绝缘子及其制造方法与流程

本发明涉及一种绝缘子以及制造该绝缘子的方法。

背景技术：

空心绝缘子在高压输变电领域有着广泛的应用，如应用于断路器、互感器、开关设备等。该空心绝缘子一般包括由浸渍了环氧树脂的玻璃纤维制成的缠绕管和设置在缠绕管的外部的硅橡胶伞裙。

在某些应用中，缠绕管内部的电气装置，例如，断路器，在工作时会出现电弧，而环氧树脂(例如，聚环氧乙烷)的耐电弧能力有限(耐电弧能力通常为80-130s)，因此，缠绕管有时会被电弧烧蚀。

技术实现要素：

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

本发明的一个目的在于提供一种具有较强的耐电弧能力的绝缘子以及该绝缘子的制造方法。

根据本发明的一个方面，提供一种绝缘子，包括：缠绕管；硅橡胶伞裙，形成在所述缠绕管的外表面上；和一对连接法兰，分别安装在所述缠绕管的两端上。在所述缠绕管中设置有一个内绝缘管，所述内绝缘管的外径小于所述缠绕管的内径；并且所述内绝缘管的两端分别安装到所述一对连接法兰上，使得所述内绝缘管被保持在所述缠绕管中，从而在所述内绝缘管与所述缠绕管之间限定一个环形容纳空间。

根据本发明的一个实例性的实施例，所述内绝缘管的中空的内部 限定一个柱状容纳空间，并且所述柱状容纳空间与所述环形容纳空间连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述连接法兰上形成连通孔，所述柱状容纳空间经由所述连通孔与所述环形容纳空间连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述内绝缘管上形成有孔洞，所述柱状容纳空间经由所述孔洞与所述环形容纳空间连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述内绝缘管的端部和所述连接法兰之间具有空隙，所述柱状容纳空间经由所述空隙与所述环形容纳空间连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述内绝缘管和所述连接法兰的配合部分形成有通孔，所述柱状容纳空间经由所述通孔与所述环形容纳空间连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述柱状容纳空间和所述环形容纳空间中填充有绝缘气体或绝缘液体；并且所述环形容纳空间中的绝缘气体或绝缘液体与所述柱状容纳空间中的绝缘气体或绝缘液体连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在每个所述连接法兰的内侧形成有一个环形安装槽，所述内绝缘管的端部插装并固定在所述环形安装槽中。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述内绝缘管的端部上涂覆有粘结剂，所述内绝缘管的端部通过所述粘结剂被粘接和固定在所述环形安装槽中；或者在所述环形安装槽中设置有弹性元件，所述内绝缘管的端部通过所述弹性元件被推压和固定在所述环形安装槽中；或者所述内绝缘管的端部通过连接元件被机械地固定在所述环形安装槽中。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述内绝缘管由耐高温绝缘材料制成，所述耐高温绝缘材料包括含氟聚合物、聚酰亚胺(pi)、聚醚醚酮(peek)、聚苯硫醚(pps)、陶瓷中的一种或多种。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述含氟聚合物为 ptfe(聚四氟乙烯)，pfa(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)，fep(全氟乙烯丙烯共聚物)，etfe(乙烯四氟乙烯共聚物)，thv(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯共聚物)，hte(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯共聚物)，pvdf(聚偏氟乙烯)中的一种或多种。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述内绝缘管由填充有导热粒子的耐高温绝缘材料制成，以提高所述内绝缘管的导热性能。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述导热粒子包括α-氧化铝(α-al2o3)、碳化硼(bn)、氮化铝(aln)、碳化硼(b4c)、碳化硅(sic)、二氧化钛(tio2)、氮化钛(tin)、硫酸钡(baso4)、氟化钙(caf2)、氧化锌(zno)、氧化镁(mgo)、碳酸钙(caco3)、高岭土、云母、滑石粉中的一种或几种。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述内绝缘管的外壁与所述缠绕管的内壁之间的间距大于0.001mm。根据本发明的另一个方面，提供一种制造绝缘子的方法，包括以下步骤：提供一个缠绕管；在所述缠绕管的外表面上注射成型硅橡胶伞裙；将外径小于所述缠绕管的内径的内绝缘管放置在所述缠绕管中；和将一对连接法兰安装在所述缠绕管和所述内绝缘管的两端上，使得所述内绝缘管被保持在所述缠绕管中，从而在所述内绝缘管与所述缠绕管之间限定一个环形容纳空间。

