用于高电压气体绝缘式开关装置的绝缘器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于气体绝缘式装置的绝缘器(1)。绝缘器包括注射模制式绝缘盘(2)和导体(3)。通过注射模制第一材料来制造绝缘盘(2)。绝缘盘(2)包括被内部突边(5)包围的中心开口(4)，导体(3)布置在内部突边(5)的内部。布置在内部突边(5)和导体(3)之间的间隙(18)至少部分地填充有第二材料，以在绝缘盘(2)和导体(3)之间形成过渡器件(19)。
【专利说明】用于高电压气体绝缘式开关装置的绝缘器
【技术领域】
[0001]本发明的各方面涉及用于气体绝缘式装置的绝缘器，特别地，涉及包括包围高电压导体的绝缘盘的绝缘器。另外的方面涉及包括这种绝缘器的气体绝缘式装置。另外的方面涉及制造这种绝缘器的方法。
【背景技术】
[0002]气体绝缘式开关装置(GIS)容纳高电压导体，诸如被施用高电压的铅导体。为了使高电压导体与其它构件和外部屏蔽和绝缘开，这种设备包括填充有绝缘气体(一般是介电气体，诸如SF6)的接地金属封罩。
[0003]为了使高电压导体稳固地固定在装置容积的内部，使其处于足够远离接地封罩(诸如)以避免介电击穿的位置，在GIS封罩的内部提供绝缘器。绝缘器在其外部边缘处固定到封罩上，并且绝缘器具有用于容纳高电压导体的中心开口。间隔件的主要部分是绝缘盘，在其中心处有开口。一些间隔件可具有附连到绝缘盘的外周边上的金属电枢环。电枢环可具有附连器件，诸如螺纹孔，附连器件允许绝缘盘稳固地附连到GIS封罩上。
[0004]长时间以来，为了制造GIS中的绝缘器，已经使用填充有氧化铝的环氧树脂作为基本材料。环氧树脂是具有良好的电绝缘属性和机械强度的材料，但也有缺点。环氧树脂在环境上不友好，而且制造过程(模制)复杂、耗时，而且因此成本也较高。环氧树脂绝缘器的额外的缺点是材料固有的脆弱性。如果加载得太高，这个脆弱性可导致不合需要的突然失效，并且因此需要密切控制，以确保恰当的部件功能。制造过程复杂，但生产稳定对于良好的部件品质是至关重要的。
[0005]EP2273641以ABB技术公司(ABB Technology AG)的名义提交且在2011年I月公布。它公开了一种用于气体绝缘式装置的间隔件。间隔件包括绝缘盘和围绕绝缘盘的外周缘延伸的电枢，并且预见了电枢固定绝缘盘。为了制造间隔件，将电枢定位在模制机的第一模制腔体中，使得形成第二模制腔体。使绝缘材料进入第二腔体中，然后使绝缘材料固化，使得电枢将绝缘盘固定在其中，从而形成绝缘器。绝缘器的电枢环可具有贯通通道(参见[0056]和图13)，贯通通道沿径向方向延伸穿过环，并且用来铸造模具。
[0006]JP2006340557A 以三菱电气公司(Mitsubishi Electric Corp.)的名义提交且在2006年12月公布。它涉及由注射模制式绝缘器组成的盘形部件。配合在环形凹槽中的O形圈阻止绝缘气体泄漏。可阻止O形圈在组装装备时掉落，因为O形圈配合在围绕盘形部件的中心轴线形成的环形凹槽中。
[0007]JP2004104897A 以富士电气控股有限公司(Fuji Electronic Holding Ltd.)的名称提交，并且它涉及使用可容易地再循环的热塑性树脂制造用于气体绝缘式电力设备的间隔件。沿导体的轴向方向将间隔件的绝缘本体分成多个层。使用热塑性树脂来形成各个层，并且一体地组合分开的本体。通过分开绝缘本体，可使各个分开的本体的厚度减小，从而使得能够用热塑性树脂来注射模制各个分开的本体。使层组合成处于空心壳状况，并且通过粘合、配合或熔合来部分地或全部连结层，从而获得所需机械强度和绝缘强度。这个解决方案的一个缺点在于，绝缘器往往包括对电场有影响的夹杂物。另一个缺点是产品制造困难。
[0008]US4458100 授权给Westinghouse 电气公司(Westinghouse Electric Corp.)且在1984年公布。它涉及一种气体绝缘式传输线，该传输线具有用于将内部导体同心地支承在外部鞘内的绝缘器。使用普通绝缘器将内部高电压导体支承在外部导体内。选择与对内部导体选择的金属具有相似的膨胀系数的材料(诸如环氧树脂)，以便最大程度地降低在绝缘器与导体相遇的关键接口处形成空隙的可能性。
[0009]US4263476 授权给电力科学研究院(Electric Power Research Institute)且在1979年公布。它涉及一种具有单个绝缘器结构的注射模制式绝缘器，它在伸长的柔性气体绝缘式电缆中使用。绝缘器由两个半部组成，半部闭锁在一起，并且通过注射模制过程用任何适当的塑料材料制成。该专利描述了该绝缘器将优选地在用于高电压传输系统(处于高电压(345000伏)，具有较低的频率(60赫兹))的柔性气体绝缘电缆中使用。电缆的中心导体由绝缘器支承在外部波纹状壳体内。壳体填充有处于正压(例如，两至三个大气压)的电负性气体，诸如SF6。
