用於高電壓氣體絕緣式開關裝置的絕緣器的製造方法
2023-12-06 16:54:26
用於高電壓氣體絕緣式開關裝置的絕緣器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及用於氣體絕緣式裝置的絕緣器(1)。絕緣器包括注射模製式絕緣盤(2)和導體(3)。通過注射模製第一材料來製造絕緣盤(2)。絕緣盤(2)包括被內部突邊(5)包圍的中心開口(4)，導體(3)布置在內部突邊(5)的內部。布置在內部突邊(5)和導體(3)之間的間隙(18)至少部分地填充有第二材料，以在絕緣盤(2)和導體(3)之間形成過渡器件(19)。
【專利說明】用於高電壓氣體絕緣式開關裝置的絕緣器
【技術領域】
[0001]本發明的各方面涉及用於氣體絕緣式裝置的絕緣器，特別地，涉及包括包圍高電壓導體的絕緣盤的絕緣器。另外的方面涉及包括這種絕緣器的氣體絕緣式裝置。另外的方面涉及製造這種絕緣器的方法。
【背景技術】
[0002]氣體絕緣式開關裝置(GIS)容納高電壓導體，諸如被施用高電壓的鉛導體。為了使高電壓導體與其它構件和外部屏蔽和絕緣開，這種設備包括填充有絕緣氣體(一般是介電氣體，諸如SF6)的接地金屬封罩。
[0003]為了使高電壓導體穩固地固定在裝置容積的內部，使其處於足夠遠離接地封罩(諸如)以避免介電擊穿的位置，在GIS封罩的內部提供絕緣器。絕緣器在其外部邊緣處固定到封罩上，並且絕緣器具有用於容納高電壓導體的中心開口。間隔件的主要部分是絕緣盤，在其中心處有開口。一些間隔件可具有附連到絕緣盤的外周邊上的金屬電樞環。電樞環可具有附連器件，諸如螺紋孔，附連器件允許絕緣盤穩固地附連到GIS封罩上。
[0004]長時間以來，為了製造GIS中的絕緣器，已經使用填充有氧化鋁的環氧樹脂作為基本材料。環氧樹脂是具有良好的電絕緣屬性和機械強度的材料，但也有缺點。環氧樹脂在環境上不友好，而且製造過程(模製)複雜、耗時，而且因此成本也較高。環氧樹脂絕緣器的額外的缺點是材料固有的脆弱性。如果加載得太高，這個脆弱性可導致不合需要的突然失效，並且因此需要密切控制，以確保恰當的部件功能。製造過程複雜，但生產穩定對於良好的部件品質是至關重要的。
[0005]EP2273641以ABB技術公司(ABB Technology AG)的名義提交且在2011年I月公布。它公開了一種用於氣體絕緣式裝置的間隔件。間隔件包括絕緣盤和圍繞絕緣盤的外周緣延伸的電樞，並且預見了電樞固定絕緣盤。為了製造間隔件，將電樞定位在模製機的第一模製腔體中，使得形成第二模製腔體。使絕緣材料進入第二腔體中，然後使絕緣材料固化，使得電樞將絕緣盤固定在其中，從而形成絕緣器。絕緣器的電樞環可具有貫通通道(參見[0056]和圖13)，貫通通道沿徑向方向延伸穿過環，並且用來鑄造模具。
[0006]JP2006340557A 以三菱電氣公司(Mitsubishi Electric Corp.)的名義提交且在2006年12月公布。它涉及由注射模製式絕緣器組成的盤形部件。配合在環形凹槽中的O形圈阻止絕緣氣體洩漏。可阻止O形圈在組裝裝備時掉落，因為O形圈配合在圍繞盤形部件的中心軸線形成的環形凹槽中。
[0007]JP2004104897A 以富士電氣控股有限公司(Fuji Electronic Holding Ltd.)的名稱提交，並且它涉及使用可容易地再循環的熱塑性樹脂製造用於氣體絕緣式電力設備的間隔件。沿導體的軸向方向將間隔件的絕緣本體分成多個層。使用熱塑性樹脂來形成各個層，並且一體地組合分開的本體。通過分開絕緣本體，可使各個分開的本體的厚度減小，從而使得能夠用熱塑性樹脂來注射模製各個分開的本體。使層組合成處於空心殼狀況，並且通過粘合、配合或熔合來部分地或全部連結層，從而獲得所需機械強度和絕緣強度。這個解決方案的一個缺點在於，絕緣器往往包括對電場有影響的夾雜物。另一個缺點是產品製造困難。
[0008]US4458100 授權給Westinghouse 電氣公司(Westinghouse Electric Corp.)且在1984年公布。它涉及一種氣體絕緣式傳輸線，該傳輸線具有用於將內部導體同心地支承在外部鞘內的絕緣器。使用普通絕緣器將內部高電壓導體支承在外部導體內。選擇與對內部導體選擇的金屬具有相似的膨脹係數的材料(諸如環氧樹脂)，以便最大程度地降低在絕緣器與導體相遇的關鍵接口處形成空隙的可能性。
[0009]US4263476 授權給電力科學研究院(Electric Power Research Institute)且在1979年公布。它涉及一種具有單個絕緣器結構的注射模製式絕緣器，它在伸長的柔性氣體絕緣式電纜中使用。絕緣器由兩個半部組成，半部閉鎖在一起，並且通過注射模製過程用任何適當的塑料材料製成。該專利描述了該絕緣器將優選地在用於高電壓傳輸系統(處於高電壓(345000伏)，具有較低的頻率(60赫茲))的柔性氣體絕緣電纜中使用。電纜的中心導體由絕緣器支承在外部波紋狀殼體內。殼體填充有處於正壓(例如，兩至三個大氣壓)的電負性氣體，諸如SF6。
