CN220331802U

CN220331802U - 注射模具、绝缘子间隔件和用于开关设备的绝缘子

Info

Publication number: CN220331802U
Application number: CN202320348516.XU
Authority: CN
Inventors: R·普拉特; A·扎内蒂
Original assignee: Hitachi Energy Co ltd
Current assignee: Hitachi Energy Co ltd
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2023-02-28
Publication date: 2024-01-12
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: DE202022101218U1

Abstract

本实用新型涉及一种注射模具、绝缘子间隔件和用于开关设备的绝缘子。注射模具用于通过注射成型来制造用于开关设备的绝缘子并且包括感应加热系统、第一模具半部、构造成与第一模具半部沿着分型面相互作用的第二模具半部，其中，第一模具半部和第二模具半部构造成在沿着分型面相互作用时至少部分地封围出与绝缘子相对应的腔，其中，第一模具半部和/或第二模具半部包括感应加热系统的感应器，并且其中，感应加热系统构造成使得模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的模具表面能够被感应加热系统加热。

Description

注射模具、绝缘子间隔件和用于开关设备的绝缘子

技术领域

本实用新型涉及用于制造开关设备用绝缘子的注射模具。

本实用新型还涉及用于开关设备的绝缘子的绝缘子间隔件，该绝缘子间隔件包括密封凹槽，其中，绝缘子间隔件由包含热塑性塑料的材料构成。

本实用新型还涉及用于开关设备的绝缘子，该绝缘子包括上述绝缘子间隔件和布置在绝缘子间隔件的中央开口中的金属嵌件。

此外，本实用新型还涉及通过使用上述模具来生产上述绝缘子的方法。

背景技术

高压或中压设备比如断路器和开关设备对于保护技术设备、特别是高压范围内的技术设备是必不可少的。例如，当发生电气故障时，断路器主要用于中断电流。作为示例，断路器的任务是开断弧触点、熄灭电弧、并使弧触点彼此分开，以避免电流流动，即使是在由电气故障本身产生的高电位的情况下亦是如此。断路器可以在12kV至72kV以及达1200kV的中高电压下断开通常为1kA至80kA的中高短路电流。因此，高电压或中电压装置可容纳高压导体比如被施加高电压的引线导体。

一些高压或中压设备、即气体绝缘开关设备(GIS)在外壳内包括绝缘气体、例如六氟化物(SF₆)、十氟-2-甲基丁-3-酮(C5-FK)和/或七氟-2-甲基丙腈(C4-FN)，以便在操作弧触点时将高压导体与其他部件屏蔽和绝缘开并且/或者改善电弧的熄灭。

为了将高压导体在充分远离接地外壳的位置中牢固地固定在设备容积内，在气体外壳内侧设置有绝缘子。该绝缘子可以在其外边沿处固定至外壳，并且可以构造成容纳外壳内的高压导体。绝缘子的主要部分为绝缘子间隔件，该绝缘子间隔件可以具有用于金属嵌件的中央开口，金属嵌件用以提供与导体的电连接。绝缘子间隔件可以构造成例如通过法兰牢固地附接至外壳。为了防止在绝缘子间隔件和外壳的连接处发生绝缘气体的泄漏，可以在绝缘子间隔件的密封凹槽内设置有密封装置、例如O型环。该密封装置使得绝缘子能够保持气体绝缘高压设备的隔室之间的所需压力并且能够避免绝缘气体泄漏至环境。为了达到所需的气密性，绝缘子间隔件的在绝缘子间隔件和外壳的连接处的表面需要有良好的质量、特别是高光泽度和/或低粗糙度。

长期以来，氧化铝填充的环氧树脂一直被用作用于制造GIS中的绝缘子间隔件的基本材料。环氧树脂是这样的材料，其具有良好的电绝缘性能和机械强度，但也具有缺点。环氧树脂不环保，并且制造过程复杂、耗时并且因此成本也比较高。环氧树脂绝缘子的另一个缺点是该材料的固有脆性。这种脆性在负载太高的情况下可能导致绝缘子的不期望的突然失效并且因此需要被密切控制，以确保部件功能正常。

WO 2013/030386描述了一种用于气体绝缘电压装置的绝缘子，其中，绝缘子是由热塑性材料制成的。这种绝缘子的优点是脆性比由环氧树脂制成的绝缘子的脆性小。然而，采用标准的制造工艺、即注射成型很难使由热塑性材料制成的绝缘子达到与由环氧树脂制成的绝缘子相同的表面质量。因此，为了达到绝缘子间隔件与外壳之间的气密连接所需的表面质量，需要额外的制造步骤，比如加工和抛光。这使得生产变得复杂且耗费成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供改善气体绝缘开关设备的可靠性和气密性的措施。本实用新型的另一目的是简化用于开关设备的绝缘子的生产。

本实用新型的目的通过独立权利要求的特征来解决。在从属权利要求中详细说明修改的实施方式。

因此，本实用新型的目的通过用于通过注射成型来制造用于开关设备的绝缘子的注射模具来解决，所述绝缘子包括：

-具有至少一个密封凹槽的绝缘子间隔件，

该模具包括：

-感应加热系统，

-第一模具半部，

-第二模具半部，第二模具半部构造成与第一模具半部沿着分型面相互作用，

其中，第一模具半部和第二模具半部构造成在沿着分型面相互作用时至少部分地封围出与绝缘子相对应的腔，其中，第一模具半部和/或第二模具半部包括感应加热系统的感应器，并且其中，感应加热系统构造成使得模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的模具表面能够被感应加热系统加热。

