DE202022101218U1 - Insulator spacer for switchgear, insulator comprising this insulator spacer, and injection mold for manufacturing an insulator for switchgear - Google Patents
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Abstract
Spritzgussform (20) zum Herstellen eines Isolators (10) für eine Schaltanlage durch Spritzgießen, wobei der Isolator (10) Folgendes umfasst- einen Isolatorabstandshalter (12), der wenigstens eine Dichtungsnut (16) aufweist,wobei die Form (20) Folgendes umfasst:- ein Induktionsheizsystem (34),- eine erste Formhälfte (22),- eine zweite Formhälfte (24), die konfiguriert ist, mit der ersten Formhälfte(22) entlang einer Trennebene (26) zusammenzuwirken,wobei die erste Formhälfte (22) und die zweite Formhälfte (24) so konfiguriert sind, dass sie einen dem Isolator (10) entsprechenden Hohlraum wenigstens teilweise umschließen, wenn sie entlang der Trennebene (26) zusammenwirken,wobei die erste Formhälfte (22) und/oder die zweite Formhälfte (24) einen Induktor (32) des Induktionsheizsystems umfassen, undwobei das Induktionsheizsystem (34) so konfiguriert ist, dass eine der Dichtungsnut (16) des Isolatorabstandshalters (12) benachbarte Formoberfläche der Form (20) durch das Induktionsheizsystem (34) erwärmt werden kann.Injection mold (20) for producing an insulator (10) for switchgear by injection molding, the insulator (10) comprising - an insulator spacer (12) having at least one sealing groove (16), the mold (20) comprising: - an induction heating system (34), - a first mold half (22), - a second mold half (24) configured to cooperate with the first mold half (22) along a parting plane (26), the first mold half (22) and the second mold half (24) are configured to at least partially enclose a cavity corresponding to the insulator (10) when cooperating along the parting plane (26), the first mold half (22) and/or the second mold half (24) an inductor (32) of the induction heating system, and wherein the induction heating system (34) is configured so that a mold surface of the mold (20) adjacent the sealing groove (16) of the insulator spacer (12) by the induction heating system (34) can be heated.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgussform zum Herstellen eines Isolators für eine Schaltanlage.The invention relates to an injection mold for producing an insulator for a switchgear.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Isolatorabstandshalter einer Schaltanlage, der eine Dichtungsnut umfasst, wobei der Isolatorabstandshalter aus einem Material besteht, das einen thermoplastischen Kunststoff enthält.The present invention also relates to a switchgear insulator spacer comprising a sealing groove, the insulator spacer being made of a material containing a thermoplastic resin.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf einen Isolator für eine Schaltanlage, der den vorstehend genannten Isolatorabstandshalter und einen in einer mittigen Öffnung des Isolatorabstandshalters angeordneten Metalleinsatz umfasst.The present invention further relates to an insulator for switchgear, comprising the above insulator spacer and a metal insert disposed in a central opening of the insulator spacer.
Ferner ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Produzieren des vorstehend genannten Isolators unter Verwendung der vorstehend genannten Form gerichtet.Further, the invention is directed to a method for producing the above insulator using the above mold.
Hintergrund der Technikbackground of technology
Hoch- oder Mittelspannungsvorrichtungen wie z. B. Leistungsschalter und Schaltanlagen sind für den Schutz von technischen Anlagen, insbesondere im Hochspannungsbereich, unverzichtbar. Leistungsschalter werden beispielsweise vorwiegend zum Unterbrechen eines Stroms verwendet, wenn ein elektrischer Fehler auftritt. Als ein Beispiel haben Leistungsschalter die Aufgabe, Lichtbogenkontakte zu öffnen, einen Lichtbogen zu löschen und die Lichtbogenkontakte voneinander getrennt zu halten, um einen Stromfluss selbst in dem Fall eines von dem Fehler selbst herrührenden hohen elektrischen Potentials zu verhindern. Leistungsschalter können mittlere bis hohe Kurzschlussströme von typischerweise 1 kA bis 80 kA bei mittleren bis hohen Spannungen von 12 kV bis 72 kV und bis zu 1200 kV unterbrechen. So nehmen Hoch- oder Mittelspannungsvorrichtungen Hochspannungsleiter auf, wie z. B. Leiter, an die eine hohe Spannung angelegt wird.High or medium voltage devices such as B. Circuit breakers and switchgear are essential for the protection of technical systems, especially in the high-voltage area. For example, circuit breakers are primarily used to interrupt a current when an electrical fault occurs. As an example, circuit breakers are tasked with opening arcing contacts, extinguishing an arc and keeping the arcing contacts separated from each other to prevent current flow even in the event of high electrical potential arising from the fault itself. Circuit breakers can interrupt medium to high short-circuit currents of typically 1 kA to 80 kA at medium to high voltages from 12 kV to 72 kV and up to 1200 kV. Thus, high or medium voltage devices accommodate high voltage conductors, such as e.g. B. Conductors to which a high voltage is applied.
Einige Hoch- oder Mittelspannungsvorrichtungen, insbesondere gasisolierte Schaltanlagen (GIS), umfassen innerhalb eines Gehäuses ein Isoliergas, z. B. Hexafluorid (SF6), Dekafluor-2-Methylbutan-3-on (C5-FK) und/oder Heptafluor-2-Methylpropannitril (C4-FN), um den Hochspannungsleiter abzuschirmen und von anderen Komponenten zu isolieren und/oder das Löschen eines Lichtbogens zu verbessern, wenn Lichtbogenkontakte betätigt werden.Some high or medium voltage devices, particularly gas-insulated switchgear (GIS), include an insulating gas, e.g. hexafluoride (SF 6 ), decafluoro-2-methylbutan-3-one (C5-FK) and/or heptafluoro-2-methylpropanenitrile (C4-FN) to shield and isolate the high voltage conductor from other components and/or the improve arc extinguishing when arcing contacts are actuated.
Um den Hochspannungsleiter fest innerhalb des Vorrichtungsvolumens an einer Position, die von zu dem geerdeten Gehäuse ausreichend weit entfernt ist, zu halten, ist ein Isolator im Inneren des Gasgehäuses vorgesehen. Der Isolator kann an seinem äußeren Rand an dem Gehäuse befestigt sein und konfiguriert sein, den Hochspannungsleiter innerhalb des Gehäuses aufzunehmen. Der Hauptabschnitt des Isolators ist ein Isolatorabstandshalter, der eine mittige Öffnung für einen Metalleinsatz aufweisen kann, um eine elektrische Verbindung mit dem Leiter bereitzustellen. Der Isolatorabstandshalter kann so konfiguriert sein, dass er fest an dem Gehäuse angebracht ist, beispielsweise durch einen Flansch. Um ein Entweichen des Isoliergases an der Verbindung des Isolierabstandshalters mit dem Gehäuse zu verhindern, kann ein Dichtungsmittel, z. B. ein O-Ring, in einer Dichtungsnut des Isolierabstandshalters vorgesehen sein. Die Dichtungsmittel ermöglichen es dem Isolator, den erforderlichen Druck zwischen den Kammern der gasisolierten Hochspannungsvorrichtung aufrechtzuerhalten und das Entweichen von Isoliergas in die Umgebung zu verhindern. Um die erforderliche Gasdichtigkeit zu erreichen, müssen die Oberflächen des Isolatorabstandshalters an der Verbindung des Isolatorabstandshalters und des Gehäuses eine gute Qualität aufweisen, insbesondere einen hohen Glanz und/oder eine geringe Rauigkeit.In order to keep the high voltage conductor firmly within the device volume at a position sufficiently distant from the grounded housing, an insulator is provided inside the gas housing. The insulator may be attached to the housing at its outer edge and configured to receive the high voltage conductor within the housing. The main portion of the insulator is an insulator spacer which may have a central opening for a metal insert to provide electrical connection to the conductor. The insulator spacer may be configured to be fixedly attached to the housing, such as by a flange. To prevent the insulating gas from escaping at the junction of the insulating spacer and the housing, a sealant, e.g. B. an O-ring may be provided in a sealing groove of the insulating spacer. The sealing means enable the insulator to maintain the required pressure between the chambers of the gas-insulated high-voltage device and to prevent the escape of insulating gas to the environment. In order to achieve the required gas-tightness, the surfaces of the insulator spacer at the connection of the insulator spacer and the housing must be of good quality, in particular high gloss and/or low roughness.
Seit langem wird mit Aluminiumoxid gefülltes Epoxid als Grundmaterial für die Herstellung von Isolatorabstandshaltern in GIS verwendet. Epoxid ist ein Material, das gute elektrische Isoliereigenschaften und mechanische Festigkeit aufweist, jedoch auch Nachteile aufweist. Epoxid ist nicht umweltfreundlich und der Herstellungsprozess ist kompliziert, zeitaufwändig und daher auch relativ teuer. Ein zusätzlicher Nachteil der Epoxidisolatoren ist die dem Material innewohnende Sprödigkeit. Diese Sprödigkeit kann zu einem unerwünschten plötzlichen Ausfall des Isolators führen, wenn er zu stark belastet wird, und muss daher genau gesteuert werden, um eine korrekte Funktion des Teils sicherzustellen.Alumina filled epoxy has long been used as the base material for the manufacture of insulator spacers in GIS. Epoxy is a material that has good electrical insulating properties and mechanical strength, but it also has disadvantages. Epoxy is not environmentally friendly and the manufacturing process is complicated, time consuming and therefore relatively expensive. An additional disadvantage of epoxy insulators is the inherent brittleness of the material. This brittleness can lead to unwanted sudden failure of the isolator if overstressed, and therefore must be closely controlled to ensure proper part performance.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Mittel zum Verbessern der Zuverlässigkeit und Gasdichtigkeit von gasisolierten Schaltanlagen bereitzustellen. Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Produktion von Isolatoren für Schaltanlagen zu vereinfachen.It is an object of the invention to provide means for improving the reliability and gas tightness of gas-insulated switchgear. It is also an object of the present invention to simplify the production of insulators for switchgear.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Modifizierte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.The object of the invention is solved by the features of the independent claims. Modified embodiments are set out in the dependent claims.