[0010]FE2062268以Areva SA.的名義提交且在2008年3月公布。它涉及一種用於高電壓或中等電壓裝置的絕緣支承件。絕緣支承件基於絕緣聚合物材料，它在其一端處至少包括包含複合材料的區，複合材料包括由帶有導電填料的絕緣聚合物材料製成的基質，導電填料是可能封裝礦物填料的聚合物填料。
[0011]US7795541B授權給Areva SA.。它首先在2006年公布，並且涉及用於中等電壓或高電壓電力裝備的絕緣裝置，絕緣裝置在封罩的內部呈盤形，它用作的電導體的支承件。盤由熱塑性聚酯製成。可使用傳統加工工具用厚板開始製造盤，並且可對盤提供特定組件，例如為了有利於組裝或連接支承在盤上的導體。
【發明內容】
[0012]本發明涉及用於例如在開關裝置(諸如氣體絕緣式裝置)中進行電絕緣的絕緣器，其中，絕緣器包括注射模製式絕緣盤和導體。絕緣盤包括被內部突邊(bead)包圍的中心開口，導體布置在內部突邊內部。布置在內部突邊和導體之間的間隙至少部分地填充有第二材料，以在絕緣盤和導體之間形成過渡器件。
[0013]絕緣器由熱塑性材料製成，這克服了現有技術中固有的缺點。優選使用的熱塑性材料具有易延展的性質，並且因此較不容易失效。至少絕緣盤是通過注射模製製造的，注射模製提供以下優點:循環時間縮短，自動化程度提高，以及材料的準備不那麼複雜。但是，壁厚可能受到限制，例如小於10 _。絕緣盤可包括用以提高剛度和耐用性的結構構件，諸如肋或其它加強器件。可包覆模製電極或用兩個旋在一起的部件組裝電極。如果需要，可通過多階段注射模製過程來建立絕緣盤，在此過程中，結構部件和/或不同的材料一體地組合而形成絕緣盤或絕緣盤的一部分。
[0014]在優選實施例中，根據本發明的絕緣器包括注射模製式絕緣盤和導體，其中，通過注射模製第一材料來製造絕緣盤。不應將用語「第一材料」狹窄地理解為它由單種材料構成，諸如例如PET，而是應寬泛地理解為它可為材料合成物。但是，下面將在本公開中更詳細地解釋。絕緣盤包括被內部突邊包圍的中心開口，導體布置在內部突邊中。在優選實施例中，外部突邊包圍絕緣盤。如果合適，可消除外部突邊。在內部突邊和導體之間形成間隙。中心開口的第一直徑至少部分地大於導體的第二外徑。間隙至少部分地填充有第二材料，以在絕緣盤和導體之間形成過渡器件。在實施例中，至少最初通過至少一個固定器件來相對於絕緣盤定位導體。這提供使所涉及的部分之間有精確對齊的優點。固定器件可由例如周向固定肋或沿軸向方向延伸的固定肋(軸向固定肋)提供，它們布置成使得導體可相對於絕緣盤恰當地對齊(居中)。固定器件可形成為獨立部件，或者形成絕緣盤的組成部分。固定器件可具有用以與第二材料接合(貼合地配合)的至少一個側向開口。
[0015]導體可包括至少一個第一分配通道，第一分配通道用於注射第一材料，以形成絕緣盤。絕緣盤可包括薄的區域，該區域形成在製造絕緣盤時支持均勻地分配材料的噴嘴。噴嘴優選布置在第一分配通道和內部突邊之間。噴嘴後來可形成固定器件的一部分。噴嘴可至少部分地布置在導體的內部。周向通道可布置在噴嘴的內側，以在絕緣盤的製造期間，沿周向方向分配第一材料。導體可包括布置在導體內的至少一個第二分配通道，通過第二分配通道來注射用於形成過渡器件的第二材料。備選地或另外，例如通過機器人將用於形成過渡器件的第二材料插入到軸向間隙中。過渡器件可貼合地配合到絕緣盤和/或導體上。
[0016]在實施例中，內部和/或外部突邊由多個加強肋支撐，加強肋布置在第一和第二側表面中的至少一個上，從而形成加強肋結構。加強肋結構可包括布置在內部突邊和外部突邊之間的若干徑向加強肋和/或至少一個周向加強肋(中間突邊)。加強肋結構還可包括成蜂巢布置的加強肋。大體上，加強肋的厚度相對於絕緣盤的壁的厚度改變最多20%。加強肋可具有相對於中心開口均勻分布的設置。加強肋可具有彎曲形狀，或者布置成相對於導體的中心軸線成角度。絕緣盤可具有錐形形狀。如果合適，絕緣器可包括至少一個交叉埠，交叉埠例如在兩個加強肋之間沿軸向方向延伸。至少一個交叉埠用來在氣體絕緣式裝置的若干區段之間交換絕緣器氣體。加強肋可直接或間接地互連內部和外部突邊。為了減小局部壁厚，加強肋可布置成相對於絕緣盤的壁交替。
[0017]取決於應用領域，絕緣盤可被用傳導性材料製成的凸緣包圍。如果合適，絕緣器可包括至少一個場控制元件，場控制元件至少部分地嵌在絕緣盤中。通常，至少一個場控制元件通過連接元件而電互連到導體或凸緣上。
[0018]如果合適，至少一個密封件附連到絕緣盤上。可通過將至少一個密封件注射模製到絕緣盤上來將至少一個密封件連結到絕緣盤上。過渡器件可包括傳導性材料。
[0019]用於製造絕緣器的方法包括以下方法步驟:
(a)提供用注射模製絕緣盤的模具，絕緣盤包括包圍中心開口的內部突邊；
(b)將導體布置在中心開口的內部，導體與內部突邊相距間隙；
(c)將第二材料引入到間隙中，以在內部突邊和導體之間形成過渡器件。
