用於複合絕緣子的金屬配件的製作方法
2023-12-09 15:21:11
專利名稱：用於複合絕緣子的金屬配件的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及一個用於複合電氣絕緣子的金屬配件，更具體地涉及用於固定地安裝在該絕緣子的一塑料杆一端部上並堅固地及穩定地夾持在該杆上的一個金屬配件。
複合電氣絕緣子是公知的，例如已由美國專利US4，654，478公開，其中將塗有一種粘接材料的一個纖維增強塑料杆的一個端部分插入在金屬配件套筒部分的孔中，故該金屬配件固定地安裝在塑料杆上。這樣金屬配件用作夾持杆件並由此使絕緣子連接到一個電纜或類似物上。該金屬配件通常要經受嵌夾，也即徑向向內地壓緊在塑料杆上，以便堅固地夾持該杆。這就是說，利用合適的模具徑向向內地壓縮金屬套筒，使得對位地位於金屬套管內的塑料杆區域被均勻地夾緊並與金屬套管形成整體的連接，以防止甚至大的拉力下塑料杆從金屬配件中脫出。
這種由美國專利US4，654，478公知的複合電氣絕緣子被證實具有重量輕及具有足夠機構強度的出色優點。但是，在常規的絕緣子使用條件下也有這樣的例子發生，即其中塑料杆從金屬配件中被拉脫出來。這種脫出可能是被初始嵌夾形成的夾持力逐漸地減小及/或在絕緣子上施加了過大的拉力引起的。在這種連接中，初始夾持力的增大受到限制，例如從塑料性材料的抗壓強度特性的觀點來看。因此，極為需要在一個延長的時間上阻止塑料杆從金屬配件中被拉脫出，而並不會增加初始夾持力。
因此本發明的目的在於提供一種用於複合電氣絕緣子的改進金屬配件，它適於施加在絕緣子上的拉力提供較高的阻抗力，由此有效地阻止了在使用時塑料杆從金屬杆配件中被拉出。
根據本發明提供了一種用於複合電氣絕緣子的金屬配件，該絕緣子包括一個由塑性材料構成的杆，其中所述金屬配件金屬包括一個具有孔的可徑向向內變形的套管部分，在該孔中能插入杆的一個端部分以使金屬配件固定地安裝在所述杆上，所述孔具有形成細微突起的內表面。
利用根據本發明的上述設置，當金屬配件在使用時，該金屬配件的孔內表面上的細微突起用來提供對作用在絕緣子上的拉力的較大阻抗力。這是因為當例如利用嵌壓使金屬配件的套筒部分徑向向內地變形及固定地安裝在杆上時，這些突起被強有力地壓入到塑料杆的外表面內。因而，根據本發明的金屬配件在使用時起到有效地阻止塑料杆從金屬配件中拉脫出的作用。
有利的是在金屬配件的孔內表面上的突起具有基本恆定高度的連續螺脊的形式，它以預定的軸向螺距螺旋地延孔的內表面延伸，該螺距可約為0.5mm。這樣一種螺脊可以利用相當簡單的機械工具來高效地製作，因而提高了生產率並降低了成本。
為了獲得令人滿意的絕緣子對拉力的抵抗力，該細微突起可具有的最大高度(Rmax)約為5μm及250μm之間的範圍內，最好在50μm及200μm之間。
金屬配件可利用嵌壓固定地安裝在絕緣子的杆上，並將一種粘接材料塗在金屬配件的孔中及絕緣子的杆上的至少一個配合面上。
以下將參照附圖詳細地對本發明作進一步說明。附圖為
圖1是裝有根據本發明的金屬配件的複合電氣絕緣子的局部正視圖，其中部分為縱向剖面;
圖2是根據本發明一個實施例的金屬配件的正視圖，其中部分為縱向剖面;
圖3是表示在金屬配件的孔內表面上細微突起例子的放大尺寸的局部視圖;
圖4是表示拉力及細微突起最大高度之間關係的曲線圖。
