JP2019046673A - Polymer porcelain tube and manufacturing method of polymer porcelain tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸方向に沿った貫通穴に通した導体を隔壁から絶縁して支持するポリマー碍管及びポリマー碍管の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a polymer soot tube that supports a conductor passed through a through hole along an axial direction while insulating it from a partition wall, and a method for producing the polymer soot tube.
繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics, FRP)製の筒体の外周面をシリコーン製の外被で覆ったポリマー碍管は、軽量であり、耐震性を備えていることから、使用が拡大されている。以下、繊維強化プラスチック製の筒体を繊維強化プラスチック筒という。ポリマー碍管は、六フッ化硫黄(SF6)ガスを使用したガス絶縁機器に使用されている。 The use of polymer pipes with the outer peripheral surface of a fiber reinforced plastic (FRP) cylinder covered with a silicone sheath is lightweight and earthquake-resistant, and therefore is increasingly used. Hereinafter, the fiber reinforced plastic cylinder is referred to as a fiber reinforced plastic cylinder. The polymer soot tube is used for gas insulation equipment using sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas.
ポリマー碍管の端部には、フランジ金具が設置される。特許文献1に開示されるポリマー碍管は、フランジ金具の内面に格子状の溝加工を行い、繊維強化プラスチック筒の外周にスパイラル状の溝加工を行い、繊維強化プラスチック筒の外周に接着剤を塗布する。特許文献1に開示されるポリマー碍管は、フランジ金具の内筒部に繊維強化プラスチック筒を圧入し、接着剤を硬化させて接着層を形成し、フランジ金具と繊維強化プラスチック筒を接合する。 A flange fitting is installed at the end of the polymer soot tube. The polymer pipe disclosed in Patent Document 1 performs lattice-like groove processing on the inner surface of a flange metal fitting, performs spiral groove processing on the outer periphery of a fiber-reinforced plastic cylinder, and applies an adhesive to the outer periphery of the fiber-reinforced plastic cylinder To do. In the polymer rod disclosed in Patent Document 1, a fiber reinforced plastic cylinder is press-fitted into an inner cylinder portion of a flange fitting, an adhesive is cured to form an adhesive layer, and the flange fitting and the fiber reinforced plastic cylinder are joined.
しかしながら、上記特許文献1に開示されるポリマー碍管は、フランジ金具の内面の脱脂が不十分であったり、金属表面に酸化膜が発生したりすると、接着層とフランジ金具との接着強度が低下してしまう。接着層とフランジ金具との接着強度が低下すると、使用時の熱応力及び機械応力によって、フランジ金具の内面と接着層との界面で接着層の界面剥離が発生しやすく、フランジ金具と繊維強化プラスチック筒との接合部から六フッ化硫黄ガスが漏れるガスリーク発生の原因となっていた。 However, in the polymer rod disclosed in Patent Document 1, when the degreasing of the inner surface of the flange fitting is insufficient or an oxide film is generated on the metal surface, the adhesive strength between the adhesive layer and the flange fitting decreases. End up. If the adhesive strength between the adhesive layer and the flange bracket decreases, the adhesive layer is likely to delaminate at the interface between the inner surface of the flange bracket and the adhesive layer due to thermal stress and mechanical stress during use. This was the cause of gas leaks in which sulfur hexafluoride gas leaked from the joint with the cylinder.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接着層の界面剥離を抑制したポリマー碍管を得ることを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the polymer soot tube which suppressed interfacial peeling of the contact bonding layer.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、筒状のフランジ筒部と、フランジ筒部の一端部からフランジ筒部の内周側及び外周側に張り出すフランジ部とを有するフランジ金具と、フランジ筒部の内周側でフランジ部に突き当てられた繊維強化プラスチック筒と、フランジ筒部の内周面と繊維強化プラスチック筒の外周面とを接着する接着層と、繊維強化プラスチック筒及びフランジ筒部の外周側を覆う外被部とを有するポリマー碍管である。本発明は、フランジ筒部の内周面と繊維強化プラスチック筒の外周面とが接着された領域の少なくとも一部分に、フランジ筒部の内周面に形成されたセラミック層を有する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a cylindrical flange tube portion, and a flange portion projecting from one end of the flange tube portion to the inner peripheral side and the outer peripheral side of the flange tube portion. A flange metal fitting, a fiber reinforced plastic tube abutted against the flange portion on the inner peripheral side of the flange cylindrical portion, an adhesive layer for bonding the inner peripheral surface of the flange cylindrical portion and the outer peripheral surface of the fiber reinforced plastic tube, and fibers A polymer pipe having a reinforced plastic tube and a jacket portion covering the outer peripheral side of the flange tube portion. The present invention has a ceramic layer formed on the inner peripheral surface of the flange cylindrical portion in at least a part of the region where the inner peripheral surface of the flange cylindrical portion and the outer peripheral surface of the fiber reinforced plastic cylinder are bonded.