[0020]如果合適，通過布置在導體的內部的至少一個通道來注射第一材料。可通過布置在導體的內部的通道以及/或者通過直接注射來將第二材料注射到間隙中。在注射第一材料的步驟之前，可將導體預加熱到限定溫度。由於這個原因，模具可包括例如呈適當的連接通道的形式的適當的器件，以互連到布置在導體中的至少一個通道上。備選地或另外，模具可設計成使得可直接從外部接近導體，即，模具包括開口，當導體布置在閉合模具的內部時，可通過開口從外部接近導體，相應地接近布置在導體中的通道。模具可包括用以在注射模製過程期間接收和臨時固定導體的轉接器。轉接器可設計成可互換的，使得可用同一模具處理不同的導體。如果合適，轉接器可為模具的腔體的一部分，從而至少部分地接觸注射模製的材料。
[0021]用於製造絕緣盤的模具大體包括:第一模具半部、沿著分離面與第一模具半部對接的第二模具半部、對應於絕緣盤的至少一個腔體，腔體被第一和第二模具半部包圍。模具可進一步包括:至少一個轉接器，轉接器適合在注射模製絕緣盤的期間接收和臨時固定導體；布置在第一模具半部處的至少一個注射噴嘴，注射噴嘴布置成直接或間接地排到至少一個腔體中。取決於絕緣器的應用領域和設計，使用至少兩個不同的注射噴嘴來注射材料是可行的。注射模具可包括至少一個轉接器，轉接器可形成一個模具半部的一部分。至少一個轉接器可具有大體圓柱形的形狀。至少一個轉接器可包括用以臨時接收和固定導體的夾持器件。至少一個轉接器可布置成可獨立於模具半部的移動而移位。至少一個轉接器可布置成可克服彈簧力而移位。如果獨立於導體而製造絕緣盤，則使用後來被導體取代的模造物是可行的。將模造物置於模具中，而非轉接器中。如果需要，形成絕緣盤的內部的區域可完全結合在模具中。注射模具可包括至少一個排出器。排出器優選布置在第二模具半部處，以從注射模具中排出絕緣器。至少一個排出器可布置在絕緣盤的外緣邊的區域中，並且對絕緣盤的外緣邊起作用。備選地或另外，至少一個排出器可布置在絕緣盤的導體的區域中，並且對絕緣盤的導體起作用。另外的排出器可布置在它們之間。
[0022]至少一個注射噴嘴可在絕緣盤的外緣邊的區域中排到腔體中。此外，備選地或另外，至少一個注射噴嘴可通過布置在導體和/或另一個模具部件中的至少一個通道而排到腔體中。備選地或另外，至少一個注射噴嘴可通過設計成用作片門的至少一個間隙而排到腔體中。至少一個間隙可互連到室中，材料首先排到該室中。至少一個間隙可在周向方向上具有不同的幾何構造，和/或具有幾個節段。
[0023]在優選實施例中，通過相對於絕緣盤布置在周向位置處的至少一個第一分配通道來注射材料。分配通道至少部分地包圍絕緣盤。如果合適，分配通道可分成幾個節段。
[0024]用於製造上面描述的絕緣盤的方法大體包括以下方法步驟:
a.提供注射模具，注射模具具有:
1.第一模具半部；
?.沿著分離面與第一模具半部對接的第二模具半部；
ii1.對應於絕緣器的腔體，其被第一和第二模具半部包圍；
iv.布置在第一模具半部處的至少一個注射噴嘴，其適合將液化材料直接或間接地排到腔體中；
b.通過使第一模具半部相對於第二模具半部移動直到腔體閉合，來閉合模具；
C.通過至少一個注射噴嘴注射液化材料；
d.通過使第一模具半部(16)相對於第二模具半部(17)移動來打開模具；以及
e.從模具腔體(17)中移除絕緣器。
[0025]如果需要，可行的是在模具中提供至少一個轉接器，轉接器適合在注射模製絕緣盤的期間接收和臨時固定導體。在這種情況下，在將液化材料注射到腔體中之前，通過使第一模具半部相對於第二模 具半部沿第一方向移動來打開模具。然後，將導體附連到至少一個轉接器上，並且後續閉合模具。
[0026]模具的至少一部分可布置成可移動，以減小腔體的容積，並且從而在注射液化材料之後和/或在注射期間，壓縮腔體中的材料。通過這個壓縮步驟，可改進絕緣盤的表面的品質。可通過使模具半部從第一位置相對地移動到第二閉合位置來執行壓縮步驟。備選地或另外，可將至少一個模具半部的至少一個節段設計成可獨立於模具半部的移動而移動。例如，對於壓縮步驟，外部突邊的區域中的環狀節段可布置成可移動。因而在絕緣盤的功能關鍵區域中避免有分離線是可行的。
[0027]注射壓縮模製過程可進一步增加注射模製過程的優點，尤其是通過在壓縮步驟期間使壓力均勻地分布在模具腔體中來幫助減小部件中的殘餘應力。這個有利的壓力分布還將產生優良的表面品質-當與鏡面拋光式模具腔體表面結合起來使用時。絕緣器表面的表面粗糙度儘可能低的另一個優點在於，與粗糙度較高的絕緣器表面相比，電場在絕緣器表面處局部不那麼強烈。在下文，用語表面粗糙度要理解為表面品質，即，實際表面相對於其理想形式的豎向偏差量。這些偏差大體與本體的表面上的波峰/波谷的大小和數量有關。如果這些偏差大，則表面粗糙；如果它們小，則表面光滑。表面粗糙度值越低，則一旦絕緣盤處於高電壓氣體絕緣式裝置的運行狀態中，電場就在局部不那麼強烈。這個關於注射壓縮模製產生的作用和優點的解釋不限於這個特定實施例，而是同樣適用於本申請中公開的所有其餘實施例。
[0028]如果合適，啟動至少一個排出器，以使絕緣器從注射模具中排出。若干注射噴嘴可圍繞模具的中心布置成至少一個同心排或至少一個組。若干注射噴嘴可同時或按順序啟動，例如其中至少兩個注射噴嘴在不同時間啟動，以獲得均勻的材料分配。可對導體的外表面進行表面處理，以及/或者用塗層材料塗履導體的外表面，以提高注射模製到外表面上的材料的粘合性。