此外，本实用新型的目的通过一种用于开关设备的绝缘子的绝缘子间隔件来解决，该绝缘子间隔件包括密封凹槽，其中，绝缘子间隔件由包含热塑性塑料的材料构成，并且其中，密封凹槽的表面的表面粗糙度等于或小于Ra 0.8μm、优选地等于或小于Ra 0.6μm、并且甚至更优选等于或小于Ra 0.3μm。

此外，本实用新型的目的通过一种用于开关设备的绝缘子来解决，该绝缘子包括上述绝缘子间隔件和布置在绝缘子间隔件的中央开口中的金属嵌件。

该注射模具可以用在制造开关设备的绝缘子、优选地气体绝缘开关设备的绝缘子的过程中。该绝缘子包括绝缘子间隔件和进一步优选地金属嵌件，其中，金属嵌件布置在绝缘子间隔件的中央开口内。绝缘子优选地通过注射成型来生产并且甚至更优选地通过嵌件包覆成型来生产。嵌件包覆成型是注射成型工艺的一种形式，其中，嵌件被塑料环绕。以此方式，由不同材料制成的复杂部件可以在单个制造步骤中制造。

注射模具包括感应加热系统、第一模具半部和第二模具半部，其中，第二模具半部构造成与第一模具半部沿着分型面相互作用，其中，第一模具半部和第二模具半部构造成在沿着分型面相互作用时至少部分地封围出与绝缘子相对应的腔。例如，为了形成绝缘子间隔件的密封凹槽，模具包括从模具表面突出的肋状结构。

优选地，绝缘子通过下述方式生产：将绝缘子间隔件的材料注射到由模具封围出的腔中，使得绝缘子间隔件的材料凝固并形成绝缘子间隔件。因此，模具的两个模具半部构造成在沿着分型面一起相互作用时至少部分地封围出与绝缘子相对应的腔。进一步优选地，模具的这两个模具半部构造成在沿着分型面一起相互作用时至少部分地封围出与绝缘子间隔件相对应的腔。

进一步优选地，该绝缘子包括绝缘子间隔件和金属嵌件，其中，金属嵌件布置在绝缘子间隔件的中央开口中，并且其中，绝缘子是通过嵌件包覆成型生产的。优选地，绝缘子通过下述方式生产：将金属嵌件插入模具的腔中并且通过随后将绝缘子间隔件的材料注射到腔中，使得绝缘子间隔件的材料围绕金属嵌件凝固并形成绝缘子间隔件。

在这方面，注射模具优选地包括至少一个适配器，所述至少一个适配器构造成在注射成型期间接纳并暂时保持绝缘子的金属嵌件。进一步优选地，所述至少一个适配器是模具半部中的一个模具半部的一部分或者是这两个模具半部的一部分。在这种情况下，这两个模具半部构造成在沿着分型面一起相互作用时封围出与绝缘子相对应的腔。此外，为了在嵌件包覆成型期间实现绝缘子间隔件与金属嵌件的牢固附接，可以使用粘合促进剂。粘合促进剂优选地涂覆于金属嵌件，以在包覆成型期间增强金属嵌件与绝缘子间隔件的材料之间的粘合力。

第一模具半部和/或第二模具半部包括模具的感应加热系统的感应器。感应加热系统优选地至少允许加热模具内的注射成型的绝缘子的预定区域。在根据本实用新型的实施方式的模具中，感应加热系统优选地构造成使得绝缘子间隔件的密封凹槽能够被加热。因此，感应加热系统构造成使得模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的模具表面能够被感应加热系统加热。换句话说，感应加热系统构造成使得通过注射成型在模具内形成的绝缘子间隔件的密封凹槽能够被加热。这允许在成型工艺期间在密封凹槽的表面处实现更高的温度，并且进一步在短时间内提高密封凹槽处的温度。通过提高密封凹槽处的温度，可以实现密封凹槽表面的更好的表面质量，优选地更低的表面粗糙度和/或更高的表面光泽度。因此，包括感应加热系统的用于制造绝缘子的注射模具允许生产用于气体绝缘开关设备的绝缘子，这些绝缘子具有更好的气密性并且因此更加可靠。此外，由于通过使用包括感应加热系统的模具可以实现密封凹槽的表面的高表面质量，因此不需要额外的制造步骤、比如机加工或抛光来改善密封凹槽的表面的表面质量。用于制造绝缘子的注射模具特别适用于注射成型具有这样的绝缘子间隔件的绝缘子，所述绝缘子间隔件由包含热塑性塑料的材料构成。

如已经提及的，绝缘子间隔件包括密封凹槽，密封凹槽优选地用于密封绝缘子间隔件与气体绝缘开关设备的外壳的连接。绝缘子间隔件优选地呈具有第一面和第二面的扁平形状，其中，第一面和第二面彼此相反。进一步优选地，第一面和第二面通过至少一个侧面连接至彼此。优选地，密封凹槽不布置在侧面内。而是，密封凹槽优选地布置在第一面和/或第二面上。进一步优选地，绝缘子间隔件的第一面和第二面各自均包括密封凹槽。