[0010]FE2062268以Areva SA.的名义提交且在2008年3月公布。它涉及一种用于高电压或中等电压装置的绝缘支承件。绝缘支承件基于绝缘聚合物材料，它在其一端处至少包括包含复合材料的区，复合材料包括由带有导电填料的绝缘聚合物材料制成的基质，导电填料是可能封装矿物填料的聚合物填料。
[0011]US7795541B授权给Areva SA.。它首先在2006年公布，并且涉及用于中等电压或高电压电力装备的绝缘装置，绝缘装置在封罩的内部呈盘形，它用作的电导体的支承件。盘由热塑性聚酯制成。可使用传统加工工具用厚板开始制造盘，并且可对盘提供特定组件，例如为了有利于组装或连接支承在盘上的导体。
【发明内容】
[0012]本发明涉及用于例如在开关装置(诸如气体绝缘式装置)中进行电绝缘的绝缘器，其中，绝缘器包括注射模制式绝缘盘和导体。绝缘盘包括被内部突边(bead)包围的中心开口，导体布置在内部突边内部。布置在内部突边和导体之间的间隙至少部分地填充有第二材料，以在绝缘盘和导体之间形成过渡器件。
[0013]绝缘器由热塑性材料制成，这克服了现有技术中固有的缺点。优选使用的热塑性材料具有易延展的性质，并且因此较不容易失效。至少绝缘盘是通过注射模制制造的，注射模制提供以下优点:循环时间缩短，自动化程度提高，以及材料的准备不那么复杂。但是，壁厚可能受到限制，例如小于10 _。绝缘盘可包括用以提高刚度和耐用性的结构构件，诸如肋或其它加强器件。可包覆模制电极或用两个旋在一起的部件组装电极。如果需要，可通过多阶段注射模制过程来建立绝缘盘，在此过程中，结构部件和/或不同的材料一体地组合而形成绝缘盘或绝缘盘的一部分。
[0014]在优选实施例中，根据本发明的绝缘器包括注射模制式绝缘盘和导体，其中，通过注射模制第一材料来制造绝缘盘。不应将用语“第一材料”狭窄地理解为它由单种材料构成，诸如例如PET，而是应宽泛地理解为它可为材料合成物。但是，下面将在本公开中更详细地解释。绝缘盘包括被内部突边包围的中心开口，导体布置在内部突边中。在优选实施例中，外部突边包围绝缘盘。如果合适，可消除外部突边。在内部突边和导体之间形成间隙。中心开口的第一直径至少部分地大于导体的第二外径。间隙至少部分地填充有第二材料，以在绝缘盘和导体之间形成过渡器件。在实施例中，至少最初通过至少一个固定器件来相对于绝缘盘定位导体。这提供使所涉及的部分之间有精确对齐的优点。固定器件可由例如周向固定肋或沿轴向方向延伸的固定肋(轴向固定肋)提供，它们布置成使得导体可相对于绝缘盘恰当地对齐(居中)。固定器件可形成为独立部件，或者形成绝缘盘的组成部分。固定器件可具有用以与第二材料接合(贴合地配合)的至少一个侧向开口。
[0015]导体可包括至少一个第一分配通道，第一分配通道用于注射第一材料，以形成绝缘盘。绝缘盘可包括薄的区域，该区域形成在制造绝缘盘时支持均匀地分配材料的喷嘴。喷嘴优选布置在第一分配通道和内部突边之间。喷嘴后来可形成固定器件的一部分。喷嘴可至少部分地布置在导体的内部。周向通道可布置在喷嘴的内侧，以在绝缘盘的制造期间，沿周向方向分配第一材料。导体可包括布置在导体内的至少一个第二分配通道，通过第二分配通道来注射用于形成过渡器件的第二材料。备选地或另外，例如通过机器人将用于形成过渡器件的第二材料插入到轴向间隙中。过渡器件可贴合地配合到绝缘盘和/或导体上。
[0016]在实施例中，内部和/或外部突边由多个加强肋支撑，加强肋布置在第一和第二侧表面中的至少一个上，从而形成加强肋结构。加强肋结构可包括布置在内部突边和外部突边之间的若干径向加强肋和/或至少一个周向加强肋(中间突边)。加强肋结构还可包括成蜂巢布置的加强肋。大体上，加强肋的厚度相对于绝缘盘的壁的厚度改变最多20%。加强肋可具有相对于中心开口均匀分布的设置。加强肋可具有弯曲形状，或者布置成相对于导体的中心轴线成角度。绝缘盘可具有锥形形状。如果合适，绝缘器可包括至少一个交叉端口，交叉端口例如在两个加强肋之间沿轴向方向延伸。至少一个交叉端口用来在气体绝缘式装置的若干区段之间交换绝缘器气体。加强肋可直接或间接地互连内部和外部突边。为了减小局部壁厚，加强肋可布置成相对于绝缘盘的壁交替。
[0017]取决于应用领域，绝缘盘可被用传导性材料制成的凸缘包围。如果合适，绝缘器可包括至少一个场控制元件，场控制元件至少部分地嵌在绝缘盘中。通常，至少一个场控制元件通过连接元件而电互连到导体或凸缘上。
[0018]如果合适，至少一个密封件附连到绝缘盘上。可通过将至少一个密封件注射模制到绝缘盘上来将至少一个密封件连结到绝缘盘上。过渡器件可包括传导性材料。
[0019]用于制造绝缘器的方法包括以下方法步骤:
(a)提供用注射模制绝缘盘的模具，绝缘盘包括包围中心开口的内部突边；
(b)将导体布置在中心开口的内部，导体与内部突边相距间隙；
(c)将第二材料引入到间隙中，以在内部突边和导体之间形成过渡器件。