[0029]在實施例中，第一材料是以下材料組成的組中的至少一個:聚酯(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯)、聚醯胺(PA)、聚碸(例如PES)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚鄰苯二甲醯胺(PPA)、聚丙烯(PP)、聚甲醛(POM)、酚醛(PE)、不飽和聚酯(UP)、聚亞安酯(PUR和PU)。第一材料可包括以下填料材料組成的組中的至少一個填料材料:聚`醯胺、聚醯亞胺、聚酯、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚亞安酯、聚亞烴基對羥基苯甲酸鹽(polyalkylene paraoxybenzoate)、苯酌.型、羊毛、絲綢、棉花、人造絲、醋酸纖維素、亞麻、薴麻、黃麻、芳族聚酸胺纖維、玻璃、海泡石、鈦酸鉀、陶瓷、氧化鋁、矽酸鈣、礦毛絕緣纖維。第二材料可為以下材料組中的至少一個:熱塑性彈性體(TPE)、熱塑性聚亞安酯(TPU)、環氧樹脂或聚亞安酯(PUR或PU)。第三材料可填充在由至少兩個肋界定的空間中。備選地或另外，第三材料可用來塗覆絕緣盤的側表面(壁)和/或肋。所述第三材料可為以下組成的組中的至少一個:熱塑性彈性體(TPRE)、熱塑性聚亞安酯(!PU)、聚亞安酯(PUR或PU)或矽樹脂。為了經濟地製造絕緣器，第一材料優選為以下材料組成的組中的至少一個:聚酯(例如PET、PBT)、聚醯胺(PA)、聚鄰苯二甲醯胺(PPA)、聚丙烯(PP)、聚甲醛(POM)、酚醛(PF)、不飽和聚酯(UP)或聚亞安酯(PUR和PU)。為了獲得高的熱穩定性，以下聚合物組成的組中的至少一個是優選的:聚碸(例如PES)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)或聚醚醚酮(PEEK)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]根據下文給出的詳細描述和附圖，將更全面地理解本文描述的發明，描述和附圖不應被理解為局限於所附權利要求中描述的發明。附圖顯示:
圖1顯示絕緣器的第一實施例的透視圖；
圖2顯不第一實施例的正視圖；
圖3顯示根據圖2的第一實施例的沿著截面線3-3的截面圖；
圖4顯示絕緣器的第二實施例的透視圖；
圖5顯示第二實施例的正視圖；
圖6顯示根據圖5的第二實施例的沿著截面線6-6的截面圖；
圖7顯示絕緣器的第三實施例的部分剖開的透視圖；
圖8顯示具有第二材料構件的根據圖7的第三實施例；
圖9顯示絕緣器的第四實施例的透視圖；
圖10顯不第四實施例的正視圖；
圖11顯示根據圖10的第四實施例的沿著截面線11-11的截面圖；
圖12顯示絕緣器的第五實施例的透視圖；
圖13顯示第五實施例的正視圖；
圖14顯示根據圖13的第五實施例的沿著截面線14-14的截面圖；
圖15顯示絕緣器的第六實施例的透視圖；
圖16顯示第六實施例的正視圖；
圖17顯示根據圖16的第六實施例的沿著截面線17-17的截面圖；
圖18顯示絕緣器的第七實施例的透視圖；
圖19顯不第七實施例的正視圖；
圖20顯示根據圖19的第七實施例的沿著截面線20-20的截面圖。
【具體實施方式】
[0031]當結合附圖閱讀時，將更好地理解以上概述以及優選實施例的以下詳細描述。為了說明本發明，在圖中顯示了若干實施例，其中，相同標號在若干幅圖中表示相似部件，但要理解的是，本發明不限於公開的具體方法和手段。
[0032]圖1顯示根據本發明的絕緣器I的第一實施例的透視圖。圖2顯示根據圖1的絕緣器的正視圖，而圖3顯示根據圖2的絕緣器I的沿著截面線3-3的截面圖。
[0033]圖4顯示根據本發明的絕緣器I的第二實施例的透視圖。圖5顯示根據圖4的絕緣器的正視圖。圖6顯示根據圖5的絕緣器I的沿著截面線6-6的截面圖。
[0034]圖7顯示根據本發明的絕緣器I的第三實施例的透視圖，並且絕緣器I部分地剖開，絕緣器I的內部變得可見。圖8顯示根據圖7的絕緣器，並且絕緣器包括第二材料構件，如將在後面更詳細地描述的那樣。
[0035]圖9顯示根據本發明的絕緣器I的第四實施例的透視圖。圖10顯示根據圖9的絕緣器的正視圖，而圖11顯示根據圖10的絕緣器I的沿著截面線11-11的截面圖。
[0036]圖12顯示根據本發明的絕緣盤2的第五實施例的透視圖。圖13顯示根據圖12的絕緣盤2的正視圖，而圖14顯示根據圖13的絕緣盤2的沿著截面線14-14的截面圖。
[0037]圖15顯示根據本發明的絕緣盤2的第六實施例的透視圖。圖16顯示根據圖15的絕緣盤2的正視圖，而圖17顯示根據圖16的絕緣盤2的沿著截面線17-17的截面圖。[0038]圖18顯示根據本發明的絕緣盤2的第七實施例的透視圖。圖19顯示根據圖18的絕緣盤2的正視圖，而圖20顯示根據圖19的絕緣盤2的沿著截面線20-20的截面圖。
