JP4307707B2 - 絶縁体を製造する方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
(発明の属する技術分野)
本発明は、絶縁体を製造する方法と絶縁体を製造する方法で使用される装置とに関する。
【０００２】
（従来の技術）
今日、高電圧用絶縁体を製造するための多数の異なる方法が存在する。これらの絶縁体の大部分は、今日、磁器で形成されている。磁器の１の代替物は、好ましくは、複合材料製のチューブと、絶縁体の各端部の取付けフランジと、外側絶縁物としての一般的にシリコーンゴムのコーテイングとから形成された中空絶縁体であってもよい。他の絶縁体は、一般的にシリコーンゴムの外側絶縁物が設けられた中実ロッドを備えてもよい。以下の明細書において、用語チューブ／ロッドは、ボデイと称されている。
【０００３】
上述の型式の絶縁体を製造するために、逆T字形状輪郭の形態のシリコーンコーテイングが、既製ボデイの回りにねじ状の態様で巻き付けられることが知られている。コーテイングは、ボデイの一方の端部からねじ状の態様で巻き付けられ、T字形状輪郭の一方の縁部が次の巻きのときにT字形状輪郭の他方の縁部に重ねられる。公知の絶縁体の１の問題は、逆T字形状輪郭をボデイに取付けるときにしまり嵌めを達成する際の問題であり、とくに、完成した輪郭の隣接した巻きの結合部間の締りに関する。これらの問題を解決しようとする１の方法が、この絶縁体を製造する方法を記載するフランス国特許出願第Ａ１−２７２６６８４号明細書に開示されている。この場合、シリコーンゴム材料は、ボデイから所定距離置いてノズルから押出され、この後、ボデイの回りに巻き付けられる。輪郭は、T字形状輪郭の脚部の縁部が傾斜するように成形され、この結果、正確に巻き付けられたときに、その後の巻きの輪郭の縁部は、先の巻きの隣接した縁部上で内側に傾斜する。プレスツールは、この後、その後の巻きのそれぞれの間の結合部を一体的に押圧して結合部間に十分な締りを達成する。
【０００４】
上述のフランス国特許出願の方法に予定された改良がされたにも拘らず、絶縁問題が隣接した巻きの結合部で発生し、最終的には絶縁体が絶縁特性を喪失するに至ることがある危険性が、依然として残る。発生する可能性がある１の問題は、シリコーンがフランジまで延設されず、フランジで部分的な放電を生じ、このために、電気的フラッシュオーバーを生じることがあるということである。従来の技術の他の問題は、巻き付けられた輪郭とボデイとの間にエアポケットが形成されることがあるということである。湿気が、これらのエアポケットに侵入し、絶縁体がその絶縁能力を喪失するに至ることがある。
【０００５】
螺旋状に巻き付けられた絶縁体を製造する公知の方法によれば、所定輪郭のシリコーンゴムが、ボデイから所定距離置いて、直線状に押出され、この後、ボデイの回りに巻き付けられる。
【０００６】
輪郭がボデイの回りに巻き付けられたときに、最外側の半径部が、延伸される。この延伸は、１つには、材料内に残存する張りを、１つには、巻き付け中、輪郭に変形を生じる。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な製造プロセスにより、ボデイと、このボデイの非常に均質で信頼性があるが非常にコスト的に効率的な外側コーテイングとを備える絶縁体を達成する新規な方法を達成することである。
【０００８】
他の目的は、施された材料とボデイとの間と、可能性としてボデイ端部のフランジでのキャビテイおよびエアポケットを除去する方法を達成することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、本発明の方法で絶縁体を製造する装置を達成することである。
【００１０】
（課題を解決するための手段）