[0020]如果合适，通过布置在导体的内部的至少一个通道来注射第一材料。可通过布置在导体的内部的通道以及/或者通过直接注射来将第二材料注射到间隙中。在注射第一材料的步骤之前，可将导体预加热到限定温度。由于这个原因，模具可包括例如呈适当的连接通道的形式的适当的器件，以互连到布置在导体中的至少一个通道上。备选地或另外，模具可设计成使得可直接从外部接近导体，即，模具包括开口，当导体布置在闭合模具的内部时，可通过开口从外部接近导体，相应地接近布置在导体中的通道。模具可包括用以在注射模制过程期间接收和临时固定导体的转接器。转接器可设计成可互换的，使得可用同一模具处理不同的导体。如果合适，转接器可为模具的腔体的一部分，从而至少部分地接触注射模制的材料。
[0021]用于制造绝缘盘的模具大体包括:第一模具半部、沿着分离面与第一模具半部对接的第二模具半部、对应于绝缘盘的至少一个腔体，腔体被第一和第二模具半部包围。模具可进一步包括:至少一个转接器，转接器适合在注射模制绝缘盘的期间接收和临时固定导体；布置在第一模具半部处的至少一个注射喷嘴，注射喷嘴布置成直接或间接地排到至少一个腔体中。取决于绝缘器的应用领域和设计，使用至少两个不同的注射喷嘴来注射材料是可行的。注射模具可包括至少一个转接器，转接器可形成一个模具半部的一部分。至少一个转接器可具有大体圆柱形的形状。至少一个转接器可包括用以临时接收和固定导体的夹持器件。至少一个转接器可布置成可独立于模具半部的移动而移位。至少一个转接器可布置成可克服弹簧力而移位。如果独立于导体而制造绝缘盘，则使用后来被导体取代的模造物是可行的。将模造物置于模具中，而非转接器中。如果需要，形成绝缘盘的内部的区域可完全结合在模具中。注射模具可包括至少一个排出器。排出器优选布置在第二模具半部处，以从注射模具中排出绝缘器。至少一个排出器可布置在绝缘盘的外缘边的区域中，并且对绝缘盘的外缘边起作用。备选地或另外，至少一个排出器可布置在绝缘盘的导体的区域中，并且对绝缘盘的导体起作用。另外的排出器可布置在它们之间。
[0022]至少一个注射喷嘴可在绝缘盘的外缘边的区域中排到腔体中。此外，备选地或另外，至少一个注射喷嘴可通过布置在导体和/或另一个模具部件中的至少一个通道而排到腔体中。备选地或另外，至少一个注射喷嘴可通过设计成用作片门的至少一个间隙而排到腔体中。至少一个间隙可互连到室中，材料首先排到该室中。至少一个间隙可在周向方向上具有不同的几何构造，和/或具有几个节段。
[0023]在优选实施例中，通过相对于绝缘盘布置在周向位置处的至少一个第一分配通道来注射材料。分配通道至少部分地包围绝缘盘。如果合适，分配通道可分成几个节段。
[0024]用于制造上面描述的绝缘盘的方法大体包括以下方法步骤:
a.提供注射模具，注射模具具有:
1.第一模具半部；
?.沿着分离面与第一模具半部对接的第二模具半部；
ii1.对应于绝缘器的腔体，其被第一和第二模具半部包围；
iv.布置在第一模具半部处的至少一个注射喷嘴，其适合将液化材料直接或间接地排到腔体中；
b.通过使第一模具半部相对于第二模具半部移动直到腔体闭合，来闭合模具；
C.通过至少一个注射喷嘴注射液化材料；
d.通过使第一模具半部(16)相对于第二模具半部(17)移动来打开模具；以及
e.从模具腔体(17)中移除绝缘器。
[0025]如果需要，可行的是在模具中提供至少一个转接器，转接器适合在注射模制绝缘盘的期间接收和临时固定导体。在这种情况下，在将液化材料注射到腔体中之前，通过使第一模具半部相对于第二模 具半部沿第一方向移动来打开模具。然后，将导体附连到至少一个转接器上，并且后续闭合模具。
[0026]模具的至少一部分可布置成可移动，以减小腔体的容积，并且从而在注射液化材料之后和/或在注射期间，压缩腔体中的材料。通过这个压缩步骤，可改进绝缘盘的表面的品质。可通过使模具半部从第一位置相对地移动到第二闭合位置来执行压缩步骤。备选地或另外，可将至少一个模具半部的至少一个节段设计成可独立于模具半部的移动而移动。例如，对于压缩步骤，外部突边的区域中的环状节段可布置成可移动。因而在绝缘盘的功能关键区域中避免有分离线是可行的。
[0027]注射压缩模制过程可进一步增加注射模制过程的优点，尤其是通过在压缩步骤期间使压力均匀地分布在模具腔体中来帮助减小部件中的残余应力。这个有利的压力分布还将产生优良的表面品质-当与镜面抛光式模具腔体表面结合起来使用时。绝缘器表面的表面粗糙度尽可能低的另一个优点在于，与粗糙度较高的绝缘器表面相比，电场在绝缘器表面处局部不那么强烈。在下文，用语表面粗糙度要理解为表面品质，即，实际表面相对于其理想形式的竖向偏差量。这些偏差大体与本体的表面上的波峰/波谷的大小和数量有关。如果这些偏差大，则表面粗糙；如果它们小，则表面光滑。表面粗糙度值越低，则一旦绝缘盘处于高电压气体绝缘式装置的运行状态中，电场就在局部不那么强烈。这个关于注射压缩模制产生的作用和优点的解释不限于这个特定实施例，而是同样适用于本申请中公开的所有其余实施例。
[0028]如果合适，启动至少一个排出器，以使绝缘器从注射模具中排出。若干注射喷嘴可围绕模具的中心布置成至少一个同心排或至少一个组。若干注射喷嘴可同时或按顺序启动，例如其中至少两个注射喷嘴在不同时间启动，以获得均匀的材料分配。可对导体的外表面进行表面处理，以及/或者用涂层材料涂履导体的外表面，以提高注射模制到外表面上的材料的粘合性。