根据本发明的一个实例性的实施例，所述内绝缘管的中空的内部限定一个柱状容纳空间，并且所述柱状容纳空间与所述环形容纳空间连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述连接法兰上形成连通孔，所述柱状容纳空间经由所述连通孔与所述环形容纳空间连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述内绝缘管上形成有孔洞，所述柱状容纳空间经由所述孔洞与所述环形容纳空间连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述内绝缘管的端部和所述连接法兰之间具有空隙，所述柱状容纳空间经由所述空隙与所述环形容纳空间连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述内绝缘管和所述连接法兰的配合部分形成有通孔，所述柱状容纳空间经由所述通孔与所述环形容纳空间连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，前述方法还包括步骤：在所述柱状容纳空间和所述环形容纳空间中填充有绝缘气体或绝缘液体，其中，所述环形容纳空间中的绝缘气体或绝缘液体与所述柱状容纳空间中的绝缘气体或绝缘液体连通。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在每个所述连接法兰的内侧形成有一个环形安装槽，所述内绝缘管的端部插装并固定在所述环形安装槽中。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述内绝缘管的端部上涂覆有粘结剂，所述内绝缘管的端部通过所述粘结剂被粘接和固定在所述环形安装槽中；或者在所述环形安装槽中设置有弹性元件，所述内绝缘管的端部通过所述弹性元件被推压和固定在所述环形安装槽中；或者所述内绝缘管的端部通过连接元件被机械地固定在所述环形安装槽中。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述内绝缘管由耐高温绝缘材料制成，所述耐高温绝缘材料包括含氟聚合物、聚酰亚胺(pi)、聚醚醚酮(peek)、聚苯硫醚(pps)、陶瓷中的一种或多种。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述含氟聚合物为ptfe(聚四氟乙烯)，pfa(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)，fep(全氟乙烯丙烯共聚物)，etfe(乙烯四氟乙烯共聚物)，thv(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯共聚物)，hte(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯共聚物)，pvdf(聚偏氟乙烯)中的一种或多种。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述内绝缘管由填充有导热粒子的耐高温绝缘材料制成，以提高所述内绝缘管的导热性能。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述导热粒子包括α-氧化铝(α-al2o3)、碳化硼(bn)、氮化铝(aln)、碳化硼(b4c)、碳化硅(sic)、二氧化钛(tio2)、氮化钛(tin)、硫酸钡(baso4)、 氟化钙(caf2)、氧化锌(zno)、氧化镁(mgo)、碳酸钙(caco3)、高岭土、云母、滑石粉中的一种或几种。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述内绝缘管的外壁与所述缠绕管的内壁之间的间距大于0.001mm。在根据本发明的前述各个实施例中，在缠绕管中设置有一个内绝缘管，在内绝缘管与缠绕管之间限定一个环形容纳空间，该环形容纳空间将缠绕管与内绝缘管隔离开。因此，设置在内绝缘管中的电气装置产生的电弧就不会触及缠绕管，从而提高了整个绝缘子的耐电弧能力。

此外，在本发明的一些实施例中，可以在前述环形容纳空间中填充有绝缘介质，从而能够进一步地提高整个绝缘子的耐电弧能力。

此外，在本发明的一些实施例中，前述内绝缘管可以采用耐电弧、耐腐蚀和耐高温的含氟聚合物制成，这样能够提高整个绝缘子的耐电弧、耐腐蚀和耐高温的能力。

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

附图说明

图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的绝缘子的纵向剖视图；

图2显示图1所示的绝缘子的内绝缘管和连接法兰的局部放大示意图；

图3显示根据本发明的另一个实例性的实施例的绝缘子的纵向剖视图；

图4显示根据本发明的一个实例性的实施例的绝缘子的内绝缘管的立体示意图；和

图5显示根据本发明的一个实例性的实施例的绝缘子的内绝缘管和连接法兰的局部放大示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本发明的一个总体技术构思，提供一种绝缘子，包括：缠绕管；硅橡胶伞裙，形成在所述缠绕管的外表面上；和一对连接法兰，分别安装在所述缠绕管的两端上。在所述缠绕管中设置有一个内绝缘管，所述内绝缘管的外径小于所述缠绕管的内径；并且所述内绝缘管的两端分别安装到所述一对连接法兰上，使得所述内绝缘管被保持在所述缠绕管中，从而在所述内绝缘管与所述缠绕管之间限定一个环形容纳空间。