关于绝缘子间隔件，密封凹槽的表面的表面粗糙度等于或小于Ra 0.8μm、优选地等于或小于Ra 0.6μm、并且甚至更优选地等于或小于Ra 0.3μm。密封凹槽的表面的表面粗糙度例如可以为Ra 0.3μm。表面粗糙度量化了真实表面的法向量方向与其理想形式的偏差。表面粗糙度Ra是轮廓粗糙度参数并且是粗糙度曲线的算术平均值。优选地，表面粗糙度Ra是根据DIN EN ISO 4287:2000标准确定的。表面粗糙度Ra例如可以通过用轮廓仪利用光学方法和/或接触或伪接触方法进行表面轮廓测量。由于绝缘子间隔件在密封凹槽的表面处具有如此低的表面粗糙度，因此其具有改善的气密性并且因此更加可靠。

根据本实用新型的优选实施方式，绝缘子间隔件的密封凹槽的表面具有中等表面光泽度或高表面光泽度。具有中等表面光泽度或高表面光泽度对应于光泽值等于或大于10光泽单位(GU)。优选地，光泽度根据标准ASTM C345、ASTM D523、ASTM C584、ASTM D2457、BS3900D5、DIN 67530、DIN EN ISO 2813、EN ISO 7668和/或JI Z 8741中的一个标准来确定。更优选地，光泽度根据DIN EN ISO 2813来确定。光泽度可以通过光泽度仪来确定，光泽度测量仪通过限定精确的照明和观察条件提供了确保测量一致性的测量光泽度的可量化方法。

根据本实用新型的优选实施方式，绝缘子间隔件呈圆形形式，并且密封凹槽沿着绝缘子间隔件的边沿周向地延伸。更优选地，密封凹槽在绝缘子间隔件的第一面和/或第二面上沿着绝缘子间隔件的外边沿周向地延伸，并且甚至更优选地，密封凹槽在绝缘子间隔件的第一面和/或第二面上沿着第一面和/或第二面至侧面的边缘周向地延伸。进一步优选地，该绝缘子间隔件包括中央开口。

进一步优选地，绝缘子间隔件包括加强肋、优选地多个加强肋。肋可以增加绝缘子间隔件的机械稳定性。肋可以构造成具有不同的布置/图案。优选地，肋至少部分地沿径向方向延伸。例如，肋在中央开口的边沿处开始并径向向外地延伸、并且在间隔件的外边沿处结束。优选地，肋围绕中央开口的边沿以相等的距离分布。

如已经提及的，绝缘子间隔件由包含热塑性塑料的材料构成。也被称为热软塑料的热塑性塑料是一种塑料聚合物材料，其在一定的高温下变成柔软的或可成型的并且在冷却时凝固。在高于热塑性塑料的玻璃转化温度(T_g)且低于熔化温度时，热塑性塑料的物理特性会发生急剧变化，而不会发生相关联的相变。绝缘子间隔件的材料可以由不同热塑性塑料的混合物构成。另外，绝缘子的材料除了包括热塑性塑料或热塑性塑料的混合物之外还可以包括其他成分、例如填充物。

根据本实用新型的另一优选实施方式，绝缘子间隔件由不含热固性环氧树脂的材料构成。由环氧树脂制成的绝缘子间隔件的缺点是其生产不环保，并且此外，绝缘子间隔件变脆。因此，不使用环氧树脂使得绝缘子间隔件是环保的，并且在使用条件下增加了绝缘子的可靠性。

根据本实用新型的另一优选实施方式，绝缘子间隔件由这样的材料构成，该材料除了包含热塑性塑料之外还包括填充物、优选地纤维。基于绝缘子间隔件的材料的体积，填充物的量优选地在0vol％至50vol％之间、更优选地在10vol％至40vol％之间、甚至更优选地在25vol％至35vol％之间。

优选地，绝缘子间隔件的材料是纤维增强的热塑性塑料。通过添加纤维可以改善绝缘子间隔件的机械性能。进一步优选地，纤维的直径在5μm至50μm之间。纤维可以是玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维和/或玄武岩纤维。优选地使用玻璃纤维。

根据本实用新型的另一优选实施方式，绝缘子间隔件在绝缘子间隔件的表面处、在密封凹槽处包括表面层，其中，绝缘子间隔件在所述表面层内的填充物含量低于绝缘子间隔件的整个体积中的平均填充物含量。优选地，该表面层的填充物含量比平均填充物含量低至少30％、并且甚至更优选地比平均填充物含量低至少50％。进一步优选地，表面层不含填充物。关于表面层的厚度，表面层的厚度优选地为至少10μm。这确保了密封凹槽的表面的高表面质量，并且特别地表面粗糙度Ra低于0.6。在生产绝缘子间隔件期间，密封凹槽处的模具表面的温度升高，使得热塑性塑料内的填充物移位并且最终远离绝缘子间隔件的表面，从而形成填充物含量比平均填充物含量低的表面层。

根据另一优选实施方式，绝缘子间隔件由包含聚砜、特别地优选地聚(氧代-1,4-亚苯基磺酰-1,4-苯)、或简称为PES或PESU的材料构成。聚砜是高性能的热塑性塑料家族并且包含芳基-砜基-芳基子单元。甚至更优选地，绝缘子间隔件由包含聚砜和玻璃纤维的材料构成。进一步优选地，绝缘子间隔件由基本上包含PESU和玻璃纤维的混合物构成。甚至更优选地，绝缘子间隔件由基本上包含PESU和玻璃纤维的混合物构成，其中，基于混合物的体积，混合物包含10vol％至50vol％的玻璃纤维、优选地20vol％至40vol％的玻璃纤维、并且甚至更优选地25vol％至35vol％的玻璃纤维。最优选地，基于混合物的体积，绝缘子间隔件由基本上包含70vol％的PESU和30vol％的玻璃纤维的混合物构成。

