专利名称：含光纤绝缘子及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及到在电力传输网络及变电站中主要用于构成故障测定系统的含光纤绝缘子，同时也涉及到其制造工艺。
为了自动测定电力系统中的故障，传统上采用的含光纤绝缘子具有这样的功能把来自充电侧光传感器的信号传送到接地侧的探测器。
图3的视图表示出一个采用传统含光纤绝缘子的电压一电流检测系统的结构示例。在图3中，来自电压传感器21和电流传感器22的光信号，通过在含光纤绝缘子23中的光纤24-1和24-2、连接器25-1和25-2以及耦合器26-1和26-2，被传送到探测器27。
在这个检测系统中，传统含光纤绝缘子23用于这种状态裸光纤24-1及24-2完全设置并用无机玻璃密封在绝缘子的一个内孔中，且每个绝缘子的相对的端面都精细地抛光成镜面。电压传感器21和电流传感器22，用环氧树脂，分别通过石英环28-1和28-2粘合到端面上。另一方面，在探测器27侧的光纤29-1和29-2，用环氧树脂，通过氧化铝环30-1和30-2粘合到光纤的另外端面上。
在上述传统含光纤绝缘子23中，不仅容纳光纤的绝缘子的相对端面必须是抛光镜面。而且从结构上的观点被覆盖的光纤必须同时用环连接到裸光纤上。因此，在环的粘合部位可能发生光线传输损失，且在环的粘合部位没有足够的粘着力。因而，就制造工艺步骤的增加及可靠性而言，上述绝缘子不令人满意。
再有，在传统含光纤绝缘子23中，形成多个光纤通路在结构上有困难，且其中只能形成两个光传输通路。因此，由于光辐射系统及光接收系统通常需要采用单个光传输通路，则需要以昂贵的耦合器26-1和26-2用于光隔离，因而整个系统就很昂贵。
本发明的目的是解决上述问题。并提供含光纤绝缘子及其制造工艺其特征在于光纤用无机玻璃密封固定在绝缘子里。光纤从绝缘子的一端伸出，借助于例如熔合的工艺连接到从另一个系统延伸出的其它光纤上，以便提高在绝缘子的端部光纤的可靠性;整个系统能以较便宜的成本制造，而不必采用昂贵的环或耦合器。
按照本发明制造的含光纤绝缘子使光纤穿过在绝缘子中心部形成的通孔，其特征在于它包括在绝缘子的至少一个端部处的通孔内构成的阶梯部分一个密封段，它具有夹在该阶梯部分上、下端处所设置的一对支架之间的一个无机玻璃层;以及在外支架的外表面上设置的一个保护层。
根据本发明，制造含光纤绝缘子的工艺中，光纤通过在绝缘子中心部分设置的一个通孔，该工艺的特征在于包括如下步骤在绝缘子的至少一端处的一个通孔内构成一个阶梯部分;将一个密封段插入该阶梯部分，在该密封段中，无机玻璃层以成形玻璃体的形式而预先成形，并固定在一对支架之间;使所要求数量的裸光纤通过在密封段中形成的一个通孔，在向下施加负载于上支架的状态下，通过加热使无机玻璃软化将光纤密封;以及在外支架上设置一个保护层，用于保护光纤。
在上述结构中，由于光纤和阶梯部分外围壁用在通孔阶梯部分(在绝缘子至少一端，最好在相对的每一端)中构成的密封段内的无机玻璃相互密封，所以可能将所要求数量，例如四个被覆盖的光纤连续地置于绝缘子的通孔内，而不使用环等类似的部件。也就是说，光纤覆盖层需要剥去的密封部分限于支架和阶梯部分中无机玻璃的密封部分，并且在密封段外侧设置诸如硅橡胶制的保护层。因此，不象传统产品那样，无需进行端面的镜面抛光，并且所得到的光纤能够消除由于使用箍而造成可靠性的下降，并且不用担忧在端部光纤的弯曲或断裂。
为了获得上述结构的含光绝缘子，将成对支架中内部的支架置入绝缘子至少一端或相对的每一端处设置的阶梯部分内，插入无机玻璃制的预先成形的玻璃体，然后将另一个外部支架置于其上，以构成密封段。另一个办法是，置入无机玻璃且使其整体熔合在一对支架之间，密封段就形成了，并将它插入到阶梯部分内。然后，将光纤插入到密封段和绝缘子的通孔内，并且通过将负载向下施加于密封段(平面压强为每平方厘米几克到几十克)同时加热，有利于用密封段内的无机玻璃将光纤密封在阶梯部分。在这种情况下，由于光纤整个暴露在无机玻璃的软化温度中，光纤的覆盖层需要耐热。再有，支架最好是一个与绝缘子本体同样材料的熔结体或焙烧体。
本发明的这些和其它目的，特点和优越性，结合附图阅读下面对本发明的叙述就更为明了。可以理解，与本发明有关技术上的熟练人员，对本发明作出若干改型和变更，而不会脱离本发明的精神实质，也不会脱离所附权利要求的范围。
为更好地理解本发明，现参考附图，其中
图1是表示本发明含光纤绝缘子一个端部结构的截面图;
图2a到图2c是表示制造图1结构的含光纤绝缘子步骤的视图;
图3是举例表示采用传统含光纤绝缘子构成电压-电流测定系统的视图。
