CN101268536A - 用于低、中、高压开关设备的开关电极部件的制造方法以及开关电极部件本身 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种按权利要求的1的前序部分所述的用于低、中和高压开关设备的开关电极部件或塑料构件单元的制造方法，以及涉及一种按权利要求11的前序部分所述的开关电极部件本身。为了用材料特性的较高的变化获得较简单的制造，按本发明建议，通过包围浇铸真空开关箱，外面的绝缘护套按塑料喷射浇铸方法制造。

Description

用于低、中、高压开关设备的开关电极部件的制造方法以及开关电极部件本身
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的用于低、中、高压开关和设备的开关电极部件的制造方法，以及涉及按权利要求11的前序部分所述的开关电极部件本身。
背景技术
按开头所述的方法的开关电极部件或者塑料构件单元包含真空开关箱，它们嵌入到绝缘的材料内或者用该材料包围浇铸。真空开关箱(VK)本身基本上由陶瓷的材料(绝缘体)构成，该材料通常构成圆柱形的并且在端部上在大部分情况中用金属的盖封闭。在可移动的侧面上在盖上设置一个波纹管，它允许一个或者两个接触件通过输电线在真空开关箱内移动。输电线通过一个驱动杆这样引导，使得接触件可以在真空开关箱的真空内打开或关闭。如上述的那样真空环境在真空开关箱内存在，从而可以保证在开关时产生的电弧尽可能迅速的消灭。
真空开关箱通常用热固性塑料的环氧树脂混合物(在环境压力或者若干巴的情况下)包围浇铸，该环氧树脂混合物有助于提高真空开关箱的介电的外部强度并且承担机械的功能。另外真空开关箱同样为了提高介电的外部强度可以用一个橡胶弹性的材料包套。
但是真空开关箱的陶瓷的绝缘体以及包围浇铸的环氧树脂具有明显不同的热膨胀系数，这导致，当真空开关箱直接浇铸到环氧树脂中时，环氧树脂护套在相应的热的交变应力中保持裂纹敏感的。因此制造过程适配浇铸树脂材料。例如按真空浇铸方法或者压力胶化方法制造的每个构件的制造时间(周期时间)是相应长的，直至构件的硬化和该构件的取出。
为了避免可能的裂纹，按现有技术已知和设定，一个所谓的缓冲层或者一个补偿层为了补偿不同的热膨胀系数置入真空开关箱表面与环氧树脂护套之间。为此在真空开关箱给到相应的浇铸模具内并且用环氧树脂(大部分情况中包括填料)包围浇铸之前，大部分情况下采用弹性体例如橡胶或者硬橡胶材料，它们构成为护套或者事先浇铸上并且施设到所述真空开关箱上。上述的补偿层在此一起浇入到产生的复合体中。
本身有利的制造方法防止，在浇铸之后或者在交变温度应力中会产生环氧树脂包套的裂纹。
但是环氧树脂包套的这样的制造极其耗费。
发明内容
因此本发明的目的在于，改进一种用于制造真空开关箱电极部件的方法，使得制造方法本身更简单，并且这样制造的开关电极部件符合所有技术要求，并且本发明提供一种相应的开关电极部件。
所提出的目的在同类的方法中按本发明通过权利要求1的特征部分的特征解决。
在从属权利要求2至10中给出其它有利的结构。
关于开关电极部件，所提出的目的按本发明通过权利要求11的特征部分的特征解决。
在其他从属权利要求中给出其它有利的结构。
在此方法发明的核心是，外面的绝缘护套按塑料喷射浇铸方法制造，其中包围喷射真空开关腔。在此特点在于采用喷射浇铸技术。在此它明显区别于环氧树脂浇铸技术。在塑料喷射浇铸时通常采用大于80巴的数量级的压力。过程温度大约为160℃。所以在这种条件下尤其在这种压力中至今避免包围喷射真空开关箱，因为一方面基本上由陶瓷材料构成的真空开关箱不能经受住这种压力，并且另一方面至少真空开关箱之后不可能再有足够的真空环境。但是首先的考虑尤其是实际的试验已经显示，与技术的期望相反地这是可能的。
因此实现多样的制造技术的可能性。另外通过塑料总体上可得到的绝缘的和介电的特性也是优化的。但是按这种方式可加工的和可采用的塑料的热膨胀行为是完全尤其有利的。从而真空开关箱的在塑料喷射浇铸中制造的护套累积地满足所有要求并且另外现在可调节的材料参数是极其可变的并且可适配技术要求。
现在通过按本发明采用这种技术实现可在变化(Varianz)中使用的材料的若干可能性。
现在可以采用一些已知的热塑性塑料。这在这种关系中明显不同于环氧树脂浇铸，因为这是一个特别的热固性塑料。用热固性塑料囊括大部分现代的有塑料喷射浇铸能力的塑料。通过按本发明的也可将热塑性塑料包括在内，用于真空开关箱的绝缘护套现在在技术上能够相应地适配所有可能的条件。这用环氧树脂是不可能的，或者仅非常有限地是可能的。
