CN101221840B - 带有粘合剂连接的高压绝缘器 - Google Patents
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Abstract
一种高压绝缘器，其具有轴对称的绝缘体(1)和两个支架(3，4)，这两个支架连接在所述绝缘体上并形成电绝缘间隔段(A)。两个支架之一(3)利用粘合剂层(11，21)附着在绝缘体(1)上。该层设置在绝缘体(1)外表面的一部分和支架(3)的连接套筒(20)内表面的一部分之间，或绝缘体(1)内表面的一部分和支架(3)的连接螺栓(20)外表面的一部分之间。在连接套筒(10)或连接螺栓(20)的面向绝缘间隔段(A)的端部上，设置有在绝缘体(1)横向收缩时可弹性变形的环形体(12，22)。环形体(12，22)通过粘合剂层(11，21)面向绝缘间隔段(A)的端部部分(111，211)与绝缘体(1)连接。因为环形体(12，22)的弹性变形，在绝缘体(1)横向收缩时实际上没有机械力引入粘合剂层(11，21)的端部部分(111，211)。因此在端部部分(111，211)中垂直于粘合剂层作用的拉力和压力很大程度上被抑制，且避免了不希望的剥落力和分离力。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的高压绝缘器。这种绝缘器具有轴对称的绝缘体和两个支架，这两个支架连接在绝缘体上，形成电绝缘间隔段。这两个支架之一利用粘合剂层附着在绝缘体上。该粘合剂层设置在绝缘体的外表面的一部分和支架的连接套筒的内表面的一部分之间，或绝缘体的内表面的一部分和支架的连接螺栓的外表面的一部分之间。
在高压技术硬件设计中，这种绝缘器一般用作开关操作杆、支柱绝缘件或灭弧室绝缘件。
背景技术
在文献CH 633651 A5中介绍了上述类型的高压绝缘器。这种具有一个空心轮廓部件的绝缘器，包括一个机械式承载的玻璃纤维增强塑料管，管的每一端都装有锥形的金属固定件。塑料管一端的外表面和内表面形状分别是内圆锥形(图1)和外圆锥形(图2)。在塑料管相应的内圆锥和外圆锥上，分别有相应的外圆锥或内圆锥形固定件。通过附在相互作用的圆锥面上的粘合剂层及/或刻在该表面的圆锥螺纹把相关的固定件安装在塑料管上。如果塑料管壁较薄，则它可以在远离固定件的一侧用粘接的方式连接到一个支撑环上。圆锥形的粘接和/或螺纹连接一方面使力很好地引入到塑料管，并且如果同时塑料管上涂有一层注塑聚酯纤维，还保证了玻璃纤维不受在气体绝缘装置中使用高压绝缘器时所产生的SF6气体分解产物的影响。
在文献EP 899764 A2中公开了一种形式为绝缘拉杆的高压绝缘器，它有一个绝缘管两个金属支架，绝缘管每端布置一个支架。每个支架都包括一个外部套筒和一个插入管末端的内部接头。通过过盈配合或粘合的方式，支架以扩展的形式安装到绝缘管上。
发明内容
如权利要求所述的本发明的目的在于，提供一种上文所述的高压绝缘器，其可以在长时间内承受很高的机械负载和热负载。
根据本发明的高压绝缘器中，在附在绝缘体上的支架的连接套筒或连接螺栓的一端设置有在绝缘体横向收缩时可弹性变形的环形体，其通过粘合剂层面向绝缘间隔段的端部部分与绝缘体连接。
在电气装置或电气设备中使用高压绝缘器时，由于环形体会发生弹性形变，任何由于升温而可能发生的绝缘体的横向收缩都不会在粘合剂结合部的端部部分带来很强的机械力。因此在该端部部分垂直于该层而作用的拉力和压力被大大地抑制，从而避免了不希望的剥落力和分离力的形成。根据本发明的高压绝缘器的优点即在于这种即使在承受很高的机械负载和热负载情况下的长时间耐用性。
