CN1097826C - 制造电绝缘体的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产电绝缘体的方法，该绝缘体包括主体(1)和置于主体(1)之上的绝缘材料的涂层(5，5a)。涂层是以螺纹状的形式或螺旋状的形式被施加到主体上，其中通过挤出直接将涂层施加到主体(1)上。以这种方式，防止了在施加的涂层和主体(1)之间产生捕获的空气穴，并且实现了良好的粘合性。本发明还涉及一种用于生产绝缘体的装置，以及用于生产高压绝缘体的该方法或装置的用途。

Description

制造电绝缘体的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种制造电绝缘体的方法及使用该方法制造电绝缘体所使用的装置。
技术背景
现在，已有多种不同的用于生产高压电绝缘体的方法。目前大多数此类电绝缘体都是陶瓷制作的。陶瓷的一种替代物可以是一种中空绝缘体，该绝缘体是由优选由复合材料制造的管子，在绝缘体的每一边上的连接突边，及作为外层的绝缘材料，通常是硅橡胶的涂层组成。另一种电绝缘体可以包括带有附加外层绝缘体的固体棒，通常是硅橡胶。在下文中，术语“管/棒”是指主体。
已知，为了制造如上所述类型的电绝缘体，倒T形轮廓的硅酮涂层以螺纹状被缠绕到已经制得的主体上。该涂层是以螺纹状的形式从主体的一端缠绕，因此T形轮廓的一个边缘位于下一轮的T形轮廓的另一个边缘处。已知绝缘体的一个问题是当倒T形轮廓附着在主体上时实现紧密配合，特别是最终轮廓的相邻轮次的连接处的紧密性。一种试图解决这些问题的方法如FR-A1-2726684所述，其中描述了一种制备这样一种电绝缘体的方法。在该方法中，从喷嘴中与主体以一定的间隔挤出硅橡胶材料，然后将其缠绕在主体上。成型轮廓，使T形轮廓支臂的边缘被斜切，所以当正确地缠绕时，接下来的轮次的轮廓的边缘向内倾斜过前一轮次的相邻边缘。用一压制工具将接下来的每一缠绕轮次间的连接点压制在一起，从而实现连接点的有效密封。
除了根据上述列举的法国专利申请的方法所期望的改进外，在相邻缠绕点的绝缘问题仍旧存在，其最后以影响绝缘体的绝缘性能而告终。可能发生的一个问题是硅酮并没有在突边上全面延伸，这会在法兰上增加局部放电，然后会导致电弧。现有技术的另一个问题是在缠绕的轮廓(型面)和主体之间产生捕获空气。水分可以强行进入这些空气穴中，这会导致绝缘体失去其绝缘性能。
根据已知的制备螺旋缠绕绝缘体的方法，与主体以一定的间隔线性挤出硅橡胶轮廓，其后用它缠绕主体。
当绕主体缠上上述轮廓之后，对最外层的径向部分进行拉伸。这种拉伸会导致留在材料中的部分张紧，和在缠绕期间的轮廓部分变形。
发明内容
本发明的目的是为了实现一种新方法，即通过简单的生产方法，得到一种包括主体和具有非常均匀和牢固的主体外部涂层的绝缘体，但却非常经济。
另一个目的是为了实现一种不仅消除了施加的材料与主体之间的及可能在主体端部的突边上的凹坑和捕获的空气的方法。
本发明的再一个目的涉及一种根据本发明的、与该方法相对应的绝缘体的生产装置。
因此，本发明提供一种制造电绝缘体的方法，该绝缘体包括主体和置于主体之上的绝缘材料的涂层，其中涂层以一定的压力通过挤出喷嘴挤出而直接成型在主体上，使施加的材料在主体上流动，从而防止了在施加的涂层和主体之间产生捕获的空气穴，同时使主体与挤出喷嘴之间相互转动和横向移动，使涂层以螺纹状或螺旋状的形式施加于主体之上。因此，得到一个与主体的外表皮的良好粘合力，而且还得到与交界轮次的均匀连接。在这种方法中，得到了与主体具有良好粘合力的非常均匀的涂层。该方法防止产生截留空气穴。