So wird die Aufgabe durch eine Spritzgussform zum Herstellen eines Isolators für eine Schaltanlage durch Spritzguss gelöst, wobei der Isolator Folgendes umfasst:
- - einen Isolatorabstandshalter, der wenigstens eine Dichtungsnut aufweist, wobei die Form Folgendes umfasst:
- - ein Induktionsheizsystem,
- - eine erste Formhälfte,
- - eine zweite Formhälfte, die konfiguriert ist, mit der ersten Formhälfte entlang einer Trennebene zusammenzuwirken,
- - an insulator spacer having at least one sealing groove, the shape comprising:
- - an induction heating system,
- - a first mold half,
- - a second mold half configured to cooperate with the first mold half along a parting plane,
Darüber hinaus wird die Aufgabe durch einen Isolatorabstandshalter für einen Isolator einer Schaltanlage, der eine Dichtungsnut aufweist, gelöst, wobei der Isolatorabstandshalter aus einem Material besteht, das einen thermoplastischen Kunststoff umfasst, und wobei eine Oberflächenrauigkeit einer Oberfläche der Dichtungsnut gleich oder kleiner als Ra 0,8 µm, vorzugsweise gleich oder kleiner als Ra 0,6 µm und weiter vorzuziehen gleich oder kleiner als Ra 0,3 µm ist.In addition, the object is achieved by an insulator spacer for an insulator of a switchgear, which has a sealing groove, wherein the insulator spacer consists of a material that includes a thermoplastic synthetic material, and wherein a surface roughness of a surface of the sealing groove is equal to or smaller than Ra 0, 8 µm, preferably equal to or smaller than Ra 0.6 µm, and more preferably equal to or smaller than Ra 0.3 µm.
Darüber hinaus wird die Aufgabe durch einen Isolator für eine Schaltanlage, der den vorstehend genannten Isolatorabstandshalter und einen in einer mittigen Öffnung des Isolatorabstandshalters angeordneten Metalleinsatz umfasst, gelöst.Furthermore, the object is achieved by an insulator for a switchgear, which comprises the above insulator spacer and a metal insert arranged in a central opening of the insulator spacer.
Die Spritzgussform kann in dem Prozess zum Herstellen eines Isolators einer Schaltanlage, vorzugsweise eines Isolators einer gasisolierten Schaltanlage, verwendet werden. Der Isolator umfasst den Isolatorabstandshalter und ferner vorzugsweise einen Metalleinsatz, wobei der Metalleinsatz in einer mittigen Öffnung des Isolatorabstandshalters angeordnet ist. Der Isolator wird vorzugsweise durch Spritzguss und weiter vorzuziehen im durch Umspritzen des Einsatzes produziert. Das Umspritzen des Einsatzes ist eine Form des Spritzgussprozesses, in dem Einsätze mit Kunststoff umgeben werden. Auf diese Weise können komplexe Komponenten, die unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, in einem einzigen Fertigungsschritt gefertigt werden.The injection mold can be used in the process of manufacturing an insulator of a switchgear, preferably an insulator of a gas-insulated switchgear. The insulator includes the insulator spacer and further preferably includes a metal insert, the metal insert being disposed in a central opening of the insulator spacer. The insulator is preferably produced by injection molding and more preferably by overmolding the insert. Insert overmoulding is a form of injection molding process in which inserts are surrounded by plastic. In this way, complex components made of different materials can be manufactured in a single manufacturing step.
Die Spritzgussform umfasst das Induktionsheizsystem, die erste Formhälfte und die zweite Formhälfte, wobei die zweite Formhälfte konfiguriert ist, mit der ersten Formhälfte entlang der Trennebene zusammenzuwirken, wobei die erste Formhälfte und die zweite Formhälfte konfiguriert sind, einen dem Isolator entsprechenden Hohlraum wenigstens teilweise zu umschließen, wenn sie entlang der Trennebene zusammenwirken. Um beispielsweise die Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters zu bilden, umfasst die Form eine rippenartige Struktur, die aus der Formoberfläche hervorsteht.The injection mold includes the induction heating system, the first mold half and the second mold half, the second mold half being configured to cooperate with the first mold half along the parting line, the first mold half and the second mold half being configured to at least partially enclose a cavity corresponding to the insulator , if they interact along the parting plane. For example, to form the sealing groove of the insulator spacer, the mold includes a rib-like structure protruding from the mold surface.
Vorzugsweise wird der Isolator durch Einspritzen des Materials des Isolatorabstandshalters in den von der Form umschlossenen Hohlraum, so dass das Material des Isolatorabstandshalters erstarrt und den Isolatorabstandshalter bildet, hergestellt. Somit sind die beiden Formhälften der Form so konfiguriert, dass sie den dem Isolator entsprechenden Hohlraum wenigstens teilweise umschließen, wenn sie entlang der Trennebene zusammenwirken. Ferner sind die beiden Formhälften der Form vorzugsweise so konfiguriert, dass sie einen dem Isolatorabstandshalter entsprechenden Hohlraum wenigstens teilweise umschließen, wenn sie entlang der Trennebene zusammenwirken.Preferably, the insulator is formed by injecting the insulator spacer material into the cavity enclosed by the mold so that the insulator spacer material solidifies and forms the insulator spacer. Thus, the two mold halves of the mold are configured to at least partially enclose the cavity corresponding to the insulator when cooperating along the parting plane. Furthermore, the two mold halves of the mold are preferably configured to at least partially enclose a cavity corresponding to the insulator spacer when cooperating along the parting plane.
Ferner umfasst der Isolator vorzugsweise den Isolatorabstandshalter und den Metalleinsatz, wobei der Metalleinsatz in der mittigen Öffnung des Isolatorabstandshalters angeordnet ist und wobei der Isolator durch Umspritzen des Einsatzes produziert wird. Vorzugsweise wird der Isolator durch Einsetzen des Metalleinsatzes in den Hohlraum der Form und durch anschließendes Einspritzen des Materials des Isolatorabstandshalters in den Hohlraum, so dass sich das Material des Isolatorabstandshalters um den Metalleinsatz verfestigt und den Isolatorabstandshalter bildet, produziert.Further preferably, the insulator includes the insulator spacer and the metal insert, the metal insert being disposed in the central opening of the insulator spacer, and the insulator being produced by overmolding the insert. Preferably, the insulator is produced by inserting the metal insert into the cavity of the mold and then injecting the material of the insulator spacer into the cavity so that the material of the insulator spacer solidifies around the metal insert and forms the insulator spacer.
In diesem Zusammenhang umfasst die Spritzgussform vorzugsweise wenigstens einen Adapter, der konfiguriert ist, den Metalleinsatz des Isolators während des Spritzgießens aufzunehmen und vorübergehend zu halten. Ferner ist vorzugsweise der wenigstens eine Adapter Teil einer der Formhälften oder beider Formhälften. In diesem Fall sind die beiden Formhälften konfiguriert, den dem Isolator entsprechenden Hohlraum zu umschließen, wenn sie entlang der Trennebene zusammenwirken. Darüber hinaus können, um eine feste Verbindung des Isolatorabstandshalters mit dem Metalleinsatz während des Umspritzens zu erreichen, Haftvermittler verwendet werden. Der Haftvermittler wird vorzugsweise auf den Metalleinsatz aufgebracht, um die Haftung zwischen dem Metalleinsatz und dem Material des Isolatorabstandshalters während des Umspritzens zu verstärken.In this regard, the injection mold preferably includes at least one adapter configured to receive and temporarily hold the metal insert of the insulator during injection molding. Furthermore, the at least one adapter is preferably part of one of the mold halves or both mold halves. In this case, the two halves of the mold are configured to enclose the cavity corresponding to the insulator when they cooperate along the parting plane. In addition, adhesion promoters can be used to achieve a secure connection of the insulator spacer to the metal insert during overmolding. The adhesion promoter is preferably applied to the metal insert to enhance adhesion between the metal insert and the insulator spacer material during overmolding.
Die erste Formhälfte und/oder die zweite Formhälfte umfassen den Induktor des Induktionsheizsystems der Form. Das Induktionsheizsystem ermöglicht vorzugsweise wenigstens das Erwärmen vordefinierter Bereiche des spritzgegossenen Isolators innerhalb der Form. In der Form ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das Induktionsheizsystem vorzugsweise so konfiguriert, dass die Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters erwärmt werden kann. Somit ist das Induktionsheizsystem so konfiguriert, dass die der Dichtungsnut des Isolierabstandshalters benachbarte Oberfläche der Form durch das Induktionsheizsystem erwärmt werden kann. Mit anderen Worten ist das Induktionsheizsystem so konfiguriert, dass die Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters, der durch Spritzgießen in der Form erzeugt wird, erwärmt werden kann. Dies ermöglicht es, während des Gussprozesses höhere Temperaturen an der Oberfläche der Dichtungsnut zu erreichen und darüber hinaus die Temperatur an der Dichtungsnut innerhalb einer kurzen Zeit zu erhöhen. Durch Erhöhen der Temperatur an der Dichtungsnut kann eine bessere Oberflächenqualität der Oberfläche der Dichtungsnut, vorzugsweise eine geringere Oberflächenrauigkeit und/oder ein höherer Oberflächenglanz, erreicht werden. Somit ermöglicht die Spritzgussform zum Herstellen eines Isolators, die das Induktionsheizsystem umfasst, das Produzieren von Isolatoren für gasisolierte Schaltanlagen, die eine verbesserte Gasdichtigkeit aufweisen und somit zuverlässiger sind. Darüber hinaus sind, da unter Verwendung der Form, die das Induktionsheizsystem umfasst, eine hohe Oberflächenqualität der Oberfläche der Dichtungsnut erreicht werden kann, zusätzliche Fertigungsschritte zum Verbessern der Oberflächenqualität der Oberfläche der Dichtungsnut, wie z. B. Bearbeiten oder Polieren, nicht erforderlich. Die Spritzgussform zum Herstellen eines Isolators eignet sich besonders für das Spritzgießen von Isolatoren, die einen Isolatorabstandshalter aufweisen, der aus einem Material besteht, das einen thermoplastischen Kunststoff umfasst.The first mold half and/or the second mold half comprise the inductor of the mold's induction heating system. The induction heating system preferably enables at least predetermined areas of the injection molded insulator to be heated within the mold. In form, according to an embodiment of the invention, the induction heating system is preferably configured so that the sealing groove of the insulator spacer can be heated. Thus, the induction heating system is configured so that the surface of the mold adjacent to the sealing groove of the insulating spacer can be heated by the induction heating system. In other words, the induction heating system is configured so that the sealing groove of the insulator spacer produced by injection molding in the mold can be heated. This makes it possible to achieve higher temperatures at the surface of the seal groove during the casting process and, moreover, to increase the temperature at the seal groove within a short time. By increasing the temperature at the sealing groove, better surface quality of the sealing groove surface, preferably lower surface roughness and/or higher surface gloss, can be achieved. Thus, the injection mold for manufacturing an insulator including the induction heating system makes it possible to produce insulators for gas-insulated switchgear that have improved gas-tightness and are thus more reliable. Moreover, since high surface quality of the surface of the seal groove can be achieved using the mold including the induction heating system, additional manufacturing steps for improving the surface quality of the surface of the seal groove, such as e.g. B. Machining or polishing, not required. The injection mold for producing an insulator is particularly suitable for injection molding insulators that have an insulator spacer made of a material that includes a thermoplastic synthetic material.
