KR100371066B1 - 전기절연체및그제조방법 - Google Patents

Abstract

전기 절연체(1)는 적층 재료로 된 지지체(2)와, 복수개의 환형 플랜지(16, 17, 18) 형상의 절연 피복을 형성하도록, 외면(20) 상에서 지지체 둘레에 수회 연속적으로 권취한 탄성 중합체 재료(3)로 만들어진 연속 밴드로부터 제조된다. 연속 밴드는, 단면상으로 보아, 상기 지지체 외면과의 접촉면으로 사용되는 기부와, 기부에 대해 횡단 연장하는 적어도 하나의 플랜지가 마련된 상면과, 기부와 각을 이루며 기부에서 연장되는 제1 및 제2 측면을 갖는 외형으로 형상화된다. 밴드를 권선으로 권취하는 동안, 탄성 중합체 재료가 제1 및 제2 측면의 영역에서 비도포 처리상태로 유지되면서, 밴드의 제1 측면(33)은 밴드의 제2 측면(34)과 직접적으로 겹쳐지게 접촉하게 되고, 두 측면을 조립하기 위하여, 제1 및 제2 측면 사이에서 형성된 홈(10)을 따라서 밴드의 상면의 적어도 일부 상에 지지체쪽으로의 소정의 압력이 가해진다. 따라서, 탄성 중합체 피복의 외면은 환형 플랜지(16, 17, 18) 사이에 아무런 접합부를 갖지 않는다.

Description

전기 절연체 및 그 제조 방법{Electric Isolator and Its Manufacturing Method}

본 발명은, 예를 들어 장치 및 도체용 지지체로서 사용되고, 고전압 설비에서 장치 및 부싱 커버로서 사용되는 전기 절연체의 제조 방법에 관한 것이다.

상기에서 언급한 전기 절연체 및 그 제조 방법은 스위스 연방 특허 명세서 CH-A-659907에서 기술되어 있다. 이와 같은 절연체는 적층 재료로 된 지지체 및 탄성 중합체 재료로 제조된 연속 밴드로부터 제조된다.

지지체의 외면은 일반적으로 원통형, 테이퍼형, 절두 원추형, "배럴형" 또는 어떠한 다른 권선 형상을 갖는다. 지지체는, 예를 들어 에폭시 수지를 포함하는 경화성 합성 수지와 함께 경화된 글래스 파이버 등의 광물 또는 유기 섬유나 실을 권취하여 제조된다.

연속 밴드는 사출에 의해 얻어진다. 이는, 단면상으로 보아, 지지체 외면과의 접촉면으로서 사용되는 기부와, 상기 기부에 대해 횡단 연장되는 적어도 하나의 플랜지를 갖는 상면, 기부에 대해 각을 이루어 연장되는 제1 및 제2 측면을 갖도록 제조된다.

전기 절연체를 제조하기 위해서, 형상화된(profiled) 밴드는 밴드의 기부를 지지체 외면에 붙임으로써 지지체 둘레에 수 개의 연속 접촉 권선(turn)으로서 권취(winding)된다. 수 개의 권선이 이루어지면, 밴드는 지지체로부터 돌출된 복수개의 절연 환상 플랜지를 형성한다.

저항치가 높고 경량이기 때문에, 이와 같은 절연체는 자기로 만들어지는 종래의 절연체 대신에 점진적으로 사용되는 추세이다.

