JP4549346B2 - 複合中空碍子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は，電力業界の高圧発電所に応用する複合中空碍子及びその製造方法に関する。前記複合中空碍子は，端部連結部品，絶縁筒，傘体から構成した。

従来，電気業界で用いられる電力の輸送変圧設備には，通常セラミックを材質とする中空碍子が使われていた。しかし，セラミックを材質とする中空碍子は重く，体積が大きいため，爆裂破損し易く，定期的に整理しなければならないという点から，据え付け及びメンテナンスに，様々な不便をもたらした。

上述のセラミックを材質とする中空碍子の不足を克服するために，有機合成材料で製造された複合中空碍子が誕生した。

従来の製造技術は主に二種類あり，一つは，傘体材料は室温硫化シリコンゴム（ＲＴＶ）を使って専用設備で逐一単傘型に流し込んで成型するものである。もう一つは，傘体材料は液体シリコンゴム（ＬＳＲ）の二組分を注射ポンプで中温（１２０℃）注射によって成型するものである。これら二種類の製造技術の欠点は，製品の外絶縁耐電気腐蝕性および抗老化性が劣ることであり，その技術性，経済性とも非常に良くない。

高温硫化シリコンゴムの抗天候老化性能と耐電気腐蝕性能は，共に非常に良い。しかし，高温硫化シリコンゴムは固体形態のため，製品を作るために高温高圧の手段が必要である。また，中空碍子の絶縁筒は中空のため，圧力を受けた途端に非常に割れ易く，特に高温の時に顕著である。そのため，今日まで高圧発電所に用いる中空碍子製造分野には，使われていない。

本発明が解決すべき技術的課題は，最も劣悪な自然状況下でも傘体の老化や亀裂が生じ難く，その寿命を大々的に延長することが可能で，メンテナンスの作業量を減らし，電力システムの安全運行を確保することが可能な複合中空碍子を提供することである。同時に，製造工程を簡単に制御でき，合格率が高くなる複合中空碍子の製造方法を提供することである。

上述した問題を解決するため，本発明では以下の技術法案を取り入れた。

複合中空碍子は，端部連結部品，絶縁筒，傘体から構成される。絶縁筒とは，エポキシガラス繊維の巻き付いた中空のパイプであり，端部連結部品は，絶縁筒の両端と接着され，絶縁筒の外部に一全体構造の傘体を設け，その傘体の材質は，高温硫化シリコンゴム（ＨＴＶ）である。

上述した構造の複合中空碍子は，以下の製造方法で製造した。エポキシガラス繊維を巻き付けて加工した中空の筒を，傘体ゴム注射機の型内に置き，注射機をロックした後，ゴム注射機で高温硫化シリコンゴムを型の型腔に注入した。その後，硫化（温度は１５０℃〜１９０℃）を経て，絶縁筒と一体化の全体構造の傘体を形成し，接着剤で端部連結部品を絶縁筒の両端に接着した。

上記の製造方法に用いられたゴム注射機には，加温加圧装置が設けられ，応じる監視測定と制御システムも設けられる。

従来の技術と比べると明らかに，本発明に掲示された製造方法で製造した複合中空碍子は以下の長所がある。

（１）本発明に係る複合碍子傘体は，絶縁筒と傘の裾との間に接着して全体を構成した従来の複合中空碍子と比べると，接着面がなく一体形成されたものであるため，割れる可能性は当然低くなり，構造強度は高く，絶縁性は良い。

（２）傘体と絶縁筒との繋がりは，傘体材料とした高温硫化シリコンゴムを液体状態まで加熱した後，傘体の型の型腔に注入し，均一に絶縁筒を包囲し，その後に冷却して高温硫化シリコンゴムを固めた後，傘体が絶縁筒と一体化するものである。そのため，従来技術の接着工程と比べると，複合中空碍子の構造強度は更に信頼できる。

（３）ゴム注射過程中，高温硫化シリコンゴムの加熱温度は，１５０℃〜１９０℃に制御したため，硫化後の傘体内部の構造は更に均一し，傘体自身の応力不均一により割れる現象を避けることができる。

（４）室温硫化シリコンゴム（ＲＴＶ）の複合中空碍子と比べると，抗天候老化の性能は良く，耐電気腐蝕は良く，使用寿命は長く，材料コストも低く，製造効率は高い。

（５）この製品の製造工程は簡単で制御でき，且つ合格率は非常に高い。

以下に，添付図面を見ながら，本発明の実施過程を説明する。

添付図面を参照する。本発明に係る複合中空碍子は，端部連結部品１，絶縁筒２，傘体３から構成される。絶縁筒は，エポキシガラス繊維を巻き付けた中空パイプである。傘体３は，高温硫化シリコンゴムＨＴＶ材質であり，高温硫化シリコンゴムをゴム注射機で絶縁筒２の外部に一体成型したものである。その後，端部連結部品１を絶縁筒２の両端に接着する。