このように、本発明の方法は、ボデイとこのボデイ上に施された絶縁材料のコーテイングとを含み、このコーテイングが、ねじ状あるいは螺旋状の態様でボデイに施される絶縁体の製造を含み、コーテイングは、ボデイ上に直接押出し成形される。したがって、ボデイの外面との優れた接着が、得られ、さらに、隣接した巻きとの均質な結合も得られる。このように、ボデイへの優れた接着性を有する非常に均質なコーテイングが達成される。この方法は、エアポケットの発生を防止する。
【００１１】
本発明は、さらに、ボデイ上に施される絶縁材料を押出すノズルと、ノズルおよびボデイの相互の位置を移動する装置とを含む絶縁体の製造装置も含み、ボデイが押出ノズルの別の相補部を形成するように配置される。
【００１２】
(発明の実施の形態)
つぎに、添付図面を参照して示されている本発明の非制限的実施形態の例について、より詳細に説明する。
【００１３】
図１は、好ましくは、ポリマー材料、とくに、架橋硬化プラスチックあるいはゴム混合物から形成されたチューブ形状のボデイ１の断面図を示している。ボデイ１は、スタンド（図示せず）上で支えられ、このスタンドの回りを回転させることができる。ボデイ１の回転は、図３に関連して以下でより詳細に記載されているボールソケットスクリュー、プーリー等で好適に達成される。ボデイは、ボールソケットスクリューにより回転したときに、その長手方向に沿いおよび押出機
に対して移動することができる。
【００１４】
図１は、押出機（図示せず）に接続された押出ノズル２の前端部も示している。押出機は、好適ないずれの型式のものであってもよい。ノズルの下端部は、切り取られ、カップ形状としてもよい破断部３を、ノズル２の長手方向延長部に対しておよび同様に、材料をノズルを介して供給する方向に対して所定の角度の傾斜面に形成し、これにより、破断部は、ノズル２が使用されるボデイ１の半径にほぼ対応する半径を有している。ボデイ上に所定の厚さの絶縁層を得るために、ノズルは、この層の所定の厚さとほぼ同じ距離、ボデイ１の表面から20mm未満、好ましくは、7mm未満の距離をボデイ１の表面から置いて配置され、本発明にとって重要なことは、押出し材料が、ボデイ１への優れた接着を達成する圧力でボデイ１に施すことができるということである。さらに、図２から明らかなように、ノズル２は、ほぼ逆T字形状を有し、ノズルを介して押出される材料に所望の輪郭を形成する開口４を供給方向に沿って有している。しかし、押出材料は、たとえば、突出輪郭を欠いた、あるいは、互いに異なる高さに配置することができる２またはそれ以上のシェッドを備える輪郭を有する平坦なコーテイングのようなその他の形状を有してもよい。
【００１５】
材料がノズル２から押出されたときに、ボデイ１は、図３に関連してより詳細に説明されているように、ボールソケットスクリューにより回転し、軸方向に沿って移動することができ、この結果、１の完全な回転中に、ボデイ１は、その底部５ａにおける押出絶縁材料５の幅、すなわち、ボデイ１の表面に重ねられる部分に相当する距離を軸方向に移動する。図２は、先の巻きのときの輪郭５の外観を示唆し、ノズルの端面図を示している。したがって、ノズル２は、その下部にカップ形状の破断部３を有しているだけでなく、ボデイの軸方向に、すなわち、先の巻きで既に施された材料に対向する方向に、開口した部分も有していることが明らかである。図２から明らかなように、ノズルは、図中、図面の左手側に、逆T字形状輪郭の左手側脚部の制限部６を形成し、ボデイ１に延びて接触する輪郭を有している。開口部は、図面の右手部に示され、開口側部とも称されるノズルの下面７は、T字形状輪郭のこの脚部の新たに押出された部分が、先の巻きの既に押出された逆T字形状輪郭の上部に重ねれるように延びるのが予定されているよりさらに外側に延びる。したがって、押出しの際、材料は、ボデイに沿って流れ出し、あるいは、浮き上がり、先の巻きのときに既に施された絶縁材料に接触する可能性を有している。とりわけ、ボデイ１と押出ノズル２との間の間隙に形成された圧力により、非常に均質なコーテイングが達成され、これにより、結合部のないねじ状あるいは螺旋状に形成されたモールデイングが得られる。ボデイに沿って押出された材料が流れ出す領域を制限するために、図中、左側に配置されたノズルの輪郭は、ボデイに対して半径方向に移動可能で、ボデイにほぼ接触し、かつ、ボデイの表面に沿って材料が流れ出す可能性を制限する第２の外側制限部を備える調節可能なブレード（図示せず）を有してもよい。図中で示唆されているように、ノズル２は、右側の側部８でも切り取られ、先に施された巻きのときの輪郭５の突出部に影響を及ぼさない。