상기 문헌에 기재된 제조 방법에 따르면, 밴드가 접촉 권선으로 권취되는 동안, 밴드의 제1 측면은 밴드의 제2 측면과 병렬 접촉하게 된다. 그렇지만, 이것은 두 표면을 접합하려면, 즉 2 성분 아교인 "애럴다이트(Araldite)"를 사용하여야 한다. 특히, 형상화된 밴드의 두 측면에 미리 아교를 도포한 다음 밴드를 지지체 둘레에 나선형으로 권취하게 된다. 두 측면 상에 아교를 도포하는 것은 사용 아교의 유형 때문에 무척 민감한 작업임이 증명되어 왔다. 또한, 형상화된 밴드를 사출하여 지지체 둘레에 권취하면서 상기에서 언급한 아교로 두 표면을 균일하게 도포하기는 극히 어렵다는 것도 밝혀졌다. 그 결과 두 표면은 항상 적합하게 조립되는 것은 아니며, 따라서 두 표면 사이에 형성된 홈 부분에서 공기 트래핑(air trapping) 위험을 발생시킨다. 절연체 탄성 중합체 피복의 영역에서 공기 트래핑이 있게 되면 백열 방전될 가능성이 있으므로 이런 일은 방지해야만 한다. 이외에도, 측면 상에 아교를 과잉 도포하게 되면 탄성 중합체 피복의 외면 상으로 흘러나오게 되고, 이것은 솔질이나 그 밖의 다른 수단에 의하여 잘 제거되지 않는다. 또한, 측면 사이에 형성된 홈에는 아교로 채워져 있기 때문에, 환상 플랜지 사이에 접합부(joint)가 존재하게 되어 탄성 중합체가 피복된 외면에는 항상 조악한 패치(patch)들이 남는다. 이와 같은 조악한 패치들은 오염물, 즉 공업적 배출로 인한 먼지를 머금게 된다. 이와 같은 먼지들은 축적되어서 비절연층을 형성한다. 이러한 재료의 층이 (이슬비, 바다 비말 등으로 인해) 습하게 되면, 절연체의 일반 누설 경로를 단락시키는 연속 표면 저항이 되며, 이것은 이런 절연체로부터 기대되는 절연 능력에 불리하게 된다.

본 발명의 목적은 이러한 단점을 극복하려는 것이다. 특히, 본 발명의 한 목적은 탄성 중합체 피복이 비교적 평활한(smooth) 표면을 갖는, 즉 절연체의 환형 플랜지 사이에 접합부가 없는 전기 절연체 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 모든 공기 트래핑 위험을 방지하기 위해 탄성 중합체 재료로 만들어진 형상화된 밴드의 확실한 접착이 절연체 지지체 상에서 얻어지는 절연체 제조 방법을 제공하는 것이다

본 발명의 다른 목적은, 상면에는 밴드의 기부에 대해 횡방향으로 연장된 여러 개의 플랜지가 제공되는, 탄성 중합체 재료로 만들어진 사출 성형된 밴드를 이용하여 이와 같은 전기 절연체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 특히, 이 방법은 큰 치수의 플랜지와 작은 치수의 플랜지가 교대되는 자기로 만들어진 종래 절연체의 예에 따라, 각기 다른 치수를 갖는 환형 플랜지를 포함하는 전기 절연체를 제조하는 방법에 관한 것이다,

본 발명에 따르면, 전기 절연체는, 복수 개의 환형 플랜지 형상의 절연 피복을 형성하도록, 적층 재료로 만들어진 지지체 및 수회의 연속 접촉 권선으로 권취한 탄성 중합체 재료로 만들어진 연속 밴드로 제조된다. 연속 밴드는, 단면으로 보아, 지지체 외면과의 접촉면으로서 사용되는 기부와, 상기 기부쪽에 대해 횡단 연장되는 적어도 하나의 플랜지를 갖는 상면, 기부에 대해 각을 이루어 연장되는 제1 및 제2 측면을 갖도록 제조된다. 밴드를 권선으로 권취하는 동안, 탄성 중합체 재료가 제1 및 제2 측면의 영역에서 비도포 처리 상태로(raw) 유지되면서, 밴드의 제1 측면(33)은 밴드의 제2 측면(34)과 직접적으로 겹쳐지게(superposing) 접촉하게 되고, 두 측면을 조립하기 위하여, 제1 및 제2 측면 사이에서 형성된 홈을 따라서 밴드의 상면의 적어도 일부 상에 지지체쪽으로의 소정의 압력이 가해진다.

