазка густая:
свинцовый глет . 45 частей глицерин, разбавленный водой до удельного веса 1,23 30 частей
б) Глето-глицериновая замазка жидкая:
свинцовый глет ... 32 части
глицерин удельного веса 1,23 30 частей
Если смесь составлять по весу, то для густой замазки рекомендуется соотношение глета и глицерина 4 : 1, а для жидкой — 3:1.
Основной характерной особенностью глето-глицериновой замазки является небольшое время схватывания и выдержки, что и объясняет, почему эта замазка все еще находит себе применение, особенно в мелкосерийном производстве и при выполнении эпизодических работ. Предел прочности глето-глицериновой замазки около 20 кГ/смг. Выдержка после заливки для окончательного затвердевания — около суток.
Рис. 12-1. Опорный изолятор с механическим креплением арматуры.
Работа с глето-глицериновой замазкой может вызвать свинцовое отравление, вследствие вдыхания глетной пыли. Поэтому она является вредной и должна производиться в изолированном, специально оборудованном помещении.
3. Конструкция опорных изоляторов с механическим креплением арматуры
В зарубежной практике нередко применяются опорные изоляторы, у которых крепление арматуры осуществлено не на замазке, а механическим путем. Известен целый ряд запатентованных способов механического крепления арматуры на фарфоре; некоторые из этих конструкций представляют интерес.
На рис. 12-1 показан опорный изолятор с креплением верхней арматуры и основания при помощи пружинного кольца (К. Линднер, Германия). При этом способе крепления в верхней и нижней части изолятора предусматриваются цилиндрические выемки и канавки, в которых должна располагаться арматура. Эта остроумная конструкция имеет, однако, некоторые особенности, которые затрудняют ее широкое применение: для надежного действия всего устройства требуется, чтобы между фарфором, пружинным кольцом и закладной деталью не было широких зазоров. Лучше всего это условие можно выполнить, если отшлифовать фарфор, однако этот способ весьма дорог. При обычной же технологии высоковольтного фарфора и без шлифовки допуски на размеры выемки и канавки могут быть довольно большими.
Важно, чтобы канавки были параллельны и не имели местных неровностей и искривлений. Невыполнение этих требований приведет к перекосу арматуры и к созданию местных механических перенапряжений в фарфоре. Между внешними крепежными шайбами и фарфором кладутся эластичные прокладки.
Другой тип конструкций опорных изоляторов с механическим креплением арматуры представляет собой опорный изолятор, упоминавшийся ранее (см. рис. 7-2).
В этой конструкции верхний и нижний колпачки опрессовываются на конических бортах фарфорового опорного изолятора. Между колпачками и фарфором предусмотрены эластичные прокладки.
Решающей для успешного крепления арматуры также является точность размеров фарфора в месте сопряжения. Однако в этой конструкции точность может быть получена за счет наружной шлифовки фарфора, тогда как в предыдущей конструкции требовалась шлифовка внутренняя. С другой стороны, опрессовка металла вокруг фарфора представляет сама по себе весьма деликатную операцию по сравнению, например, с простыми приемами сборки изолятора с пружинными кольцами.