本発明によれば、接着層の界面剥離を抑制したポリマー碍管を得られるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that a polymer soot tube in which interfacial peeling of the adhesive layer is suppressed can be obtained.
以下に、本発明の実施の形態に係るポリマー碍管及びポリマー碍管の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Below, the manufacturing method of the polymer soot pipe and the polymer soot pipe concerning embodiment of this invention is demonstrated in detail based on drawing. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るポリマー碍管を適用したガスブッシングの縦断面図である。図1に示すように、ガスブッシング10は、絶縁ガスが封入されたポリマー碍管20内に通電部である導体6が配置されて構成されている。ここで、絶縁ガスは、六フッ化硫黄ガス又は六フッ化硫黄ガスを含む絶縁性のガスである。なお、ガスブッシング10は、ポリマー碍管20の適用の一例を示したものであり、ポリマー碍管20は他のガス絶縁機器にも同様に適用することができる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a gas bushing to which a polymer soot tube according to Embodiment 1 of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、ポリマー碍管20は、繊維強化プラスチックで形成された筒体である繊維強化プラスチック筒1と、繊維強化プラスチック筒1の軸方向両端部の外周側にそれぞれ設けられた金属製のフランジ金具2と、繊維強化プラスチック筒1及びフランジ金具2の外周側を覆うポリマー樹脂から成る外被部5とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
繊維強化プラスチック筒1は、フランジ金具2に突き当てられる側の端部1aの外周面1bにテーパが設けられている。したがって、繊維強化プラスチック筒1は、端部1aでは末端ほど外径が小さくなっている。繊維強化プラスチック筒1の内周面には、絶縁ガスに対して遮断効果を有する不図示のバリア層が形成されている。
The fiber-reinforced plastic cylinder 1 is provided with a taper on the outer
フランジ金具2は、中空軸状のフランジ筒部21と、フランジ筒部21の端部に形成されたフランジ部22とを備える。フランジ部22は、フランジ筒部21の中心軸側に張り出した内フランジ部22aとフランジ筒部21の中心軸から遠ざかる方向に張り出した外フランジ部22bとを備えている。
The
フランジ筒部21の内周面23には、フランジ部22側の端部に、テーパが設けられている。したがって、フランジ筒部21は、フランジ部22側の端部では末端ほど内径が小さくなっている。内周面23のテーパの傾斜は、繊維強化プラスチック筒1の端部1aの外周面1bのテーパと同じ傾斜である。
The inner
内フランジ部22aには、繊維強化プラスチック筒1の端部1aが突き当てられている。フランジ金具2に繊維強化プラスチック筒1を挿入すると、テーパ面同士の突き合わせによって繊維強化プラスチック筒1の位置決めがなされる。
The
フランジ筒部21の内周面23には、セラミック層3が形成されている。実施の形態1において、セラミック層3は、アルミナで構成されている。ただし、セラミック層3を構成するセラミックは、アルミナには限定されない。
The
セラミック層3と繊維強化プラスチック筒1の外周面1bとの間には接着層4が形成されている。したがって、セラミック層3と繊維強化プラスチック筒1とは、接着層4を介して接合されている。実施の形態1において、接着層4は、エポキシ系接着剤で構成されている。ただし、接着層4を構成する接着剤は、エポキシ系接着剤に限定はされない。
An
外被部5は、ポリマー樹脂で成形されている。外被部5の表面には、複数個のひだ5aが形成されており、沿面距離が確保されている。実施の形態1において、外被部5を構成するポリマー樹脂は、シリコーン樹脂である。ただし、外被部5を構成するポリマー樹脂は、シリコーン樹脂に限定されることはない。なお、図1は模式図であり、ポリマー碍管10の縦横比は実際の製品にあわせて設定される。また、外被部5のひだ5aは先端がとがった形状で図示しているが、エッジのない滑らかな形状であってもよい。
The