关于包括绝缘子间隔件和金属嵌件的绝缘子，该绝缘子可以构造为盘式绝缘子。替代性地，该绝缘子可以构造为锥式绝缘子，锥式绝缘子也被称为盆式绝缘子。该绝缘子特别适用于气体绝缘开关设备。优选地，该绝缘子使得开关设备的导体能够在开关设备内牢固地定位在充分远离开关设备的接地外壳的位置。绝缘子的金属嵌件优选地构造成提供与开关设备的导体的电连接。此外，由开关设备的外壳所封围的体积可以被绝缘子分成多个隔室。此外优选地，绝缘子构造成保持气体绝缘开关设备的隔室之间的所需的压力并避免绝缘气体泄漏至环境。

开关设备的绝缘气体优选地提供介电绝缘并且在开关设备中用作灭弧介质。更优选地，绝缘气体包括SF₆、SF₆与载气的混合物和/或氟酮和/或氟腈与载气的混合物。载气可以包括空气、N₂、CO₂以及它们的混合物。例如，绝缘气体包括十氟-2-甲基丁-3-酮(C5-FK)、和/或七氟-2-甲基丙腈(C4-FN)。

进一步优选地，开关设备内的绝缘气体的压力至少在断路操作期间优选地高于大气压、更优选地高于500kPa、并且甚至更优选地高于1000kPa。因此，绝缘子至少构造为能够承受这些压力。进一步优选地，绝缘子构造成能承受3倍于操作压力+10％的测试压力1分钟。例如，在420kV的阻隔绝缘子的情况下，绝缘子构造成能承受35巴(3500kPa)的压力1分钟。

如已经提及的，本实用新型还涉及一种用于制造开关设备的绝缘子的注射模具。优选地，该注射模具可以用于通过注射成型生产上述包括绝缘子间隔件的绝缘子。关于模具的感应加热系统，提供了这样的注射模具，其中，模具构造成使得模具的邻近密封凹槽的模具表面能够被感应加热系统加热。换句话说，感应加热系统优选地增加和/或改变模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的表面的温度。因此，通过热传递，密封凹槽的表面的温度在成型期间也会被增加，从而导致密封凹槽的表面的更高的表面质量。

优选地，感应加热系统构造成使得模具的邻近密封凹槽的模具表面能够通过感应加热系统被加热至高于绝缘子间隔件的材料的玻璃转化温度(T_g)的温度、和/或加热至高于225℃、并且更优选地高于250℃的温度。进一步优选地，感应加热系统构造成使得模具的邻近密封凹槽的模具表面能够被感应加热系统以10分钟内至少80℃、并且更优选地以5分钟内至少80℃的加热速率加热。换句话说，感应加热系统优选地允许在很短的时间内增加温度，从而提高密封凹槽的表面的表面质量。

进一步优选地，感应加热系统构造成使得模具的邻近密封凹槽的模具表面被感应加热系统保持在预定温度处至少1秒、优选地至少2秒、并且进一步优选地至少3秒。此外，预定温度优选地是高于绝缘子间隔件的材料的玻璃转化温度(T_g)的温度、和/或高于225℃、并且更优选高于250℃的温度。

特别优选地，感应加热系统的感应器布置在第一模具半部和/或第二模具半部中，使得感应器紧邻密封凹槽，优选地与密封凹槽的距离在1mm至100mm内。例如，感应器布置成与密封凹槽的距离为6mm至10mm。由于密封凹槽优选地以圆形形式延伸，因此感应加热系统的感应器也优选地以圆形形式延伸。

此外，模具的材料优选地允许被感应加热。进一步优选地，模具的材料是导电的。在这方面，根据本实用新型的优选实施方式，感应加热系统构造成通过感应器在模具内产生交变磁场。更优选地，感应加热系统构造成在模具内邻近密封凹槽产生交变磁场。此外，模具内的交变磁场优选地产生电流，该电流被称为涡电流，其通过焦耳加热对模具进行加热。交变磁场可以由感应加热系统的电子振荡器产生，该电子振荡器使交变电流(AC)、优选地高频交变电流传递通过感应加热系统的感应器。

根据本实用新型的另一优选实施方式，感应器布置在模具内并且在邻近密封凹槽的模具容积内平行于密封凹槽延伸。这确保了交变磁场有效地加热模具的邻近密封凹槽的表面。

根据本实用新型的另一优选实施方式，提供了一种注射模具，其中，感应加热系统包括一个或更多个冷却通道。优选地，冷却通道平行于感应器布置。为了实现高的表面质量，有利的是不仅要在短时间内增加温度，而且还要在增加温度后在短时间内降低温度。这可以通过允许在短时间内加热模具和冷却模具的感应加热系统来实现。优选地，感应加热系统包括至少一个冷却通道并且构造成使得模具的邻近密封凹槽的模具表面能够通过感应加热系统被从高于绝缘子间隔件的材料的玻璃转化温度(T_g)冷却到与密封凹槽不相邻的模具表面的温度。进一步优选地，感应加热系统包括至少一个冷却通道并且构造成使得模具的邻近密封凹槽的模具表面能够通过感应加热系统被从高于绝缘子间隔件的材料的玻璃转化温度(T_g)的温度冷却到低于绝缘子间隔件的材料的玻璃转化温度(T_g)的温度。进一步优选地，感应加热系统包括至少一个冷却通道并且构造成使得模具的邻近密封凹槽的模具表面能够通过感应加热系统被从高于225℃、并且更优选地高于250℃的温度冷却至低于180℃、优选地在160℃至170℃之间的温度。进一步优选地，感应加热系统包括至少一个冷却通道并且构造成使得模具的邻近密封凹槽的模具表面能够通过感应加热系统被冷却，优选地通过感应加热系统以至少与感应加热系统的加热速率相对应的冷却速率冷却、优选地以10分钟内至少80℃的冷却速率冷却、并且更优选地以5分钟内至少80℃的冷却速率冷却。如已经提及的，加热阶段优选地由一个或多个感应器实现，而冷却阶段优选地由冷却通道实现。此外，为了防止绝缘子间隔件的除密封凹槽以外的区域受到密封凹槽的加热的不利影响，可以使用冷却通道来防止感应加热产生的热加热绝缘子间隔件的不期望区域。优选地仅安置有O型环的区域、即密封凹槽需要具有良好的表面质量以实现气密密封。在这方面，冷却通道优选地不布置在感应器与密封凹槽之间。而是，冷却通道优选地布置在感应器的背对绝缘子间隔件的一侧上。