[0039]根據本發明的絕緣器I大體包括導體3，導體3布置在絕緣盤2的中心開口 4中。如果合適，絕緣盤2包括相對於內部和外部來界定絕緣盤2的內部突邊5和外部突邊6。內部突邊5和/或外部突邊6可由徑向加強肋7支撐，以提高絕緣盤2的機械穩定性。徑向加強肋7可布置成在至少一側突出得高於壁14。
[0040]通過注射模製第一材料來製造顯示的實施例的絕緣盤2。可在一個或若干個步驟中執行注射模製過程，其中，可將導體3置於模具(未詳細顯示)的內部，以對絕緣盤2進行注射模製過程。模具更優選包括轉接器，預見到轉接器在注射模製過程期間接收和固定導體。轉接器可設計成可互換的，使得可用同一模具處理不同的導體，或者同一轉接器可在不同的模具中用來製造不同的絕緣盤2。為了注射模製至少一種材料，模具可包括例如呈適當的連接通道的形式的適當的器件，以互連到布置在導體中的至少一個通道上。備選地或另外，模具可設計成使得可直接從外部接近導體，即，模具包括開口，當導體布置在閉合模具的內部時，可通過開口從外部接近導體，相應地接近布置在導體中的通道。
[0041]在另一個實施例中，首先製造絕緣盤2，並且在絕緣盤2製造好之後，將導體安裝在開口 4的內部。在某些實施例中，導體3和絕緣盤2至少部分地隔開間隙18，間隙18至少部分地填充有第二材料，以形成過渡器件19。
[0042]如果合適，可用適當的材料塗覆導體3和/或絕緣盤2的接口表面，以及/或者對其進行表面處理，以提高接合過程。
[0043]圖1至3中顯示的絕緣器I的第一實施例包括絕緣盤2，絕緣盤2具有內部突邊5和外部突邊6。內部突邊5包圍中心開口 4,導體3以同軸方式布置在中心開口 4中。間隙18在導體3和內部突邊5之間沿豎向方向(z軸線)延伸。間隙18被第二材料填充，從而形成過渡器件19，過渡器件19互連絕緣盤2和內部導體。如可在根據圖3的截面圖中看到的那樣，導體包括齒26，齒26與過渡器件19貼合地配合。不應在狹義上將用語「齒」理解為鋸齒狀結構，因為由於介電原因，應避免有尖銳邊緣。而是應在廣義上將用語「齒」理解為關於任何適當的鎖定器件的代表性用語，鎖定器件用於通過相對於絕緣器的中心軸線改變直徑來建立貼合配合。那個接合手段阻止絕緣器本體與絕緣過渡器件19在軸向方向上(即，在絕緣器的中心軸線的方向上)容易地從導體剝離。此外，鎖定器件用於分別增大導體和絕緣盤之間或導體和過渡器件19之間的總接觸表面。
[0044]由突邊5形成的開口 4具有錐形形狀，其中最小直徑相對於豎向方向在中間，並且朝兩端增大。例如用機器人或另一個適當的裝置將第二材料填充到間隙中。如果合適，可用塗層材料塗覆導體3和/或絕緣盤2的接觸第二材料的表面的內側，以改進粘合性。在這個實施例中，內部突邊5和外部突邊6由徑向加強肋7支撐，徑向加強肋7沿周向方向均勻地分布。如可在圖3中看到的那樣，徑向加強肋7具有錐形形狀，其厚度沿徑向方向減小。徑向加強肋7布置成垂直於中心軸線。如果合適，肋7可布置成相對於中心軸線a成角度(即，以傾斜方式)。壁14沿周向方向布置在徑向加強肋7之間。如果需要，壁14可省略而由開口(交叉埠)15代替。交叉埠 15阻止氣體絕緣式裝置的兩個相鄰區段以氣密的方式彼此密封。如果需要，兩個加強肋之間的空間可至少部分地填充有上面提到的第三材料(由陰影區域示意性指示)。如果需要，整個側表面或僅其特定部分可被第三材料覆至JHL ο
[0045]為了製造絕緣器1，通常執行以下步驟:
a.提供用於注射模製絕緣盤2的模具，絕緣盤2包括包圍中心開口4的內部突邊5 ；
b.將導體3布置在中心開口4的內部，其中，導體3與內部突邊5相距間隙18 ；
c.將第二材料引入到間隙18中，以在內部突邊5和導體3之間形成過渡器件19。
[0046]圖4至6中顯示的絕緣器I的第二實施例大體對應於上面提到的第一實施例。第二實施例包括絕緣盤2，固定器件使絕緣盤2直接接觸導體3，固定器件呈沿軸向方向(z方向)布置的固定肋16的形式。固定肋16設計成相對於絕緣盤2定位和固定導體3，至少直到將第二材料施用到間隙18中形成過渡器件19為止。固定肋保證導體與絕緣盤2精確地對齊。固定肋16布置成沿周向方向均勻地分布。如可在圖5和6中看到的那樣，與第一實施例不同，這個第二實施例的加強肋7布置成沿周向方向相對於壁14交替。
[0047]使用根據圖4至6的實施例中的導體3來注射第一材料，以至少部分地形成絕緣盤2。因此導體3包括第一分配通道10.1，噴射噴嘴(未詳細顯示)可連接到第一分配通道10.1上，以注射第一材料，以如下面描述的那樣形成絕緣盤2。如可在圖5中看到的那樣，分配通道10.1具有星形布置，並且與軸向固定肋16對齊，在製造步驟期間，通過分配通道10.1來進行材料注射。這可在注射模製過程期間支持均勻地分配材料。為了製造絕緣盤2，將導體3定位在模具(未詳細顯示)(模具通常至少部分地是待製造的成品絕緣盤2的凹模)中，然後閉合模具，並且將液體形式的第一材料注射到分配通道10.1中，直到用以形成絕緣盤2的模具被充分填充。第一材料通過固定肋16進入到模具中。在注射第一材料之前，可加熱導體3，直到實現某個溫度為止。這可改進注射模製過程的結果。在材料凝固之後，打開模具，並且移除導體3和絕緣盤2。如果合適，可在多階段注射模製過程中製造絕緣盤2，其中，在若干個階段中建立絕緣盤2。如可在圖5和6中看到的那樣，導體3可配備有第二分配通道10.2，第二分配通道10.2用來將第二材料注射到間隙18中，以形成過渡器件19。