본 발명의 다른 특성 및 장점은 본 발명의 모범적 실시예의 이하 설명을 읽을 때 좀 더 명확해질 것이다.

제1도에서, 전기 절연체(1)는 복수 개의 환형 플랜지 형태의 절연 피복을 형성하도록, 절연 프레임으로서 사용되는 강성 지지체(2)와, 지지체 둘레에 나선형으로 권취된 탄성 중합체 재료로서 만들어진 연속 밴드(3)로부터 제조된다.

지지체(2)는, 예를 들어 에폭시 수지와 같은 합성 수지와 함께 경화된 글래스 파이버를 권취한 적층 재료로 제조된다. 여기에서 지지체(2)는 원통형 외면(20)을 갖지만 다른 회전체 형상을 생각할 수 있다. 각 단부에서(도면 상에는 하나만 도시됨), 지지체에는 절연체에 대한 고정 요소로서 사용되는 앵글 철재(4)가 제공된다.

연속 밴드(3)는, 실리콘, 에틸렌 프로필렌 고무 등과 같은 탄성 중합체 재료를 사출(5)하여 얻어진다. 사출은 밴드(3)를 성형할 수 있게 한다. 특히, 제1도 및 제2도에서, 밴드(3)는 단면상으로 보아, 밴드의 기부(31)에 대해, 소정 각도로, 횡단 연장되는 플랜지(37)가 마련된 상면(32)을 갖는다. 기부(31)는 지지체 외면(20)과의 접촉면으로서 사용된다. 밴드는 또, 단면상으로 보아, 기부와 각을 이루면서 기부(31)에서 연장되는 제1 측면(33) 및 제2 측면(34)을 갖는다. 밴드를 후술하는 바와 같이 반복해서 권취할 때 두 표면이 겹칠 수 있도록 하기 위해서는 측면(33, 34)은 기부(31)에 대해서 약 45˚ 정도의 각으로 경사져야 한다.

본 발명에 따르면, 형상화된 밴드(3)는 지지체 외면(20)(각각의 앵글 철재 외면의 일부를 포함)에 그 기부가 닿으면서 지지체(2) 둘레에 나선형으로 권취된다. 특히, 밴드(3)는 사출 성형과 동시에, 지지체로부터 돌출된 환형 플랜지(16, 17, 18)를 형성하기 위해, 종축(D) 주위로 회전 가능하게 구동되고 이 축(D)을 따라서 측방으로 이동된 지치체 둘레에서 복수의 접촉 연속 권선(6, 7, 8)으로 권취된다. 밴드의 권선이 권취될 때 및 권취됨에 따라, 제1 측면(33)은 밴드의 제2 측면(34)과 직접적으로 겹쳐서 접촉하게 되고, 지지체(2)의 축(D) 둘레에서 나선형으로 권취된 두 측면 사이에는 슬롯(10)이 형성된다. 밴드가 나선형으로 권취되는 동안, 두 측면(33, 34)의 탄성 중합체 재료는 비도포 처리 상태로 유지되는데, 즉 두 표면에는 전술한 문서에서 설명된 바와는 달리 아교 또는 다른 접착 재료의 층이 도포되지 않는다.

축(D)을 따라 이동하는 지지체(2)의 피치와 상기 축 둘레에서의 회전 속도는, 권선이 중첩(overlap)되거나 변위(shift)되지 않고 제1 측면(33)이 제2 측면을 덮을 수 있게 조절된다.