根据本发明的高压绝缘器的更多有利效果将在下文的说明中变得更加明显。
附图说明
以下有参考附图的文字详细解释了本发明的示范性实施例。其中：
图1是根据本发明的高压绝缘器的第一实施例一个部分的平面图，该部分沿轴向穿过一个部件，位于轴的右边。该实施例具有管状的、在图中以缩短方式显示的绝缘体，和两个连接在绝缘体上的支架，而两个支架中的下部支架具有连接套筒和连接螺栓。
图2是如图1所示的根据本发明的高压绝缘器的第二实施例的平面图，此图仅显示了下部支架，该支架如图1所示的相应支架，具有连接套筒和连接螺栓，
图3是如图1所示的根据本发明的高压绝缘器的第三实施例的平面图，此图显示的下部支架仅包括连接套筒，而
图4是如图1所示的根据本发明的高压绝缘器的第四实施例的平面图，此图显示的下部支架仅包括连接螺栓。
1 绝缘体
2 轴线
3，4 支架
10 连接套筒
11，21 粘合剂层
12，22 环形体
20 连接螺栓
23 环形凹槽
24 螺纹
111，211 粘合剂层的端部部分
121 中空圆柱体
122 隆起部，场控制元件
123 槽缝
A 绝缘间隔段
具体实施方式
在所有的附图中，相同的参考标号代表具有相同功能的部件，而重复的标号会被省略。在图1中所示的高压绝缘器具有轴对称的、中空的绝缘体1，可以看到其外形为管状，不过如果需要的话其外形也可以是中空圆柱体或者环。绝缘体1一般由纤维加强型聚合物组成，例如玻璃纤维增强型环氧树脂及/或塑料纤维加强型环氧树脂。沿对称轴线2是彼此隔开的、固定在绝缘体1上的两个由金属、特别由铝或钢制成的支架3和4。此处绝缘体1在两个支架3和4之间保证了所定义的绝缘间隔段A。支架3可以处于地电势，且可以在电气上以导电的方式连接到驱动器或金属壳体上，与之相对，支架4可处于高压电势，且可以和高压开关的触点布置相连接。如果绝缘体1为管状、或也有可能，为杆状时，高压绝缘器可以传输驱动力来控制触点布置，且如果绝缘体1为圆柱体或环状时，高压绝缘器可以吸收支撑用绝缘气体填充的壳体中的高压开关灭弧室所必需的支持力，该灭弧室容纳着触点布置。如果绝缘体1为管状或环状，则高压绝缘器还可以形成灭弧室的壳体。
两个支架3、4中的下部支架3与绝缘体1以隔热的方式粘合，其中粘合剂一般使用基于环氧树脂的两组分粘合剂。可以看到，该支架包括连接套筒10，其通过粘合剂层11与绝缘体1连接。粘合剂层11位于绝缘体1外表面的一部分和连接套筒10内表面的一部分之间。引入到绝缘体1内部的连接螺栓20利用粘合剂层21安装在绝缘体1上。粘合剂层21位于连接螺栓20外表面的一部分和绝缘体1内表面的一部分之间。
在连接套筒10面向绝缘间隔段A的一端设置有可弹性变形的环形体12，其通过粘合剂层11面向绝缘间隔段A的端部部分111与绝缘体1连接。以相应的方式，在连接螺栓20的面向绝缘间隔段A的端部设置了可弹性变形的环形体22，其通过粘合剂层21的面向绝缘间隔段A的端部部分211与绝缘体1连接。环形体12和22的弹性形变能力根据对主要形状为中空圆柱的环形体壁厚所进行的选择而设定，在绝缘体1横向收缩时，粘合剂层11和21的端部部分111和121所承载的力与刚性支架相比明显减少。这些力主要是垂直于粘合剂层11和21作用的拉力和压力，也可以是剥落力和分离力。
在高压绝缘器的机械负载较大时，沿轴向引入的拉力，或压力，或者弯曲力可以造成横向收缩，但其主要是由高压开关或一些其它包括高压绝缘器的高压设备操作期间产生的温度变化造成。因为绝缘体1的热膨胀系数一般明显地大于连接套筒10或连接螺栓20的热膨胀系数，所以在升温时，绝缘体1在通过刚性连接套筒10和刚性连接螺栓20所限制的、支架内的环形空间内受挤压，而与之相对，绝缘体在环形空间外，也即绝缘间隔段的区域，可以不受限制的膨胀。在此过程中绝缘体内产生的应力在粘合剂层上主要作用为沿径向的压力，而在粘合剂层的端部部分主要作用为径向的产生剥落力和分离力的拉力。