[0048]可避免有第一分配通道10.1和/或第二分配通道10.2，並且可通過傳統的注射模製過程來製造絕緣盤和/或過渡器件，其中，不通過導體3注射第一材料和/或第二材料。例如在絕緣盤2製造好之後，將導體3置於絕緣盤2的中心開口 4中，其中，軸向固定肋16以精確的方式固定和定位導體3。然後例如通過第二分配通道將第二材料填充到間隙18中，以形成過渡器件19。備選地或另外，直接將第二材料填充到間隙18中，以形成過渡器件19。
[0049]在根據圖7和8的第三實施例的中心開口 4中，可看見呈周向固定肋17的形式的固定器件，周向固定肋17在內部端上併入到加厚部11中，導體3可定位和固定在加厚部11的內部，如圖7中顯示的那樣。間隙18沿軸向方向在周向固定肋17的上面和下面延伸，間隙18如圖8中顯示的那樣被第二材料填充而形成過渡器件19。固定器件可包括至少一個側向開口 20。
[0050]在根據圖4至6的第二實施例的意義上，導體3可包括用以噴射模製塑料材料的第一和/或第二分配通道。如果存在第一分配通道，則它們優選地互連到加厚部11上，加厚部11用作周向通道，以沿周向方向均勻地分配材料，以及通過在模具中形成於周向肋17的區域中的間隙均勻分配材料，該間隙用作噴嘴，以將材料引入和均勻地分配到絕緣盤2中。[0051 ] 在根據圖7和8的第三實施例中，絕緣盤2被由傳導性材料製成的外部環22包圍。適當的材料的示例是鐵磁性合金或具有含碳物的聚合物。兩個場控制元件21.1、21.2嵌在絕緣盤2中。內部場控制元件21.1通過內部連接元件23.1而電互連到導體3上。外部場控制元件21.2通過外部連接元件23.2來與外部環22電互連。
[0052]根據圖9至11的第四實施例大體對應於上面提到的其它實施例。如可在根據圖11的截面圖中看到的那樣,絕緣盤2包括密封件24，密封件24通過絕緣盤2中的軸向開口28穿透絕緣盤2。密封件24優選由注射模製過程製成。因此，將絕緣盤2置於注射模具中，並且注射第三或第四材料，以形成密封件。在顯示的實施例中，可通過外部突邊6中的徑向開口 29來注射用於密封件的材料。
[0053]圖12至14顯示適合在根據本文描述的發明的絕緣器I中使用的絕緣盤2的第五實施例。絕緣盤2大體具有與前述絕緣盤2相同的設計。因此關於一般解釋，對那些進行了參照。通過注射模製第一材料來製造絕緣盤2。它包括徑向加強肋7和周向加強肋30。周向加強肋30同軸地布置在形成閉合圓的內部突邊和外部突邊之間。一些徑向加強肋7互連內部突邊5和外部突邊6。其它徑向加強肋7具有較短的設計，並且在絕緣盤2的在外部突邊6和周向加強肋30之間的外部區域中延伸。顯示的絕緣盤對於具有較大直徑的絕緣器是優選的。如可看到的那樣，徑向加強肋7和周向加強肋30全部在軸向方向上都具有相同厚度，厚度僅在外部突邊6的區域中減小。壁14在加強肋7、30之間延伸，壁14阻止洩漏。如果需要，可預見至少一個交叉埠(未詳細顯示)，以交換絕緣器氣體，如上面提到的那樣。
[0054]圖15至17顯示適合在根據本文描述的發明的絕緣器I中使用的絕緣盤2的第六實施例。絕緣盤2大體具有與前述絕緣盤2相同的設計。因此關於一般解釋，對那些進行了參照。通過注射模製第一材料來製造絕緣盤2。如可在圖17中看到的那樣，軸向加強肋7具有波狀橫截面。這提供以下優點:可容易地清潔側表面8.1,8.2，尤其是在裝置的組裝期間。此外，加強肋7提供高的機械耐用性和低的材料消耗。另一個優點在於，材料在注射模製式期間均等地分布。
[0055]圖18至20顯示適合在根據本文描述的發明的絕緣器I中使用的絕緣盤2的第七實施例。絕緣盤2大體具有與前述絕緣盤2相同的設計。因此關於一般解釋，對那些進行了參照。通過注射模製第一材料來製造絕緣盤2。加強肋7具有蜂巢狀設計，它支持分配出現的力。
[0056]標號列表
a中心軸線 I絕緣器 2絕緣盤 3導體 4中心開口 5內部突邊 6外部突邊 7徑向加強肋 88.1:第一側表面(絕緣盤)
8.2:第二側表面(絕緣盤)
9注射開口10
10.1第一分配通道
10.2第二分配通道11加厚部/分配室12外表面(導體)
13分配開口
14壁(在肋之間)
15交叉埠(開口)
16軸向固定肋(固定器件)
17周向固定肋(固定器件)/噴嘴
18間隙
19過渡器件/粘結劑材料
20側向開口21
21.1:內部場控制元件/導體
21.2:外部場控制元件/凸緣22凸緣(外部環)
23
23.1:內部連接元件(場控制元件/導體)
23.2:外部連接元件(場控制元件/凸緣)24密封件
25填料(填充在肋之間的材料)
26齒(鎖定元件)
28軸向開口(絕緣盤)
29徑向開口(絕緣盤)
30周向加強肋。
【權利要求】