Wie bereits erwähnt, umfasst der Isolatorabstandshalter die Dichtungsnut, vorzugsweise zur Abdichtung einer Verbindung des Isolatorabstandshalters mit einem Gehäuse der gasisolierten Schaltanlage. Der Isolatorabstandshalter weist vorzugsweise eine flache Form mit einer ersten und einer zweiten Fläche auf, wobei die erste und die zweite Fläche einander gegenüberliegen. Ferner sind vorzugsweise die erste Fläche und die zweite Fläche durch wenigstens eine Seitenfläche miteinander verbunden. Vorzugsweise ist die Dichtungsnut nicht innerhalb der Seitenfläche angeordnet. Stattdessen ist die Dichtungsnut vorzugsweise in der ersten und/oder zweiten Fläche angeordnet. Ferner weisen die erste und die zweite Seite des Isolatorabstandshalters vorzugsweise jeweils eine Dichtungsnut auf.As already mentioned, the insulator spacer includes the sealing groove, preferably for sealing a connection of the insulator spacer to a housing of the gas-insulated switchgear. The insulator spacer preferably has a flat shape having first and second surfaces, the first and second surfaces being opposed to each other. Furthermore, the first surface and the second surface are preferably connected to one another by at least one side surface. Preferably, the sealing groove is not located within the side face. Instead, the sealing groove is preferably arranged in the first and/or second surface. Further preferably, the first and second sides of the insulator spacer each have a sealing groove.
In Bezug auf den Isolatorabstandshalter ist die Oberflächenrauigkeit der Oberfläche der Dichtungsnut gleich oder kleiner als Ra 0,8 µm, vorzugsweise gleich oder kleiner als Ra 0,6 µm und noch weiter vorzuziehen gleich oder kleiner als Ra 0,3 µm. Die Oberflächenrauigkeit der Oberfläche der Dichtungsnut kann beispielsweise Ra 0,3 µm sein. Die Oberflächenrauigkeit quantifiziert die Abweichungen in der Richtung des Normalenvektors einer realen Oberfläche von ihrer Idealform. Die Oberflächenrauigkeit Ra ist ein Profilrauigkeitsparameter und ist das arithmetische Mittel des Rauigkeitsprofils. Vorzugsweise wird die Oberflächenrauigkeit Ra nach DIN EN ISO 4287:2000 bestimmt. Die Oberflächenrauigkeit Ra kann beispielsweise durch eine Oberflächenprofilmessung mit einem Profilometer - mit optischen Verfahren und/oder mit Kontakt- oder Pseudokontaktverfahren - gemessen werden. Da der Isolatorabstandshalter eine derart geringe Oberflächenrauigkeit an der Oberfläche der Dichtungsnut aufweist, weist er eine verbesserte Gasdichtigkeit auf und ist somit zuverlässiger.With respect to the insulator spacer, the surface roughness of the surface of the seal groove is equal to or smaller than Ra 0.8 µm, preferably equal to or smaller than Ra 0.6 µm, and more preferably equal to or smaller than Ra 0.3 µm. The surface roughness of the surface of the sealing groove can be Ra 0.3 μm, for example. The surface roughness quantifies the deviations in the direction of the normal vector of a real surface from its ideal shape. The surface roughness Ra is a profile roughness parameter and is the arithmetic mean of the roughness profile. The surface roughness Ra is preferably determined according to DIN EN ISO 4287:2000. The surface roughness Ra can be measured, for example, by measuring the surface profile with a profilometer—using optical methods and/or using contact or pseudo-contact methods. Since the insulator spacer has such a small surface roughness on the surface of the seal groove, it has improved gas tightness and is thus more reliable.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Isolatorabstandshalter einen mittleren oder hohen Oberflächenglanz einer Oberfläche der Dichtungsnut auf. Ein mittlerer oder hoher Oberflächenglanz entspricht einem Glanzwert von 10 Glanzeinheiten (GU) oder mehr. Vorzugsweise wird der Glanz nach einem der Standards ASTM C345, ASTM D523, ASTM C584, ASTM D2457, BS3900 D5, DIN 67530, DIN EN ISO 2813, EN ISO 7668 und/oder JI Z 8741 bestimmt. Weiter vorzuziehen wird der Glanz nach DIN EN ISO 2813 bestimmt. Der Glanz kann mit einem Glanzmessgerät bestimmt werden, das eine quantifizierbare Art zum Messen der Glanzintensität, die die Konsistenz der Messung sicherstellt, durch Definieren der genauen Beleuchtungs- und Betrachtungsbedingungen bereitstellt.According to a preferred embodiment of the invention, the insulator spacer has a medium or high surface gloss of a surface of the seal groove. A medium or high surface gloss corresponds to a gloss value of 10 gloss units (GU) or more. The gloss is preferably determined according to one of the ASTM C345, ASTM D523, ASTM C584, ASTM D2457, BS3900 D5, DIN 67530, DIN EN ISO 2813, EN ISO 7668 and/or JI Z 8741 standards. The gloss is more preferably determined according to DIN EN ISO 2813. Gloss can be determined with a gloss meter that provides a quantifiable way of measuring gloss intensity that ensures consistency of measurement by defining the precise lighting and viewing conditions.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Isolatorabstandshalter eine kreisförmige Form auf, und die Dichtungsnut erstreckt sich in Umfangsrichtung entlang einem Rand des Isolatorabstandshalters. Weiter vorzuziehen erstreckt sich die Dichtungsnut in Umfangsrichtung auf der ersten und/oder zweiten Fläche des Isolatorabstandshalters entlang einem äußeren Rand des Isolatorabstandshalters, und noch weiter vorzuziehen erstreckt sich die Dichtungsnut in Umfangsrichtung entlang dem Rand der ersten und/oder zweiten Fläche zu der Seitenfläche auf der ersten und/oder zweiten Fläche des Isolatorabstandshalters. Ferner umfasst der Isolatorabstandshalter vorzugsweise die mittige Öffnung.According to a preferred embodiment of the invention, the insulator spacer has a circular shape and the sealing groove extends circumferentially along an edge of the insulator spacer. More preferably, the sealing groove extends circumferentially on the first and/or second surface of the insulator spacer along an outer edge of the insulator spacer, and even more preferably, the sealing groove extends circumferentially along the edge of the first and/or second surface to the side surface on the first and/or second surface of the insulator spacer. Also preferably, the insulator spacer includes the central opening.
Ferner umfasst der Isolatorabstandshalter vorzugsweise eine Verstärkungsrippe, vorzugsweise mehrere Verstärkungsrippen. Die Rippen können die mechanische Stabilität des Isolatorabstandshalters erhöhen. Die Rippen können in verschiedenen Anordnungen/Mustern konfiguriert sein. Vorzugsweise erstrecken sich die Rippen wenigstens teilweise in radialer Richtung. Beispielsweise beginnt eine Rippe an einem Rand der mittigen Öffnung, erstreckt sich radial nach außen und endet an einem äußeren Rand des Abstandshalters. Vorzugsweise sind die Rippen in gleichem Abstand um den Rand der mittigen Öffnung verteilt.Furthermore, the insulator spacer preferably comprises a reinforcing rib, preferably a plurality of reinforcing ribs. The ribs can increase the mechanical stability of the insulator spacer. The ribs can be configured in various arrangements/patterns. The ribs preferably extend at least partially in the radial direction. For example, a rib begins at an edge of the central opening, extends radially outward, and terminates at an outer edge of the spacer. Preferably the ribs are equally spaced around the edge of the central opening.
Wie bereits erwähnt, besteht der Isolatorabstandshalter aus einem Material, das einen thermoplastischen Kunststoff umfasst. Ein thermoplastischer Kunststoff, auch Thermoweichplastik genannt, ist ein plastisches Polymermaterial, das bei einer speziehen erhöhten Temperatur biegsam oder formbar wird und sich beim Abkühlen verfestigt. Oberhalb einer Glasübergangstemperatur (Tg) und unterhalb einer Schmelztemperatur des thermoplastischen Kunststoffs ändern sich die physikalischen Eigenschaften eines thermoplastischen Kunststoffs drastisch, ohne dass damit eine Phasenänderung verbunden ist. Das Material des Isolatorabstandshalters kann aus einer Mischung verschiedener thermoplastischer Kunststoffe bestehen. Alternativ kann das Material des Isolators zusätzlich zu dem thermoplastischen Kunststoff oder der Mischung thermoplastischer Kunststoff zusätzliche Komponenten, beispielsweise Füllstoffe, enthalten.As already mentioned, the insulator spacer consists of a material that includes a thermoplastic synthetic material. A thermoplastic, also known as a thermo-flexible plastic, is a plastic polymeric material that becomes flexible or malleable at a specific elevated temperature and solidifies upon cooling. Above a glass transition temperature (T g ) and below a melting temperature of the thermoplastic, the physical properties of a thermoplastic change drastically without any associated phase change. The material of the insulator spacer can consist of a mixture of different thermoplastics. Alternatively, the material of the insulator can contain additional components, for example fillers, in addition to the thermoplastic material or the mixture of thermoplastic material.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Isolatorabstandshalter aus einem Material, das frei von duroplastischem Epoxid ist. Aus Epoxid hergestellte Isolatorabstandshalter besitzen den Nachteil, dass ihre Produktion nicht umweltfreundlich ist und dass darüber hinaus der Isolatorabstandshalter spröde ist. Somit macht die Abwesenheit von Epoxidharz den Isolatorabstandshalter umweltfreundlich und erhöht die Zuverlässigkeit des Isolators unter Einsatzbedingungen.According to another preferred embodiment of the invention, the insulator spacer is made of a material that is free of thermosetting epoxy. Insulator spacers made of epoxy have the disadvantage that their production is not environmentally friendly and, moreover, the insulator spacer is brittle. Thus, the absence of epoxy makes the insulator spacer environmentally friendly and increases the reliability of the insulator under service conditions.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Isolatorabstandshalter aus einem Material, das zusätzlich zu dem thermoplastischen Kunststoff einen Füllstoff, vorzugsweise eine Faser, umfasst. Die Menge des Füllstoffs ist vorzugsweise im Bereich von 0 bis 50 Vol.-%, weiter vorzuziehen im Bereich von 10 bis 40 Vol.-%, noch weiter vorzuziehen im Bereich von 25 bis 35 Vol.- %, bezogen auf das Volumen des Materials des Isolatorabstandshalters.According to a further preferred embodiment of the invention, the insulator spacer consists of a material which, in addition to the thermoplastic material, comprises a filler, preferably a fibre. The amount of the filler is preferably in the range of 0 to 50% by volume, more preferably in the range of 10 to 40% by volume, still more preferably in the range of 25 to 35% by volume based on the volume of the material of the insulator spacer.