次に、実施の形態1に係るポリマー碍管20の製造方法について説明する。図2は、実施の形態1に係るポリマー碍管の製造手順を示すフローチャートである。図3は、実施の形態1に係るポリマー碍管のセラミック層と繊維強化プラスチック筒との接合部の構造を示す図である。ステップS1において、フランジ筒部21の内周面23にサンドブラストを行う。サンドブラストを行うことにより、フランジ筒部21の内周面23が粗面化され、サンドブラストを行う前よりも表面積が大きくなる。また、フランジ筒部21の内周面23に付着していた油脂及びフランジ筒部21の内周面23の酸化皮膜がサンドブラストによって除去され、フランジ筒部21の内周面23は清浄な状態となる。
Next, a method for manufacturing the
ステップS1においては、後述するステップS2でセラミック層3を形成する溶射と同種の粒子を用いてサンドブラストを行うことで、サンドブラスト後の洗浄を簡素化できる。一例を挙げると、エアブローによる粒子の除去のみとすることができる。溶射と同種の粒子でサンドブラストを行った場合は、サンドブラストに用いる粒子がフランジ筒部21の内周面23に残っていても、セラミック層3に取り込まれるため、欠陥の原因とはならない。
In step S1, cleaning after sandblasting can be simplified by performing sandblasting using the same kind of particles as the thermal spraying that forms the
ステップS2において、フランジ筒部21の内周面23にセラミック溶射を行い、セラミック層3を形成する。サンドブラストによってフランジ金具2の内周面23が粗面化されているため、溶射したセラミックはフランジ筒部21の内周面23の微視的な窪みに入り込む。また、セラミック層3は、溶融状態の粒子を吹き付ける溶射法で形成されるため、下地であるフランジ筒部21の内周面23に沿った凹凸が形成された粗面となる。
In step S <b> 2, ceramic spraying is performed on the inner
ステップS3において、フランジ筒部21の内周側の表面となるセラミック層3の内周面31に接着剤を塗布する。接着剤はセラミック層3の内周面31の微視的な窪みに入り込む。
In step S <b> 3, an adhesive is applied to the inner
ステップS4において、セラミック層3が形成され接着剤が塗布されたフランジ筒部21に繊維強化プラスチック筒1を挿入する。
In step S4, the fiber-reinforced plastic cylinder 1 is inserted into the
ステップS5において、接着剤を硬化させて接着層4を形成し、フランジ筒部21の内周面23にセラミック層3が形成されたフランジ金具2と繊維強化プラスチック筒1とを接着層4を介して接合する。
In step S <b> 5, the adhesive is cured to form the
ステップS6において、外被部5を形成する。
In step S6, the
セラミック層3の内周面31に酸化皮膜は形成されないため、実施の形態1に係るポリマー碍管20は、ステップS2とステップS3との間に時間間隔が空いても、セラミック層3の内周面31と接着層4との界面剥離が起きることはない。また、実施の形態1に係るポリマー碍管20において、セラミック層3の内周面31は粗面であり、平滑面である場合よりも表面積が大きい。したがって、平滑面であるフランジ筒部21の内周面23に接着材を塗布して接着層を形成する場合よりも、接着強度が向上する。また、セラミック層3の内周面31の微視的な凹凸が接着層4と入り組むため、アンカー効果によって接着強度が向上する。
Since no oxide film is formed on the inner
実施の形態1に係るポリマー碍管20は、フランジ筒部21の内周面23と繊維強化プラスチック筒1とが接着された領域に、フランジ筒部21の内周面23に形成されたセラミック層3を有する。したがって、実施の形態1に係るポリマー碍管20は、セラミック層3と接着層4との接着強度を高めることができ、接着層4の界面剥離を抑制できる。
The
実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2に係るポリマー碍管を適用したガスブッシングの縦断面図である。実施の形態2に係るガスブッシング10のポリマー碍管20は、フランジ筒部21の内周面23に溝24が形成されており、セラミック層3が溝24の上に部分的に形成されている。溝24は、螺旋状又は格子状に形成されている。また、接着層4は、フランジ筒部21の内周側の表面となるセラミック層3の内周面31とフランジ筒部21に内周面23とにまたがって形成されている。この他は、実施の形態1に係るポリマー碍管20と同様である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a gas bushing to which a polymer soot tube according to
