CN101868897A - 具有探测体的装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有探测体(7a)和框架(1)的装置。所述探测体(7a)设置在该所述架(1)上。该框架(1)具有侧面(13)。探测体(7a)具有与轴线(2)同轴地弯曲定向的敏感面(8)。所述侧面(13)突伸出所述敏感面(8)。被框架(1)包围的绝缘材料体(3)以流体的形式引入所述框架(1)中并且在所述框架(1)中硬化。

Description

具有探测体的装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种具有探测体的装置，该探测体具有基本上与轴线同轴地弯曲定向的敏感面。

背景技术

这样的装置例如由欧洲专利申请EP0780692A2公知。其中记载了一种用于使局部放电脉冲与高压输电设备解耦的传感器。其中的传感器具有探测体，该探测体与封装壳体在该封装壳体内部有距离地布置。

尤其是在高压输电设备附近产生电场。随着电压值的增大，进入电场中的物体起干扰作用。这样的物体会不利地影响所选择的绝缘的耐压强度。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，构造一种开头所述类型的具有探测体的装置，使得在尺寸紧凑的情况下产生介电稳定的装置。

按照本发明，该技术问题在具有开头所述类型的特征的装置中这样解决：使探测体设置在一个框架上，并且框架的至少一个与轴线同轴地定向的侧面突伸出敏感面。

该装置通过使用一个框架而机械稳定。一侧面可以加强框架的刚度并且为敏感面提供机械保护。在此，框架可以具有不同的构型。例如，它可以是单件式的、多件式的、本身封闭的等。尤其是框架的环形设计能例如有利地实现利用本身封闭的侧面。在相应的材料选择时，除了有利的机械作用外，框架还可以具有介电屏蔽的作用。

通过使用框架得到一个单独的组件，该组件例如可以插入高压装置、例如在压缩气体绝缘的设备的各封装壳体的之间的对接部位的区域内。因为在高压设备中气体绝缘的封装壳体通常填充有处于提高的压力下的气体，所以为具有框架的所述装置配设相应的密封元件。

此外可有利地规定，框架的侧面沿轴向在敏感面两侧突伸出。

通过在框架上设置侧面，可以例如在框架的面向轴线的区域内至少局部地形成槽状的空隙。探测体可连同敏感面一起集成到该空隙中。在此可以规定，各侧面本身封闭地完全围绕轴线延伸或者各侧面仅仅构成在探测体所在的扇区内。在此，探测体可以有利地与框架连接，使得框架支承探测体。

除了探测体或敏感面借助于框架侧面的介电屏蔽外，还给出对探测体的机械保护，从而在处理或加工该装置时仅可以很困难地损坏探测体。

有利地，例如可以规定，框架环绕绝缘材料体。

为了框架能提供足够的介电屏蔽作用，该框架可以具有影响电场的材料例如导电材料或经过相应处理(例如通过充填含碳的材料或相应的表面涂层)的塑料或绝缘材料。绝缘材料体基本上环绕轴线延伸并且本身由框架包围。通过绝缘材料体给出这样的可能性，即，将待监视的装置例如导体定位在敏感面附近。此外，通过框架可以规定，外力被绝缘材料体隔开并被框架吸收。由此可以为绝缘材料体基本上根据其电特性选择相应的绝缘材料。

在此还可以有利地规定，绝缘材料体与框架相接触。

通过绝缘材料体与框架之间的接触，可以确定框架与绝缘材料体彼此之间的相对位置。此外，通过框架的相应造型可使绝缘材料体与框架以刚性角度(winkelsteif)连接。为此例如可规定，形状配合地用绝缘材料填充设置在框架中的空隙。必要时也可以在绝缘材料体和框架之间设置材料结合的连接或材料结合与形状配合的组合。在此还可规定，绝缘材料体至少遮盖探测体的一部分并且尤其是防止敏感面受直接作用。因此，探测体或敏感面一方面被框架、另一方面被绝缘材料体保护免受作用。因此给出足够的机械保护，以便提供能在较长的时间段上使用的探测体。