Das Material des Isolatorabstandshalters ist vorzugsweise ein faserverstärkter thermoplastischer Kunststoff. Die mechanischen Eigenschaften des Isolatorabstandshalters können durch den Zusatz von Fasern verbessert werden. Vorzugsweise weist die Faser ferner einen Durchmesser Im Bereich von 5 µm bis 50 µm auf. Die Fasern können Glasfasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern und/oder Basaltfasern sein. Vorzugsweise sind Glasfasern verwendet.The material of the insulator spacer is preferably a fiber-reinforced thermoplastic. The mechanical properties of the insulator spacer can be improved by adding fibers. Preferably, the fiber also has a diameter in the range of 5 µm to 50 µm. The fibers can be glass fibers, aramid fibers, carbon fibers and/or basalt fibers. Glass fibers are preferably used.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Isolatorabstandshalter an der Dichtungsnut an der Oberfläche des Isolatorabstandshalters eine Oberflächenschicht auf, wobei der Isolatorabstandshalter innerhalb der Oberflächenschicht einen geringeren Gehalt des Füllstoffs aufweist als ein durchschnittlicher Gehalt des Füllstoffs über das gesamte Volumen des Isolatorabstandshalters. Vorzugsweise ist der Füllstoffgehalt der Oberflächenschicht um wenigstens 30 % geringer als der durchschnittliche Füllstoffgehalt und weiter vorzuziehen um wenigstens 50 % geringer als der durchschnittliche Füllstoffgehalt. Ferner ist die Oberflächenschicht vorzugsweise frei von einem Füllstoff. In Bezug auf die Dicke der Oberflächenschicht weist die Oberflächenschicht vorzugsweise eine Dicke von wenigstens 10 µm auf. Das stellt eine hohe Oberflächenqualität der Dichtungsnut und insbesondere eine Oberflächenrauigkeit Ra unterhalb von 0,6 sicher. Während der Produktion des Isolatorabstandshalters wird die Temperatur der Formoberfläche an der Dichtungsnut erhöht, so dass die Füllstoffe im thermoplastischen Kunststoff verlagert werden und in eine größere Entfernung von der Oberfläche des Isolatorabstandshalters gelangen, wodurch die Oberflächenschicht mit einem geringeren Füllstoffgehalt als dem durchschnittlichen Füllstoffgehalt gebildet wird.According to a further preferred embodiment of the invention, the insulator spacer has a surface layer at the sealing groove on the surface of the insulator spacer, wherein the insulator spacer has a lower content of the filler within the surface layer than an average content of the filler over the entire volume of the insulator spacer. Preferably the filler content of the surface layer is at least 30% less than the average filler content and more preferably at least 50% less than the average filler content. Furthermore, the surface layer is preferably free from a filler. Regarding the thickness of the surface layer, the surface layer preferably has a thickness of at least 10 µm. This ensures a high surface quality of the sealing groove and in particular a surface roughness Ra below 0.6. During the production of the insulator spacer, the temperature of the mold surface at the sealing groove is increased, so the fillers in the thermoplastic resin are relocated and come to a greater distance from the surface of the insulator spacer, thereby forming the surface layer with a lower filler content than the average filler content.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht der Isolatorabstandshalter aus einem Material, das ein Polysulfon, besonders bevorzugt Poly(Oxy-1,4-Phenylsulfonyl-1 ,4-Phenyl), kurz auch als PES oder PESU bezeichnet, umfasst. Polysulfone sind eine Familie von thermoplastischen Hochleistungskunststoffen und enthalten eine Aryl-SO2-Aryl-Untereinheit. Noch weiter vorzuziehen besteht der Isolatorabstandshalter aus einem Material, das ein Polysulfon und Glasfasern umfasst. Ferner besteht der Isolatorabstandshalter bevorzugt aus einem Gemisch, das im Wesentlichen aus PESU und Glasfasern besteht. Noch weiter bevorzugt besteht der Isolatorabstandshalter aus einem Gemisch, das im Wesentlichen aus PESU und Glasfasern besteht, wobei das Gemisch 10 bis 50 Vol-% Glasfasern, vorzugsweise 20 bis 40 Vol-% Glasfasern und noch weiter vorzuziehen 25 bis 35 Vol-% Glasfasern, bezogen auf das Volumen des Gemischs, umfasst. Am meisten vorzuziehen besteht der Isolatorabstandshalter aus einem Gemisch, das im Wesentlichen aus 70 Vol.-% PESU und 30 Vol.-% Glasfasern, bezogen auf das Volumen des Gemischs, besteht.According to a further preferred embodiment, the insulator spacer consists of a material that includes a polysulfone, particularly preferably poly(oxy-1,4-phenylsulfonyl-1,4-phenyl), also referred to as PES or PESU for short. Polysulfones are a family of high-performance thermoplastics and contain an aryl SO 2 -aryl subunit. Even more preferably, the insulator spacer is made of a material comprising a polysulfone and glass fibers. Furthermore, the insulator spacer preferably consists of a mixture consisting essentially of PESU and glass fibers. Even more preferably, the insulator spacer consists of a mixture consisting essentially of PESU and glass fibers, the mixture containing 10 to 50% by volume glass fibers, preferably 20 to 40% by volume glass fibers and even more preferably 25 to 35% by volume glass fibers. based on the volume of the mixture. Most preferably, the insulator spacer consists of a blend consisting essentially of 70% by volume of PESU and 30% by volume of glass fibers by volume of the blend.
In Bezug auf den Isolator, der den Isolatorabstandshalter und den Metalleinsatz umfasst, kann der Isolator als ein Isolator vom Scheibentyp konfiguriert sein. Alternativ kann der Isolator auch als Isolator vom konischen Typ - auch als ein Isolator vom Beckentyp bezeichnet - konfiguriert sein. Der Isolator eignet sich insbesondere für eine gasisolierte Schaltanlage. Vorzugsweise ermöglicht der Isolator, dass ein sich Leiter der Schaltanlage fest im Inneren der Schaltanlage an einer Position befindet, die ausreichend weit von einem geerdeten Gehäuse der Schaltanlage entfernt ist. Der Metalleinsatz des Isolators ist vorzugsweise so konfiguriert, dass er eine elektrische Verbindung mit dem Leiter der Schaltanlage bereitstellt. Darüber hinaus kann das durch das Gehäuse der Schaltanlage umschlossene Volumen durch den Isolator in mehrere Kammern unterteilt sein. Ferner ist der Isolator vorzugsweise konfiguriert, einen erforderlichen Druck zwischen den Kammern der gasisolierten Schaltanlage aufrechtzuerhalten und ein Entweichen von Isoliergas in die Umgebung zu verhindern.Regarding the insulator including the insulator spacer and the metal insert, the insulator may be configured as a disk-type insulator. Alternatively, the isolator may be configured as a conical-type isolator, also referred to as a basin-type isolator. The insulator is particularly suitable for gas-insulated switchgear. Preferably, the insulator allows a conductor of the switchgear to be fixedly located inside the switchgear at a position sufficiently remote from a grounded enclosure of the switchgear. The metal insert of the insulator is preferably configured to provide an electrical connection to the conductor of the switchgear. In addition, the volume enclosed by the housing of the switchgear can be divided into several chambers by the insulator. Furthermore, the insulator is preferably configured to maintain a required pressure between the chambers of the gas-insulated switchgear and prevent leakage of insulating gas into the environment.
Das Isoliergas der Schaltanlage stellt vorzugsweise dielektrische Isolierung bereit und agiert als Lichtbogenlöschmedium in der Schaltanlage. Ferner umfasst das Isoliergas vorzugsweise SF6, Mischungen von SF6 mit einem Trägergas und/oder Mischungen von Fluorketonen und/oder Fluornitrilen mit einem Trägergas. Das Trägergas kann Luft, N2, CO2 und Mischungen davon umfassen. Beispielsweise umfasst das Isoliergas Dekafluor-2-Methylbutan-3-on (C5-FK) und/oder Heptafluor-2-Methylpropannitril (C4-FN).The switchgear insulating gas preferably provides dielectric insulation and acts as an arc quenching medium in the switchgear. Furthermore, the insulating gas preferably comprises SF 6 , mixtures of SF 6 with a carrier gas and/or mixtures of fluoroketones and/or fluoronitriles with a carrier gas. The carrier gas may include air, N 2 , CO 2 and mixtures thereof. For example, the insulating gas includes decafluoro-2-methylbutan-3-one (C5-FK) and/or heptafluoro-2-methylpropanenitrile (C4-FN).
Ferner ist vorzugsweise ein Druck des Isoliergases innerhalb der Schaltanlage wenigstens während des Unterbrechungsvorgangs vorzugsweise oberhalb des Atmosphärendrucks, weiter vorzuziehen oberhalb von 500 kPa und noch weiter vorzuziehen oberhalb von 1000 kPa. Somit ist der Isolator wenigstens konfiguriert, diesen Drücken standzuhalten. Ferner ist der Isolator vorzugsweise konfiguriert, Prüfdrücken von 3 mal Betriebsdruck + 10 % für 1 Minute standzuhalten. Beispielsweise ist im Fall eines 420-kV-Barriere-Isolators der Isolator so konfiguriert, einem Druck von 35 bar (3500 kPa) für 1 Minute standzuhalten.Furthermore, a pressure of the insulating gas within the switchgear at least during the interruption process is preferably above atmospheric pressure, more preferably above 500 kPa and even more preferably above 1000 kPa. Thus, the isolator is at least configured to withstand these pressures. Furthermore, the isolator is preferably configured to withstand test pressures of 3 times working pressure + 10% for 1 minute. For example, in the case of a 420 kV barrier isolator, the isolator is configured to withstand a pressure of 35 bar (3500 kPa) for 1 minute.
Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung auch auf die Spritzgussform zum Herstellen des Isolators der Schaltanlage gerichtet. Vorzugsweise kann die Spritzgussform verwendet werden, um den vorstehend beschriebenen Isolator, der den Isolatorabstandshalter umfasst, im Spritzgussverfahren zu produzieren. In Bezug auf das Induktionsheizsystem der Form wird eine Spritzgussform bereitgestellt, wobei die Form so konfiguriert ist, dass die der Dichtungsnut benachbarte Formoberfläche der Form durch das Induktionsheizsystem erwärmt werden kann. Mit anderen Worten erhöht und/oder verändert das Induktionsheizsystem vorzugsweise die Temperatur der der Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters benachbarten Oberfläche der Form. Somit wird durch die Wärmeübertragung auch die Temperatur der Oberfläche der Dichtungsnut während des Formens erhöht, was zu einer höheren Oberflächenqualität der Oberfläche der Dichtungsnut führt.As already mentioned, the invention is also directed to the injection mold for manufacturing the insulator of the switchgear. Preferably, the injection mold can be used to injection mold the above-described insulator including the insulator spacer. With respect to the induction heating system of the mold, an injection mold is provided, the mold being configured so that the mold surface of the mold adjacent the sealing groove can be heated by the induction heating system. In other words, the induction heating system preferably increases and/or changes the temperature of the surface of the mold adjacent the sealing groove of the insulator spacer. Thus, the heat transfer also increases the temperature of the seal groove surface during molding, resulting in higher surface quality of the seal groove surface.
Vorzugsweise ist das Induktionsheizsystem so konfiguriert, dass die der Dichtungsnut benachbarte Formoberfläche der Form durch das Induktionsheizsystem auf eine Temperatur oberhalb einer Glasübergangstemperatur (Tg) eines Materials des Isolatorabstandshalters und/oder auf eine Temperatur oberhalb von 225 °C, und besonders bevorzugt oberhalb von 250 °C, erwärmt werden kann. Ferner ist das Induktionsheizsystem vorzugsweise so konfiguriert, dass die der Dichtungsnut benachbarte Formoberfläche der Form durch das Induktionsheizsystem mit einer Erwärmungsrate von wenigstens 80 °C in 10 Minuten und weiter vorzuziehen von wenigstens 80 °C in 5 Minuten erwärmt werden kann. Mit anderen Worten ermöglicht es das Induktionsheizsystem vorzugsweise, die Temperatur in einer sehr kurzen Zeit zu erhöhen und somit die Oberflächenqualität der Dichtungsnut zu erhöhen.Preferably, the induction heating system is configured such that the mold surface adjacent the sealing groove is heated by the induction heating system to a temperature above a glass transition temperature (T g ) of a material of the insulator spacer and/or to a temperature above 225°C, and more preferably above 250 °C, can be heated. Further, the induction heating system is preferably configured so that the mold surface of the mold adjacent to the sealing groove can be heated by the induction heating system at a heating rate of at least 80°C in 10 minutes, and more preferably at least 80°C in 5 minutes. In other words, the induction heating system preferably makes it possible to increase the temperature in a very short time and thus increase the surface quality of the seal groove.
Ferner ist das Induktionsheizsystem vorzugsweise so konfiguriert, dass die der Dichtungsnut benachbarte Formoberfläche der Form für wenigstens eine Sekunde, vorzugsweise für wenigstens zwei Sekunden und weiter bevorzugt für wenigstens drei Sekunden durch das Induktionsheizsystem an einer vordefinierten Temperatur gehalten wird. Darüber hinaus ist die vordefinierte Temperatur vorzugsweise eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) eines Materials des Isolatorabstandshalters und/oder eine Temperatur oberhalb von 225 °C, und weiter vorzuziehen oberhalb von 250 °C.Furthermore, the induction heating system is preferably configured such that the mold surface of the mold adjacent the sealing groove is maintained at a predefined temperature for at least one second, preferably for at least two seconds and more preferably for at least three seconds by the induction heating system. Furthermore, the predefined temperature is preferably a temperature above the glass transition temperature (T g ) of a material of the insulator spacer and/or a temperature above 225°C, and more preferably above 250°C.
Ferner ist der Induktor des Induktionsheizsystems vorzugsweise in der ersten Formhälfte und/oder der zweiten Formhälfte angeordnet, so dass er sich in unmittelbarer Nähe zu der Dichtungsnut befindet - vorzugsweise innerhalb eines Abstands im Bereich von 1 mm bis 100 mm. Beispielsweise ist der Induktor in einem Abstand im Bereich von 6 mm bis 10 mm zur Dichtungsnut angeordnet. Da sich die Dichtungsnut vorzugsweise kreisförmig erstreckt, erstreckt sich auch der Induktor des Induktionsheizsystems vorzugsweise kreisförmig.Furthermore, the inductor of the induction heating system is preferably located in the first mold half and/or the second mold half so that it is in close proximity to the sealing groove - preferably within a distance in the range 1mm to 100mm. For example, the inductor is arranged at a distance in the range of 6 mm to 10 mm from the sealing groove. Since the sealing groove preferably extends in a circle, the inductor of the induction heating system also preferably extends in a circle.
Darüber hinaus lässt sich ein Material der Form vorzugsweise durch Induktion erwärmen. Ferner ist das Material der Form vorzugsweise elektrisch leitfähig. In diesem Zusammenhang und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Induktionsheizsystem konfiguriert, durch den Induktor ein magnetisches Wechselfeld innerhalb der Form zu erzeugen. Weiter vorzuziehen ist das Induktionsheizsystem konfiguriert, ein magnetisches Wechselfeld innerhalb der Form in der Nähe der Dichtungsnut zu erzeugen. Darüber hinaus erzeugt das magnetische Wechselfeld innerhalb der Form vorzugsweise elektrische Ströme - sogenannte Wirbelströme -, die die Form durch Joule-Erwärmung erwärmen. Das magnetische Wechselfeld kann durch einen elektronischen Oszillator des Induktionsheizsystems, der einen Wechselstrom (AC), vorzugsweise einen hochfrequenten Wechselstrom, durch den Induktor des Induktionsheizsystems leitet, erzeugt werden.In addition, a material of the mold can preferably be heated by induction. Furthermore, the material of the mold is preferably electrically conductive. In this regard, and in accordance with a preferred embodiment of the invention, the induction heating system is configured to generate an alternating magnetic field within the mold through the inductor. More preferably, the induction heating system is configured to generate an alternating magnetic field within the mold in the vicinity of the seal groove. In addition, the alternating magnetic field within the mold preferably generates electric currents - so-called eddy currents - which heat the mold through Joule heating. The alternating magnetic field can be generated by an electronic oscillator of the induction heating system, which conducts an alternating current (AC), preferably a high-frequency alternating current, through the inductor of the induction heating system.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Induktor innerhalb der Form angeordnet und erstreckt sich parallel zu der Dichtungsnut innerhalb eines der Dichtungsnut benachbarten Formvolumens. Dadurch wird sichergestellt, dass das magnetische Wechselfeld effektiv die der Dichtungsnut benachbarte Formoberfläche der Oberfläche der Form erwärmt.According to a further preferred embodiment of the invention, the inductor is arranged within the mold and extends parallel to the sealing groove within a mold volume adjacent to the sealing groove. This ensures that the alternating magnetic field effectively heats the mold surface of the mold surface adjacent to the sealing groove.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Spritzgussform bereitgestellt, wobei das Induktionsheizsystem einen oder mehrere Kühlkanäle umfasst. Vorzugsweise sind die Kühlkanäle parallel zu dem Induktor angeordnet. Um eine hohe Oberflächenqualität zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Temperatur nicht nur innerhalb einer kurzen Zeit zu erhöhen, sondern auch die Temperatur, nachdem sie erhöht worden ist, in einer kurzen Zeit zu senken. Das kann durch das Induktionsheizsystem, das es ermöglicht, innerhalb einer kurzen Zeit die Form zu erwärmen und die Form abzukühlen, erreicht werden. Vorzugsweise umfasst das Induktionsheizsystem den wenigstens einen Kühlkanal und ist so konfiguriert, dass die der Dichtungsnut benachbarte Formoberfläche der Form durch das Induktionsheizsystem von einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) eines Materials des Isolatorabstandshalters auf eine Temperatur einer nicht der Dichtungsnut benachbarten Formoberfläche abgekühlt werden kann. Ferner umfasst das Induktionsheizsystem vorzugsweise den wenigstens einen Kühlkanal und ist so konfiguriert, dass die der Dichtungsnut benachbarte Formoberfläche der Form durch das Induktionsheizsystem von einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) eines Materials des Isolatorabstandshalters auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) des Materials des Isolatorabstandshalters abgekühlt werden kann. Ferner umfasst das Induktionsheizsystem vorzugsweise den wenigstens einen Kühlkanal und ist so konfiguriert, dass die der Dichtungsnut benachbarte Formoberfläche der Form durch das Induktionsheizsystem von einer Temperatur oberhalb von 225 °C, weiter vorzuziehen oberhalb von 250 °C, auf eine Temperatur unterhalb von 180 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von 160 bis 170 °C, abgekühlt werden kann. Ferner umfasst das Induktionsheizsystem vorzugsweise den wenigstens einen Kühlkanal und ist so konfiguriert, dass die der Dichtungsnut benachbarte Formoberfläche der Form durch die Induktionserwärmungsanlage gekühlt werden kann, vorzugsweise mit einer Abkühlungsrate, die wenigstens einer Erwärmungsrate des Induktionsheizsystems entspricht, vorzugsweise mit einer Abkühlungsrate von wenigstens 80 °C in 10 Minuten und weiter vorzuziehen von wenigstens 80 °C in 5 Minuten. Wie bereits erwähnt, wird die Erwärmungsphase vorzugsweise durch den Induktor oder die Induktoren realisiert, während die Abkühlungsphase vorzugsweise durch die Kühlkanäle erreicht wird. Darüber hinaus, um zu verhindern, dass andere Bereiche als die Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters durch die Erwärmung der Dichtungsnut negativ beeinflusst werden, können die Kühlkanäle verwendet werden, um zu verhindern, dass die durch die Induktionserwärmung erzeugte Wärme unerwünschte Bereiche des Isolatorabstandshalters erwärmt. Vorzugsweise muss nur der Bereich, in dem der O-Ring platziert ist - d. h. die Dichtungsnut - eine gute Oberflächenqualität für eine gasdichte Abdichtung aufweisen. In diesem Zusammenhang ist der Kühlkanal vorzugsweise nicht zwischen dem Induktor und der Dichtungsnut angeordnet. Stattdessen ist der Kühlkanal vorzugsweise auf der von dem Isolatorabstandshalter abgewandten Seite des Induktors angeordnet.According to a further preferred embodiment of the invention, an injection mold is provided, wherein the induction heating system comprises one or more cooling channels. The cooling channels are preferably arranged parallel to the inductor. In order to achieve high surface quality, it is advantageous not only to raise the temperature in a short time but also to lower the temperature in a short time after it has been raised. This can be achieved by the induction heating system, which makes it possible to heat up the mold and cool down the mold within a short time. Preferably, the induction heating system includes the at least one cooling channel