[0029]在实施例中，第一材料是以下材料组成的组中的至少一个:聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯)、聚酰胺(PA)、聚砜(例如PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚丙烯(PP)、聚甲醛(POM)、酚醛(PE)、不饱和聚酯(UP)、聚亚安酯(PUR和PU)。第一材料可包括以下填料材料组成的组中的至少一个填料材料:聚`酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚亚安酯、聚亚烃基对羟基苯甲酸盐(polyalkylene paraoxybenzoate)、苯酌.型、羊毛、丝绸、棉花、人造丝、醋酸纤维素、亚麻、苎麻、黄麻、芳族聚酸胺纤维、玻璃、海泡石、钛酸钾、陶瓷、氧化铝、硅酸钙、矿毛绝缘纤维。第二材料可为以下材料组中的至少一个:热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚亚安酯(TPU)、环氧树脂或聚亚安酯(PUR或PU)。第三材料可填充在由至少两个肋界定的空间中。备选地或另外，第三材料可用来涂覆绝缘盘的侧表面(壁)和/或肋。所述第三材料可为以下组成的组中的至少一个:热塑性弹性体(TPRE)、热塑性聚亚安酯(!PU)、聚亚安酯(PUR或PU)或硅树脂。为了经济地制造绝缘器，第一材料优选为以下材料组成的组中的至少一个:聚酯(例如PET、PBT)、聚酰胺(PA)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚丙烯(PP)、聚甲醛(POM)、酚醛(PF)、不饱和聚酯(UP)或聚亚安酯(PUR和PU)。为了获得高的热稳定性，以下聚合物组成的组中的至少一个是优选的:聚砜(例如PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)或聚醚醚酮(PEEK)。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]根据下文给出的详细描述和附图，将更全面地理解本文描述的发明，描述和附图不应被理解为局限于所附权利要求中描述的发明。附图显示:
图1显示绝缘器的第一实施例的透视图；
图2显不第一实施例的正视图；
图3显示根据图2的第一实施例的沿着截面线3-3的截面图；
图4显示绝缘器的第二实施例的透视图；
图5显示第二实施例的正视图；
图6显示根据图5的第二实施例的沿着截面线6-6的截面图；
图7显示绝缘器的第三实施例的部分剖开的透视图；
图8显示具有第二材料构件的根据图7的第三实施例；
图9显示绝缘器的第四实施例的透视图；
图10显不第四实施例的正视图；
图11显示根据图10的第四实施例的沿着截面线11-11的截面图；
图12显示绝缘器的第五实施例的透视图；
图13显示第五实施例的正视图；
图14显示根据图13的第五实施例的沿着截面线14-14的截面图；
图15显示绝缘器的第六实施例的透视图；
图16显示第六实施例的正视图；
图17显示根据图16的第六实施例的沿着截面线17-17的截面图；
图18显示绝缘器的第七实施例的透视图；
图19显不第七实施例的正视图；
图20显示根据图19的第七实施例的沿着截面线20-20的截面图。
【具体实施方式】
[0031]当结合附图阅读时，将更好地理解以上概述以及优选实施例的以下详细描述。为了说明本发明，在图中显示了若干实施例，其中，相同标号在若干幅图中表示相似部件，但要理解的是，本发明不限于公开的具体方法和手段。
[0032]图1显示根据本发明的绝缘器I的第一实施例的透视图。图2显示根据图1的绝缘器的正视图，而图3显示根据图2的绝缘器I的沿着截面线3-3的截面图。
[0033]图4显示根据本发明的绝缘器I的第二实施例的透视图。图5显示根据图4的绝缘器的正视图。图6显示根据图5的绝缘器I的沿着截面线6-6的截面图。
[0034]图7显示根据本发明的绝缘器I的第三实施例的透视图，并且绝缘器I部分地剖开，绝缘器I的内部变得可见。图8显示根据图7的绝缘器，并且绝缘器包括第二材料构件，如将在后面更详细地描述的那样。
[0035]图9显示根据本发明的绝缘器I的第四实施例的透视图。图10显示根据图9的绝缘器的正视图，而图11显示根据图10的绝缘器I的沿着截面线11-11的截面图。
[0036]图12显示根据本发明的绝缘盘2的第五实施例的透视图。图13显示根据图12的绝缘盘2的正视图，而图14显示根据图13的绝缘盘2的沿着截面线14-14的截面图。
[0037]图15显示根据本发明的绝缘盘2的第六实施例的透视图。图16显示根据图15的绝缘盘2的正视图，而图17显示根据图16的绝缘盘2的沿着截面线17-17的截面图。[0038]图18显示根据本发明的绝缘盘2的第七实施例的透视图。图19显示根据图18的绝缘盘2的正视图，而图20显示根据图19的绝缘盘2的沿着截面线20-20的截面图。