另一有利的设计方案在此可规定，敏感面与绝缘材料体隔开距离。

通过使敏感面与绝缘材料体隔开距离，一方面使绝缘材料体能发挥机械保护作用，另一方面在敏感面上提供例如能用流体填充的空间。以此避免了直接的接触，该接触在高的电场强度时能支持形成局部放电。通过有针对性地导入流体例如气体或油，在敏感面与绝缘材料体之间的过渡区域能介电地稳定。在构成其尺寸比绝缘材料体小、用于隔开敏感面的间隙时，在敏感面与导体容纳部之间的区域基本上由绝缘材料体确定。因此，敏感面周围在较长的时间段上都可看成是稳定的。

此外，可有利地规定，探测体嵌入绝缘的支承体中并露出敏感面。

探测体可按照应用目的的不同而成形为不同形式的。例如可规定，探测体是自承载的刚性角度结构，该结构例如通过相应成形的金属体形成。但也可设定，探测体通过薄膜状的结构确定，该结构仅具有有限的自承载的特性。在此，这种薄膜一方面可以构成为单独的主体。但也可规定，这些薄膜仅仅通过蒸镀、压印或其它适当的形式被施加到支承体上。支承体在此设计成使得它以其敏感面支承探测体并且将探测体固定在框架上。但在此可将绝缘的支承体设计为不与探测体和框架的导电接触。作为这样的构件，支承体本身可以由电绝缘的材料制成。但也可规定，在支承体的延伸中在适当的位置处设有绝缘部位，该绝缘部位减小在探测体与框架之间构成电流通路的风险。通过将探测体嵌入支承体中，探测体本身可以在不直接用于形成敏感面的多个部分上得到保护。由此可以通过嵌入来保护或密封探测体与绝缘的支承体之间的接合部位。因此，探测体变得难于从支承体上松脱。此外，通过嵌入使(例如在制造过程中)操作探测体变得容易，因为探测体通过支承体得到一定的稳定。

通过嵌入还能实现探测体的防撞。此外，通过嵌入提供了增大的区域，该区域可用于将探测体保持和固定在框架上。

但也可将探测体构造为自承载的并因此可以省去嵌入。但在这种情况下支承元件也使探测体与框架绝缘。

此外，有利地可以规定，敏感面按照空心圆柱体的内周面的一部分的形式构成。

空心圆柱体的内周面例如能通过关于轴线弯曲的面描述。有利地，空心圆柱体的内周面的这样的部分在投影图中具有矩形的外轮廓。优选地，敏感面以其弯曲轴线与环形框架的环轴线平行、优选重合地定向。敏感面由此接纳框架的弯曲部，使得框架弯曲部和敏感面的弯曲部彼此近似同轴地定向。因此使整个装置形成层状的结构，从而能有效地利用通过框架在其内部提供的空间。

另一有利的设计方案可规定，敏感面对称于待监控的电导体设置。

电导体为了引导电流通过其本身而被加载相应的电压。借助探测体以其敏感面可以根据由驱动电压引起的电场检测电荷。由此可以借助探测体及其敏感面估计电导体的状态。因此，例如根据评价装置的设计可以获得定性和/或定量的信息。通过敏感面在电导体上的对称布置可期待通过该敏感面均匀地检测电场。因此，探测体可提供对待监视的电导体的装置的比较精确的描述。在此可规定，电导体构造成旋转对称的主体，其旋转轴线与弯曲的敏感面的轴线重合。如果电导体成形为细长的主体，则其纵轴线应位于敏感面的轴线区域内。但也可规定，电导体的纵轴线或旋转轴线位于一扇区内部，该扇区一方面通过敏感面、另一方面通过分别从由敏感面确定的弧线的两端部朝向轴线延伸的线段限定边界。由此确保，待监控的电导体位于敏感面的检测区域内。