実施の形態2に係るポリマー碍管20では、フランジ筒部21の内周面23には、セラミック層3が形成された部分と、形成されていない部分とが存在する。したがって、セラミック層3が形成された部分は凸部となり、セラミック層3が形成されていない部分は凹部となって、フランジ筒部21の内周側には、巨視的な凹凸が形成される。
In the
セラミック層3が形成された凸部が接着層4に食い込み、かつセラミック層3が形成されていない凹部に接着層4が食い込むことによるスパイク効果により、フランジ筒部21の内周面23及びセラミック層3と接着層4との界面剥離が抑制される。
Due to the spike effect caused by the convex portion where the
実施の形態2に係るポリマー碍管20は、フランジ筒部21の内周面23と繊維強化プラスチック筒1とが接着された領域の一部分に、フランジ筒部21の内周面23に形成されたセラミック層3を有する。したがって、実施の形態2に係るポリマー碍管20は、セラミック層3と接着層4との接着強度を高めることができ、接着層4の界面剥離を抑制できる。
The
実施の形態3.
図5は、本発明の実施の形態3に係るポリマー碍管を適用したガスブッシングの縦断面図である。実施の形態3に係るガスブッシング10のポリマー碍管20は、フランジ金具2が内筒部25を有している点で実施の形態1に係るポリマー碍管20と相違する。内筒部25は、内フランジ部22aからフランジ筒部21と平行に立ち上がっている。内筒部25の長さh2は、内周面23のテーパが形成された部分の長さh1よりも長くなっている。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a gas bushing to which a polymer soot tube according to
実施の形態3に係るポリマー碍管20は、繊維強化プラスチック筒1の内周面11と内筒部25の外周面25aとが当接することによって、フランジ筒部21と内筒部25との間に繊維強化プラスチック筒1が挟み込まれて位置決めされるため、繊維強化プラスチック筒1とフランジ金具2とを精度良くスムーズに接合できる。
The
実施の形態3に係るポリマー碍管20の製造時には、フランジ筒部21と内筒部25との間に、フランジ筒部21と内筒部25との隙間よりも細いノズルを挿入してフランジ筒部21の内周面23にセラミック層3を形成する。なお、セラミック層3は、フランジ筒部21の内周面23のフランジ部22寄りの一部分には形成されなくてもよい。
At the time of manufacturing the
フランジ筒部21の内周面23にテーパが形成されている部分では、繊維強化プラスチック筒1に軸方向の力が加わると、接着層4にセラミック層3の内周面31に垂直な方向の成分の力が働く。したがって、フランジ筒部21の内周面23にテーパが形成されている部分は、テーパが形成されていない部分よりも接着層4が剥離しやすい。実施の形態3に係るポリマー碍管20は、内筒部25の長さh2が、フランジ筒部21の内周面23のテーパが形成された部分の長さh1よりも長くなっているため、セラミック層3の内周面31に垂直な方向の成分の力が接着層4に働かない面積が拡大され、ガスリークの発生を抑制できる。
In the portion where the inner
実施の形態3に係るポリマー碍管20は、セラミック層3の内周面31でのアンカー効果に加え、内筒部25によって繊維強化プラスチック筒1の移動が規制されるため、セラミック層3の内周面31と接着層4との界面剥離を抑制する効果を高めることができる。
In addition to the anchor effect at the inner
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
1 繊維強化プラスチック筒、1a 端部、1b 外周面、2 フランジ金具、3 セラミック層、4 接着層、5 外被部、5a ひだ、6 導体、10 ガスブッシング、11,23,31 内周面、20 ポリマー碍管、21 フランジ筒部、22 フランジ部、22a 内フランジ部、22b 外フランジ部、24 溝、25 内筒部、25a 外周面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fiber reinforced plastic cylinder, 1a edge part, 1b outer peripheral surface, 2 flange metal fittings, 3 ceramic layer, 4 adhesion layer, 5 jacket part, 5a pleat, 6 conductor, 10 gas bushing, 11, 23, 31 inner peripheral surface, 20 polymer pipe, 21 flange cylinder, 22 flange, 22a inner flange, 22b outer flange, 24 groove, 25 inner cylinder, 25a outer peripheral surface.