感应加热系统可以包括不同数目的感应器和/或冷却通道。在本实用新型的一实施方式中，感应加热系统包括一个感应器。然而，在另一实施方式中，感应加热系统包括多个感应器，例如两个、三个、四个、或甚至十个感应器。感应器的数目优选地取决于加热需求和/或模具的几何形状。关于冷却通道，在本实用新型的一实施方式中，感应加热系统包括一个冷却通道。然而，在其他实施方式中，感应加热系统包括多个冷却通道，例如两个、三个、四个或甚至十个冷却通道。冷却通道的数目优选地取决于冷却需求和/或模具的几何形状。

关于感应器的布置，优选的是，在感应加热系统针对每个密封凹槽包括奇数个感应器的情况下，优选地至少一个感应器并且优选地正好一个感应器布置在与密封凹槽的开口方向相同的平面内。其余感应器优选地布置在密封凹槽的开口方向的平面上方和下方、甚至更优选地以对称的方式布置在密封凹槽的开口方向的平面上方和下方。在感应加热系统针对每个密封凹槽包括偶数个感应器的情况下，优选的是感应器以对称的方式布置在密封凹槽的开口方向的平面上方和下方。

进一步优选地，感应加热系统包括冷却通道，其中，在针对每个密封凹槽有奇数个感应器的情况下，感应加热系统针对每个密封凹槽包括偶数个冷却通道。进一步优选地，感应加热系统包括冷却通道，其中，在针对每个密封凹槽有偶数个感应器的情况下，感应加热系统针对每个密封凹槽包括奇数个冷却通道。

关于冷却通道的布置，优选的是，在感应加热系统针对每个密封凹槽包括奇数个冷却通道情况下，至少一个冷却通道并且优选地正好一个冷却通道布置在与密封凹槽的开口方向相同的平面内。其余冷却通道优选地布置在密封凹槽的开口方向的平面上方和下方、更优选地以对称的方式布置在密封凹槽的开口方向的平面上方和下方。在感应加热系统针对每个密封凹槽包括偶数个冷却通道的情况下，优选的是冷却通道以对称的方式布置在密封凹槽的开口方向的平面上方和下方。

在本实用新型的优选实施方式中，感应加热系统针对绝缘子间隔件的每个密封凹槽包括一个感应器。优选地，感应器布置在与密封凹槽的开口方向相同的平面内。进一步优选地，感应加热系统针对感应加热系统的每个感应器包括至少一个冷却通道。例如，感应加热系统针对每个感应器包括两个冷却通道。根据本实用新型的另一优选实施方式，提供了一种注射模具，其中，感应加热系统包括多于一个的感应器。进一步优选地，感应加热系统针对绝缘子间隔件的每个密封凹槽包括两个感应器。进一步优选地，这两个感应器彼此平行且与密封凹槽平行地布置。甚至更优选地，这两个感应器布置在密封凹槽开口方向的平面上方和下方。进一步优选地，感应加热系统包括三个冷却通道。在三个冷却通道的情况下，优选的是一个冷却通道布置在与密封凹槽的开口方向相同的平面内，并且两个冷却通道彼此相对地布置在密封凹槽的开口方向的平面上方和下方。

根据本实用新型的另一优选实施方式，提供了一种注射模具，其中，感应器和/或冷却通道布置在模具的可移除嵌件内。优选地，该模具并且甚至更优选地两个模具半部中的每个模具半部均包括可移除嵌件。可移除嵌件可以被从模具移除并被用另一个可移除嵌件更换。在感应器和/或冷却通道损坏和/或需要更换的情况下，不需要更换整个模具。相反，仅设置有该感应器和/或冷却通道的可移除嵌件可以被移除并更换。

关于感应加热系统，并且根据本实用新型的另一优选实施方式，该感应加热系统包括电流发生器、冷却单元和/或控制单元。电流发生器优选地构造成产生交变电流(AC)，以便加热邻近密封凹槽的模具表面。冷却单元优选地构造成用于使冷却通道冷却。控制单元优选地构造成控制感应加热系统的加热和/或冷却过程。

根据本实用新型的另一优选实施方式，绝缘子间隔件在绝缘子间隔件的每个面上包括密封凹槽，其中，密封凹槽彼此相反，并且其中，第一模具半部和第二模具半部各自均包括感应器。甚至更优选地，当第一模具半部与第二模具半部沿着分型面相互作用时，第一模具半部内的一个或多个感应器与第二模具半部内的一个或多个感应器镜像对称地布置。

