专利名称：复合电绝缘器及其装配和生产的方法
技术领域：
本发明涉及复合电绝缘器领域，更具体而言，涉及装配和生产复合电绝缘器的方法，包括绝缘器组件、金属末端配件和最终的复合电绝缘器。
在很长一段时间内，复合电绝缘器用于绝缘固定在塔台上的高压电线。随着时间的推移，技术人员不断地改善这种绝缘器，该领域也由此变得相当复杂起来。近年来，改善生产该绝缘器的简易性已经成为首要的任务。例如，将授权给Kunieda等人的美国专利5,563,379在此引入作为参考，参考
图1所示，复合电绝缘器100能够在不增加紧固力的条件下在金属配件102和外壳104之间保持好的防水性能。金属末端配件102带有套管部分106，作为孔107的边界，套管106内容纳FRP杆108的末端部分。FRP杆108由外壳104覆盖，外壳104的外表面带有两个周边凸起110。如图2A所示，每个周边凸起都有一个外直径(d2)。以套管部分106为边界的孔107，其内直径(d1)大于周边凸起110的外直径(d2)。如图2b所示，为了防止水漏进套管106和周边凸起110之间的空隙中，Kunieda等人将套管部分106紧固在周边凸起110上，使周边凸起110和金属配件102的孔107内表面完全吻合。装配完成后，周边凸起110成O形圆环状，以防止水渗透进金属配件102的内部。即，当金属配件的套管部分106受到适度的紧固力时，周边凸起110经金属配件102压缩，与金属配件102内表面的任何不平整保持一致，由此在长时期内保持所需的防水性能。
然而，按照此方法生产绝缘器所产生的一个问题是，如果孔107和周边凸起110之间存在尺寸差异，凸起110可能不会与金属配件102的内表面完全吻合。同样，套管部分106和孔107之间的任何不均匀都可能造成套管106和凸起110之间的空隙。在任何一种情况下，水都有可能漏进套管106和凸起110之间的空隙中。这是很危险的，因为水有可能会渗透进FRP杆108和外壳104之间的间隙中，并且绝缘器的电绝缘操作将会产生很大程度的破坏，发生电荷释放(即飞弧)。结果，绝缘器应执行的特定功能(即绝缘性能)遭到了破坏。水渗漏同时会造成金属配件102内表面腐蚀，而后使绝缘器组件杆或外壳和金属配件102之间的紧固力减小。
为了确保外壳和金属配件之间相吻合，以防止水渗漏，唯一的方法是保证对周边凸起110和金属配件102内表面的尺寸进行严格控制。前者需要精确的机器铸模，后者要求精确的金属末端配件加工。这使生产方法复杂化，并提高了成本。
另外，因为周边凸起110的外直径(d2)小于以金属配件102为边界的孔的内径，金属配件102与周边凸起110的重叠部分必然会紧固，而后压缩凸起110，以形成一个好的密封垫。
这一个紧固步骤所附加的上一个紧固步骤是使环绕FRP杆108的金属配件102产生塑性变形。为了使绝缘器更简单，装配更便宜，我们希望除去第二个紧固步骤。
因此，在工业中明显地需求一种复合电绝缘器，它能够更简便更安全地装配成金属末端配件部分。通过消除对高精度尺寸控制的需求和两个紧固步骤，能够大大地减少生产时间和费用。
本发明的目的是克服上述与现有技术装配方法相关的不利因素。
本发明进一步的目的是消除对用于装配绝缘器的部件进行精确尺寸控制的需要。
本发明的另一个目的是消除装配金属末端配件和绝缘器组件的第二个紧固步骤，以简化生产。
为了减轻对绝缘器部件进行精确尺寸控制的需要和消除第二个紧固步骤，发明者试图使周边凸起的直径(d2)大于金属末端配件中孔的内直径(d1)，使周边凸起在不紧固金属末端配件与凸起重叠部分的前提下，与金属末端配件内表面形成密封垫。