1.一種用於氣體絕緣式裝置的絕緣器(I)，包括注射模製式絕緣盤(2)和導體(3)，其中，通過注射模製第一材料來製造所述絕緣盤(2)，其中，所述絕緣盤(2)包括被內部突邊(5)包圍的中心開口(4)和包圍所述絕緣盤(2)的外部突邊(6)，所述導體(3)布置在所述內部突邊(5)的內部，以及其中，布置在所述內部突邊(5)和所述導體(3)之間的間隙(18)至少部分地填充有第二材料，以在所述絕緣盤(2)和所述導體(3)之間形成過渡器件(19)。
2.根據權利要求1所述的絕緣器(I)，其特徵在於，通過至少一個固定器件(17)來相對於所述絕緣盤(2)定位所述導體(3)。
3.根據權利要求2所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述導體(3)以貼合配合的方式布置在所述固定器件(17)的內部。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(1)，其特徵在於，所述固定器件是以下一組固定器件中的至少一個:周向肋(17)、至少三個軸向肋(16)、臺肩，所述臺肩形成用於限制所述導體相對於所述絕緣器本體沿一個方向的軸向移動的機械止動件。
5.根據權利要求2至4中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述固定器件(17)一體地連接到所述絕緣盤(2)上。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述導體(3)包括至少一個第一分配通道(10.1)，所述第一分配通道(10.1)用於注射所述第一材料，以形成所述絕緣盤⑵。
7.根據權利要求6所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述絕緣盤(2)包括用於在所述絕緣盤(2)的注射模製期間均勻地分配材料的橋接元件(17)，所述橋接元件(17)布置在所述第一分配通道(10.1)和所述內部突邊(5)之間。
8.根據權利要求7所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述橋接元件(17)至少部分地布置在所述導體(3)的內部。
9.根據權利要求7或8所述的絕緣器(I)，其特徵在於，在所述橋接元件(17)的內側布置有周向通道(11)，以在所述絕緣盤(2)的注射模製期間沿周向方向分配材料。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述導體(3)包括布置在所述導體(3)的內部的至少一個第二分配通道(10.2)，在注射模製所述絕緣盤(2)之後，可通過所述第二分配通道(10.2)注射用於形成過渡器件(19)的第二材料。
11.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述過渡器件(19)貼合地配合到所述絕緣盤(2)和/或所述導體上。
12.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述內部突邊(5)和/或所述外部突邊出)由布置在第一側表面(8.1)和第二側表面(8.2)中的至少一個上的多個肋(7)支撐，使得形成肋結構(7)。
13.根據權利要求12所述的絕緣器(1)，其特徵在於，所述肋(7)的厚度與壁(14)的厚度相差最多20%。
14.根據權利要求12或13所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述絕緣盤(2)至少包括至少一個交叉埠(15)，所述交叉埠(15)沿所述絕緣器(I)的軸向方向(z)延伸，使得第一側表面(8.1)和第二側表面(8.2)彼此連接。
15.根據權利要求12至14中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述肋(7)使所述內部突邊(5)和所述外部突邊(6)互連。
16.根據權利要求12至15中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，在所述絕緣盤(2)的第一側表面(8.01)和第二側表面(8.2)上的肋(7)布置成相對於彼此沿周向移位，使得所述肋(7)布置成相對於所述絕緣盤(2)的所述壁(14)沿周向方向交替。
17.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，至少一個場控制元件(21)嵌在所述絕緣盤(2)中。
18.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，通過將至少一個密封件(24)注射模製到所述絕緣盤(2)上，來將所述至少一個密封件(24)連結到所述絕緣盤⑵上。
19.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述過渡器件(19)包括在所述絕緣器(I)的運行狀態中用作另一個場控制元件的導電材料。