另外按所述的方法可以加工热固性塑料。在此按本发明强调喷射浇铸技术。绝不是传统方式的环氧树脂浇铸。
用按本发明的方法为了所述的目的也可以加工橡胶弹性的塑料。
另外在按本发明的方法中也可以设置构件或者单元的塑料包嵌，该塑料包嵌用一个补偿层对它们包套。
在另外有利的结构中给出，为了得到良好的粘附特性，在一个或者多个边界层的区域内采用增附剂。用该增附剂保证各表面彼此持久的粘附，这在由于介电的原因而绝缘的情况中是尤其重要的。
良好的粘附也可以通过如下方式实现，即例如可以通过沉浸方法、喷射方法、涂漆方法或者等离子体方法掺杂边界面，使得产生在边界面上相应良好的粘附。
在另外的有利的结构中给出，开关构件的绝缘护套包括至少两个依次施设的塑料层。从而产生复合材料，该复合材料按适合的方式可以适配特别的要求。这在开关电极部件中现在通过按本发明采用塑料喷射浇铸技术尤其简单地是可能的。
在其它有利的结构中给出，首先橡胶弹性的层施设到构件或者真空箱上，它用塑料包围浇铸并且接着得到由塑料构成的其它的层。
在其它的有利的结构中给出，为了补偿绝缘护套在真空开关箱的材料上的膨胀系数，塑料在置入喷射浇铸中之前用附加材料例如颗粒、球、空心球或者由陶瓷材料或玻璃构成的纤维混合。用所述附加材料按非常简单的方式可以构成特别的材料特性。
在制造技术上特别先进的是，开关电极部件现在用一个有喷射浇铸能力的热固性塑料的塑料包围浇铸。如果选择相应的塑料(也包括填料、微粒或者纤维)，所述材料也可以具有一个如同采用的金属或者陶瓷材料的可比较的热膨胀系数。松散的材料、湿压制物质(Feuchtpressmassen)等属于在喷射浇铸技术上加工的塑料。
在此按本发明尤其意想不到的是，主要在塑料喷射浇铸的条件下可以对一个真空开关箱包套，该真空开关箱基本上由陶瓷的材料构成。在塑料喷射浇铸时出现的参数表示真空开关箱的明显较高的应力。在此即完全不同于在环氧树脂浇铸时地用大于100巴的压力工作。但是在此长的试验系列具有这样意想不到的结果，即这在没有破坏真空开关箱的情况下是可能的。
在采用这种形式的物质时得到，不同于在环氧树脂中由于热膨胀系数的近似性现在附加地也可以选择一种非常薄壁的补偿层用于确保介电的紧密的接合(例如增附剂)。但是在最简单的情况中不选择补偿层。
现在温度交变应力不再导致浇铸套的裂纹。由所述的热固性塑料的喷射浇铸材料构成的浇铸物质可以直接喷射到真空开关箱上或者非常薄壁的补偿层上，它们在待浇铸的单元的表面上。
本身已知的喷射浇铸的方法也表示特种喷射浇铸方法例如压制方法、喷射压制方法或者同类的喷射浇铸方法。可加工的材料可以作为粒料、杆状体、膏状的或者液态的物质存在。除了“单层的”包围喷射或者包围浇铸也可以执行“多层的”包围喷射或者包围浇铸用于制造构件。因此塑料可以具有一个如同采用的金属或者陶瓷材料的可比较的热膨胀系数，这也在包括填料例如微粒、球、空心球和/和纤维的情况下。
在用橡胶弹性的材料包围浇铸真空开关箱的情况中，制造过程适配相应的材料。例如按手动浇铸方法、真空浇铸方法或者低压方法制造的每个构件的制造时间(循环时间)是相应长的，直至构件的硬化和其取出。
按直接的喷射浇铸方法采用橡胶弹性材料也是有利的。如果选择相应的材料(也包括填料：微粒、球、空心球和/纤维)，所述材料除了提高单元的介电的外部强度也承担机械的功能。例如硅材料等属于在喷射浇铸技术上加工的材料。
为了得到良好的粘附特性可以采用上述的增附剂。
因此可能性在于，通过沉浸方法掺杂边界面，使得产生在边界面上的相应良好的粘附。因此明显简化制造。这变得显著的，如果现在按本发明的当前的制造步骤与现有技术的制造步骤比较的话。
在按本发明的方法中将相应准备的真空开关箱置入喷射浇铸模具内并且然后热固性塑料的或者橡胶弹性的塑料直接施设到相应的单元上。按这种方法制造的构件的硬化时间相对于用环氧树脂制造的构件的反应时间是较短的。在环氧树脂中必须添加多个基本组分即树脂、硬化剂、填料、催化剂、柔化剂(Flexibilisator)和着色剂，它们首先在浇铸树脂的整体中得到并且在有关的模具中彼此反应(至少一部分)。必要的是，可以是有机的或者无机的树脂、硬化剂、填料在真空和相应的温度下，在输入催化剂和必要时添加剂的情况下，成为反应的混合物中。为了完整的交联，构件必须经过后硬化，该后硬化可以长达几个小时。
与此相反地热固性塑料的喷射浇铸技术或者也在采用橡胶弹性的材料的情况下完全不用由现有技术构成的方法步骤并且结果提供一个电极部件，该电极部件具有上述的特性并且因此如同一个具有补偿层的用环氧树脂包套的电极部件那样是耐温度变化的。