and is configured such that the mold surface of the mold adjacent the sealing groove can be cooled by the induction heating system from a temperature above the glass transition temperature (T g ) of a material of the insulator spacer to a temperature of a mold surface not adjacent the sealing groove . Furthermore, the induction heating system preferably comprises the at least one cooling channel and is configured such that the mold surface of the mold adjacent to the sealing groove is heated by the induction heating system from a temperature above the glass transition temperature (T g ) of a material of the insulator spacer to a temperature below the glass transition temperature (T g ) of the Material of the insulator spacer can be cooled. Further preferably, the induction heating system includes the at least one cooling channel and is configured such that the mold surface of the mold adjacent the sealing groove is heated by the induction heating system from a temperature above 225°C, more preferably above 250°C, to a temperature below 180°C , preferably to a temperature in the range of 160 to 170 ° C, can be cooled. Furthermore, the induction heating system preferably comprises the at least one cooling channel and is configured such that the mold surface of the mold adjacent to the sealing groove can be cooled by the induction heating system, preferably at a cooling rate which corresponds to at least a heating rate of the induction heating system, preferably at a cooling rate of at least 80° C in 10 minutes and more preferably at least 80°C in 5 minutes. As already mentioned, the heating phase is preferably achieved by the inductor or inductors, while the cooling phase is preferably achieved by the cooling channels. Additionally, to prevent areas other than the sealing groove of the insulator spacer from being adversely affected by heating of the sealing groove, the cooling channels can be used to prevent the heat generated by induction heating from heating undesired areas of the insulator spacer. Preferably, only the area where the O-ring is placed - ie the seal groove - needs to have a good surface quality for a gas-tight seal. In this connection, the cooling channel is preferably not arranged between the inductor and the sealing groove. Instead, the cooling channel is preferably arranged on the side of the inductor which is remote from the insulator spacer.
Das Induktionsheizsystem kann eine unterschiedliche Anzahl von Induktoren und/oder Kühlkanälen umfassen. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Induktionsheizsystem einen Induktor. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Induktionsheizsystem jedoch mehrere Induktoren, beispielsweise zwei, drei, vier oder sogar zehn Induktoren. Die Anzahl der Induktoren hängt vorzugsweise von dem Erwärmungsbedarf und/oder der Geometrie der Form ab. In Bezug auf den Kühlkanal umfasst das Induktionsheizsystem in einer Ausführungsform der Erfindung einen Kühlkanal. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Induktionsheizsystem jedoch mehrere Kühlkanäle, beispielsweise zwei, drei, vier oder sogar zehn Kühlkanäle. Die Anzahl der Kühlkanäle hängt vorzugsweise von dem Kühlbedarf und/oder der Geometrie der Form ab.The induction heating system can include a different number of inductors and/or cooling channels. In one embodiment of the invention, the induction heating system includes an inductor. In a further embodiment, however, the induction heating system comprises a number of inductors, for example two, three, four or even ten inductors. The number of inductors preferably depends on the heating requirement and/or the geometry of the shape. With respect to the cooling channel, in one embodiment of the invention, the induction heating system comprises a cooling channel. In a further embodiment, however, the induction heating system comprises a number of cooling channels, for example two, three, four or even ten cooling channels. The number of cooling channels preferably depends on the cooling requirement and/or the geometry of the mould.
Hinsichtlich der Anordnung der Induktoren ist es bevorzugt, dass dem Fall, in dem das Induktionsheizsystem eine ungerade Anzahl von Induktoren pro Dichtungsnut umfasst, wenigstens ein Induktor, vorzugsweise genau ein Induktor, in der gleichen Ebene wie eine Öffnungsrichtung der Dichtungsnut angeordnet ist. Die übrigen Induktoren sind vorzugsweise oberhalb und unterhalb der Ebene der Öffnungsrichtung der Dichtungsnut angeordnet, noch weiter bevorzugt symmetrisch. In dem Fall, in dem das Induktionsheizsystem eine gerade Anzahl von Induktoren pro Dichtungsnut umfasst, ist es bevorzugt, dass die Induktoren oberhalb und unterhalb der Ebene der Öffnungsrichtung der Dichtungsnut symmetrisch angeordnet sind.Regarding the arrangement of the inductors, it is preferable that in the case where the induction heating system comprises an odd number of inductors per sealing groove, at least one inductor, preferably exactly one inductor, is arranged in the same plane as an opening direction of the sealing groove. The remaining inductors are preferably arranged above and below the plane of the opening direction of the sealing groove, more preferably symmetrically. In the case where the induction heating system comprises an even number of inductors per seal groove, it is preferable that the inductors are symmetrically arranged above and below the plane of the opening direction of the seal groove.
Weiter umfasst das Induktionsheizsystem vorzugsweise den Kühlkanal, wobei in dem Fall einer ungeraden Anzahl von Induktoren pro Dichtungsnut das Induktionsheizsystem eine gerade Anzahl von Kühlkanälen pro Dichtungsnut umfasst. Ferner umfasst das Induktionsheizsystem vorzugsweise den Kühlkanal, wobei in dem Fall einer geraden Anzahl von Induktoren pro Dichtungsnut das Induktionsheizsystem eine ungerade Anzahl von Kühlkanälen pro Dichtungsnut umfasst.Further preferably, the induction heating system includes the cooling channel, wherein in the case of an odd number of inductors per seal groove, the induction heating system includes an even number of cooling channels per seal groove. Further preferably, the induction heating system includes the cooling channel, wherein in the case of an even number of inductors per seal groove, the induction heating system includes an odd number of cooling channels per seal groove.
Hinsichtlich der Anordnung der Kühlkanäle ist es bevorzugt, dass dem Fall, in dem das Induktionsheizsystem eine ungerade Anzahl von Kühlkanälen pro Dichtungsnut umfasst, dieser wenigstens eine Kühlkanal, vorzugsweise genau eine Kühlkanal, in der gleichen Ebene wie die Öffnungsrichtung der Dichtungsnut angeordnet ist. Die übrigen Kühlkanäle sind vorzugsweise oberhalb und unterhalb der Ebene der Öffnungsrichtung der Dichtungsnut angeordnet, weiter vorzuziehen symmetrisch. In dem Fall, in dem das Induktionsheizsystem eine gerade Anzahl von Kühlkanälen pro Dichtungsnut umfasst, ist es bevorzugt, dass die Kühlkanäle oberhalb und unterhalb der Ebene der Öffnungsrichtung der Dichtungsnut symmetrisch angeordnet sind.With regard to the arrangement of the cooling channels, it is preferred that in the case where the induction heating system comprises an odd number of cooling channels per sealing groove, this at least one cooling channel, preferably exactly one cooling channel, is arranged in the same plane as the opening direction of the sealing groove. The remaining cooling channels are preferably arranged above and below the plane of the opening direction of the sealing groove, more preferably symmetrically. In the case where the induction heating system comprises an even number of cooling passages per seal groove, it is preferable that the cooling passages are symmetrically arranged above and below the plane of the opening direction of the seal groove.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Induktionsheizsystem einen Induktor für jede Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters. Vorzugsweise ist der Induktor innerhalb der gleichen Ebene angeordnet wie die Öffnungsrichtung der Dichtungsnut. Ferner umfasst das Induktionsheizsystem vorzugsweise wenigstens einen Kühlkanal für jeden Induktor des Induktionsheizsystems. Beispielsweise umfasst das Induktionsheizsystem zwei Kühlkanäle für jeden Induktor. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Spritzgussform bereitgestellt, wobei das Induktionsheizsystem mehr als einen Induktor umfasst. Ferner umfasst das Induktionsheizsystem vorzugsweise zwei Induktoren für jede Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters. Ferner sind die beiden Induktoren vorzugsweise parallel zueinander und parallel zu der Dichtungsnut angeordnet. Noch weiter vorzuziehen sind die beiden Induktoren oberhalb und unterhalb der Ebene der Öffnungsrichtung der Dichtungsnut angeordnet. Ferner umfasst das Induktionsheizsystem vorzugsweise drei Kühlkanäle. In dem Fall von drei Kühlkanälen ist es bevorzugt, dass ein Kühlkanal innerhalb der gleichen Ebene wie die Öffnungsrichtung der Dichtungsnut angeordnet ist und zwei Kühlkanäle oberhalb und unterhalb der Ebene der Öffnungsrichtung der Dichtungsnut einander gegenüberliegend angeordnet sind.In a preferred embodiment of the invention, the induction heating system includes an inductor for each sealing groove of the insulator spacer. Preferably, the inductor is arranged within the same plane as the opening direction of the seal groove. Furthermore, the induction heating system preferably comprises at least one cooling channel for each inductor of the induction heating system. For example, the induction heating system includes two cooling channels for each inductor. According to another preferred embodiment of the invention, an injection mold is provided, wherein the induction heating system comprises more than one inductor. Further preferably, the induction heating system includes two inductors for each sealing groove of the insulator spacer. Furthermore, the two inductors are preferably arranged parallel to each other and parallel to the sealing groove. More preferably, the two inductors are located above and below the plane of the opening direction of the seal groove. Furthermore, the induction heating system preferably comprises three cooling channels. In the case of three cooling passages, it is preferable that one cooling passage is arranged within the same plane as the opening direction of the seal groove, and two cooling passages are arranged opposite to each other above and below the plane of the opening direction of the seal groove.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Spritzgussform bereitgestellt, wobei der Induktor und/oder der Kühlkanal innerhalb eines herausnehmbaren Einsatzes der Form angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst die Form, und noch weiter vorzuziehen jede der beiden Formhälften, einen herausnehmbaren Einsatz. Der herausnehmbare Einsatz kann aus der Form entfernt und durch einen anderen herausnehmbaren Einsatz ersetzt werden. In dem Fall, in dem die Induktoren und/oder die Kühlkanäle beschädigt sind und/oder ersetzt werden müssen, ist das nicht notwendigerweise der Ersatz der gesamten Form. Stattdessen kann nur der herausnehmbare Einsatz, in dem sich der Induktor und/oder der Kühlkanal befinden, entfernt und ersetzt werden.According to another preferred embodiment of the invention, an injection mold is provided, wherein the inductor and/or the cooling channel are arranged within a removable insert of the mold. Preferably, the mold, and more preferably each of the two mold halves, includes a removable insert. The removable insert can be removed from the mold and replaced with another removable insert. In the event that the inductors and/or the cooling channels are damaged and/or need to be replaced, this is not necessarily the replacement of the entire mold. Instead, only the removable insert that houses the inductor and/or cooling channel can be removed and replaced.