根据本实用新型的另一优选实施方式，第一模具半部和/或第二模具半部包括至少一个注射浇道，其中，注射浇道构造为将材料排入模具的腔中。优选地，浇道和/或多个浇道围绕绝缘子的侧面布置。换句话说，浇道优选地围绕绝缘子的外边沿周向地布置。因此，构造为加热模具的邻近密封凹槽的模具表面的感应加热系统也紧邻浇道。在这方面，根据本实用新型的另一优选实施方式，感应加热系统构造成使得环绕浇道的朝向腔的开口的模具表面能够被感应加热系统加热。由于浇道和感应加热系统的感应器布置成紧邻彼此，因此由感应加热系统产生的热也将提高浇道的温度。因此，通过浇道的材料流动得到加强并且绝缘子的质量得到提高。

本领域的技术人员从前面描述的绝缘子间隔件和/或绝缘子的描述中直接和明确地得出该模具的其他实施方式和优点。

本实用新型还涉及一种用于生产用于开关设备的绝缘子的方法，所述绝缘子包括具有至少一个密封凹槽的绝缘子间隔件和布置在绝缘子间隔件的中央开口中的金属嵌件，所述方法包括以下步骤：

-提供注射模具，所述注射模具包括：

-感应加热系统，

-第一模具半部，

其中，第一模具半部和第二模具半部构造成在沿着分型面一起相互作用时至少部分地封围出与绝缘子相对应的腔，其中，第一模具半部和/或第二模具半部包括感应加热系统的感应器，并且其中，感应加热系统构造成使得模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的模具表面能够被感应加热系统加热，

-将金属嵌件布置在模具半部中的一个模具半部内并将模具半部关闭，

-用感应加热系统加热模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的模具表面，以及

-将包含热塑性塑料的液化材料注射到模具的腔中。

通过上述方法生产的绝缘子由于邻近密封凹槽的模具表面温度升高而使得密封凹槽的表面的表面粗糙度较低。特别优选地，对于通过上述方法生产的绝缘子，密封凹槽的表面的表面粗糙度小于Ra 0.8μm、优选地小于Ra 0.6μm、甚至更优选小于Ra 0.4μm。此外，上述方法简化了绝缘子的生产，因为不需要对密封凹槽的表面进行机加工或抛光。

根据本实用新型的另一优选实施方式，第一模具半部和/或第二模具半部包括至少一个注射浇道，其中，注射浇道构造成将材料排入模具的腔中，其中，感应加热系统构造成使得环绕浇道的朝向腔的开口的模具表面能够被感应加热系统加热，并且其中，该方法还包括用感应加热系统加热环绕浇道的朝向腔的开口的模具表面的步骤。由于浇道被加热，因此通过浇道的材料流动得到加强并且绝缘子的制造得到简化。

根据本实用新型的另一优选实施方式，将包含热塑性塑料的液化材料注射到模具的腔中的步骤优选地包括将包含聚(氧代-1,4-亚苯基磺酰-1,4-苯)和玻璃纤维的液化材料注射到模具的腔中。

根据本实用新型的另一优选实施方式，用感应加热系统加热模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的模具表面的步骤优选地包括用感应加热系统将模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的模具表面加热至高于绝缘子间隔件的材料的玻璃转化温度(T_g)的温度、并且优选地高于225℃的温度。进一步优选地，模具的邻近密封凹槽的模具表面被感应加热系统以10分钟内至少80℃并且更优选地5分钟内至少80℃的加热速率加热。

根据本实用新型的另一优选实施方式，该方法还包括以下步骤：用感应加热系统将模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的模具表面的温度保持在预定温度处至少1秒、优选地至少2秒、并且甚至更优选地至少3秒。进一步优选地，预定温度高于绝缘子间隔件的材料的玻璃转化温度(T_g)、并且优选地高于225℃。

根据本实用新型的另一优选实施方式，感应加热系统包括至少一个冷却通道，并且该方法还包括用感应加热系统冷却模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的模具表面的步骤。优选地，该步骤在用感应加热系统加热模具表面之后、并且进一步优选地在将包含热塑性塑料的液化材料注射到模具的腔中之后进行。进一步优选地，该步骤在用感应加热系统保持温度的步骤之后进行。进一步优选地，用感应加热系统将模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的模具表面冷却至低于上述材料的玻璃转化温度(T_g)的温度、优选地低于225℃的温度、更优选地模具的与密封凹槽不相邻的模具表面的温度、并且甚至更优选地低于180℃的温度。进一步优选地，用感应加热系统将模具的与绝缘子间隔件的密封凹槽相邻的模具表面以10分钟内至少80℃并且更优选地5分钟内至少80℃的冷却速率冷却。

根据本实用新型的另一优选实施方式，该方法还包括以下步骤：

-施加封装压力，

-将模具冷却至另一处理温度，以及

-将绝缘子从模具脱模。

优选地，在模具腔被液化材料填充之后，施加保压压力(也被称为保持压力)，以补偿由冷却造成的材料收缩。不适当的保压压力会导致空隙、欠注、脱模时的过度收缩、翘曲以及其他模具填充缺陷。