[0039]根据本发明的绝缘器I大体包括导体3，导体3布置在绝缘盘2的中心开口 4中。如果合适，绝缘盘2包括相对于内部和外部来界定绝缘盘2的内部突边5和外部突边6。内部突边5和/或外部突边6可由径向加强肋7支撑，以提高绝缘盘2的机械稳定性。径向加强肋7可布置成在至少一侧突出得高于壁14。
[0040]通过注射模制第一材料来制造显示的实施例的绝缘盘2。可在一个或若干个步骤中执行注射模制过程，其中，可将导体3置于模具(未详细显示)的内部，以对绝缘盘2进行注射模制过程。模具更优选包括转接器，预见到转接器在注射模制过程期间接收和固定导体。转接器可设计成可互换的，使得可用同一模具处理不同的导体，或者同一转接器可在不同的模具中用来制造不同的绝缘盘2。为了注射模制至少一种材料，模具可包括例如呈适当的连接通道的形式的适当的器件，以互连到布置在导体中的至少一个通道上。备选地或另外，模具可设计成使得可直接从外部接近导体，即，模具包括开口，当导体布置在闭合模具的内部时，可通过开口从外部接近导体，相应地接近布置在导体中的通道。
[0041]在另一个实施例中，首先制造绝缘盘2，并且在绝缘盘2制造好之后，将导体安装在开口 4的内部。在某些实施例中，导体3和绝缘盘2至少部分地隔开间隙18，间隙18至少部分地填充有第二材料，以形成过渡器件19。
[0042]如果合适，可用适当的材料涂覆导体3和/或绝缘盘2的接口表面，以及/或者对其进行表面处理，以提高接合过程。
[0043]图1至3中显示的绝缘器I的第一实施例包括绝缘盘2，绝缘盘2具有内部突边5和外部突边6。内部突边5包围中心开口 4,导体3以同轴方式布置在中心开口 4中。间隙18在导体3和内部突边5之间沿竖向方向(z轴线)延伸。间隙18被第二材料填充，从而形成过渡器件19，过渡器件19互连绝缘盘2和内部导体。如可在根据图3的截面图中看到的那样，导体包括齿26，齿26与过渡器件19贴合地配合。不应在狭义上将用语“齿”理解为锯齿状结构，因为由于介电原因，应避免有尖锐边缘。而是应在广义上将用语“齿”理解为关于任何适当的锁定器件的代表性用语，锁定器件用于通过相对于绝缘器的中心轴线改变直径来建立贴合配合。那个接合手段阻止绝缘器本体与绝缘过渡器件19在轴向方向上(即，在绝缘器的中心轴线的方向上)容易地从导体剥离。此外，锁定器件用于分别增大导体和绝缘盘之间或导体和过渡器件19之间的总接触表面。
[0044]由突边5形成的开口 4具有锥形形状，其中最小直径相对于竖向方向在中间，并且朝两端增大。例如用机器人或另一个适当的装置将第二材料填充到间隙中。如果合适，可用涂层材料涂覆导体3和/或绝缘盘2的接触第二材料的表面的内侧，以改进粘合性。在这个实施例中，内部突边5和外部突边6由径向加强肋7支撑，径向加强肋7沿周向方向均匀地分布。如可在图3中看到的那样，径向加强肋7具有锥形形状，其厚度沿径向方向减小。径向加强肋7布置成垂直于中心轴线。如果合适，肋7可布置成相对于中心轴线a成角度(即，以倾斜方式)。壁14沿周向方向布置在径向加强肋7之间。如果需要，壁14可省略而由开口(交叉端口)15代替。交叉端口 15阻止气体绝缘式装置的两个相邻区段以气密的方式彼此密封。如果需要，两个加强肋之间的空间可至少部分地填充有上面提到的第三材料(由阴影区域示意性指示)。如果需要，整个侧表面或仅其特定部分可被第三材料覆至JHL ο
[0045]为了制造绝缘器1，通常执行以下步骤:
a.提供用于注射模制绝缘盘2的模具，绝缘盘2包括包围中心开口4的内部突边5 ；
b.将导体3布置在中心开口4的内部，其中，导体3与内部突边5相距间隙18 ；
c.将第二材料引入到间隙18中，以在内部突边5和导体3之间形成过渡器件19。
[0046]图4至6中显示的绝缘器I的第二实施例大体对应于上面提到的第一实施例。第二实施例包括绝缘盘2，固定器件使绝缘盘2直接接触导体3，固定器件呈沿轴向方向(z方向)布置的固定肋16的形式。固定肋16设计成相对于绝缘盘2定位和固定导体3，至少直到将第二材料施用到间隙18中形成过渡器件19为止。固定肋保证导体与绝缘盘2精确地对齐。固定肋16布置成沿周向方向均匀地分布。如可在图5和6中看到的那样，与第一实施例不同，这个第二实施例的加强肋7布置成沿周向方向相对于壁14交替。
[0047]使用根据图4至6的实施例中的导体3来注射第一材料，以至少部分地形成绝缘盘2。因此导体3包括第一分配通道10.1，喷射喷嘴(未详细显示)可连接到第一分配通道10.1上，以注射第一材料，以如下面描述的那样形成绝缘盘2。如可在图5中看到的那样，分配通道10.1具有星形布置，并且与轴向固定肋16对齐，在制造步骤期间，通过分配通道10.1来进行材料注射。这可在注射模制过程期间支持均匀地分配材料。为了制造绝缘盘2，将导体3定位在模具(未详细显示)(模具通常至少部分地是待制造的成品绝缘盘2的凹模)中，然后闭合模具，并且将液体形式的第一材料注射到分配通道10.1中，直到用以形成绝缘盘2的模具被充分填充。第一材料通过固定肋16进入到模具中。在注射第一材料之前，可加热导体3，直到实现某个温度为止。这可改进注射模制过程的结果。在材料凝固之后，打开模具，并且移除导体3和绝缘盘2。如果合适，可在多阶段注射模制过程中制造绝缘盘2，其中，在若干个阶段中建立绝缘盘2。如可在图5和6中看到的那样，导体3可配备有第二分配通道10.2，第二分配通道10.2用来将第二材料注射到间隙18中，以形成过渡器件19。