In Bezug auf das Induktionsheizsystem und gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Induktionsheizsystem einen Stromgenerator, eine Kühleinheit und/oder eine Steuereinheit. Der Stromgenerator ist vorzugsweise konfiguriert, einen Wechselstrom (AC) zu erzeugen, um die der Dichtungsnut benachbarte Formoberfläche zu erwärmen. Die Kühleinheit ist vorzugsweise konfiguriert, die Kühlkanäle zu kühlen. Die Steuereinheit ist vorzugsweise konfiguriert, den Erwärmungs- und/oder Abkühlungsprozess des Induktionsheizsystems zu steuern.With regard to the induction heating system and according to a further preferred embodiment of the invention, the induction heating system comprises a power generator, a cooling unit and/or a control unit. The power generator is preferably configured to generate an alternating current (AC) to heat the mold surface adjacent the seal groove. The cooling unit is preferably configured to cool the cooling channels. The control unit is preferably configured to control the heating and/or cooling process of the induction heating system.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Isolatorabstandshalter auf jeder Fläche des Isolatorabstandshalters eine Dichtungsnut, wobei die Dichtungsnuten einander gegenüberliegen und wobei die erste Formhälfte und die zweite Formhälfte jeweils einen Induktor umfassen. Noch weiter vorzuziehen sind der Induktor oder die Induktoren innerhalb der ersten Formhälfte spiegelsymmetrisch zu dem Induktor oder den Induktoren in der zweiten Formhälfte angeordnet, wenn die erste und die zweite Formhälfte entlang der Trennebene zusammenwirken.According to another preferred embodiment of the invention, the insulator spacer includes a sealing groove on each face of the insulator spacer, the sealing grooves being opposed to each other, and the first mold half and the second mold half each including an inductor. Even further ahead drawing, the inductor or inductors within the first mold half are mirror-symmetrical to the inductor or inductors in the second mold half when the first and second mold halves cooperate along the parting plane.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die erste Formhälfte und/oder die zweite Formhälfte wenigstens ein Einspritzanschnitt, wobei der Einspritzanschnitt konfiguriert ist, Material in den Hohlraum der Form auszulassen. Vorzugsweise sind der Anschnitt und/oder die mehreren Anschnitte in der Umgebung der Seitenfläche des Isolators angeordnet. Mit anderen Worten sind die Anschnitte vorzugsweise in Umfangsrichtung um einen äußeren Rand des Isolators angeordnet. Somit ist das Induktionsheizsystem, das konfiguriert ist, die Formoberfläche der Form benachbart der Dichtungsnut zu erwärmen, auch in unmittelbarer Nähe der Anschnitte. In dieser Hinsicht und gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Induktionsheizsystem so konfiguriert, dass eine Formoberfläche, die eine Öffnung des Anschnitts zu dem Hohlraum hin umgibt, durch das Induktionsheizsystem erwärmt werden kann. Da die Anschnitte und der Induktor des Induktionsheizsystems in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind, wird die durch das Induktionsheizsystem erzeugte Wärme auch die Temperatur der Anschnitte erhöhen. Dadurch wird der Materialfluss durch die Anschnitte verbessert, und die Qualität des Isolators wird verbessert.According to another preferred embodiment of the invention, the first mold half and/or the second mold half comprises at least one injection gate, the injection gate being configured to discharge material into the cavity of the mold. Preferably, the gate and/or the plurality of gates are located in the vicinity of the side surface of the insulator. In other words, the gates are preferably arranged circumferentially around an outer edge of the insulator. Thus, the induction heating system configured to heat the mold surface of the mold adjacent the seal groove is also in close proximity to the gates. In this regard, and in accordance with another preferred embodiment of the invention, the induction heating system is configured such that a mold surface surrounding an opening of the gate to the cavity can be heated by the induction heating system. Because the gates and inductor of the induction heating system are in close proximity to one another, the heat generated by the induction heating system will also increase the temperature of the gates. This improves the flow of material through the gates and improves the quality of the insulator.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Form werden durch einen Fachmann unmittelbar und eindeutig aus der Beschreibung des Isolatorabstandshalters und/oder des Isolators, wie sie vorstehend beschrieben sind, abgeleitet.Further embodiments and advantages of the shape are immediately and clearly derived by a person skilled in the art from the description of the insulator spacer and/or the insulator as described above.
Die Erfindung ist auch auf ein Verfahren zum Produzieren eines Isolators für eine Schaltanlage gerichtet, wobei der Isolator einen Isolatorabstandshalter, der wenigstens eine Dichtungsnut und einen in einer mittigen Öffnung des Isolatorabstandshalters angeordneten Metalleinsatz aufweist, das die folgenden Schritte umfasst:
- - Bereitstellung einer Spritzgussform, die Folgendes umfasst:
- - ein Induktionsheizsystem,
- - eine erste Formhälfte,
- - eine zweite Formhälfte, die konfiguriert ist, mit der ersten Formhälfte entlang einer Trennebene zusammenzuwirken,
wobei die erste Formhälfte und die zweite Formhälfte so konfiguriert sind, dass sie einen Hohlraum, der dem Isolator entspricht, wenigstens teilweise umschließen, wenn sie entlang der Trennebene zusammenwirken, wobei die erste Formhälfte und/oder die zweite Formhälfte einen Induktor des Induktionsheizsystems umfassen und wobei das Induktionsheizsystem so konfiguriert ist, dass eine der Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters benachbarte Formoberfläche der Form durch das Induktionsheizsystem erwärmt werden kann,
- - Anordnen des Metalleinsatzes innerhalb einer der Formhälften und Schließen der Formhälften,
- - Erwärmen der der Dichtungsnut des Isolierabstandshalters benachbarten Formoberfläche der Form mit dem Induktionsheizsystem, und
- - Einspritzen von verflüssigtem Material, das einen thermoplastischen Kunststoff umfasst, in den Hohlraum der Form.
- - Provision of an injection mold comprising:
- - an induction heating system,
- - a first mold half,
- - a second mold half configured to cooperate with the first mold half along a parting plane,
wherein the first mold half and the second mold half are configured to at least partially enclose a cavity corresponding to the insulator when cooperating along the parting plane, wherein the first mold half and/or the second mold half comprise an inductor of the induction heating system and wherein the induction heating system is configured so that a mold surface of the mold adjacent to the sealing groove of the insulator spacer can be heated by the induction heating system,
- - placing the metal insert inside one of the mold halves and closing the mold halves,
- - heating the mold surface of the mold adjacent to the sealing groove of the insulating spacer with the induction heating system, and
- - Injecting liquefied material comprising a thermoplastic material into the mold cavity.