【００１６】
上述のように、ノズル２は、このノズルが使用されるボデイ１に密接に接続される破断部が設けられている。ノズル２は、ボデイ１上に既に施された絶縁材料の層に対向する開口側部７が設けられるのが好ましく、絶縁材料が押出されたときに、施された層は、押出ノズルの相補部を形成する。スロットル装置が、ノズルの異なる部分における流れを制御するためにノズル内に配置することができる。このように、たとえば、より大きな流れをノズルの外半径に配置することができる。したがって、小半径の絶縁体が、変形および内部張力の発生を伴わずに製造することができる。輪郭の高さは、ボデイの径より大きくすることができる。たとえば、５：１までの輪郭の高さとボデイの径との関係が、絶縁体で達成することができる。ノズルには、押出材料の粘度を所望の流れ特性に適合させる可能性を許容する加熱あるいは冷却装置も設けることができる。幾つかの押出機をノズルに接続して、たとえば、施された材料のコアを１の材料とし、外側層を他の材料とすることもできる。
【００１７】
図３は、外側コーテイングを施す際に、ボデイ１を回転させかつ移動させる装置を概略的に示している。ボデイ１は、概略的に示唆されている可動キャリア上で支えられている。ボデイ１は、ボデイを支えるボールスクリューに沿って延びるボ−ルナットに結合される。リニアユニットが、ボールスクリューおよびボデイに平行に配置され、その上で、たとえば、モータおよび歯車装置（図示せず）を含む駆動装置が、ボールスクリューおよびボデイ１に平行に移動させることができる。モータは、その突出軸９に歯付ベルトホイール１０が取付けられている歯車装置を駆動し、このベルトホイールは、伝動ベルト１１を駆動し、つぎに、伝動ベルト１１は、ボデイ１の支持装置に結合された対応する歯付ベルトホイール１２を駆動し、この結果、モータは、回転したときに、伝動ベルトにより、ボデイを回転させ、同時に、ボデイ１だけでなく駆動ユニットも軸方向に移動させる。駆動ユニットは、それと共にする移動させるキャリアを介してボデイのスタンドに結合することができる。
【００１８】
ボデイ上の所定輪郭のねじ状あるいは螺旋状のモールデイングのピッチを変えるには、ボデイの歯車装置および／または支持装置の歯付ベルトホイール１０，１２を交換するか、あるいは、ボ−ルスクリューのピッチを変えれば十分である。このように、ピッチを変えることは、比較的に実施容易である。
【００１９】
コーテイングが、ボデイ１と押出ノズル２との間の相互の回転および側方への移動中に、ボデイ１上に好適に押出される。押出ノズル２が静止状態にあるときに、ボデイ１は回転することは必要ではない。ある場合においては、押出ノズル２が、静止ボデイの回りを回転するか、あるいは、その長手方向のみに移動するように、装置を設計するのがより適切であることがある。
【００２０】
ボデイの回転は、押出材料の反作用の力によって達成することもできるので、ボデイが回転すべき場合においてさえも、ボデイ１を回転させる直接駆動装置が必要であるということは不必要と考えることもできるであろう。
【００２１】
押出ノズル２および好適には、押出し装置の全体あるいは一部さえも、たとえば、ロボットアームのような制御可能なマニピュレータ上で好適に支えられ、ボデイに対して容易にセットアップすることができる。ボデイが一定の厚さを有していない場合、ノズルは、距離だけでなく傾斜角度に関してもボデイに対しセットアップすることができれば特に有利である。
【００２２】