此外可有利地规定，导体在被敏感面跨越的部分内至少朝向轴线弯曲。

有利地规定朝向轴线方向的弯曲，从而电导体的被跨越的部分例如具有收缩部或凸出部的形式。

在此有利地规定，该部分具有鞍形的形状。

鞍形的形状一方面为电导体的该部分提供机械稳定作用，另一方面能通过电导体的鞍形形状与敏感面的弯曲的构型相互作用实现对电场尤其有利的检测。

此外可有利地规定，在框架上设置多个彼此独立作用的探测体。

通过使用多个彼此独立作用的探测体，一方面可以在探测体之一失效时借助剩余的探测体对电导体的状态进行至少有限的检测。在使用多个探针时，这些探针尽可能均匀地沿着框架的圆周分布设置。在此有利的是，框架具有环绕的槽并且接着也具有环绕的侧面，从而例如也可以至少部分地在框架的受保护的区域的内部实现对探测体的接头的必需的布置。

此外可有利地规定，设置有多个电导体，所述多个电导体中的每一个配设给一个探测体。

多个电导体可以例如设置在所谓的多相绝缘布置中。在此，电导体中的每个用于传递多相交变电压系统的一相的电能。这些电导体彼此平行地布设并且构成多相的电能传递系统。通过将不同的探测体配设于不同的电导体，可以监控电导体中的每一个。因此能够例如检测在各个电导体中的失效。为此，各探测体应分别配设给仅一个导体。

有利地可规定，框架和/或导体彼此通过绝缘材料体支承。

为了相互支承框架和/或电导体，有利的是，绝缘材料体不仅对于框架具有接触点、而且对于导体本身具有接触点。因此，电导体相对于框架并因而相对于固定在框架上的(各)探测体定位。此外例如可规定，绝缘材料体完全包围电导体并且面状地与框架连接，从而能在框架和绝缘体或(各)电导体之间实现流体密封的连接。因此创造出盘状的结构，该结构例如能用作流体阻隔，以便防止流体从一个封装壳体溢出到另一空间中。

本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种用于制造具有探测体、框架和绝缘材料体的装置的合适的方法。

迄今为止的方法规定，事后将探测体插入结构已经确定的装置中。这在生产过程中被证明是不利的。因此，本发明应提供一种用于制造具有探测体、框架和绝缘材料体的装置的合适的方法。

按照本发明，该技术问题在前述类型的方法中这样解决，即将所述探测体固定在框架上，将所述绝缘材料体以流体的形式引入框架中并且使绝缘材料体在引入框架中之后硬化。

探测体在框架中的定位和框架起初处于液态形式的绝缘材料体的连接使得能以简单的方式在框架、绝缘体和探测体之间廉价地建立连接。在此创造一种紧凑的连接，该连接对于应用在高压设备中具有足够的角度刚性。此外能省去使用专门的紧固件，这些紧固件必要时要求相应的介电屏蔽并且因此会提高装置的制造成本。此外，通过将绝缘体以流体形式引入可以产生对框架的面状封闭以及框架与对应配设的导体的连接。在此，不仅形成形状配合的联合而且形成材料结合的联合。另外，绝缘材料体在硬化后保护探测体并且稳定和固定整个装置。

所述方法的另一有利的设计方案可规定，在绝缘材料体硬化期间通过绝缘材料体的体积变化实现与探测体的敏感面隔开距离。

通过绝缘材料体的相应成型可以将在硬化过程中出现的体积收缩用于在探测体的敏感面上方造成足够的间距，以便有针对性地以流体将其填充并且因此尽可能使其免于局部放电。通过局部放电必要时会不利地影响敏感面，使得不再能保证探测体的效率。在硬化期间的收缩通常被认为是不利的。这里，可以充分利用在相应成型时的收缩，以便在探测体的敏感面上提供相应的自由空间。由此例如可以避免补充加工在框架中硬化的绝缘体等。

附图说明

下面描述并随后在附图中示出本发明的示意性实施例。

在附图中：

图1示出了具有一个环形框架、多个电导体以及一个绝缘体的装置的俯视图，

图2示出了具有探测体的框架的局部剖视图，

图3示出了具有探测体的框架的另一剖视图，以及

图4示出部分剖开的具有探测体的框架的透视图。

具体实施方式

图1示出具有一个环形框架1的装置的俯视图，该框架与轴线2同轴地定向。在图1中，轴线垂直于纸面延伸。环形框架1在其内部包括一个绝缘体3。绝缘体3接触环形框架1并且相对于环形框架1固定第一电导体4a、第二电导体4b以及第三电导体4c。