本发明还包括一种生产绝缘体的装置，包括用于挤出施加到主体之上的绝缘材料的喷嘴，和用于使主体和喷嘴之间相互转动和横向移动的装置，其特征在于：主体被设置成为挤出喷嘴的辅助部分。
现在借助于附图以不限定实施例的形式更详细地说明本发明。
附图说明
图1所示为管子状主体的截面图，和在喷嘴处用于挤出施加到主体之上的绝缘材料轮廓的喷嘴一部分的等效纵向截面图；
图2所示为喷嘴的端视图，从图1的左侧看，示出了将绝缘材料轮廓施加到管子上的过程；
图3所示为根据本发明的装置的透视图，包括用于在施加绝缘材料的轮廓过程中旋转管子的装置；及
图4所示为电绝缘体的一部分的截面图。
具体实施方式
因此，图1所示为管子状主体1的截面图，优选由聚合物材料制作，特别是交联的硬化塑料，或橡胶混合物组成。主体1支撑在支架(未示出)上，并且可以绕该支架旋转。主体1的旋转适合用球窝式螺杆、皮带轮或类似物实现，下面将根据图3进行更详细的描述。当被球窝式螺杆驱动旋转时，主体可以在纵向上而且相对于挤出机移动。
图1还示出与挤出机(未示出)相连接的挤出喷嘴2的前端。挤出机可以是任何适合的已知类型。喷嘴的较低端被切去而形成切掉部分3，该部分可以是杯形或是与喷嘴2的纵向延伸成一定角度的倾斜面，并且与通过喷嘴喂料的方向相同，因此切掉部分具有一基本上与使用的喷嘴2对着的主体1的半径相配的半径。为了在主体上得到所需的绝缘材料层的厚度，喷嘴基本上位于距主体1表面一定的距离处，即与该层的所需厚度相同的距离，大概距此处小于20mm，优选小于7mm，让挤出的材料以一定的压力施加到主体1上而得到与之良好的粘合力，这对本发明具有显著的效果。此外，如图2所示，喷嘴2在喂料方向上具有一开口4，其基本上具有倒置的T形而在通过喷嘴挤出的材料上形成所需的轮廓。但挤出的材料还可以具有其它的形状，例如没有突出轮廓的扁平涂层或带有两个或多个突出绝缘子裙部的形状，其中绝缘子裙部可以彼此布置成不同的高度。
当材料通过喷嘴2被挤出时，主体1旋转，将联系图3进行更详细的说明，以及，借助于球窝式螺杆，主体可以进行轴向上的移动，从而使在一个完整的旋转期间，主体1在轴向上移动一定的距离，该距离等于在其端部5a挤出绝缘材料5的宽度，即该部分位于主体1的表面处。图2所示为前一轮的轮廓5的外观，而且显示出端视方向的喷嘴。因此，明显看出喷嘴2在其较低部分不仅具有杯形切掉部分3，它在主体的轴向上还具有开口部，即面对着已施加到前一轮的材料的方向上。从图2可以明显看出，在图中可以看到喷嘴在附图的左侧具有看得见的轮廓，其形成为倒T形轮廓左支臂的界限6，且其贴着主体1延伸。在图的右部分可发现开口部，在该处喷嘴的较下表面7(也称为开口侧部)延伸超过了最新挤出的T形支臂部分，以位于已经挤出的前一轮倒T形的上部。在挤出期间，该材料可沿主体流动或浮动，并且与在前一轮中已经施加的绝缘材料接触。除此之外，还由于在主体1和挤出喷嘴2的间隙间形成的压力，便得到了非常均匀的涂层，从而得到了螺纹形的或螺旋状的没有连接头的成型品。为了限制挤出材料沿着主体的流动面积，设置在图中左侧的喷嘴的轮廓可以具有可调节的叶片(未示出)，它可以对着主体作径向移动，以与主体作必要的接触，并且包括一个对材料沿着主体表面流动可能性的第二外层限制。如图中所示，喷嘴2还在右方侧面8被切去，以免影响施加的前一轮上轮廓5的突出部分。