根据本发明的另一个总体技术构思，提供一种制造绝缘子的方法，包括以下步骤：提供一个缠绕管；在所述缠绕管的外表面上注射成型硅橡胶伞裙；将外径小于所述缠绕管的内径的内绝缘管放置在所述缠绕管中；和将一对连接法兰安装在所述缠绕管和所述内绝缘管的两端上，使得所述内绝缘管被保持在所述缠绕管中，从而在所述内绝缘管与所述缠绕管之间限定一个环形容纳空间。

图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的绝缘子的纵向剖视图。

如图1所示，该绝缘子主要包括缠绕管110、硅橡胶伞裙120、一对连接法兰140和内绝缘管130。

在本发明的一个实例性的实施例中，如图1所示，缠绕管110可以为由浸渍了环氧树脂的玻璃纤维制成。具体地，可以将浸渍了环氧树脂的玻璃纤维缠绕在一个芯柱(未图示)上，并加热使之固化，以形成缠绕管110。

如图1所示，硅橡胶伞裙120可以通过注塑工艺形成在缠绕管110的外表面上。

如图1所示，一对连接法兰140分别安装在缠绕管110的两端上。一对连接法兰140可以由金属或者绝缘材料制成。在本发明的一个实施例中，一对连接法兰140可以通过粘结剂被粘接和固定在缠绕管110的两端上。

请继续参见图1，在图示的实施例中，内绝缘管130的外径小于缠绕管110的内径，并且该内绝缘管130设置在缠绕管110中。内绝缘管130的两端分别安装到一对连接法兰140上，使得内绝缘管130被保持在缠绕管110中，从而在内绝缘管130与缠绕管110之间限定一个环形容纳空间s2，该环形容纳空间s2将缠绕管110与内绝缘管130隔离开。因此，设置在内绝缘管130中的电气装置产生的电弧就不会触及缠绕管110，从而提高了整个绝缘子的耐电弧能力。

在本发明的一个实例性的实施例中，内绝缘管130可以由耐高温绝缘材料制成。在本发明的一个实例性的实施例中，合适的耐高温绝缘材料可以包括：含氟聚合物、聚酰亚胺pi、聚醚醚酮peek、聚苯硫醚pps、陶瓷中的一种或多种。

在本发明的一个实例性的实施例中，为了进一步提高整个绝缘子的耐电弧、耐高温和耐腐蚀的能力，前述内绝缘管130可以由具有优秀的耐高温、耐电弧、耐腐蚀的性能的含氟聚合物制成。在本发明的一个实施例中，该含氟聚合物可以为ptfe(聚四氟乙烯)，pfa(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)，fep(全氟乙烯丙烯共聚物)，etfe(乙烯四氟乙烯共聚物)，thv(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯共聚物)，hte(六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯共聚物)，pvdf(聚偏氟乙烯)中的一种或多种。

在本发明的一个实例性的实施例中，内绝缘管130由填充有导热粒子的耐高温绝缘材料制成，以提高内绝缘管130的导热性能和散热性能，防止内绝缘管130因局部过热而受损。

在本发明的一个实例性的实施例中，合适的导热粒子包括α-氧 化铝α-al2o3)、碳化硼bn、氮化铝aln、碳化硼b4c)、碳化硅sic、二氧化钛tio2、氮化钛tin、硫酸钡baso4、氟化钙caf2、氧化锌zno、氧化镁mgo、碳酸钙caco3)、高岭土、云母、滑石粉中的一种或几种。

如图1所示，在本发明的一个实例性的实施例中，内绝缘管130的中空的内部限定一个柱状容纳空间s1。在每个连接法兰140上形成连通孔141。前述柱状容纳空间s1经由该连通孔141与环形容纳空间s2连通。这样，可以保证柱状容纳空间s1和环形容纳空间s2中的压力保持一致，以防止柱状容纳空间s1和环形容纳空间s2中的压力不一致导致内绝缘管130受损。