밴드(3)가 지지체(2) 둘레에 나선형으로 권취되는 동안, 밴드 탄성 중합체 재료를 결합함으로써 두 측면(33, 34)을 조립하기 위하여, 나선형 슬롯(10)을 따라서 연장되는 밴드(3) 상면(32)의 부분 상에 지지체쪽으로의 소정 압력이 가해진다. 양호하게는, 이 압력은 롤러(9)에 의한 롤링을 통하여 가해지고, 따라서 지지체(2) 둘레의 나선 경로를 따르게 된다. 롤러에 의한 롤링으로 인해 슬롯(10)의 영역에서 접합부를 제거할 수 있다. 게다가, 롤링은 지지체 외면 상에의 밴드 기부(31)의 적절한 접착을 얻을 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 탄성 중합체 피복과 지지체 사이의 공기 트래핑을 방지하기 위하여 밴드(3)는 롤링 작업을 따라 공기를 완전히 배출하는 데 사용되는 하나 이상의 세로 홈(36)이 있는 기부(31)를 갖는다. 이와 같은 형태의 공기의 배기는, 롤링이 가능한 한 지지체 주위의 바로 이전에 형성된 권선에 곧바로 오게, 즉 밴드(3)의 권선이 권취되는 중에 수행하면 더욱 효과적이다.

제2도에서, 밴드(3)의 상면(32)에는, 제4도에서 도시된 바와 같이, 사출에 의한 하나 이상의 리브를 가질 수 있는 오직 하나의 플랜지가 제공된다. 특히, 제4도에서, 플랜지는 외경(환형 플랜지 직경)을 증가하지 않고도 절연체의 누설 경로를 증대하는 데 사용되는 하부 리브(35)를 포함한다. 이 플랜지의 단부에는 절연체를 따라 물이 활주하는 것을 자극하는 데 사용되는 소위 "틈형(tear-shaped)" 돌기도 제공된다. 주의하여야 할 점은 사출에 의해 지지체(튜브 또는 로드) 상에 탄성 중합체 피복을 형성하는 절연체 피복의 제조 원리로는 이와 같은 리브를 가진 절연체를 얻을 수 없다는 점이다. 자기 절연체의 경우에, 리브는 기계 가공되어야만 하는 데, 이렇게 되면 본 발명의 제조 방법보다 더욱 복잡한 제조 방법이 된다. 밴드(3)가 지지체에 권취되면 제1도에 도시한 지지체가 얻어진다. 구체적으로, 전기 절연체는, 복수의 플랜지, 예를 들어 제3도에서 도시된 바와 같이 기부(31)에 대한 횡단 방향을 따라 다른 치수를 갖는 두 개의 플랜지(38, 39)가 상면에 제공된 밴드(3)에 의해, 작은 치수의 환형 플랜지와 큰 치수의 환형 플랜지가 교대로 배치되도록 구성된다. 주의하여야 할 점은 다중(multi) 플랜지 밴드는 단일 플랜지 밴드의 형상에 비해 밴드의 폭을 증대시킨다는 점이다. 밴드 기부(31)가 지지체 외면(20)에 부착될 때 공기 트래핑의 위험을 방지하기 위하여, 롤러(9) 등으로 롤링함으로써, 이 밴드의 두 인접 플랜지(또는 동일 권선의 두 인접 플랜지) 사이에 위치한 밴드 상면의 부분에 압력을 가한다. 또한 밴드 상면의 여러 부분 상에서의 롤링은 밴드 상부면의 여러 부분상에 작용하는 복수의 동축 롤러를 포함하는 시스템을 통하여 수행하는 것이 적합하다.

제2도에서, 롤러(9)는 이 롤러가 롤링되는 두개의 인접 플랜지 사이의 [상면(32) 상의] 간극보다 (축 방향으로) 넓다는 것이다. 이들 플랜지는 제2도에서의 간극(A)과 같이 다른 권선에 속할 수도 있고 또는 제3도에서의 간극(B)과 같이 동일 권선에 속할 수도 있다. 이와 같이 두 개의 플랜지 사이를 롤러 압착하게 되면 각 플랜지 아래에 위치하는 밴드의 부분을 평평하게 하고(flattening), 이로써 그곳에서 공기 트래핑을 방지한다. 이외에도, 제2도 및 제3도에서 도시한 바와 같이, 플랜지(37)의 양측에 홈(38)을 배치하여, 롤링 작업 동안에 롤러(9)에 의해서 평평하게 할 수도 있다.