20.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述第一材料包括選擇自以下材料組成的組的至少一種材料:PET、PBT、PA、PES、PE1、PPS、PEEK、PPA、PP、POM、PF (酚醛樹脂)、UP (不飽和聚酯)、PUR0
21.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述第一材料包括選自以下填料材料組成的組的至少一種填料材料:聚醯胺、聚醯亞胺、聚酯、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚亞安酯、聚亞烴基對羥基苯甲酸鹽、苯酚型、羊毛、絲綢、棉花、人造絲、醋酸纖維素、亞麻、薴麻、黃麻、芳族聚酸胺纖維、玻璃、海泡石、鈦酸鉀、陶瓷、氧化鋁、矽酸鈣、礦毛絕緣纖維。
22.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述第二材料包括選自以下材料組成的組的至少一種材料:TPE、TPU、環氧樹脂、PUR0
23.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，由至少兩個肋限定的空間至少部分地填充有第三材料。
24.根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)，其特徵在於，所述絕緣盤(2)至少部分地被第四材料塗覆。
25.一種中等電壓或高電壓開關裝置，包括至少一個根據前述權利要求中的任一項所述的絕緣器(I)。
26.根據權利要求25所述的中等電壓或高電壓開關裝置，其特徵在於，所述中等電壓或高電壓開關裝置是氣體絕緣式的，使得絕緣氣體至少部分地接觸所述絕緣盤(2)。
27.一種用於製造根據權利要求1至24中的任一項所述的絕緣器(I)的方法，所述方法包括以下步驟: a.提供用於注射模製絕緣盤(2)的模具，所述絕緣盤(2)包括內部突邊(5)，所述內部突邊(5)包圍中心開口(4)，並且模製這種絕緣盤(2); b.將導體(3)布置在所述絕緣盤(2)的所述中心開口(4)的內部，其中，所述導體(3)與所述內部突邊(5)相距間隙(18)； c.將第二材料引入到所述間隙(18)中，以在所述內部突邊(5)和所述導體(3)之間形成過渡器件(19)。
28.根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，通過布置在所述導體(3)的內部的至少一個通道(10.1)注射所述第一材料。
29.—種在中等電壓或高電壓開關裝置中使用根據權利要求1至24中的任一項所述的絕緣器(I)的用法。
30.根據權利要求29所述的用法，其特徵在於，所述中等電壓或高電壓開關裝置是氣體絕緣式的，使得絕緣氣體至少部分地接觸所述絕緣盤(2)。
31.一種用於製造絕緣盤(I)的方法，所述絕緣盤包括: a.絕緣盤(2)，其具有中心開口(4)以及內部突邊(5)和外部突邊(6)； b.布置在所述絕緣盤的所述中心開口(4)中的導體(3)； 所述方法包括以下方法步驟: c.提供注射模具，所述注射模具具有: 1.第一模具半部； ?.第二模具半部，其沿著分離面(18)與所述第一模具半部對接； ii1.對應於所述絕緣器(I)的腔體，其被所述第一模具半部和所述第二模具半部包圍； iv.布置在所述第一模具半部處的至少一個注射噴嘴，其適合將液化材料間接或間接地排到所述腔體中； d.通過使所述第一模具半部相對於所述第二模具半部移動，直到所述腔體閉合，來閉合所述模具(I); e.通過所述至少一個注射噴嘴注射液化材料； f.通過使所述第一模具半部相對於所述第二模具半部移動來打開所述模具；以及 g.從所述模具腔體中移除所述絕緣器(I)。
32.根據權利要求31所述的方法，其特徵在於，在所述模具中提供至少一個轉接器，所述轉接器適合在所述絕緣盤的注射模製期間接收和臨時固定導體(3)，並且在將液化材料注射到所述腔體中之前，通過使所述第一模具半部相對於所述第二模具半部沿第一方向(z)移動來打開所述模具，以及將導體(3)附連到所述至少一個轉接器上。
33.根據權利要求31或32所述的方法，其特徵在於，所述模具的至少一部分布置成可移動，以減小所述腔體的容積，並且從而在注射所述液化材料之後和/或在注射期間，壓縮所述腔體中的材料。
34.根據權利要求31至33中的任一項所述的方法，其特徵在於，它是用於製造根據權利要求I至24中的任一項所述的絕緣器(I)的方法。
【文檔編號】H02G5/06GK103765711SQ201280042264
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年9月2日 優先權日:2011年9月2日
【發明者】N.贊特, D.貝德納羅維斯基, R.普拉特克, H.馬蒂尼, A.賴巴克, A.米查裡克, L.馬裡諾維斯基 申請人:Abb研究有限公司, Abb 技術有限公司