然而，在解决一个问题的同时另一个问题又产生了。当绝缘器组件压入金属末端配件的孔内时，由于凸起直径(d2)大于金属末端配件的内直径(d1)，空气会密封在孔内。密封的空气经绝缘器组件的插入而受压缩，并对组件实行反向推力，将之推出金属末端配件。即，当使绝缘器组件插入的力消除后，孔内的气压将绝缘器组件推出孔外。
发明者考虑到在金属末端配件底部安置一个排气孔，使密封的空气在组件插入时压出孔外。然而，此排气孔增加了额外的生产步骤，因为它要在金属末端配件内形成，并且密封，以防止水渗漏。密封层材料随着时间有可能破裂，并使水进入金属末端配件的内部，使之腐蚀并破坏FRP杆上配件的紧固力度，并且如上所述导致飞弧。
为了克服密封空气的问题，发明者在绝缘器组件的杆或外壳插入金属末端配件时，横跨或于外壳周边凸起的顶部插入一个间隔部件。该间隔部件使弹性凸起变形，并且提供一个临时的排气通道，在绝缘器组件压入金属末端配件的孔中时，使孔中的空气排出。当孔中的压力空气排出时，间隔部件移走。弹性凸起而后回复原来的大小和形状，以在金属末端配件和绝缘器组件之间形成一防水密封垫。
间隔部件可以成任何形状，使凸起产生临时变形，并且使空气在实施插入步骤时排出孔外。例如，间隔部件可以带有中空管状结构，使空气从间隔部件中排出。另外，间隔部件可以简单地称为直径的绳索或线缆，使空气围绕着绳索或线缆排出孔外。
为了执行上述目的，现提供生产和装配复合绝缘器的方法。根据这些方法，至少一个金属末端配件带有套管部分，套管确定了一个孔，该孔有第一直径d1。而后形成绝缘器组件。绝缘器组件包括杆和绝缘器外壳，杆包括电绝缘塑性材料，绝缘器外壳至少覆盖杆外表面的一个部分。外壳末端部分带有形成于其外表面的可变形凸起。该周边凸起的第二直径d2大于第一直径d1。绝缘器组件而后插入金属末端配件的孔中，同时间隔部件置于金属末端配件和至少一个周边凸起之间。间隔部件使凸起产生变形，形成临时排气口的边界，使孔内的空气排出。间隔部件而后移出，由此使弹性凸起回复到原来的大小和形状，以在金属末端配件和绝缘器组件之间形成一个防水密封垫。
结果，最终的复合电绝缘器的结构包括绝缘器组件和外壳，绝缘器组件包括杆，杆包括电绝缘塑性材料，外壳至少覆盖杆外表面的一个部分。外壳带有一个末端部分和至少一个形成于其外表面的可变形周边凸起。该凸起有第二直径d2。在优选情况下，外壳由弹性电绝缘材料制成。复合绝缘器还包括金属末端配件，金属末端配件带有套管部分，其确定了一个孔，孔的直径d1小于第二直径d2。金属末端配件环绕外壳的末端部分，并且金属末端配件与凸起相重叠的末端区域不会变形。结果，不再需要紧固金属末端配件以形成好的密封垫，虽然在要求附加防水性能的情况下也可以执行紧固步骤。
本领域的技术人员在检验以下详细说明和附图后，该发明的附加目的，优点和其它新特征将会变得很明显。
本发明将参考附图进行以下详细说明
图1为局部正视图和部分纵向剖面图，表示现有技术复合绝缘器的底侧；图2A为局部纵向剖面图，表示在现有技术下，将金属配件固定在塑性杆之前的金属配件和外壳；图2B为类似的剖面图，表示在现有技术下，将金属配件固定在塑性杆之后的金属配件和外壳；图3A为侧视图，根据本发明，表示将间隔部件置于绝缘器组件周边凸起上部之前的金属末端配件和绝缘器组件；图3B为侧视图，根据本发明，表示将间隔部件在绝缘器组件插入之前放置的金属末端配件和绝缘器组件；图4为复合电绝缘器的剖面图，根据本发明，表示间隔部件在移走前作为介于凸起和金属末端配件之间的纵向排气通道。
为了执行上述目的，现提供生产和装配复合绝缘器1的方法。
如图3A所示，至少一个金属末端配件1带有套管部分2，其确定了一个孔3的边界，孔3有第一直径d1。金属末端配件1可包括耐高压钢，铝，球墨铸铁或其它适当的金属，例如镀锌板。
绝缘器组件4而后形成。绝缘器组件4包括杆5和绝缘器外壳6，杆5包括电绝缘塑性材料，绝缘器外壳6至少覆盖杆5外表面的一个部分。