因为粘合剂层11和21在其面向绝缘间隔段A的端部部分111和211上与可弹性变形的环形体12和22连接，所以绝缘体1在升温时可以在端部部分111和211的区域内膨胀，而在那里不会出现不可接受的高压力。因此在端部部分111和211内避免了较大的、局部的切力和拉力，并因此而避免了粘合剂层11和21在端部部分的剥落或分离。
环形体12具有形状为中空圆柱体121的部分。在中空圆柱体121面向绝缘间隔段A的端部还设置有形状为隆起部(Torus)122的场控制元件，其沿径向的宽度大于中空圆柱体的壁厚。中空圆柱体121的内表面与粘合剂层11的端部部分111连接。中空圆柱体121的壁厚选择成能够保证环形体11在端部部分111的区域内发生弹性形变。相反地隆起部122的宽度选择成，隆起部可以使在高压绝缘器工作期间作用在绝缘间隔段内的电场是均匀的，以避免火花放电。隆起部122到绝缘体1的距离较小，使得绝缘体1的横向收缩可以通过该距离补偿。此外在隆起部122内还设有沿轴向的和沿径向的槽缝123，其减少了隆起部122的机械有效壁厚，并使弹性形变更容易。
在环形体22中，壁厚向着绝缘间隔段A而逐渐减少。由此环形体22的弹性形变能力向着绝缘间隔段方向而连续地增加，且由横向收缩所引起的力在粘合剂层21内、在其端部部分211连续地减少。环形体22可以以简单的方式通过设置在连接螺栓20内的在内侧限制环形体的环形凹槽23来形成。
为了支持两个粘合剂层11和21之一的保持力，还可以把连接套筒10或连接螺栓20和绝缘体1另外通过螺纹来连接。螺栓20和绝缘体1的另外连接，由图1中标号为24的螺纹来完成。
在图2所示的高压绝缘器的实施例中，环形凹槽23深度很小，与图1中的实施例不同，其形式从制造观点来看是有利的。而环形体22沿轴向方向仅仅延伸一小段距离，然而这一小段距离已足够用来减少支架3上绝缘体1在粘合剂层22关键端部部分211上由于环形体22的弹性形变所引起的横向收缩，从而减少不希望出现的剥落力和分离力的作用。可以看到，中空圆柱体121延伸到连接套筒10远离绝缘间隔段A的一端，且通过一直延伸到该端部的粘合剂层11与绝缘体1连接。这些措施沿整个粘合剂层11保证了连接套筒10的良好弹性形变，使得粘合剂层11很大程度上被保护免受剥落力和分离力的影响，且同时具备了良好的抗切力能力。
根据图3的实施例，在支架3内没有连接螺栓20。力仅仅通过连接套筒10和粘合剂层11引入绝缘体1，或者说通过粘合剂层11由套筒10吸收。在本发明的该实施例中，除了中空的，尤其是管形的、中空圆柱体的或环形的等形状，绝缘体1也可以是实心圆柱体。该制造工艺上有利的实施例尤其可以应用在如下情况，即，在力发生传导并平行于单独粘合剂层11作用的情况下所发生的切力相对较小。
这也适于图4所示的实施例，其中在支架3内没有连接套筒10。力仅仅通过连接螺栓20和粘合剂层21引入绝缘体1，或者说通过粘合剂层21由螺栓20吸收。而场控制隆起部122则与环形体22合成一体。
Claims (20)
1.一种高压绝缘器，其具有轴对称的绝缘体(1)和两个支架(3，4)，这两个支架连接在所述绝缘体上并形成电绝缘间隔段(A)，其中，所述两个支架之一(3)利用粘合剂层(11，21)而附着在所述绝缘体(1)上，而所述粘合剂层(11，21)设置在所述绝缘体(1)外表面的一部分和所述支架(3)的连接套筒(10)内表面的一部分之间，或所述绝缘体(1)的内表面的一部分和所述支架(3)的连接螺栓(20)外表面的一部分之间，