上記の傘体の材質は，メチルビニルシリコンゴム（２０％〜５０％）とシリカ白（２０％〜６０％），水酸化アルミニウム（２５％〜５０％），ケイ素油（２％〜５％），硫化剤（１％）を含んだ高温硫化シリコンゴムである。

硫化工程は，製品の材料と寸法により，別々に温度１５０〜１９０℃，時間２０〜６０分間の方法が取れる。適切な硫化工程は，製品の電気性能と力学性能及び抗老化性能を大々的に高めた。

更に製品品質を制御し，合格率を高めるため，本発明に使用したゴム注射機は，一般のゴム注射機に基づいて加温と温度制御，加圧と圧力制御装置を付け，型をロックした後，終始一定の温度範囲内に保持し，同時に以下の大量な試験を経て得た優良なパラメーターを正確に測定と制御できる。型の温度は１５０〜１９０℃，型ロックの圧力は５００〜３０００ｔ，ゴム材料の注射圧力は１２００〜１８００ｂａｒ（ＭＰａ）であった。

本発明では，以下の製造工程を使った。

ａ）絶縁筒２は，エポキシガラス繊維で巻き付く方法を取り入れ；
ｂ）絶縁筒２をゴム注射機内の傘体型内に入れ，型を閉め；
ｃ）ゴム注射機に圧力を加え，型をロッキングし，これを“型ロック”と略称し；
ｄ）注射機はゴムを注入し始め，傘体を中空絶縁筒２の外に一体化成型し；
ｅ）温度は１５０〜１９０℃，時間は２０〜６０分間に制御して硫化し；
ｆ）型を開けて碍子を取り出し，仕上げしてから中空絶縁筒２の両端に固定端部連結部品を接着する。

本発明に使ったゴム注射機には，ゴム材料が注射過程で焦げないことを確保するようにゴム材料を冷却して流動させる装置を設けた。その他に，型を真空まで引く装置も設け，“型ロック”後型を真空まで引くことで，ゴム材料を流し込む過程中の泡の発生を避けることができる。

本発明に述べたゴム注射機には，コアの位置を定める装置を設け，絶縁筒２と密着したコアに使い，このコアは鋼管で製造した。このコアを使えば，熱と圧力の伝導が更に均一になると共に，中空絶縁筒２の耐圧力を増やすことができる。

絶縁筒２の圧力状況を更に制御するため，注射機には複数の同時注射点が設けられ，均一に分布し，二または三の倍数を取り入れ，型の周辺に均一に分布した。

（実施例１）
傘体材質は，高温硫化シリコンゴムで，その組成物は，メチルビニルシリコンゴム２５％，シリカ白３２％，水酸化アルミニウム４０％，ケイ素油２％，硫化剤１％である。

工程は，以下の通りである。
ａ）エポキシガラス繊維で巻き付けて中空絶縁筒２を加工した；
ｂ）絶縁筒２をゴム注射機内の傘体型内に入れ，型を閉めた；
ｃ）ゴム注射機には一定の圧力２０００ｔを加え，型をロッキングした；
ｄ）注射機はゴムを注入し始め，ゴム材料の注射圧力は１２００ｂａｒ，傘体を中空絶縁筒２の外に一体化に成型した；
ｅ）温度は１７０±１０℃，並びに４５分間を保持して硫化した；
ｆ）型を開けて碍子を取り出し，仕上げてから中空絶縁筒２の両端に固定端部連結部品を接着した。

（実施例２）
傘体材質は，メチルビニルシリコンゴム４０％，シリカ白２０％，水酸化アルミニウム３５％，ケイ素油４％，硫化剤１％である。

工程は，以下の通りである。
ａ）エポキシガラス繊維で巻き付けて中空絶縁筒２を加工した；
ｂ）絶縁筒２の外表面に接着剤を均一に一層塗った後，ゴム注射機内の傘体型内に入れ，型を閉めた；
ｃ）ゴム注射機には一定の圧力６００ｔを加え，型をロッキングした；
ｄ）注射機はゴムを注入し始め，ゴム材料の注射圧力は１５００ｂａｒ，傘体を中空絶縁筒２の外に一体化に成型した；
ｅ）温度は１８０±５℃，並びに３５分間を保持して硫化した；
ｆ）型を開けて碍子を取り出し，中空絶縁筒２の両端に固定端部連結部品を接着した。