如图1所示，在本发明的一个实例性的实施例中，在柱状容纳空间s1和环形容纳空间s2中填充有绝缘气体或绝缘液体；并且环形容纳空间s2中的绝缘气体或绝缘液体可以经由连通孔141与柱状容纳空间s1中的绝缘气体或绝缘液体连通。这样，在使用过程中，柱状容纳空间s1和环形容纳空间s2中的压力始终保持一致，从而能够防止由于柱状容纳空间s1和环形容纳空间s2中的绝缘气体或绝缘液体的压力不一致导致内绝缘管130受损。

在本发明的一个实施例中，前述绝缘气体可以为sf6，前述绝缘液体可以为绝缘油，例如，绝缘油。

但是，请注意，本发明不局限于图示的实施例，例如，在本发明的另一个实例性的实施例中，可以在内绝缘管130上形成有孔洞，这样，柱状容纳空间s1可以经由内绝缘管130上的孔洞与环形容纳空间s2连通。在本发明的另一个实例性的实施例中，可以在内绝缘管130的端部和连接法兰140之间形成有空隙，这样，柱状容纳空间s1可以经由内绝缘管130的端部和连接法兰140之间的空隙与环形容纳空间s2连通。在本发明的又一个实例性的实施例中，可以在内绝缘管130的端部和连接法兰140之间的配合部分形成有通孔，该通孔穿过内绝缘管130和连接法兰140的侧壁，这样，柱状容纳空间s1可以经由该通孔与环形容纳空间s2连通。

图2显示图1所示的绝缘子的内绝缘管130和连接法兰140的局部放大示意图。

如图1和图2所示，在图示的实施例中，在每个连接法兰140的内侧形成有一个环形安装槽142，内绝缘管130的端部插装并固定在环形安装槽142中。

在本发明的一个实例性的实施例中，如图1和图2所示，该环形安装槽142的尺寸可以与内绝缘管130的端部匹配，这样，内绝缘管130的端部可以直接固定在环形安装槽142中。

图4显示根据本发明的一个实例性的实施例的绝缘子的内绝缘管130的立体示意图。

为了将内绝缘管130的端部更可靠地固定在环形安装槽142中，在本发明的一个实例性的实施例中，如图4所示，可以在内绝缘管130的端部上涂覆有粘结剂131，这样，内绝缘管130的端部可以通过粘结剂131被粘接和固定在环形安装槽142中。

在本发明的一个实施例中，如果内绝缘管130由含氟聚合物制成，在粘接之前，还需要对内绝缘管130的两个端部的表面进行处理，以提高内绝缘管130的两个端部的粘接性能。例如，可以对内绝缘管130的两个端部的表面进行钠化处理、等离子体处理或者电晕处理。

图5显示根据本发明的一个实例性的实施例的绝缘子的内绝缘管130和连接法兰140的局部放大示意图。

为了将内绝缘管130的端部更可靠地固定在环形安装槽142中，在本发明的一个实例性的实施例中，如图5所示，可以在环形安装槽142中设置有弹性元件160，例如，片型弹簧、环形弹簧(例如，巴塞尔弹簧)、橡胶弹性块等。这样，内绝缘管130的端部就可以被弹性元件160保持在环形安装槽142中或被推压在环形安装槽142的内壁上，这样，就能够将内绝缘管130的端部可靠地固定在环形安装槽142中。

但是，请注意，本发明不局限于图示的实施例。例如，在本发明的另一个实例性的实施例中，内绝缘管130的端部可以通过连接元件 被机械地固定在环形安装槽142中，例如，内绝缘管130的端部可以通过螺丝被机械地固定在环形安装槽142中。

图3显示根据本发明的另一个实例性的实施例的绝缘子的纵向剖视图。

如图3所示，在图示的实施例中，在柱状容纳空间s1中填充有绝缘气体或绝缘液体，在环形容纳空间s2中填充有可固化绝缘介质150。可固化绝缘介质150在被填充到环形容纳空间s2之后被固化成固态。

请注意，在本发明的一个实施例中，前述可固化绝缘介质150可以在工厂预先填充到环形容纳空间s2。这样，现场使用时，仅需要在内绝缘管130的柱状容纳空间s1中填充绝缘气体或绝缘液体。