其特征在于，在所述连接套筒(10)或所述连接螺栓(20)的面向所述绝缘间隔段(A)的一端上设置有在所述绝缘体(1)横向收缩时可弹性变形的环形体(12，22)，所述环形体(12，22)通过所述粘合剂层(11，21)面向所述绝缘间隔段(A)的端部部分(111，211)与所述绝缘体(1)连接。
2.根据权利要求1所述的高压绝缘器，其特征在于，在所述环形体(12，22)形状为中空圆柱体(121)的那部分的端部上，设置有形状为隆起部(122)的场控制元件，其宽度大于中空圆柱体(121)的壁厚。
3.根据权利要求2所述的高压绝缘器，其特征在于，所述隆起部(122)具有槽缝(123)。
4.根据权利要求2所述的高压绝缘器，其特征在于，所述中空圆柱体(121)的壁厚大部分是一致的。
5.根据权利要求3所述的高压绝缘器，其特征在于，所述中空圆柱体(121)的壁厚大部分是一致的。
6.根据权利要求4所述的高压绝缘器，其特征在于，所述中空圆柱体(121)延伸到所述连接套筒(10)的远离所述绝缘间隔段(A)的那一端。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的高压绝缘器，其特征在于，所述环形体(12)是所述连接套筒(10)的一部分，并且此时不存在所述连接螺栓(20)。
8.据权利要求1至6中任一项所述的高压绝缘器，其特征在于，所述环形体(22)是所述连接螺栓(20)的一部分。
9.根据权利要求8所述的高压绝缘器，其特征在于，所述环形体(22)由设置在所述连接螺栓(20)内的环形凹槽(23)在内侧来限制。
10.根据权利要求8所述的高压绝缘器，其特征在于，所述环形体(22)的壁厚向着所述绝缘间隔段(A)方向减少。
11.根据权利要求9所述的高压绝缘器，其特征在于，所述环形体(22)的壁厚向着所述绝缘间隔段(A)方向减少。
12.根据权利要求8所述的高压绝缘器，其特征在于，此时不存在连接套筒(10)。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的高压绝缘器，其特征在于，此时不存在连接套筒(10)。
14.根据权利要求1至6或9至11中任一项所述的高压绝缘器，其特征在于，第一粘合剂层(11)把所述连接套筒(10)固定在所述绝缘体(1)上，而第二粘合剂层(21)把所述连接螺栓(20)固定在所述绝缘体(1)上。
15.根据权利要求8所述的高压绝缘器，其特征在于，第一粘合剂层(11)把所述连接套筒(10)固定在所述绝缘体(1)上，而第二粘合剂层(21)把所述连接螺栓(20)固定在所述绝缘体(1)上。
16.根据权利要求1至6或9至12或15中任一项所述的高压绝缘器，其特征在于，所述连接套筒(10)或所述连接螺栓(20)和所述绝缘体(1)另外通过螺纹(24)连接。
17.根据权利要求7所述的高压绝缘器，其特征在于，所述连接套筒(10)或所述连接螺栓(20)和所述绝缘体(1)另外通过螺纹(24)连接。
18.根据权利要求8所述的高压绝缘器，其特征在于，所述连接套筒(10)或所述连接螺栓(20)和所述绝缘体(1)另外通过螺纹(24)连接。
19.根据权利要求13所述的高压绝缘器，其特征在于，所述连接套筒(10)或所述连接螺栓(20)和所述绝缘体(1)另外通过螺纹(24)连接。
20.根据权利要求14所述的高压绝缘器，其特征在于，所述连接套筒(10)或所述连接螺栓(20)和所述绝缘体(1)另外通过螺纹(24)连接。
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