[0048]可避免有第一分配通道10.1和/或第二分配通道10.2，并且可通过传统的注射模制过程来制造绝缘盘和/或过渡器件，其中，不通过导体3注射第一材料和/或第二材料。例如在绝缘盘2制造好之后，将导体3置于绝缘盘2的中心开口 4中，其中，轴向固定肋16以精确的方式固定和定位导体3。然后例如通过第二分配通道将第二材料填充到间隙18中，以形成过渡器件19。备选地或另外，直接将第二材料填充到间隙18中，以形成过渡器件19。
[0049]在根据图7和8的第三实施例的中心开口 4中，可看见呈周向固定肋17的形式的固定器件，周向固定肋17在内部端上并入到加厚部11中，导体3可定位和固定在加厚部11的内部，如图7中显示的那样。间隙18沿轴向方向在周向固定肋17的上面和下面延伸，间隙18如图8中显示的那样被第二材料填充而形成过渡器件19。固定器件可包括至少一个侧向开口 20。
[0050]在根据图4至6的第二实施例的意义上，导体3可包括用以喷射模制塑料材料的第一和/或第二分配通道。如果存在第一分配通道，则它们优选地互连到加厚部11上，加厚部11用作周向通道，以沿周向方向均匀地分配材料，以及通过在模具中形成于周向肋17的区域中的间隙均匀分配材料，该间隙用作喷嘴，以将材料引入和均匀地分配到绝缘盘2中。[0051 ] 在根据图7和8的第三实施例中，绝缘盘2被由传导性材料制成的外部环22包围。适当的材料的示例是铁磁性合金或具有含碳物的聚合物。两个场控制元件21.1、21.2嵌在绝缘盘2中。内部场控制元件21.1通过内部连接元件23.1而电互连到导体3上。外部场控制元件21.2通过外部连接元件23.2来与外部环22电互连。
[0052]根据图9至11的第四实施例大体对应于上面提到的其它实施例。如可在根据图11的截面图中看到的那样,绝缘盘2包括密封件24，密封件24通过绝缘盘2中的轴向开口28穿透绝缘盘2。密封件24优选由注射模制过程制成。因此，将绝缘盘2置于注射模具中，并且注射第三或第四材料，以形成密封件。在显示的实施例中，可通过外部突边6中的径向开口 29来注射用于密封件的材料。
[0053]图12至14显示适合在根据本文描述的发明的绝缘器I中使用的绝缘盘2的第五实施例。绝缘盘2大体具有与前述绝缘盘2相同的设计。因此关于一般解释，对那些进行了参照。通过注射模制第一材料来制造绝缘盘2。它包括径向加强肋7和周向加强肋30。周向加强肋30同轴地布置在形成闭合圆的内部突边和外部突边之间。一些径向加强肋7互连内部突边5和外部突边6。其它径向加强肋7具有较短的设计，并且在绝缘盘2的在外部突边6和周向加强肋30之间的外部区域中延伸。显示的绝缘盘对于具有较大直径的绝缘器是优选的。如可看到的那样，径向加强肋7和周向加强肋30全部在轴向方向上都具有相同厚度，厚度仅在外部突边6的区域中减小。壁14在加强肋7、30之间延伸，壁14阻止泄漏。如果需要，可预见至少一个交叉端口(未详细显示)，以交换绝缘器气体，如上面提到的那样。
[0054]图15至17显示适合在根据本文描述的发明的绝缘器I中使用的绝缘盘2的第六实施例。绝缘盘2大体具有与前述绝缘盘2相同的设计。因此关于一般解释，对那些进行了参照。通过注射模制第一材料来制造绝缘盘2。如可在图17中看到的那样，轴向加强肋7具有波状横截面。这提供以下优点:可容易地清洁侧表面8.1,8.2，尤其是在装置的组装期间。此外，加强肋7提供高的机械耐用性和低的材料消耗。另一个优点在于，材料在注射模制式期间均等地分布。
[0055]图18至20显示适合在根据本文描述的发明的绝缘器I中使用的绝缘盘2的第七实施例。绝缘盘2大体具有与前述绝缘盘2相同的设计。因此关于一般解释，对那些进行了参照。通过注射模制第一材料来制造绝缘盘2。加强肋7具有蜂巢状设计，它支持分配出现的力。
[0056]标号列表
a中心轴线 I绝缘器 2绝缘盘 3导体 4中心开口 5内部突边 6外部突边 7径向加强肋 88.1:第一侧表面(绝缘盘)
8.2:第二侧表面(绝缘盘)
9注射开口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(导体)
13分配开口
14壁(在肋之间)
15交叉端口(开口)
16轴向固定肋(固定器件)
17周向固定肋(固定器件)/喷嘴
18间隙
19过渡器件/粘结剂材料
20侧向开口21
21.1:内部场控制元件/导体
21.2:外部场控制元件/凸缘22凸缘(外部环)
23
23.1:内部连接元件(场控制元件/导体)
23.2:外部连接元件(场控制元件/凸缘)24密封件
25填料(填充在肋之间的材料)
26齿(锁定元件)
28轴向开口(绝缘盘)
29径向开口(绝缘盘)
