KR200335967Y1

KR200335967Y1 - 고분자 애자

Info

Publication number: KR200335967Y1
Application number: KR20-2003-0030512U
Authority: KR
Inventors: 이웅재
Original assignee: 동아타이어공업주식회사
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2003-12-11

Abstract

개시된 내용은 FRP봉의 외경과 그와 결합되는 금구의 내경에 요철을 형성하고 그 사이에 경화성 수지를 주입하여 결합한 후 인장강도 시험의 합격제품에 한해 그 위에 외피를 성형함으로써 불량율을 줄이고 나아가 불량시 재료손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 내진성 및 수밀성이 우수한 고분자 애자에 관한 것이다. 이러한 본 고안은 양단부 외면에 외측요철부가 형성된 FRP재질의 심봉; 상기 심봉의 단부에 끼워지는 삽입부를 구비하고, 상기 삽입부 내면에 내측요철부가 형성된 좌우한쌍의 금구; 상기 심봉과 상기 금구의 결합틈새에 충전되어 열경화되며 두 부재를 결속하는 경화성 수지충전제; 및 상기 심봉과 상기 금구의 삽입부를 에워싸는 고무재질의 외피를 포함하여 이루어진다.

Description

고분자 애자{Polymer insulator}

본 고안은 배전선로 또는 전기철도의 급전선로에 사용되는 고분자 애자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FRP봉의 외경과 그와 결합되는 금구의 내경에 요철을 형성하고 그 사이에 경화성 수지를 주입하여 결합한 후 인장강도 시험의 합격제품에 한해 그 위에 외피를 성형함으로써 불량율을 줄이고 나아가 불량시 재료손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 내진성 및 수밀성이 우수한 고분자 애자에 관한 것이다.

일반적으로, 전동차의 급전선로 및 배전선로에는 자기재질의 애자가 사용되었다. 이러한 자기 애자는 그 재질특성상 무게가 무거울 뿐만 아니라 기계 및 전기적 충격에 쉽게 깨지는 단점이 있음은 주지의 사실이다. 따라서, 애자의 소재를 고분자로 대체함으로써 이러한 파손의 문제는 상당부분 해결되었다. 이에 대한 일예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

도 1은 종래의 고분자 애자의 구성도이고, 도 2는 도 1의 A부분의 확대상세도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 고분자 애자(1)의 제조방법에 대해 설명하면, 표면에 접착제가 처리된 FRP재 심봉(10)을 가열된 금형에 삽입하고, 고무 콤파운드를 금형에 고압으로 밀어 넣는다. 그러면, 심봉(10)의 표면에 고무재질의 외피(20)가 층을 이루며 성형된다. 외피층 성형후 금형에서 취출하여, 심봉(10)의 양단에 금구(30,30a)를 끼워 소정압력으로 금구(30,30a)를 압착하여 고정한다. 그리고 나서, 금구(30,30a)와 외피(20)의 접촉부위를 실링재(22)로 처리하여 완제품을 제조하게 된다.

위와 같이 제조된 완제품은 인장시험기로 시험을 하여 제품이 요구하는 인장력을 갖는 지를 검사하여 합격된 제품에 한해 출하하게 된다. 이렇게 출하된 종래의 애자는 제조시 압착공정에서 심봉이 손상을 입을 수 있는데, 이 경우 사용시 지속적으로 발생하는 전기적, 화학적인 손상에 의해 쉽게 파손된다. 따라서, 이러한 애자가 적용된 선로에서 추락하여 심각한 사고를 유발할 수도 있다.

또한, 애자는 항상 심한 전기적 응력( electrical stress)을 받으며, 특히 강우시나 오염된 대기환경속에서는 지속적으로 방전하여 일차적으로 실링재가 침식되고, 그 결과 심봉과 금구 사이의 틈새로 수분이 침투하여 열적 팽창과 수축 및 심봉의 이차적인 침식에 의하여 심봉과 금구가 분리되는 문제를 유발한다.