図面は、ボデイと、ほぼ水平な位置でボデイと相互作用する部材だけを示しているが、本発明によれば、ボデイは、適宜に修正された相互作用部品と共にほぼ垂直位置に配置するのにも適したものとすることができる。
【００２３】
図４は、所定位置で巻き付けられた螺旋状輪郭５の一部を示し、誘電性導体、たとえば、光ファイバのような光学導体１３が、エネルギを搬送するために、施されたコーテイング材料の内側を延びている。本発明の方法を実施するときに、誘電性導体をコーテイング材料内に埋設することは非常に容易である。押出し前に、この誘電性導体は、チューブの外側の回りにねじ状の態様で配置され、押出しが、チューブの表面に直接かつ圧力下で実施されるときに、誘電性導体は、その回りを流れるときに、コーテイング材料内に埋設される。誘電性導体は、所定のピッチでねじ状の態様で問題なくボデイ１上に巻き付けることができる。
【００２４】
材料の押出しが、ノズルとボデイとの間の圧力下で回転ボデイに対し行われるときに、材料の優れた拡散あるいは流れが達成され、優れた接着を実現し、材料とボデイとの間のキャビテイおよびエアポケットも除去する。本明細書中において、ボデイに対して“成形された”のこの用語の使用は、ボデイ上に施されかつ成形されることを意味せんとするものである。ボデイに接触するときの押出材料の正確な粘度を維持するために、ノズルは、押出材料の温度を調節するために加熱可能であることが適切であることがある。したがって、ノズルは、押出材料の温度を調節する装置を含んでもよい。本発明の方法の主たる利点は、コーテイングと、可能性として輪郭は、まだ軟らかいときに、成形可能であるということであり、優れた接着特性と均質なコーテイングを実現する。
【００２５】
上記実施形態において、ボデイは、複合材料から形成されていると述べたが、絶縁材料の他の型式のボデイを使用することが可能である。この材料は、たとえば、熱可塑性ボデイ、セラミックボデイ、あるいは、これらの組合せあるいはその他の型式のボデイの形態である。ボデイは、ロッド形状、チューブ、中空ボデイあるいは円錐台のような可変幾何学形状を有するボデイ等とすることができる。ノズルは、ボデイ上に常に配向可能に配置することができる。
【００２６】
押出しに適しかつねじ状あるいは螺旋状の成形されたコーテイングを成形するのに使用される好適な材料は、シリコーンゴムであるべきであると明細書中で主に述べたが、同様な特性を有するその他の絶縁材料、たとえば、熱可塑性プラスチック、EPDMあるいはセラミックも考慮することができることは当然である。使用されるシリコーンゴム材料は、クリープ距離および変えられた粘度を改良するために、たとえば、充填材として、アルミニウム三水和物を含むことができる。
【００２７】
同様に、ボデイと駆動ユニットが、ボデイのねじ状あるいは螺旋状の成形中に移動することが上述されているが、この代わりに、押出機
を移動部材とすることを許容することも可能であり、この場合、押出機は、好適な手段によりボールスクリューあるいは好適なマニピュレータに接続され、ボデイは、回転しているときに、ボデイ上にねじ状あるいは螺旋状の所定輪郭のシリコーンゴムを成形するのに本質的な面であるボデイと押出ノズルとの間の相互の移動を生じる。
【００２８】
上述の方法による絶縁体の製造後、絶縁体は、たとえば、１３０℃での５時間の熱処理中に実施することができる硬化を行うことができる。
【００２９】
本発明の方法により、非常に小さい径、たとえば、約２０ｍｍの径までの小径のボデイ上にコーテイングを成形することが可能であり、これは、この方法を広範囲の異なる型式の絶縁体の製造に適用可能とする。
【００３０】
本発明は、ボデイ上に施される絶縁材料を押出すノズルと、ボデイとノズルを相互に移動させる装置とを含み、ボデイが、押出ノズルの相補部を形成する構造を有する、絶縁体を製造する方法を実施するための装置も含んでいる。
【００３１】