Der durch das vorstehende Verfahren produzierte Isolator weist aufgrund der erhöhten Temperatur der der Dichtungsnut benachbarten Formoberfläche eine geringere Oberflächenrauigkeit der Oberfläche der Dichtungsnut auf. Insbesondere ist die Oberflächenrauigkeit der Oberfläche der Dichtungsnut vorzugsweise kleiner als Ra 0,8 µm, vorzugsweise kleiner als Ra 0,6 µm und noch weiter bevorzugt kleiner als Ra 0,4 µm für den durch das vorstehende Verfahren produzierten Isolator. Darüber hinaus vereinfacht das vorstehend beschriebene Verfahren die Produktion des Isolators, da ein Bearbeiten oder Polieren der Oberfläche der Dichtungsnut nicht erforderlich ist.The insulator produced by the above method has less surface roughness of the surface of the sealing groove due to the increased temperature of the mold surface adjacent to the sealing groove. In particular, the surface roughness of the surface of the seal groove is preferably less than Ra 0.8 µm, preferably less than Ra 0.6 µm, and still more preferably less than Ra 0.4 µm for the insulator produced by the above method. In addition, the method described above simplifies the production of the insulator since machining or polishing of the surface of the seal groove is not required.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die erste Formhälfte und/oder die zweite Formhälfte wenigstens einen Einspritzanschnitt, wobei der Einspritzanschnitt konfiguriert ist, Material in den Hohlraum der Form auszulassen, wobei das Induktionsheizsystem so konfiguriert ist, dass eine Formoberfläche, die eine Öffnung des Anschnitts zu dem Hohlraum hin umgibt, durch das Induktionsheizsystem erwärmt werden kann, und wobei das Verfahren ferner den Schritt zum Erwärmen der Formoberfläche, die die Öffnung des Anschnitts zu dem Hohlraum hin umgibt, mit dem Induktionsheizsystem umfasst. Da die Anschnitte erwärmt werden, ist der Materialfluss durch die Anschnitte verbessert, und das Herstellen des Isolators ist vereinfacht.According to a further preferred embodiment of the invention, the first mold half and/or the second mold half comprise at least one injection gate, the injection gate being configured to discharge material into the cavity of the mold, the induction heating system being configured such that a mold surface defining an opening of the surrounding the gate to the cavity may be heated by the induction heating system, and the method further comprises the step of heating the mold surface surrounding the opening of the gate to the cavity with the induction heating system. Because the gates are heated, material flow through the gates is improved and manufacturing of the insulator is simplified.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt des Einspritzens des verflüssigten Materials, das einen thermoplastischen Kunststoff umfasst, in den Hohlraum der Form vorzugsweise das Einspritzen von verflüssigtem Material, das Poly(Oxy-1 ,4-Phenylensulfonyl-1 ,4-Phenylen) und Glasfasern umfasst, in den Hohlraum der Form.According to a further preferred embodiment of the invention, the step of injecting the liquefied material comprising a thermoplastic material into the mold cavity preferably comprises injecting liquefied material comprising poly(oxy-1,4-phenylenesulfonyl-1,4-phenylene ) and glass fibers into the mold cavity.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt des Erwärmens der der Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters benachbarten Formoberfläche der Form mit dem Induktionsheizsystem vorzugsweise das Erwärmen der der Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters benachbarten Formoberfläche der Form mit dem Induktionsheizsystem auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) des Materials des Isolatorabstandshalters, und vorzugsweise oberhalb von 225 °C. Ferner wird die der Dichtungsnut benachbarte Formoberfläche der Form durch das Induktionsheizsystem mit einer Erwärmungsrate von wenigstens 80 °C in 10 Minuten und weiter vorzuziehen von wenigstens 80 °C in 5 Minuten erwärmt.According to another preferred embodiment of the invention, the step of heating the mold surface of the mold adjacent to the sealing groove of the insulator spacer with the induction heating system preferably comprises heating the mold surface of the mold adjacent to the sealing groove of the insulator spacer with the induction heating system to a temperature above the glass transition temperature (T g ) of the material of the insulator spacer, and preferably above 225°C. Further, the mold surface of the mold adjacent to the sealing groove is heated by the induction heating system at a heating rate of at least 80°C in 10 minutes, and more preferably at least 80°C in 5 minutes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Haltens der Temperatur der der Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters benachbarten Formoberfläche der Form mit dem Induktionsheizsystem an einer vordefinierten Temperatur für wenigstens 1 Sekunde, vorzugsweise für wenigstens 2 Sekunden und noch weiter vorzuziehen für wenigstens 3 Sekunden. Ferner ist die vordefinierte Temperatur vorzugsweise oberhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) des Materials des Isolatorabstandshalters, vorzugsweise oberhalb von 225 °C.According to a further preferred embodiment of the invention, the method further comprises the step of maintaining the temperature of the mold surface of the mold adjacent to the sealing groove of the insulator spacer with the induction heating system at a predefined temperature for at least 1 second, preferably for at least 2 seconds and even more preferably for at least 3 seconds. Furthermore, the predefined temperature is preferably above the glass transition temperature (T g ) of the material of the insulator spacer, preferably above 225°C.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Induktionsheizsystem wenigstens einen Kühlkanal, und das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Kühlens der der Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters benachbarten Formoberfläche der Form mit dem Induktionsheizsystem. Vorzugsweise wird dieser Schritt nach der Erwärmung der Formoberfläche durch das Induktionsheizsystem und weiter vorzuziehen nach dem Einspritzen des verflüssigten Materials, das den thermoplastisch Kunststoff enthält, in den Hohlraum der Form ausgeführt. Ferner wird dieser Schritt vorzugsweise im Anschluss an den Schritt zum Halten der Temperatur mit dem Induktionsheizsystem ausgeführt. Ferner wird vorzugsweise die der Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters benachbarte Formoberfläche der Form mit dem Induktionsheizsystem auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) des vorstehend genannten Materials abgekühlt, vorzugsweise auf eine Temperatur unterhalb von 225 °C, weiter vorzuziehen auf eine Temperatur einer Formoberfläche der Form, die nicht der Dichtungsnut benachbart ist, und noch weiter vorzuziehen auf eine Temperatur unterhalb von 180 °C. Ferner wird vorzugsweise die der Dichtungsnut des Isolatorabstandshalters benachbarte Formoberfläche der Form mit dem Induktionsheizsystem mit einer Abkühlungsrate von wenigstens 80 °C in 10 Minuten und weiter vorzuziehen von wenigstens 80 °C in 5 Minuten abgekühlt.According to a further preferred embodiment of the invention, the induction heating system comprises at least one cooling channel, and the method further comprises the step of cooling the mold surface of the mold adjacent to the sealing groove of the insulator spacer with the induction heating system. Preferably, this step is performed after the mold surface has been heated by the induction heating system, and more preferably after injecting the liquified material containing the thermoplastic into the mold cavity. Also, this step is preferably performed subsequent to the step of maintaining the temperature with the induction heating system. Further preferably, the mold surface of the mold adjacent to the sealing groove of the insulator spacer is cooled with the induction heating system to a temperature below the glass transition temperature (T g ) of the aforementioned material, preferably to a temperature below 225 °C, more preferably to a temperature of a mold surface of the mold , which is not adjacent to the seal groove, and more preferably to a temperature below 180°C. Further preferably, the mold surface of the mold adjacent to the sealing groove of the insulator spacer is cooled with the induction heating system at a cooling rate of at least 80°C in 10 minutes, and more preferably at least 80°C in 5 minutes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner die folgenden Schritte:
- - Ausüben eines Packungsdrucks,
- - Abkühlen der Form auf eine Temperatur zur weiteren Verarbeitung, und
- - Entformen des Isolators aus der Form.
- - exerting a packing pressure,
- - cooling the mold to a temperature for further processing, and
- - Demoulding the insulator from the mould.
Nachdem der Formhohlraum mit dem verflüssigten Material gefüllt ist, wird vorzugsweise ein Packungsdruck (auch Nachdruck genannt) ausgeübt, um die durch die Abkühlung verursachte Schrumpfung des Materials auszugleichen. Ein ungeeigneter Packungsdruck kann zu Fehlstellen, Teilfüllung, übermäßiger Schrumpfung beim Auswerfen, Verziehen und anderen Formfüllungsfehlern führen.After the mold cavity is filled with the liquified material, packing pressure (also called packing pressure) is preferably applied to compensate for the shrinkage of the material caused by cooling. Improper packing pressure can result in voids, partial fill, excessive ejection shrinkage, warping, and other mold fill failures.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile des Verfahrens zum Formproduzieren eines Isolators für eine Schaltanlage werden durch einen Fachmann unmittelbar und eindeutig aus der Beschreibung des Isolatorabstandshalters, des Isolators und/oder der Form, wie sie vorstehend beschrieben sind, abgeleitet.Further embodiments and advantages of the method for mold producing an insulator for a switchgear are immediately and clearly derived by a person skilled in the art from the description of the insulator spacer, the insulator and/or the mold as described above.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden mit Bezug auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und verdeutlicht.These and other aspects of the invention will be appreciated and made clearer by reference to the embodiments described below.
In den Zeichnungen zeigen:
-
1 schematisch einen Isolator für eine gasisolierte Schaltanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform; -
2 schematisch eine Spritzgussform zum Herstellen eines Isolators einer Schaltanlage gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform; -
3 schematisch ein Induktionsheizsystem der Form von2 ; -
4 schematisch Anschnitte der Form von2 ; und -
5 schematisch zwei Querschnitte von zwei Ausführungsformen von Formen zum Herstellen eines Isolators einer Schaltanlage.
-
1 schematically an insulator for a gas-insulated switchgear according to a preferred embodiment; -
2 schematically an injection mold for producing an insulator of a switchgear according to a further preferred embodiment; -
3 schematically an induction heating system of the form of2 ; -
4 schematic sections of the form of2 ; and -
5 schematically two cross-sections of two embodiments of molds for manufacturing an insulator of a switchgear.
Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments
Der Isolatorabstandshalter 12 des Isolators 10 in
Der in
Wie am besten in
Darüber hinaus umfasst die Form 20 innerhalb der herausnehmbaren Einsätze 28, 30 jeder Formhälfte 22, 24 einen Induktor 32 eines Induktionsheizsystems 34. Der Induktor 32 ist innerhalb der Form 20 angeordnet und erstreckt sich parallel zu der Dichtungsnut 16 innerhalb eines der Dichtungsnut 16 benachbarten Formvolumens. Das Induktionsheizsystem 34 ist so konfiguriert, dass die Dichtungsnut 16 des durch das Spritzgussverfahren mit der Form 20 hergestellten Isolatorabstandshalters 12 erwärmt werden kann.In addition, the
In
In
In den in den
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung im Einzelnen dargestellt und beschrieben worden ist, sind diese Darstellungen und Beschreibungen als erläuternd oder beispielhaft und nicht als einschränkend anzusehen; die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Variationen zu den offenbarten Ausführungsformen können von Fachleuten in der Praxis der beanspruchten Erfindung, aus einem Studium der Zeichnungen, dem Offenbarten und den beigefügten Ansprüche verstanden und durchgeführt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassen“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt mehrere nicht aus. Die bloße Tatsache, dass spezielle Maßnahmen in wechselseitig unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen genannt werden, gibt nicht an, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Irgendwelche Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung des Schutzbereichs zu deuten.While the invention has been shown and described in detail in the drawings and foregoing description, such illustrations and descriptions are to be considered as illustrative and not restrictive; the invention is not limited to the disclosed embodiments. Other variations to the disclosed embodiments may be understood and made by those skilled in the art from the practice of the claimed invention, from a study of the drawings, what is disclosed, and the appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the indefinite article "a" or "an" does not exclude plural. The mere fact that specific measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measures cannot be used to advantage. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Isolatorinsulator
- 1212
- Isolatorabstandshalterinsulator spacers
- 1414
- Metalleinsatzmetal insert
- 1616
- Dichtungsnutseal groove
- 1818
- Ripperib
- 2020
- Formshape
- 2222
- erste Formhälftefirst mold half
- 2424
- zweite Formhälftesecond mold half
- 2626
- Trennebeneparting line
- 2828
- herausnehmbarer Einsatzremovable insert
- 3030
- herausnehmbarer Einsatzremovable insert
- 3232
- Induktorinductor
- 3434
- Induktionsheizsysteminduction heating system
- 3636
- Kühlkanalcooling channel
- 3838
- Anschnittebleeds
- 4040
- Ebene der Öffnungsrichtung der DichtungsrilleLevel of the opening direction of the sealing groove
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- WO 2013/030386 [0009]WO 2013/030386 [0009]
Claims (15)
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