이와 같이, 기존의 고분자 애자는 금구의 압착고정시 FRP재질의 특성상 심봉이 압착력에 의해 깨지기 쉬워 제조방식의 특성상 제품에 필연적으로 손상이 갈 우려가 높으며, 이에 의해 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다. 특히, 심봉과 금구가 단지 한번의 금구의 압착에 의하여 결합되므로, 결합력이 약해 약한 충격에도 그 결합부위가 손상되거나 분리되는 결함이 있었다. 또한, 외피를 성형한 후 금구를 고정하여 완제품을 제조한 다음, 인장강도를 시험하여 합격제품에 한해 출하하고 불합격한 제품은 폐기하므로 외피 재료의 낭비를 초래하는 문제도 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, FRP봉의 외경과 그와 결합되는 금구의 내경에 요철을 형성하고 그 사이에 경화성 수지를 주입하여 결합한 후 인장강도 시험의 합격제품에 한해 그 위에 외피를 성형함으로써 불량율을 줄이고 나아가 불량시 재료손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 내진성 및 수밀성이 우수한 고분자 애자를 제공하는 데 있다.

본 고안의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면들을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.

도 1은 종래의 고분자 애자의 구성도이고,

도 2는 도 1의 A부분의 확대상세도이고,

도 3은 본 고안에 따른 고분자 애자의 구성도이고,

도 4는 도 3의 B부분의 확대상세도이고,

도 5는 본 고안에서 외측요철부와 내측요철부의 구체적인 형상을 보여주는 부분발췌사시도,

도 6은 본 고안에 따른 고분자 애자의 부분절개 확대 사시도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

50 : 심봉 52,52a : 외측요철부

60,60a : 금구 62,62a : 삽입부

64,64a : 내측요철부 66,66a : 전계완화부

68,68a : 방전 돌출부 70,70a : 수지충전제

80 : 외피

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 고분자 애자는 양단부 외면에 외측요철부가 형성된 FRP재질의 심봉; 상기 심봉의 단부에 끼워지는 삽입부를 구비하고, 상기 삽입부 내면에 내측요철부가 형성된 좌우한쌍의 금구; 상기 심봉과 상기 금구의 결합틈새에 충전되어 열경화되며 두 부재를 결속하는 경화성 수지충전제; 및 상기 심봉과 상기 금구의 삽입부를 에워싸는 고무재질의 외피를 포함한다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 고안에 따른 고분자 애자의 구성도이고, 도 4는 도 3의 B부분의 확대상세도이다. 또한, 도 5는 본 고안에서 외측요철부와 내측요철부의 구체적인 형상을 보여주는 부분발췌사시도, 도 6은 본 고안에 따른 고분자 애자의 부분절개 확대사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 고분자 애자(3)는 FRP(Fiber Reinforced Plastic)재질의 심봉(50)과, 심봉(50)의 양단에 결합되는 좌우한쌍의 금구들(60,60a)을 구비하고 있다. 심봉(50)과 금구(60,60a)의 결합부위, 즉 심봉(50)의 양단외면과 금구(60,60a)의 삽입구(62,62a) 내면에는 각각 외측요철부(52,52a)와 내측요철부(64,64a)가 형성되어 있다. 이 외측요철부(52,52a)와 내측요철부(64,64a) 사이에는 경화성 수지충전제(70,70a)가 충전되어 있으며, 경화된 수지충전제(70,70a)는 외측요철부(52,52a)와 내측요철부(64,64a) 사이에서 쐐기 역할을 하여 금구(60,60a)를 심봉(50)에 견고하게 고정시킨다. 외측요철부(52,52a)와 내측요철부(64,64a)는 충전되는 경화성 수지충전제(70,70a)의 부착력을 높이는 역할을 하며, 도 5에 도시된 바와 같이 환형 요철형태로 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 이외에도 나선형이라든지 사선형 등 다양한 요철이 가능하다.

전술한 금구들(60,60a)은 심봉(50)의 좌우에 결합되는 암수 한 쌍으로 구성되며, 그 삽입부(62,62a)는 단부외주연에 전계 완화부(66,66a)가 돌출하고 있으며, 그로부터 내측으로 표면상에 방전 돌출부(68,68a)가 돌설되어 있다. 이 전계 완화부(66,66a)를 에워싸면서 심봉(50)에는 외피(80)가 층을 이루고 성형되어 있다.외피(80)는 전계 완화부(66,66a)를 덮으면서 방전 돌출부(68,68a) 까지 일정 두께로 덮고 있다. 이와 같이, 고무재질의 외피(80)가 전계 완화부(66,66a) 및 방전 돌출부(68,68a)를 일정부분 감싸고 있으므로 별도의 실링재가 필요하지 않으며, 방전시 방전현상이 방전 돌출부(68,68a)에만 집중되어 방전으로 인한 외피재 침식을 예방 수 있고 나아가 심봉의 침식에 의한 선로사고를 방지할 수 있는 것이다.