在本发明的一个实例性的实施例中，前述可固化绝缘介质150在固化之前是可以流动的，以便能够被顺利地填充到环形容纳空间s2中。在填充时，该可固化绝缘介质150经由一个连接法兰140上的连通孔141注入到环形容纳空间s2中，环形容纳空间s2中的空气经由另一个连接法兰140上的连通孔141排出。

如图1所示，在图示的实施例中，前述一对连接法兰140适于密封地连接至电气设备的壳体上。在现场应用时，当一对连接法兰140适于密封地连接至电气设备的壳体上之后，可以先将内绝缘管130的柱状容纳空间s1和环形容纳空间s2抽成真空，然后向内绝缘管130的柱状容纳空间s1和环形容纳空间s2中填充绝缘气体或绝缘液体。

在本发明的一个实施例中，内绝缘管130的外壁与缠绕管110的内壁之间的间距大于0.001mm，优选地，大于0.01mm，更优选地，大于0.1mm。请注意，内绝缘管130的外壁与缠绕管110的内壁之间的间距的尺寸取决于实际需要，例如，绝缘子的尺寸大小，绝缘等级要求等。

需要说明的是，由于制造误差和安装误差，有可能导致内绝缘管130的外壁与缠绕管110的内壁之间存在局部接触，这种情况也应当落入本发明的保护范围之内。

下面将根据图1-5来说明根据本发明的一个实例性的实施例的绝缘子的制造方法。该方法主要包括以下步骤：

s100：将浸渍了环氧树脂的玻璃纤维缠绕在芯柱上，并加热使之固化，以形成缠绕管110；

s200：在缠绕管110的外表面上注射成型硅橡胶伞裙120；

s300：将外径小于缠绕管110的内径的内绝缘管130放置在缠绕管110中；和

s400：将一对连接法兰140安装在缠绕管110和内绝缘管130的两端上，使得内绝缘管130被保持在缠绕管110中，从而在内绝缘管130与缠绕管110之间限定一个环形容纳空间s2。

在本发明的一个实施例中，内绝缘管130的中空的内部限定一个柱状容纳空间s1，并且在每个连接法兰140上形成连通孔141，柱状容纳空间s1经由连通孔141与环形容纳空间s2连通。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，前述方法还可以包括步骤：在柱状容纳空间s1和环形容纳空间s2中填充绝缘气体或绝缘液体，其中，环形容纳空间s2中的绝缘气体或绝缘液体经由连通孔141与柱状容纳空间s1中的绝缘气体或绝缘液体连通。

在本发明的另一个实施例中，如图3所示，前述方法还可以包括步骤：在环形容纳空间s2中填充可固化绝缘介质150，并且在柱状容纳空间s1中填充有绝缘气体或绝缘液体，其中，可固化绝缘介质150在被填充到环形容纳空间s2之后被固化成固态。

在本发明的一个实例性的实施例中，如图1和图4所示，可以在内绝缘管130的端部上预先涂覆有粘结剂131，这样，在内绝缘管130的端部插装到连接法兰140的环形安装槽142中之后，内绝缘管130的端部就可以通过该粘结剂131被粘接和固定在环形安装槽142中。

在本发明的另一个实例性的实施例中，如图5所示，可以在环形安装槽142中预先安装有弹性元件160，这样，在内绝缘管130的端部插装到连接法兰140的环形安装槽142中之后，内绝缘管130的端部就可以通过该弹性元件160被可靠地固定在环形安装槽142中。

在本发明的一个实例性的实施例中，在将硅橡胶伞裙120成型在缠绕管110的外表面上之前，可以预先在缠绕管110的外表面上涂覆一层粘结剂，以增加硅橡胶伞裙120与缠绕管110之间的结合力。

在前述方法中，内绝缘管可以由具有耐高温、耐电弧、耐腐蚀等性能的含氟聚合物制成，因此，能够保证内绝缘管在断路器开断时不因烧蚀而丧失电气性能和力学性能。

在前述方法中，内绝缘管在形成硅橡胶伞裙之后才设置在缠绕管的内部中，因此，不会因为硅橡胶伞裙注射成型时的压力影响内绝缘管的完整性。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。