本発明は、高電圧絶縁体を製造する前記方法あるいは装置の使用も含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 チューブの形態のボデイの断面図と、ノズルの位置で所定輪郭の絶縁材料を押出してボデイ上に施すためのノズルの一部の対応する長手方向断面図とを概略的に示す図。
【図２】 チューブ上に施された所定輪郭の絶縁材料を示す、図１の左方から見たノズルの端面図。
【図３】 所定輪郭の絶縁材料を施すときに、チューブを回転させる装置を含む、本発明の装置の概略的斜視図。
【図４】 絶縁体の一部の概略的断面図。

Claims (15)

1. 中心軸線を有する押出しノズルから絶縁材料のコーテイング（５，５ａ）を中心軸線を有するボデイ（１）の表面上に施すことによって絶縁体を製造する方法であって、
   前記ボディの中心軸線に対して横方向にかつそこから変位して前記ノズルの中心軸線を方向付けし、
   前記ボディの中心軸線に対して横方向にかつそこから変位した接線成分を有する方向に前記絶縁材料を押出すことにより前記ボディ（１）上に直接的に前記コーティングを成形することを含む前記コーティングを前記ボディ上にねじ状の形態または螺旋状の形態で施し、および
   前記ボディの周囲部分のみに接するために前記押出し軸線に対して相対的に中心線回りに前記ボディを回転する
   段階を含む方法。
2. 前記コーテイングは、施された材料がボデイ上に流出されて、施された材料（５ａ）とボデイ（１）との間にエアポケットの形成を防止する圧力でボデイに対し成形されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記コーテイング（５ａ）は、ボデイ（１）に先に施された材料の層上に流れ、施された材料とボデイ上の現在の材料との間にエアポケットの形成を防止することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記コーテイング（５，５ａ）は、押出ノズル（２）を介して施され、ボデイ（１）が押出ノズル（２）の相補部を形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記絶縁材料は、ポリマー材料、とくに、架橋プラスチックあるいはゴム混合物から形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記ポリマー材料は、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 誘電性導体が、エネルギを搬送するために、前記ボデイと前記絶縁材料との間に配置される請求項ｌに記載の方法。
8. 前記コーテイングが施されるときに、前記ボデイ（１）は、垂直位置に配置される請求項ｌに記載の方法。
9. ボディおよび中央軸線を有する絶縁体を製造する装置であって、該装置が、前記ボディに施すための絶縁材料を押出すために前記ボディの一部分を超えて前記ボディの軸線に対して横方向に配置された押出しノズル（２）、および前記ノズルに対し相対的に前記ボディの相互の変位および回転のための装置を含み、前記ボディ（１）が前記押出しノズル（２）の相補的部分を形成すべく配置されている装置。
10. 前記ノズル（２）は、前記絶縁材料が押出されているとき、施された層が前記押出しノズルの相補的な部分を形成するように、前記ボディ上に前もって施されている前記絶縁材料の層に対向して開口側部（７）を具備している請求項９に記載の装置。
11. 前記ノズル（２）は、前記押出された材料の温度を調節するための装置を含む請求項９に記載の装置。
12. 前記ノズル（２）は、前記ボディ上で常に配向可能であるように配置される請求項９に記載の装置。
13. スロットル装置が前記ノズルに配置され、前記ノズルの異なった部分における流れを制御する請求項９に記載の装置。
14. 請求項１に記載の方法の高電圧絶縁体を製造するための使用。
15. 請求項９に記載の装置の高電圧絶縁体を製造するための使用。

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