（実施例３）
傘体材質は，メチルビニルシリコンゴム３０％，シリカ白４０％，水酸化アルミニウム２６％，ケイ素油３％，硫化剤１％である。

工程は，以下の通りである。
ａ）エポキシガラス繊維で巻き付けて中空絶縁筒２を加工した。
ｂ）絶縁筒２の真中に密着する鋼管をコアとして入れてから，ゴム注射機内の傘体型内に入れ，位置を定め，型を閉めた。
ｃ）ゴム注射機には一定の圧力３０００ｔを加え，型をロッキングした。
ｄ）注射機は三点から同時にゴムを注入し始め，ゴム材料の注射圧力は１８００ｂａｒ，傘体を中空絶縁筒２の外に一体化に成型した。
ｅ）温度は１５５±５℃に制御し，並びに６０分間を保持して硫化した。
ｆ）型を開けて碍子を取り出し，仕上げてから中空絶縁筒２の両端に固定端部連結部品を接着した。

本発明に係る複合中空碍子の準剖構造見取り図である。

Claims (14)

1. 複合中空碍子であって，
   端部連結部品１と，絶縁筒２と，複数の寸法交互な傘体３とで構成され，
   前記絶縁筒２は，エポキシガラス繊維で巻き付いてなる中空パイプであり，
   前記端部連結部品１は，前記絶縁筒２の両端に接着され，
   前記傘体３の材質は，高温硫化シリコンゴムであり，かつ一全体構造として前記絶縁筒２の外に設置することを特徴とする，複合中空碍子。
2. 前記傘体は，高温硫化シリコンゴムで一体注射成型したものであることを特徴とする，請求項１に記載の複合中空碍子。
3. 前記傘体は高温硫化シリコンゴムであり，前記高温硫化シリコンゴムの組成物は，メチルビニルシリコンゴム，シリカ白，水酸化アルミニウム，ケイ素油，および硫化剤等であることを特徴とする，請求項１に記載の複合中空碍子。
4. 前記高温硫化シリコンゴムの組成物は，２０質量％〜５０質量％のメチルビニルシリコンゴム，２０質量％〜４０質量％のシリカ白，２５質量％〜５０質量％の水酸化アルミニウム，２質量％〜５質量％のケイ素油，および，１質量％の硫化剤からなることを特徴とする請求項３に記載の複合中空碍子。
5. 複合中空碍子の製造方法であって，
   ａ）エポキシガラス繊維で巻き付けて中空絶縁筒２を加工する工程と；
   ｂ）前記絶縁筒２をゴム注射機内の傘体型内に入れ，型を閉める工程と；
   ｃ）前記ゴム注射機に一定の圧力を加え，前記型をロッキングする工程と；
   ｄ）前記ゴム注射機にゴムを注入し始め，傘体を前記中空絶縁筒２の外に一体成型する工程と；
   ｅ）１５０〜１９０℃の温度で２０〜６０分間硫化する工程と；
   ｆ）前記型を開けて碍子を取り出し，仕上げた後に，前記中空絶縁筒２の両端に固定端部連結部品を接着する工程と；
   を含むことを特徴とする，請求項１に記載の複合中空碍子の製造方法。
6. 前記ａ）工程の後に，前記中空絶縁筒２の外表面に一層の接着剤を塗布する工程を含むことを特徴とする，請求項５に記載の複合中空碍子の製造方法。
7. 前記ｂ）工程では，さらに，前記中空絶縁筒２の内部に一個の密着するコアを放置することを特徴とする，請求項５に記載の複合中空碍子の製造方法。
8. 前記コアを鋼管で作製したことを特徴とする，請求項７に記載の複合中空碍子の製造方法。
9. 前記ｄ）工程では，均一に分布している複数の注射点が同時にゴムを注入し，かつ前記中空絶縁筒の各点の受ける圧力を均一保持することを特徴とする，請求項５に記載の複合中空碍子の製造方法。
10. 前記型ロックの圧力は５００〜３０００ｔであり，ゴム材料の注射圧力は１２００〜１８００ｂａｒであることを特徴とする，請求項５に記載の複合中空碍子の製造方法。
11. 請求項５〜１０のいずれかに記載した製造方法を実施するために専門に設計したゴム注射機であって，前記ゴム注射機には，型ロック装置が含まれ，ゴム注射機に対して温度制御装置および圧力制御装置が設置されることを特徴とする，ゴム注射機。
12. 前記ゴム注射機には，ゴム材料を冷却して流動させる装置を設置することを特徴とする，請求項１１に記載のゴム注射機。
13. さらに，型を真空に引く装置を設置していることを特徴とする，請求項１１に記載のゴム注射機。
14. さらに，一個のコアの位置を定める装置を設置していることを特徴とする，請求項１１に記載のゴム注射機。

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