如上所述，喷嘴2被设计成具有切掉部分以与主体1紧密连接，在该处喷嘴将被使用。喷嘴2优选在对着已经施加到主体1上的绝缘材料层处有一开口侧部7，因此，当它被挤出时，该施加层形成为挤出喷嘴的辅助部分。在喷嘴处可以安装节流阀装置来控制喷嘴不同部分的流动。以这种方式，较大的流动例如可以布置在喷嘴的外径处。因而可以制备无变形和无内应力发生的小直径的绝缘体。该轮廓的高度可以大于主体的直径。例如，在绝缘体上可以实现轮廓高度和主体直径的关系达5∶1.该喷嘴还配有加热或冷却装置，从而能够具有调节挤出材料的粘度来达到所需的流动性能的能力。例如，可以将几台挤出机连接到喷嘴上，使得施加材料的芯层是一种材料而表层是另一种材料。
图3所示为在施加外涂层中，用于旋转和移动主体1的装置。主体1支撑在如图所示的可移动的载体上。主体1与沿着用于支撑主体的球螺杆运动的球螺母相连接。一线性装置与球螺杆和主体平行安装，在它上面有一包括例如电机和变速器(未示出)的驱动装置可以平行于球螺杆并和主体1一起移动。电机驱动变速器，后者的突出轴9上装配有齿形皮带轮10，该皮带轮10驱动传送带11，该传送带又驱动等同的皮带轮12，皮带轮12与主体1的支撑装置相连接，因此当电机转动时，借助于传送带可以旋转主体并且同时不仅使主体而且还使驱动装置轴向移动。驱动装置可以通过载体与主体的支架相连接而与之一起移动。
为了改变主体上轮廓的螺纹或螺旋型品的间距，必须有效地调换变速器上和/或主体支撑装置上的齿形皮带轮10，12，或者改变球螺杆的螺距。在这种情况下，改变螺距是相对容易实现的。
在主体1和挤出喷嘴2之间的相互转动和横向移动中，适于将涂层挤出到主体1上。不一定要让挤出喷嘴2静止而主体1旋转。在某些情况下，更适合将装置设计成使挤出喷嘴2绕静止的主体转动，或者只在其纵向移动。
甚至认为任何用于使主体1转动的直接驱动都是不必要的，甚至在那些主体要被转动的情况下，因为主体的转动甚至可以通过挤出材料的作用力来实现。
挤出喷嘴2，以及甚至整个或部分挤出装置适于支撑在可控制的操作装置上，例如机器臂，因此它相对于主体能够容易安装。如果主体不具有恒定的厚度，如果相对于主体不仅在距离方面而且在倾斜的角度方面可调装喷嘴，这都是特别有益的。
虽然附图仅仅示出了主体和与之基本上在水平方向上相配合的部件，但根据本发明，主体还适于被布置成基本上在直立的垂直方向的位置与相应改变过的部件配合。
图4所示为就位时被缠绕的螺旋轮廓5的部分，其中绝缘导体，例如象一种光学纤维的光学导体13在施加的涂层材料内部上通过，用于输送能量。在实施根据本发明的方法时，非常容易在涂层材料中埋置这样一种绝缘导体。在挤出前，绝缘导体以螺纹的形式施加在管子的外部，并且当以一定的压力将材料直接挤出在管子的表面时，当涂层材料流过时，绝缘导体被埋置在涂层材料中。该绝缘导体很容易以螺杆状的形式及任何选定的间距缠绕在主体上。
当在喷嘴和主体之间以一定的压力直接对着旋转的主体挤出材料时，可以实现材料良好的分布或流动，其具有良好的粘合力并且消除了凹坑和材料和主体之间捕获的空气穴。在本说明书中，所用的对着主体的“成型”的述语指的是将材料施加并且成型在主体上。为了在挤出材料与主体接触时保持挤出材料的准确粘度，最好将喷嘴加热来调节挤出材料的温度。因此，该喷嘴可以包括用于调节挤出材料温度的装置。根据本发明方法的主要优点是：当仍处于柔软态时就可以形成涂层和可能的轮廓，由此获得良好的粘合性能和均匀的涂层。
在上述实施例中，已经描述了由复合材料组成的主体，但也可以使用各种绝缘材料做成的其它类的主体。这种材料例如可以是热塑性体、陶瓷体或这些或其它类型主体的组合的形式。这些主体可以可以是棒形、管子、中空体或各种几何形状的主体，例如截锥体等。喷嘴可以被适当布置，使得其连续对着主体。