30周向加强肋。
【权利要求】
1.一种用于气体绝缘式装置的绝缘器(I)，包括注射模制式绝缘盘(2)和导体(3)，其中，通过注射模制第一材料来制造所述绝缘盘(2)，其中，所述绝缘盘(2)包括被内部突边(5)包围的中心开口(4)和包围所述绝缘盘(2)的外部突边(6)，所述导体(3)布置在所述内部突边(5)的内部，以及其中，布置在所述内部突边(5)和所述导体(3)之间的间隙(18)至少部分地填充有第二材料，以在所述绝缘盘(2)和所述导体(3)之间形成过渡器件(19)。
2.根据权利要求1所述的绝缘器(I)，其特征在于，通过至少一个固定器件(17)来相对于所述绝缘盘(2)定位所述导体(3)。
3.根据权利要求2所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述导体(3)以贴合配合的方式布置在所述固定器件(17)的内部。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(1)，其特征在于，所述固定器件是以下一组固定器件中的至少一个:周向肋(17)、至少三个轴向肋(16)、台肩，所述台肩形成用于限制所述导体相对于所述绝缘器本体沿一个方向的轴向移动的机械止动件。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述固定器件(17)一体地连接到所述绝缘盘(2)上。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述导体(3)包括至少一个第一分配通道(10.1)，所述第一分配通道(10.1)用于注射所述第一材料，以形成所述绝缘盘⑵。
7.根据权利要求6所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述绝缘盘(2)包括用于在所述绝缘盘(2)的注射模制期间均匀地分配材料的桥接元件(17)，所述桥接元件(17)布置在所述第一分配通道(10.1)和所述内部突边(5)之间。
8.根据权利要求7所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述桥接元件(17)至少部分地布置在所述导体(3)的内部。
9.根据权利要求7或8所述的绝缘器(I)，其特征在于，在所述桥接元件(17)的内侧布置有周向通道(11)，以在所述绝缘盘(2)的注射模制期间沿周向方向分配材料。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述导体(3)包括布置在所述导体(3)的内部的至少一个第二分配通道(10.2)，在注射模制所述绝缘盘(2)之后，可通过所述第二分配通道(10.2)注射用于形成过渡器件(19)的第二材料。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述过渡器件(19)贴合地配合到所述绝缘盘(2)和/或所述导体上。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述内部突边(5)和/或所述外部突边出)由布置在第一侧表面(8.1)和第二侧表面(8.2)中的至少一个上的多个肋(7)支撑，使得形成肋结构(7)。
13.根据权利要求12所述的绝缘器(1)，其特征在于，所述肋(7)的厚度与壁(14)的厚度相差最多20%。
14.根据权利要求12或13所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述绝缘盘(2)至少包括至少一个交叉端口(15)，所述交叉端口(15)沿所述绝缘器(I)的轴向方向(z)延伸，使得第一侧表面(8.1)和第二侧表面(8.2)彼此连接。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述肋(7)使所述内部突边(5)和所述外部突边(6)互连。
16.根据权利要求12至15中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，在所述绝缘盘(2)的第一侧表面(8.01)和第二侧表面(8.2)上的肋(7)布置成相对于彼此沿周向移位，使得所述肋(7)布置成相对于所述绝缘盘(2)的所述壁(14)沿周向方向交替。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，至少一个场控制元件(21)嵌在所述绝缘盘(2)中。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，通过将至少一个密封件(24)注射模制到所述绝缘盘(2)上，来将所述至少一个密封件(24)连结到所述绝缘盘⑵上。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述过渡器件(19)包括在所述绝缘器(I)的运行状态中用作另一个场控制元件的导电材料。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述第一材料包括选择自以下材料组成的组的至少一种材料:PET、PBT、PA、PES、PE1、PPS、PEEK、PPA、PP、POM、PF (酚醛树脂)、UP (不饱和聚酯)、PUR0