在优选情况下，杆5由纤维强化塑性材料制成。该纤维强化塑性材料可能包括粘合或编织的纤维或成束的纵向纤维，例如草纤维或其它适当的高弹性组件的纤维，和热凝型合成树脂，例如注入纤维作为模型树脂的环氧树脂、聚酯树脂或类似材料。该纤维强化塑性材料能提供高机械力度，并且提高对拉伸力、弯曲力、扭转力和压缩力的抵抗程度。该纤维强化塑性材料还具备很高的重量/力度比率。
根据一项实施方案，当形成绝缘器组件4时，杆5置于铸模内，并且外壳6围绕杆5而铸造成。在优选情况下，外壳6的末端部分7大体上在自由末端处终止，该末端带有径向内表面区域8，区域8成轴向凹进。该轴向凹进表面区域位于外壳6的自由末端，用于防止外壳6在热膨胀或冷却收缩时与杆5脱离。在优选情况下，外壳6是由弹性电绝缘材料制成的，例如硅橡胶(优选)和乙烯丙烯橡胶，因为这些材料具备良好的耐大气腐蚀性和反跟踪特征。绝缘外壳6还应包括一系列绝缘部分9，绝缘部分9相互之间成轴向放置，以保持所要求的表面渗漏距离。
外壳6的末端部分7还应包括至少一个形成于其外表面上的可变形周边凸起10，通过金属配件2的内表面限制孔3，而形成防水密封垫。外壳6的外表面可包括许多周边凸起10，它们相互在轴向上以预定的距离放置。在优选情况下，所有的周边凸起10都有半圆形的横截面，虽然可以使用任何合适的横截面。
每个周边凸起10的第二直径d2大于第一直径d1。通过使周边凸起10的直径d2大于金属末端配件1的孔3的内直径d1，周边凸起10在不压紧金属末端配件1与凸起10相重叠部分的前提下，与金属末端配件1的内表面形成密封垫。此外，提供这种介于凸起10和金属末端配件1之间的密封垫消除了对绝缘器部件进行精确尺寸控制的需要。另外，好防水密封垫的形成不需要对绝缘器部件进行精确的尺寸控制，也不需要用第二个紧固步骤来压缩周边凸起。
绝缘器组件4而后插入金属末端配件1的孔3中。如图3B和图4所示，当绝缘器组件4压入金属末端配件1的孔3中时，为了防止将孔3中的空气密封，间隔部件20置于金属末端配件2和周边凸起10之间。因为外壳6的末端部分7能带有一个或多个凸起10，间隔部件20必须置于每个周边凸起10的上部或跨越周边凸起，以在组件4插入金属末端配件1时提供一个排气通道。间隔部件20用作使弹性凸起10变形，使孔3中的空气在绝缘器组件4压入孔3中时排出。
当间隔部件20置于金属末端配件1和周边凸起10之间时，制成间隔部件20的材料不会产生变形。在优选情况下，间隔部件20应由尼龙制成，以防止凸起10在移走间隔部件20时遭受破坏。另外，间隔部件20可以成任何形状，可临时使凸起10产生变形，使空气在进行插入步骤时从孔中排出。间隔部件20可以有中空的或实心的横截面。例如，间隔部件20可以带有中空的管形结构，使空气通过间隔部件排出。另外，间隔部件可以简单地成为直径的绳索或线缆，使空气围绕绳索或线缆排出孔外。在优化实施方案中，间隔部件的横截面形状是圆形的，以防止凸起10扯裂。然而，任何形状都可以进行作用，只要它有足够的曲率半径，使孔3中的空气排出，并不损坏凸起10。
一旦孔中的受压空气排出，间隔部件20就移走。弹性凸起10回复到原来的大小和形状，在金属末端配件1和绝缘器组件4之间形成防水密封垫。
从上述说明中应该看出，最终的复合绝缘器的结构包括绝缘器组件4和外壳6，绝缘器组件4包括杆5，杆5包括由电绝缘塑性材料制成，外壳6至少覆盖杆5外表面的一个部分。轴套6带有末端部分7和至少一个形成于其外表面上的可变形周边凸起10。凸起10有第二直径d2。复合绝缘器还包括金属末端配件1，金属末端配件1带有套管2部分，其确定了一个孔3，孔3的直径d1小于第二直径d2。金属末端配件1环绕外壳6的末端部分7，并且金属末端配件1与凸起10相重叠的末端区域11可以任意变形(即，不必要进行第二个紧固步骤)。然而，应该认识到可以紧固末端区域11，以提高防水性能。