參考圖1，它表示一個以FRP類型的絕緣子形式的複合電氣絕緣子，用標號1表示該絕緣子的整體，本發明可以應用於該種絕緣子。絕緣子包括由一種纖維增強型塑性材料作的一個杆2，以下將稱其為「FRP杆」。該FRP杆2局部地成整體地覆蓋著一個絕緣護套3，該護套由一種合適彈性及電絕緣的材料構成的並設有一系列的傘裙部分3a。這些傘裙部分3a以常用的方式彼此隔開，以便保持所需的表面漏電距離。在圖1中示出了絕緣子1的一個施加電壓側，在此處FRP杆2被根據本發明的一個金屬配件4夾持著。該絕緣子1具有一接地側(未示出)，該側也可以被具有類似夾持結構的一個金屬配件夾持。
構成絕緣子1的FRP杆2的纖維增強塑性材料可以包括編織的或紡織的纖維或縱向定向的纖維束捆，例如玻璃纖維或另外具有高彈性模量的合適纖維，並用熱固型的合成樹脂，例如環氧樹脂，聚酯樹脂或類似物作為基質樹脂浸漬在纖維中。因此FRP杆2具有高抗拉強度並由此具有高的強度對重量的比值。
如上所述，絕緣護套3是由一種彈性及電絕緣材料作成的。這種材料可以是，例如矽橡膠，乙烯丙烯橡膠或類似物。絕緣護套3的形狀及FRP杆2被絕緣護套3覆蓋區域的形狀可採用傳統方式設計，其出發點為妥善地避免電汙染。
根據本發明的金屬配件4可包括高強度鋼，鋁，球墨鑄鐵或其它合適的金屬，例如被鍍上鋅的金屬。如圖1所示，該金屬配件4具有一個套筒部分，它中間作有一縱向孔5，用來接收FRP杆2相應的軸端部分。在FRP杆2的軸向端部分被插入到金屬配件4的孔5中後，在金屬配件4的套管部分中遍布FRP杆2端部分的一個預定夾持區域遭到適合工具的嵌壓(該工具未示出)，以便使金屬配件4固定地安裝在FRP杆2上，並在金屬配件4及絕緣護套3的端部區域之間維持所需的氣體密封度。金屬配件4的遠離杆1的自由端4a用來直接地或間接地與一電纜、塔的支臂或類似物相連接。為此目的，金屬配件4的自由端可用常用方式作為叉形夾或一個連接孔。
接著如圖2所示，金屬配件4的套管部分中的孔5由一切削工具6作成，在圖示的實施例中，該孔中可以形成一種陰螺紋。因此，利用繞其中心軸旋轉金屬配件4及使切削刀具軸向地向前進，則就在孔5的基本整個內表面上形成了具有預定螺距例如為0.5mm的螺旋陰螺紋7，其最大高度Rmax可約在5μm及250μm之間的範圍內，最好在50μm及200μm之間，正如在以下將要討論的。
在金屬配件4的孔5的內表面上陰螺紋7的頂端在金屬配件4的圓周方向上是連續的，儘管它們從被施加拉力的絕緣子的金屬配件4的軸向方向上來看，起到一系列離散突起的作用。當利用嵌壓將金屬配件4徑向地向內變形並將其固定地安裝在FRP杆2上時，這些頂端被強制地壓入到FRP杆2的外表面中。
該金屬配件4的套管部分具有一個與傘裙部分3a對立的端部區域，該區域徑向地向外隆起並在外圓周角處設有平滑的曲面，以避免絕緣子中的飛弧。金屬配件4的這個端部區域8用作維持上述金屬配件4與絕緣護套3的相應端部區域之間的空氣密封性能的一個密封區域。為了實現絕緣護套3和金屬配件4之間密封性能的進一步改善，絕緣護套3的端部區域與金屬配件4的密封區域8之間的間隙可以填以合適的密封樹脂9，例如矽橡膠。
金屬配件4中陰螺紋4的最大高度Rmax與拉力之間的關係將在下面來解釋。圖4是用以表示試驗結果的曲線圖，該試驗利用參照一組試樣導致確定出上述關係。每個在試驗中使用的樣品包括一個FRP杆和根據本發明的一個金屬配件的組合。在該例中，每個FRP杆具有的外徑為19mm，並包括一種被玻璃纖維增強的塑性材料，每個纖維的直徑為13μm，以使得纖維增強的塑性材料的玻璃含量為75±1%。此外，每個金屬配件在其孔的內表面上具有陰螺紋，其軸向螺距為0.5mm及各種最大高度Rmax。在FRP杆的端部分已被插入到金屬配件的孔中後，利用一個模具在套管部分的三個位置上使金屬配件的套管部分受到嵌壓。該模具的寬度為20mm，在三個位置上的嵌壓力分別為260Kg/cm2，270Kg/cm2及260Kg/cm2。所有的嵌夾寬度因而達到60mm。