总体上在按本发明的方法中优点在于，可以用小的壁厚工作，在构件的成型结构中提供较大的自由度并且在相应选择的小的壁厚中可以实现较小的构件重量，使得总体上要求较小的材料投入。
在塑料喷射浇铸技术中尺寸精度和高的标准在质量保证措施的范围内在构件生产中明显比在环氧树脂浇铸时更高。在制造时实现短的周期时间，这导致提高制造能力(生产率)。因此在制造塑料构件单元时得到小的单件成本。因此这个过程可以容易借助于可利用的标准件实现自动化。
所述优点体现在按本发明的开关电极部件中。
附图说明
在各附图中描述本发明并且下面详细说明本发明。其中：
图1显示具有真空开关箱的电极部件的剖视图。
图2显示补偿层。
图3显示多层的塑料层。
图4显示梯级区域。
具体实施方式
图1示意地显示一个真空开关箱。接触件和驱动构件例如驱动杆没有描述。真空开关箱和连接触点置入到喷射浇铸模具内、固定并且之后包围浇铸。在此真空开关箱可以为了边界面掺杂和为了较好的附着而设有增附剂、转接材料或者掺杂材料，它们通过进入到真空开关箱边界面以及塑料内的进入深度实现相应的机械的并且粘附锁合的(haftschlüssig)连接。
在喷射浇铸过程的结束时打开模具并且取出成品的开关电极部件。
在此在图1中显示一个电极部件，包括一个真空开关箱1和一个包围浇铸部2。包围浇铸部2以横截面图的形式显示热固性塑料的或者橡胶弹性的塑料，它在一个模具中喷射到构件1上。
图2在此处描述的真空开关箱1上显示一个补偿层，该补偿层如上述的那样施设到待浇入的构件上。热固性塑料的或者橡胶弹性的塑料喷射到补偿层3上。
在图3中描述一个电极部件，该电极部件在真空开关箱1附近覆盖多层的塑料。真空开关箱可以用一个补偿层3覆盖。但是也可能的是，不覆盖按图1的构件。也就是说多层性通过塑料层2、4和5构成。
也可以存在梯级区域，如在图4中描述的那样。

Claims (15)

1.包括用于中压和高压开关的真空开关箱和外面的绝缘护套的开关电极部件的制造方法，其特征在于：通过包围浇铸真空箱，外面的绝缘护套按塑料喷射浇铸方法进行制造。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：绝缘护套按已知的方法由热塑性塑料制造。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于：绝缘护套按已知的方法由热固塑料制造。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于：绝缘护套按已知的方法由橡胶弹性的塑料制造。
5.按权利要求2或3所述的方法，其特征在于：在构件或单元的塑料包嵌之前，它们可以用补偿层包套。
6.按权利要求2、3或4所述的方法，其特征在于：为了得到良好的粘附特性，在一个或多个边界层的区域内采用增附剂。
7.按权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：边界面例如可以通过沉浸方法、喷射方法、涂漆方法或者等离子体方法进行掺杂，使得在边界面上产生相应良好的粘附。
8.按上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于：开关构件的绝缘护套包括至少两个依次施设的塑料层。
9.按上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于：首先一个橡胶弹性的层施设到构件或者真空箱上，它用塑料包围浇铸并且接着得到由塑料构成的其它的层。
10.按权利要求9所述的方法，其特征在于：为了补偿绝缘护套在真空开关箱的材料上的膨胀系数，塑料在置入到喷射浇铸中之前用附加材料如颗粒、球、空心球或者由陶瓷材料或玻璃构成的纤维混合。
11.包括用于中压和高压开关的真空开关箱和绝缘护套的开关电极部件，其特征在于：外面的绝缘护套包括一个按塑料喷射浇铸方法施设到真空腔上的层。
12.按权利要求11所述的开关电极部件，其特征在于：绝缘护套在至少一个层中由热塑性塑料构成。
13.按权利要求11所述的开关电极部件，其特征在于：绝缘护套在至少一个层中由热固性塑料构成。
14.按权利要求11所述的开关电极部件，其特征在于：绝缘护套在至少一个层中由橡胶弹性的材料构成。
15.按权利要求11至14任一项所述的开关电极部件，其特征在于：开关构件的绝缘护套包括至少两个叠置的塑料层。
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