尽管本发明参考特定的优选实施方案进行了说明，它们仅仅是举例子。可以进行各种变化和修改，但不能脱离本发明附加的权利要求范围。
例如，外壳6和金属配件1之间防水性能的提高可以通过填充密封树脂，例如硅橡胶。
权利要求
1.一种装配复合电绝缘器的方法，包括以下步骤提供至少一个金属末端配件，该配件带有套管，其确定了有第一直径d1的孔；提供包括杆的绝缘器组件和绝缘器外壳，其中杆包括电绝缘塑性材料，绝缘器外壳至少覆盖杆外表面的一个部分，外壳的末端部分带有形成于其外表面的可变形周边凸起，周边凸起的第二直径d2大于第一直径d1；将绝缘器组件插入金属末端配件的孔中，同时间隔部件置于金属末端配件和至少周边凸起之间，由此间隔部件使凸起变形，形成临时排气口的边界，使孔中的空气排出；移走间隔部件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中间隔部件包括中空的圆柱形管道。
3.根据权利要求1所述的方法，其中间隔部件包括实心的圆柱形绳索。
4.一种生产复合电绝缘器组件的方法，包括以下步骤形成包括杆的绝缘器组件和绝缘器外壳，其中杆包括由电绝缘塑性材料制成，绝缘器外壳至少覆盖杆外表面的一个部分，外壳的末端部分带有形成于其外表面的可变形周边凸起；提供至少一个有孔的金属末端配件，其中孔有第一直径d1；将绝缘器组件插入金属末端配件的孔中，同时间隔部件置于金属末端配件和至少周边凸起之间，由此间隔部件使凸起变形，形成临时排气口的边界，使孔内的空气排出；移走间隔部件。
5.根据权利要求4所述的方法，其中杆置于铸模中，外壳在杆周围浇铸成。
6.根据权利要求4所述的方法，其中间隔部件包括中空的圆柱型管道。
7.根据权利要求4所述的方法，其中间隔部件包括实心的圆柱型绳索。
8.一种复合电绝缘器包括绝缘器组件和金属末端配件；绝缘器组件包括杆和外壳，杆包括由电绝缘塑性材料制成，外壳至少覆盖杆外表面的一个部分，外壳带有一个末端部分和至少一个在其外表面形成的可变形周边凸起，杆有第二直径d2；金属末端配件带有套管部分，其确定了一个孔，孔的直径d1小于第二直径d2，其中金属末端配件环绕外壳的末端部分，金属末端配件与凸起相重叠的区域不会变形。
9.根据权利要求8所述的复合电绝缘器，其中外壳包括弹性电绝缘材料。
10.根据权利要求8所述的复合电绝缘器，其中外壳的外表面包括许多周边凸起，周边凸起在轴向上相互以预定的距离排列。
11.根据权利要求8所述的复合电绝缘器，其中至少一个周边凸起有半圆形横截面。
12.根据权利要求8所述的复合电绝缘器，其中外壳的末端部分在大体为圆台状的自由末端结止，该末端带有径向内表面区域，并成轴向凹进。
13.根据权利要求8所述的复合电绝缘器，其中金属末端配件还包括临近于外壳末端部分的末端区域，绝缘器还包括置于末端区域内表面和外壳外表面之间的密封层树脂。
14.根据权利要求8所述的绝缘器，其中杆包括纤维强化塑性材料。
全文摘要
生产和装配复合电绝缘器的方法。至少一个金属末端配件带有套管部分,其确定了有第一直径的孔。绝缘器组件而后形成并包括杆和绝缘器外壳,外壳至少覆盖杆外表面的一部分,其末端部分带有形成于其外表面的可变形周边凸起。凸起的第二直径大于第一直径。绝缘器组件插入金属末端配件的孔中,同时间隔部件置于金属末端配件和至少周边凸起之间。间隔部件用于使凸起变形,形成临时排气口的边界,使孔中的空气排出。间隔部件而后移走。
文档编号H01B17/16GK1270395SQ0010647
公开日2000年10月18日 申请日期2000年4月10日 优先权日1999年4月9日
发明者阿部彻彦 申请人:日本碍子株式会社