Claims (6)
前記フランジ筒部の内周側で前記フランジ部に突き当てられた繊維強化プラスチック筒と、
前記フランジ筒部の内周面と前記繊維強化プラスチック筒の外周面とを接着する接着層と、
前記繊維強化プラスチック筒及び前記フランジ筒部の外周側を覆う外被部とを有するポリマー碍管であって、
前記フランジ筒部の内周面と前記繊維強化プラスチック筒の外周面とが接着された領域の少なくとも一部分に、前記フランジ筒部の内周面に形成されたセラミック層を有することを特徴とするポリマー碍管。 A flange metal fitting having a cylindrical flange tube portion, and a flange portion projecting from one end of the flange tube portion to the inner periphery side and the outer periphery side of the flange tube portion;
A fiber reinforced plastic cylinder abutted against the flange on the inner peripheral side of the flange cylinder,
An adhesive layer for bonding the inner peripheral surface of the flange tube portion and the outer peripheral surface of the fiber-reinforced plastic tube;
A polymer pipe having a jacket portion covering an outer peripheral side of the fiber reinforced plastic tube and the flange tube portion,
A polymer having a ceramic layer formed on the inner peripheral surface of the flange cylindrical portion in at least a part of a region where the inner peripheral surface of the flange cylindrical portion and the outer peripheral surface of the fiber reinforced plastic cylinder are bonded.碍 管.
前記セラミック層は、前記溝に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のポリマー碍管。 A groove is formed on the inner peripheral surface of the flange tube portion,
The polymer ceramic tube according to claim 1, wherein the ceramic layer is formed in the groove.
前記内筒部の長さは、前記フランジ金具の前記内周面のテーパが形成された部分の長さよりも長いことを特徴とする請求項3に記載のポリマー碍管。 A taper is provided on the outer peripheral surface of the end portion of the fiber-reinforced plastic cylinder that is abutted against the flange fitting, and the inner peripheral surface of the flange fitting end of the flange fitting,
The length of the said inner cylinder part is longer than the length of the part in which the taper of the said internal peripheral surface of the said flange metal fitting was formed, The polymer soot pipe of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
前記フランジ筒部の内周面に、溶射によりセラミック層を形成する工程と、
前記フランジ筒部の内周側の表面に接着剤を塗布する工程と、
前記フランジ筒部に繊維強化プラスチック筒を挿入し前記フランジ部に突き当てる工程と、
前記接着剤を硬化させて前記フランジ筒の内周面と前記繊維強化プラスチック筒の外周面とを接着する工程と、
前記繊維強化プラスチック筒及び前記フランジ筒部の外周側を覆う外被部を形成する工程とを有することを特徴とするポリマー碍管の製造方法。 Sand blasting is applied to the inner peripheral surface of the flange cylindrical portion of the flange fitting having a cylindrical flange cylindrical portion and a flange portion projecting from one end of the flange cylindrical portion to the inner peripheral side and the outer peripheral side of the flange cylindrical portion. A process of performing;
Forming a ceramic layer by thermal spraying on the inner peripheral surface of the flange cylindrical portion;
Applying an adhesive to the inner peripheral surface of the flange tube portion;
Inserting a fiber reinforced plastic cylinder into the flange cylinder and abutting against the flange; and
Curing the adhesive and bonding the inner peripheral surface of the flange tube and the outer peripheral surface of the fiber-reinforced plastic tube;
Forming a jacket portion covering the outer peripheral side of the fiber reinforced plastic tube and the flange tube portion.
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