밴드가 지지체 둘레에 권취되고 롤링을 통하여 외면이 평평해지면, 상기에서 언급하였듯이, 조립체는 탄성 중합체 재료를 가황 처리(vulcanising)하는 오븐에 넣는다. 환형 플랜지의 뒤틀림(warping)을 방지하기 위하여, 이와 같은 가황 처리 작업 동안에 지지체는 그 축(D) 주위로 계속해서 회전되도록 유지되어야 한다는 것이다.

제1도는 본 발명에 따르는 전기 절연체 제조 방법을 도시한 도면.

제2도는 연속 권선 단면과, 전기 절연체 제조 중에 사용되는 롤러를 도시한 도면.

제3도는 상면에 여러 개의 플랜지가 제공된 밴드의 단면도.

제4도는 상면에 여러 개의 리브를 갖는 플랜지가 제공된 밴드의 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 전기 절연체 2 : 지지체

3 : 밴드 4 : 앵글 철재

6, 7, 8 : 연속 권선 9 : 롤러

10 : 나선형 슬롯 16, 17, 18 : 환형 플랜지

20 : 외면 31 : 기부

32 : 상면 33 : 제1 측면

34 : 제2 측면 36 : 종방향 홈

Claims (10)

1. 적층 재료로 된 지지체(2)와 상기 지지체의 외면(20) 둘레에 복수개의 환형 플랜지(16, 17, 18) 형태로 수개의 접촉 연속 권선(6, 7, 8)으로 권취된 탄성 중합체 재료로 된 연속 밴드(3)를 포함하며, 상기 연속 밴드는 단면상으로 보아 상기 지지체 외면과의 접촉면으로 사용되는 기부(31)와,기부에 대해 횡단 연장하는 적어도 하나의 플랜지가 마련된 상면(32)과,기부와 각을 이루며 기부에서연장되는 제1 및 제2 측면(33, 34)을 갖는 외형으로 된 전기 절연체 제조 방법에 있어서,

   밴드를 권선으로 권취하는 동안, 탄성 중합체 재료가 제1 및 제2 측면의 영역에서 비도포 처리 상태로 유지되면서, 밴드의 제1 측면(33)은 밴드의제2 측면(34)과 직접적으로 겹쳐지게 접촉하게 되고, 제1 및 제2 측면 사이의접합부는 밴드 상면의 적어도 일부 상에지지체쪽으로의압력을 가함으로써 제거되어,권선으로 권취된 밴드의 탄성 중합체 재료가가황 처리되는 것을 특징으로 하는 전기 절연체 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 압력은 밴드(3)가 지지체(2)둘레에권취될 때 및 귄취됨에 따라롤링을 통하여 가해지는 것을 특징으로 하는 전기 절연체 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 압력은상이한권선(6, 7)의 두 개의인접플랜지(16, 17) 사이의 간극보다 넓은 롤링 롤러(9)를 통하여 가해지는 것을 특징으로 하는 전기 절연체 제조 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기부(31)에 적어도 하나의 종방향 홈(36)이 제공된 밴드(3)가 형상화된 밴드로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전기 절연체 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상면(32)에 적어도 두개의 플랜지(38, 39)가 제공된 밴드가 형상화된 밴드로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전기 절연체 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 밴드 기부에 대한횡방향을 따라 치수가 다른적어도두 개의 플랜지가상면에제공된 밴드가 형상화된 밴드로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전기 절연체 제조 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 압력이 밴드의 두 개의 접촉 플랜지 사이의 상면부에 가해진 것을 특징으로 하는 전기 절연체 제조 방법.
8. 제1항에 기재된 방법에 따라 제조된 전기 절연체.
9. 제8항에 있어서, 작은 치수의 환형 플랜지와 큰 치수의 환형 플랜지가 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 전기 절연체.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 하나 이상의 리브(35)가 마련된 환형 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 절연체.