本说明书主要讲述了适于挤出和用于形成螺纹或螺旋成型涂层的材料应该是硅橡胶，但自然也可以考虑具有相似性能的其它绝缘材料，例如热塑性塑料、EPDM或陶瓷。所使用的硅橡胶材料例如包括三水合铝作为填料来改进其塑流距离和改变粘度。
同样地，上面所述的主体和驱动装置在主体的螺纹或螺旋的成型期间移动，但也有可以使挤出机成为移动的一部分，在这种情况中，用一些合适的装置将挤出机与球螺杆或合适的操作装置相连接，因此当主体被转动时，会引起主体和挤出喷嘴之间的相互移动，这是在主体上完成螺纹或螺旋硅橡胶轮廓所必需的。
在按上述的方法制备绝缘体之后，接下来绝缘体被硬化或固化，例如它可以在130℃热处理5小时。
根据本发明的方法，涂层可以成型在直径非常小的主体上，例如约20mm小的直径，这使得该方法适用于生产广泛的不同类型的绝缘体。
本发明还包括一种实施用于制备绝缘体的方法的装置，包括用于将绝缘材料施加到主体上的挤出喷嘴，和用于主体和喷嘴之间相互移动的装置，并且主体被设计成形成挤出喷嘴的辅助部分。
本发明还包括用于生产高压绝缘体的方法或装置的用途。

Claims (14)

1.一种制造电绝缘体的方法，该绝缘体包括主体(1)和置于主体(1)之上的绝缘材料的涂层(5，5a)，其中涂层以一定的压力通过挤出喷嘴(2)挤出而直接成型在主体(1)上，使施加的材料在主体上流动，从而防止了在施加的涂层(5a)和主体(1)之间产生捕获的空气穴，同时使主体(1)与挤出喷嘴(2)之间相互转动和横向移动，使涂层以螺纹状或螺旋状的形式施加于主体之上。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于使涂层(5a)沿着预先施加到主体(1)上的材料层流动，从而防止在施加的材料和当前在主体上的材料之间产生捕获空气穴。
3.根据权利要求的1所述的方法，其特征在于：主体(1)被带至其成为挤出喷嘴(2)的辅助部分。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于：绝缘材料是由聚合物材料组成。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于：绝缘材料是由橡胶混合物组成。
6.根据权利要求4的方法，其特征在于：聚合物材料是硅橡胶。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于：绝缘导体(13)置于主体和绝缘材料之间用于输送能量。
8.根据前述任一项权利要求的方法，其特征在于：在施加涂层期间，将主体(1)直立方向放置。
9.一种生产绝缘体的装置，包括用于挤出施加到主体(1)之上的绝缘材料的喷嘴(2)，和用于使主体(1)和喷嘴(2)之间相互转动和横向移动的装置，其特征在于：主体(1)被设置成为挤出喷嘴(2)的辅助部分。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于：喷嘴(2)还配置有对着预先施加到主体(1)之上的绝缘材料层的开口侧部分(7)，从而当材料被挤出时，该施加层成为挤出喷嘴的辅助部分。
11.根据权利要求9的装置，其特征在于：喷嘴(2)包括用于调整挤出材料温度的装置。
12.根据权利要求9的装置，其特征在于：喷嘴被设置成使其连续对在主体上。
13.根据权利要求9-12任一项的装置，其特征在于：在喷嘴中设置节流阀装置来控制喷嘴中不同部分的流动。
14.根据权利要求4的方法，其特征在于：聚合物材料是交联塑料。
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