21.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述第一材料包括选自以下填料材料组成的组的至少一种填料材料:聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚亚安酯、聚亚烃基对羟基苯甲酸盐、苯酚型、羊毛、丝绸、棉花、人造丝、醋酸纤维素、亚麻、苎麻、黄麻、芳族聚酸胺纤维、玻璃、海泡石、钛酸钾、陶瓷、氧化铝、硅酸钙、矿毛绝缘纤维。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述第二材料包括选自以下材料组成的组的至少一种材料:TPE、TPU、环氧树脂、PUR0
23.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，由至少两个肋限定的空间至少部分地填充有第三材料。
24.根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)，其特征在于，所述绝缘盘(2)至少部分地被第四材料涂覆。
25.一种中等电压或高电压开关装置，包括至少一个根据前述权利要求中的任一项所述的绝缘器(I)。
26.根据权利要求25所述的中等电压或高电压开关装置，其特征在于，所述中等电压或高电压开关装置是气体绝缘式的，使得绝缘气体至少部分地接触所述绝缘盘(2)。
27.一种用于制造根据权利要求1至24中的任一项所述的绝缘器(I)的方法，所述方法包括以下步骤: a.提供用于注射模制绝缘盘(2)的模具，所述绝缘盘(2)包括内部突边(5)，所述内部突边(5)包围中心开口(4)，并且模制这种绝缘盘(2); b.将导体(3)布置在所述绝缘盘(2)的所述中心开口(4)的内部，其中，所述导体(3)与所述内部突边(5)相距间隙(18)； c.将第二材料引入到所述间隙(18)中，以在所述内部突边(5)和所述导体(3)之间形成过渡器件(19)。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，通过布置在所述导体(3)的内部的至少一个通道(10.1)注射所述第一材料。
29.—种在中等电压或高电压开关装置中使用根据权利要求1至24中的任一项所述的绝缘器(I)的用法。
30.根据权利要求29所述的用法，其特征在于，所述中等电压或高电压开关装置是气体绝缘式的，使得绝缘气体至少部分地接触所述绝缘盘(2)。
31.一种用于制造绝缘盘(I)的方法，所述绝缘盘包括: a.绝缘盘(2)，其具有中心开口(4)以及内部突边(5)和外部突边(6)； b.布置在所述绝缘盘的所述中心开口(4)中的导体(3)； 所述方法包括以下方法步骤: 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，其沿着分离面(18)与所述第一模具半部对接； ii1.对应于所述绝缘器(I)的腔体，其被所述第一模具半部和所述第二模具半部包围； iv.布置在所述第一模具半部处的至少一个注射喷嘴，其适合将液化材料间接或间接地排到所述腔体中； d.通过使所述第一模具半部相对于所述第二模具半部移动，直到所述腔体闭合，来闭合所述模具(I); e.通过所述至少一个注射喷嘴注射液化材料； f.通过使所述第一模具半部相对于所述第二模具半部移动来打开所述模具；以及 g.从所述模具腔体中移除所述绝缘器(I)。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，在所述模具中提供至少一个转接器，所述转接器适合在所述绝缘盘的注射模制期间接收和临时固定导体(3)，并且在将液化材料注射到所述腔体中之前，通过使所述第一模具半部相对于所述第二模具半部沿第一方向(z)移动来打开所述模具，以及将导体(3)附连到所述至少一个转接器上。
33.根据权利要求31或32所述的方法，其特征在于，所述模具的至少一部分布置成可移动，以减小所述腔体的容积，并且从而在注射所述液化材料之后和/或在注射期间，压缩所述腔体中的材料。
34.根据权利要求31至33中的任一项所述的方法，其特征在于，它是用于制造根据权利要求I至24中的任一项所述的绝缘器(I)的方法。
【文档编号】H02G5/06GK103765711SQ201280042264
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年9月2日 优先权日:2011年9月2日
【发明者】N.赞特, D.贝德纳罗维斯基, R.普拉特克, H.马蒂尼, A.赖巴克, A.米查里克, L.马里诺维斯基 申请人:Abb研究有限公司, Abb 技术有限公司