下边参考附图更详细地解释本发明。
图1是举例表示设置在本发明含光纤绝缘子通孔中一端的阶梯部分结构的视图。在这个实施例中，绝缘子2具有的通孔1至少能插入所要求数量的光纤8;在通孔一个端部形成阶梯部分3;在阶梯部分3设有密封段4，且在密封段4的外侧设有诸如硅橡胶制的保护层5。密封段4的截面形状几乎与阶梯部分3相同，并且由焙烧支架6-1和6-2构成，此二支架最好由与绝缘子2相同的质地组成，并且在焙烧支架6-1和6-2之间置入无机玻璃层7，用于使光纤与绝缘子2密封。
图2a到2c是举例表示制造图1结构的含光纤绝缘子步骤的视图。如图2a所示，下焙烧支架6-1在中部有通过光纤的孔，该支架首先置入在绝缘子2的通孔1的一个端部构成的阶梯部分3，并且将所要求数量的光纤8置入通孔1和焙烧支架6-1的孔中。在这种情况下，预先按照与密封段4的厚度相同的长度剥去每个光纤8的覆盖层，则光纤8的裸露部分就可以置于密封段4中，通过以图2a形式使实体成形，预先备制焙烧支架6-1和6-2的每一个，该绝缘子也为同样质地，并在预定温度下焙烧。下一步，如图2b所示，将其中部具有光纤通过孔的无机玻璃的成形体9置于焙烧支架6-1上，最好在玻璃成形体9与阶梯部分3之间以及与焙烧支架6-1和6-2之间放入糊状玻璃。然后，在将焙烧支架6-2放在成形玻璃9上之后，将一个给定重量的重物10(例如由不锈钢圆柱体制成)放在焙烧支架6-2上。为了减少在密封中成形玻璃体的收缩，最好预先通过加压成形和热处理(如焙烧)使成形玻璃体收缩，所以在成形玻璃体和阶梯部分3之间仅可给予小空隙。在上述组装状态下，组件在露天或最好在真空中于预定温度下加热，以形成无机玻璃层7。最后，如图2c所示，在焙烧支架6-2上围绕着光纤放置硅橡胶，即获得含光纤绝缘子，因而在上面就形成了保护层5。
下一步，介绍下边本发明的实例。
本发明范围内的每个含光纤绝缘子以及如图3所示本发明范围以外的比较样品及传统样品，是采用表1中光纤覆盖材料按照上述制造工艺在玻璃密封工况下制造的。每个绝缘子在一端都具有各自的端部结构。采用一种紫外线固化(curable)型树脂作为耐热树脂，它在400℃下进行2小时或更长时间热处理时没有弯曲应力的降低。采用软化点350℃的低熔点玻璃作为密封玻璃。
对于这样制造的含光纤绝缘子端部，正如发明制品以及比较和传统样品一样，使用荧光穿透检测进行缺陷显示试验，以观察在绝缘子无机玻璃层及阶梯部分之间的密封状态，且目视判断光线的透射率。与传统制品(图3示)比较，较好的、等同的以及较差的绝缘子分别由○、△及×来评价。结果示于表1。
从表1结果可见，甚至施加负载时，同硅树脂作为光纤覆盖材料(比较样品1到3)的绝缘子的评价结果也比本发明的制品要差;并且用耐热材料作为覆盖材料且在不施加负载条件下被加热(比较样品4到6)的绝缘子的评价结果比本发明的制品亦差。
本发明不仅限于上述实例，能作出各种改形和变更。例如，尽管仅对绝缘子的一端按指定形状设计，但显然其相对的每一端都是这样的端部结构就更好。再有，尽管用硅橡胶作为保护层5，但可以采用如聚酰亚胺这类的不同材料。
从以上解释清楚表明。按照本发明的含光纤绝缘子和其制造工艺，光纤仅仅在通过绝缘子通孔的端部的阶梯部分延伸并被密封。所以，与传统的含光纤绝缘子比较，其制造工艺简化，可靠性提高且成本可以降低。
权利要求
1.一种含光纤绝缘子，它包括在其中部设有一个通孔的绝缘子本体插入该通孔中的光纤；至少在绝缘子本体一端的通孔中形成的阶梯部分；包括在该阶梯部分上、下端部设置的一对支架的密封段；一个夹在支架之间的一个无机玻璃层，以及在外层支架上形成的一个保护层。
2.一种制造含光纤绝缘子的工艺，此工艺中，使光纤通过绝缘子本体中部的一个通孔该工艺包括的步骤为在绝缘子至少一端的通孔中形成阶梯部分;将一个密封段插入该阶梯部分;以成形玻璃体的形式将一个无机玻璃层夹在一对上、下支架之间，预先形成上述密封段;使要求数量的裸光纤通过在密封段中的一个通孔，在负载施加于上支架的状态下通过加热使无机玻璃软化以密封光纤;以及在上支架上部形成一个光纤保护层。
全文摘要
一种含光纤绝缘子，它包括在其中部设有一个通 孔的绝缘子本体；插入该通孔的光纤；在绝缘子本体 至少一端通孔中形成的阶梯部分；包括在阶梯部分 上、下端设置的一对支架的密封段；夹在二支架间的 一个无机玻璃层，以及在外支架上形成的一个保护 层。本文揭示了该含光纤绝缘子的制造工艺。
文档编号G02B6/42GK1040441SQ89106108
公开日1990年3月14日 申请日期1989年7月25日 优先权日1988年8月10日
发明者美马敏元, 清水秀樹 申请人:日本碍子株式会社