在图1中示出的装置能借助设置在环形框架1中的空隙1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h法兰连接在相应的法兰上。优选地，该法兰是高压设备的耐压缩气体的封装壳体的一部分。在此，该装置一方面用于将电导体4a、4b、4c保持或插入到封装壳体中，另一方面该装置在相应气密的实施方式中并且在绝缘体3贴靠在环形框架1或电导体4a、4b、4c上的情况下也可用作气密的阻隔。在绝缘体3的外圆周中加工出空隙5。空隙5可用于容纳密封元件、例如密封圈。在该圆周上均匀分布地、各配设于电导体4a、4b、4c之一地设置有第一连接元件6a、第二连接元件6b以及第三连接元件6c。连接元件6a、6b、6c用于连接探测体，这些探测体被绝缘体3或环形框架1遮盖。在图1中通过虚线示出示意地示出探测体的位置。探测体的设计方案在后面的附图中示出。

在图2中剖开地示出环形框架1的一部分。此外，第一连接元件6a以剖视图示出。此外能看到第一探测体7a，该探测体具有敏感面8。在本实施例中，第一探测体7a按照薄膜的形式构成，该薄膜嵌入支承体9中。支承体9固定在环形框架1上。支承体9在本实施例中由电绝缘的材料制成、例如由硅树脂或类似材料制成为塑料注塑件。但也可规定，设置支承体9的金属的构型并且通过相应的绝缘部位确保在环形框架1和探测体7a之间的绝缘。在这种情况下，探测体和支承体的功能重合，从而可以省去单独的探测体。在支承体9上设有空隙作为容纳区域，该空隙的所有侧面由被突起的体棱边限定边界。第一探测体7a置入该空隙中，其中突起的体棱边齐平地环绕地包围第一探测体7a并且该探测体嵌入支承体9中。

第一探测体7a具有按照空心圆柱体的内周面的一部分的形式的隆起的结构。在此第一电导体4a对称于在图2中按照圆弧的形式延伸的第一探测体7a定向。为此，电导体4a的与其旋转轴线重合的纵轴线设置在一个扇区内部，该扇区在第一探测体7a的在图2中示出的位置处一方面由第一探测体7a、另一方面由从第一探测体7a的各弧线端部向轴线2延伸的两个线段限定边界。在此，第一电导体4a的纵轴线设置于在这两个线段之间形成的角的角平分线上。除了第一电导体4a在扇区内的布置外，纵轴线或对称轴线应最多移动至轴线2或限定边界的线段。

为了接触导通并调取探测信号，连接导线10与第一探测体接通导通。连接导线10有利地在沿径向延伸穿过环形框架1的空隙的区域内被绝缘地引导至环形框架1。为此可以规定，支承体9具有相应的引导装置。为了封闭该径向的空隙，设有密封元件11的盖12密封地与环形框架1连接。

图3示出环形框架1以及其他组件的横向于图1的剖面轴线的剖视图。环形框架1具有在轴向上关于轴线2位于第一探测体7a两侧的环绕的侧面13。这些环绕的侧面13构造成，使得在框架1中形成环形环绕的槽，第一探测体7a置入该槽中，从而该探测体连同敏感面8一起在轴线2的方向上被遮盖。由此为第一探测体7a不仅形成机械保护的区域、而且形成介电屏蔽的区域。除了如在图3中示出的实施方案外，还可规定，仅仅局部地设置这样的侧面，从而在环形框架1的内侧上形成扇形的空隙，探测体能集成到这些空隙中。

在图3中还可看出，第一电导体4a不仅具有横向于轴线2延伸的隆起部，而且在第一电导体4a的环形框架1区域内的部分还具有收缩部，从而形成朝向轴线2的方向延伸的隆起部。由此，在第一电导体4a上形成鞍形的区域，该鞍形的区域与第一探测体7a的敏感面8相对。在图3中没有示出绝缘体3。该绝缘体应包围并遮盖位于环形框架1内部的组件。此外，在图3中示出的环形框架的侧面13在轴向方向上设有环绕的槽14，例如弹性的密封元件能装入这些槽中，借助这些密封元件可以实现相对于能通过环形框架1的法兰面连接的其它封装壳体的密封。