本领域的技术人员可以从前面对绝缘子间隔件、绝缘子和/或模具的描述中直接和明确地得出生产用于开关设备的绝缘子的方法的其他实施方式和优点。

附图说明

本实用新型的这些和其他方面将从下文中描述的实施方式中明显看出并得到阐明。

在附图中：

图1示意性地示出了根据优选实施方式的用于气体绝缘开关设备的绝缘子；

图2示意性地示出了根据另一优选实施方式的用于制造开关设备的绝缘子的注射模具；

图3示意性地示出了图2的模具的感应加热系统；

图4示意性地示出了图2的模具的浇道；

图5示意性地示出了用于制造开关设备的绝缘子的模具的两个实施方式的两个横截面。

附图标记列表

10 绝缘子

12 绝缘子间隔件

14 金属嵌件

16 密封凹槽

18 肋

20 模具

22 第一模具半部

24 第二模具半部

26 分型面

28 可移除嵌件

30 可移除嵌件

32 感应器

34 感应加热系统

36 冷却通道

38 浇道

40密封凹槽的开口方向的平面

具体实施方式

图1示意性地示出了根据优选实施方式的用于气体绝缘开关设备的绝缘子10。用于开关设备的绝缘子10包括绝缘子间隔件12和金属嵌件14。在本实施方式中，金属嵌件14是铝嵌件并且布置在绝缘子间隔件12的中央开口中。绝缘子10以及绝缘子间隔件12呈圆形形式。绝缘子间隔件12包括靠近绝缘子间隔件12的边缘的密封凹槽16。当绝缘子10被组装在开关设备中时，将O型环布置在密封凹槽16中以用于对绝缘子间隔件12与开关设备的外壳的连接进行气密性密封。绝缘子间隔件12还包括沿径向方向延伸的多个肋18，以实现机械稳定性。

图1中的绝缘子10的绝缘子间隔件12由包含热塑性塑料和填充物的材料构成。在该特定实施方式中，该材料是PESU——其为聚(氧代-1,4-亚苯基磺酰-1,4-苯)——与基于混合物体积的30vol％的玻璃纤维的混合物。此外，在该特定实施方式中，绝缘子间隔件12的密封凹槽16的表面的表面粗糙度为Ra 0.4μm。

图1中所示的绝缘子10是通过注射成型、特别地通过嵌件成型制成的。在这方面，图2示意性地示出了根据另一优选实施方式的用于制造开关设备的绝缘子10的注射模具20。注射模具20包括第一模具半部22和第二模具半部24，第二模具半部24构造成与第一模具半部22沿着分型面26相互作用。

如图2b中最佳看出的，第一模具半部22和第二模具半部24构造成在沿着分型面26相互作用时封围出与绝缘子10对应的腔。为了在注射成型期间接纳并暂时保持绝缘子10的金属嵌件14，模具20包括作为第一模具半部22和第二模具半部24的一部分的适配器(图中未示出)。

此外，模具20在每个模具半部22、24的可移动嵌件28、30内包括感应加热系统34的感应器32。感应器32布置在模具20内并在邻近密封凹槽16的模具容积内平行于密封凹槽16延伸。感应加热系统34构造成使得通过用模具20注射成型生产的绝缘子间隔件12的密封凹槽16能够被加热。

图3示意性地示出了图2的模具20的感应加热系统34。然而，由于感应器32位于模具20内，因此为清晰起见，在图3中没有示出模具20本身。相反，示出了绝缘子10，绝缘子10的外部形式与模具20的腔的形式相对应。感应加热系统34的感应器32布置在模具20中，使得在本实施方式中，感应器32近邻密封凹槽16、与密封凹槽16的距离在8mm内。由于密封凹槽16沿着绝缘子间隔件12的外边缘以圆形形式延伸，因此感应加热系统34的感应器32也以圆形形式延伸。此外，如从图3中可以看出的，感应加热系统34包括两个冷却通道36，所述两个冷却通道36在感应器32的每一侧平行于感应器32延伸。

图4示意性地示出了图2的模具20的浇道38。如在图3中，在图3中没有示出模具20本身，但示出了绝缘子10，绝缘子10的外部形式与模具20的腔的形式相对应。为了将材料注射到由模具20封围的腔中，模具20包括多个浇道38。在该优选实施方式中，浇道38围绕由模具20封围的腔对称地布置。由于浇道38围绕绝缘子间隔件12的外圆形边沿布置，因此感应加热系统34(在图4中未示出，仅在图3中示出)也提高了模具20在浇道的朝向腔的开口周围的温度。

图5示意性地示出了根据其他优选实施方式的用于制造开关设备的绝缘子10的两个模具20a、20b的两个横截面。这两个模具20a、20b各自均包括两个模具半部22、24，模具半部22、24构造为沿着分型面26相互作用。模具20构造成使得用所述模具20生产的绝缘子间隔件12在绝缘子间隔件12的每个面上包括密封凹槽16。两个模具半部22、24各自包括感应加热系统34的感应器32，感应器32构造成加热邻近密封凹槽16的模具表面。

在图5a中，感应加热系统34针对每个密封凹槽16包括一个感应器32，其中，感应器32布置在与密封凹槽16的开口方向相同的平面40内。此外，图5a的感应加热系统34针对每个感应器32包括两个冷却通道36。冷却通道36彼此相反地布置在平面40的上方和下方。

在图5b中，感应加热系统34针对每个密封凹槽16包括两个感应器32，其中，感应器32布置在平面40的上方和下方。此外，图5b的感应加热系统34包括用于两个感应器32的三个冷却通道36。这三个冷却通道36中的一个冷却通道布置在平面40内，其中，另外两个冷却通道36彼此相反地布置在平面40的上方和下方。

在图5a和图5b中示出的感应加热系统34中，冷却通道36没有布置在感应器32与密封凹槽16之间。而是，至少一个冷却通道36布置在感应器32的背对绝缘子间隔件12的一侧。