由圖4可以看出，根據本發明的金屬配件提供了20t的嵌夾結構破壞強度，這時維持金屬配件中的陰螺紋最大高度Rmax基本在5μm及250μm之間的範圍中，因此該配件能經受住不大於20t的施加於絕緣子的拉力。因此甚至當絕緣子被施加了20t或較小的拉力時，也能阻止FRP杆從金屬配件中拉脫出來。
此外，在5μm及50μm之間的範圍中最大高度Rmax的增大產生了破壞強度逐漸增大。這種破壞強度的增加，考慮是由增大了金屬配件中孔的內表面粗糙度引起的，而陰螺紋的螺距則保持不變。這就是說，孔的表面粗糙度的增大結合陰螺紋螺距不變致使螺紋的頂端角變得更加尖銳，由此能更主動地壓入到FRP杆端部區域的外表面中以提供增大的摩擦力。
當最大高度Rmax基本上在50μm及200μm之間的範圍中時，破壞強度基本上保持恆定，其峰值約為22.2t。這是考慮由於在夾持部分中佔優勢的強度超過了FRP杆2外表面中的絕對強度。當然，破壞強度的峰值依賴於夾持寬度及嵌壓力。
當最大高度Rmax大於200μm時，破壞強度呈急劇下降。這是因為螺紋的頂端角度變得過分地尖銳，以使得該頂端有助於切割杆外表面區域中纖維增強塑性材料的玻璃纖維。因此過分地增大表面粗糙度需要相應地增大陰螺紋的螺距，以便使頂端角維持在一個合適的範圍中。
由上述的說明可以理解到本發明提供了一種用於複合電氣絕緣子的改進金屬配件，它用於對作用於絕緣子的拉力提供較高的抵抗力，由此有效地阻止纖維增強塑性材料杆在使用時從金屬配件中拉脫出。
雖然本發明是參照某些優選實施例描述的，但它們僅作為例子方式結合的。當然，在不偏離如附屬權利要求書確定的本發明的範圍的情況下可能作出各種變化及改型。
例如，根據本發明的金屬配件可用於一種複合絕緣子，在其中杆件包括纖維增強塑性材料以外的一種電絕緣樹脂。此外，金屬配件中孔的內表面上的突起可用噴吵工藝作成，並可具有不同的高度，只要它們足夠的細微。
權利要求
1.一種用於複合電絕緣子的金屬配件，該絕緣子包括一個塑性材料作成的杆，其中所述金屬配件包括具有一個孔的可徑向向內變形的套管部分，在該孔中可插入該杆的一個端部分用來將金屬配件固定地安裝在所述杆上，所述孔具有形成了細微突起的內表面。
2.根據權利要求1的金屬配件，其中所述的細微突起是具有基本恆定高度的連續螺脊形式，所述螺脊以預定的軸向螺距螺旋地沿所述孔延伸。
3.根據權利要求2的金屬配件，其中所述螺距約為0.5mm。
4.根據權利要求1的金屬配件，其中所述細微突起具有的最大高度(Rmax)約在5μm及250μm之間的範圍中。
5.根據權利要求4的金屬配件，其中所述最大高度(Rmax)約在50μm及200μm之間的範圍中。
6.根據權利要求1的金屬配件，其中金屬配件是採用嵌壓固定地安裝在絕緣子的杆上。
7.根據權利要求1的金屬配件，其中金屬配件是採用嵌壓固定地安裝在絕緣子的杆上，並用一種粘接材料至少塗在金屬配件中的孔與絕緣子杆對應表面的一個上。
全文摘要
一種用於複合電氣絕緣子(1)的金屬配件，該絕緣子包括一個塑料杆(2)，例如一種FRP杆，金屬配件(4)包括有一個孔(5)的可徑向地向內變形的套管部分，在該孔中可插入杆(1)的一個端部分用於將金屬配件(4)固定地裝配在杆(1)上。金屬配件(4)中的孔(5)具有細微突起(7)的內表面。這些突起(7)對施加在絕緣子(1)上的拉力提供了足夠的阻抗力，由此有效地阻止在使用時杆(2)從金屬配件(4)中拉脫出來。
文檔編號H01B17/00GK1098549SQ94105268
公開日1995年2月8日 申請日期1994年3月25日 優先權日1993年3月25日
發明者國枝茂彥, 正後武司 申請人:日本礙子株式會社