在第一电导体4a中，平行于轴线2设置有多个空隙，适当的固定件例如螺钉能装入所述空隙中，以便将其他的导体元件与第一电导体4a连接。此外，也可以使用替代的连接方法例如熔焊、钎焊、粘接等。

为了说明结构，在图4中以透视图剖视出环形框架，其中示出第一探测体7a包括支承体9以及仍未处于其最终位置的盖12。盖12能借助螺栓15紧固在环形框架1的螺纹孔中。根据设计方案的不同可以规定，在支承体9和环形框架的彼此面向的面的区域内设置有足够的间距，从而使相应的空间能有针对性地由流体例如绝缘气体或油填充。除了第一探测体7a设计成薄膜状地安装在支承体9上的主体外，该探测体也可以以自承载的方案设计或者借助压力方法、蒸镀方法或类似方法利用支承体9的机械稳定性地与该支承体连接。支承体有利地可由硅树脂形成。

此外，根据图4示例地描述用于制造按照本发明的装置的方法。

框架例如可以是单件式或多件式构成的金属框架。将至少一个、有利地多个探测体必要时通过使用支承元件定位在框架的朝向框架中心的方向定向的空隙中。将绝缘材料体以流体的形式、例如以液态树脂的形式引入框架中。在此，绝缘材料体填充框架的空隙直到侧面13的区域中，从而产生盘状的结构。在此，它遮盖探测体的敏感面。此外可规定，在绝缘材料体的内部对应地设置至少一个能穿过绝缘材料体的电导体。在绝缘材料体硬化时，绝缘材料体的体积发生收缩过程。通过框架和绝缘材料体的最终形状的相应设计，收缩有针对性地在敏感面8的区域内得到促进，从而通过敏感面8造成与绝缘材料体3的面隔开距离。用电绝缘的流体例如气体如六氟化硫或绝缘油填充由此形成的间隙。

Claims (15)

1.一种带有探测体(7a)的装置，该探测体具有基本上与轴线(2)同轴地弯曲定向的敏感面(8)，其特征在于，所述探测体(7a)设置在一框架(1)上并且该框架(1)的至少一个与轴线(2)同轴地定向的侧面(13)突伸出所述敏感面(8)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述框架(1)的侧面沿轴向在所述敏感面(8)的两侧突伸出。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述框架(1)包围绝缘材料体(3)。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述绝缘材料体(3)接触所述框架(1)。

5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述敏感面(8)与绝缘材料体(3)隔开距离。

6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述探测体(7a)嵌入绝缘的支承体(9)中且使所述敏感面(8)露出。

7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述敏感面(8)按照空心圆柱体的内周面的一部分的形式构造。

8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述敏感面(8)对称于待监控的电导体(4a、4b、4c)设置。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电导体(4a、4b、4c)在被敏感面(8)跨接的部分内至少朝向轴线方向弯曲。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述部分具有鞍形的形状。

11.如权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，在所述框架(1)上设置有多个彼此无关地起作用的探测体(7a)。

12.如权利要求8至10中任一项所述的装置，其特征在于，设置有多个电导体(4a、4b、4c)，将所述多个电导体中的每一个电导体分别配设给一个探测体(7a)。

13.如权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述框架(1)和/或所述电导体(4a、4b、4c)彼此通过所述绝缘材料体(3)支承。

14.一种用于制造具有探测体(7a)、框架(1)和绝缘材料体(3)的装置的方法，其特征在于，将所述探测体(7a)固定在所述框架(1)上，将所述绝缘材料体(3)以流体的形式引入所述框架(1)中并且使所述绝缘材料体(3)在引入所述框架(1)中之后硬化。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述绝缘材料体(3)硬化期间通过所述绝缘材料体(3)的体积变化实现与所述探测体(7a)的敏感面(8)隔开距离。

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