尽管已经在附图和前述描述中详细说明和描述了本实用新型，但这样的说明和描述应被视为是说明性或示例性的，而不是限制性的；本实用新型不限于所公开的实施方式。本领域的技术人员在实施所要求保护的本实用新型时可以从对附图、所公开的内容和所附权利要求书的研究中了解和实现所公开的实施方式的其他变型。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一种(an)”并不排除多个。仅仅在相互不同的从属权利要求中列举的某些措施的事实并不表明不能使用这些措施的组合来发挥优势。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims

1.一种注射模具，所述注射模具用于通过注射成型来制造用于开关设备的绝缘子(10)，其特征在于，所述绝缘子(10)包括：

-具有至少一个密封凹槽(16)的绝缘子间隔件(12)，

所述模具(20)包括：

-感应加热系统(34)，

-第一模具半部(22)，

-第二模具半部(24)，所述第二模具半部(24)构造成与所述第一模具半部(22)沿着分型面(26)相互作用；

其中，所述第一模具半部(22)和所述第二模具半部(24)构造成在沿着所述分型面(26)一起相互作用时至少部分地封围出与所述绝缘子(10)相对应的腔，

其中，所述第一模具半部(22)和/或所述第二模具半部(24)包括所述感应加热系统的感应器(32)，并且

其中，所述感应加热系统(34)构造成使得所述模具(20)的与所述绝缘子间隔件(12)的所述密封凹槽(16)相邻的模具表面能够被所述感应加热系统(34)加热。

2.根据权利要求1所述的注射模具，其特征在于，所述绝缘子包括设置在所述绝缘子间隔件(12)的中央开口中的金属嵌件(14)，其中，所述注射模具(20)包括至少一个适配器，所述适配器构造成在注射成型期间接纳并暂时保持所述绝缘子(10)的所述金属嵌件(14)。

3.根据权利要求1或2所述的注射模具，其特征在于，所述感应加热系统(34)构造成通过所述感应器(32)在所述模具(20)内产生交变磁场。

4.根据权利要求1或2所述的注射模具，其特征在于，所述感应器(32)布置在所述模具(20)内并在邻近所述密封凹槽(16)的模具容积内平行于所述密封凹槽(16)延伸。

5.根据权利要求1或2所述的注射模具，其特征在于，所述感应加热系统(34)包括平行于所述感应器(32)布置的一个或更多个冷却通道(36)。

6.根据权利要求5所述的注射模具，其特征在于，所述感应器(32)和/或所述冷却通道(36)布置在所述模具(20)的可移除嵌件(28、30)内。

7.根据权利要求1或2所述的注射模具，其特征在于，所述绝缘子间隔件(12)在所述绝缘子间隔件(12)的每个面上包括密封凹槽(16)，其中，所述密封凹槽(16)彼此相反，并且其中，所述第一模具半部(22)和所述第二模具半部(24)各自均包括感应器(32)。

8.根据权利要求1或2所述的注射模具，其特征在于，所述第一模具半部(22)和/或所述第二模具半部(24)包括至少一个注射浇道(38)，其中，所述注射浇道(38)构造成将材料排入所述模具(20)的所述腔中。

9.根据权利要求8所述的注射模具，其特征在于，所述感应加热系统(34)构造成使得环绕所述注射浇道(38)的朝向所述腔的开口的模具表面能够被所述感应加热系统(34)加热。

10.一种绝缘子间隔件，所述绝缘子间隔件用于开关设备的绝缘子(10)，其特征在于，所述绝缘子间隔件包括密封凹槽(16)，其中，所述绝缘子间隔件(12)由包含热塑性塑料的材料构成，并且其中，所述密封凹槽(16)的表面的表面粗糙度等于或小于Ra 0.8μm。

11.根据权利要求10所述的绝缘子间隔件，其特征在于，所述密封凹槽(16)的表面的表面粗糙度等于或小于Ra 0.6μm。

12.根据权利要求10所述的绝缘子间隔件，其特征在于，所述密封凹槽(16)的表面的表面粗糙度等于或小于Ra 0.3μm。

13.根据权利要求10所述的绝缘子间隔件，其特征在于，所述绝缘子间隔件(12)呈圆形形式，并且所述密封凹槽(16)沿着所述绝缘子间隔件(12)的边沿周向地延伸。

14.根据权利要求10至13中的任一项所述的绝缘子间隔件，其特征在于，所述绝缘子间隔件(12)由不含热固性环氧树脂的材料构成。

15.根据权利要求10至13中的任一项所述的绝缘子间隔件，其特征在于，所述绝缘子间隔件(12)由除了包含热塑性塑料外还包含填充物的材料构成。

16.根据权利要求15所述的绝缘子间隔件，其特征在于，所述填充物为纤维。

17.根据权利要求10至13中的任一项所述的绝缘子间隔件，其特征在于，所述绝缘子间隔件(12)由包含聚(氧代-1,4-亚苯基磺酰-1,4-苯)和玻璃纤维的材料构成。

18.根据权利要求17所述的绝缘子间隔件，其特征在于，所述绝缘子间隔件(12)由包含聚(氧代-1,4-亚苯基磺酰-1,4-苯)和30vol％的玻璃纤维的材料构成。

19.一种用于开关设备的绝缘子，其特征在于，所述绝缘子(10)包括根据权利要求10至18中的任一项所述的绝缘子间隔件(12)和布置在所述绝缘子间隔件(12)的中央开口中的金属嵌件(14)。