이제, 전술한 도면들을 참조하면서 본 고안의 작용효과에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 고분자 애자(3)는 FRP재 심봉(50)의 양단외면에 요철가공을 한다. 그리고, 그와 대응되는 금구(60,60a)의 삽입부(62,62a) 내면에도 요철가공을 한다. 이 심봉(50)의 외측요철부(52,52a)와 금구(60,60a)의 내측요철부(64,64a)는 어떠한 요철형상으로도 가능하며, 바람직하게는 환형의 요철형태가 좋다.

심봉(50)의 양단에 끼워지는 좌우 금구(60,60a)는 암금구(60)와 숫금구(60a)이며, 심봉(50)의 직경과 금구(60,60a)의 삽입부(62,62a) 내경은 삽입이 가능하게 설계된다. 따라서, 심봉(50)의 단부에 금구(60,60a)의 삽입부(62,62a)를 끼우면 그 사이에 틈새에 있게 되며, 그 틈새에는 외측요철부(52,52a)와 내측요철부(64,64a)가 대면하고 있게 된다. 이 외측요철부(52,52a)와 내측요철부(64,64a) 사이의 틈새로 경화성 수지충전제(70,70a)를 주입한다. 이 경화성 수지충전제(70,70a)는 경화성 수지에 경화제와 보강성 충전제를 균일하게 혼합하여 제조된다. 심봉(50)과 금구(60,60a)의 결합틈새에 수지충전제(70,70a)가완전히 충전되면 가열장치, 예를 들어 오븐(oven)에 넣고 소정온도에서 수지충전제를 경화시킨다. 그러면, 심봉(50)과 금구(60,60a)의 결합틈새에서 수지충전제(70,70a)가 경화되면서 심봉(50)과 금구(60,60a)를 결속시키게 된다. 이때, 틈새내의 외측요철부(52,52a)와 내측요철부(64,64a)는 수지충전제(70,70a)의 접촉부위가 평면이 아닌 요철면을 이루게 함으로써 결합력을 배가시키는 역할을 하게 된다.

이와 같이 일단 심봉(50)과 금구(60,60a)가 결합되면 외피(80)성형에 앞서 반제품 상태에서 인장시험기로 인장시험을 실시한다. 이 인장시험에서 합격한 제품은 다음 공정으로 이행되고, 기준에 부합되지 못하는 제품은 폐기된다. 인장시험에 합격된 제품은 심봉(50)의 표면에 접착제를 도포한 후, 가열금형에 삽입하고 외피재료인 고무 콤파운드를 금형내로 주입하여 소정온도에서 성형하여 경화시키게 된다. 그 결과, 금구들(60,60a)이 좌우양단에 고정된 심봉(50) 표면에는 외피(80)층이 형성된다. 이때, 금구(60,60a)의 삽입부(62,62a)의 단부에는 전계 완화부(66,66a)가 외주연을 일주하면서 외측으로 형성되어 있고, 그와 일정간격 이격한 삽입부(62,62a) 외면에는 방전 돌출부(68,68a)가 형성되어 있다. 도 4에 도시한 바와 같이 외피성형후 외피(80)가 금구(60,60a)의 삽입부(62,62a) 표면을 일정부분 덮고 있으며, 이 때문에 심봉(50)과 금구(60,60a)의 결합력은 상승하고 심봉(50)과 금구(60,60a)의 결합틈새는 수지충전제(70,70a)의 1차밀봉에 더하여 2차적으로 완전히 밀봉되게 된다. 나아가, 금구(60,60a)의 삽입부(62,62a) 단부에 형성된 전계 완화부(66,66a)는 방전 돌출부(68,68a)보다 곡률 반경이 크고 절연 내력이 우수한 고무 외피재로 덮여있어 방전시에는 항상 방전 돌출부(68,68a)에서 방전되어 애자의 외피재 손상을 방지할 수 있다. 위와 같이 완제품이 제조되면 외관검사를 거쳐 출하하게 된다.

이상 설명한 본 고안에 따른 고분자 애자는 배전 선로용 고분자 현수애자, 전차선로용 고분자 장간애자, 급전선 현수애자, 지지애자 등으로 사용된다.

여기에 개시되는 실시예는 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 고안의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에 의해서만 한정되거나 제한 받는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 다른 실시예가 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 고분자 애자는 FRP봉의 외경과 그와 결합되는 금구의 내경에 요철을 형성하고 그 사이에 경화성 수지를 주입하여 결합한 후 반제품상태에서 인장강도 시험을 하여 합격제품에 한해 그 위에 외피를 성형함으로써 불량율을 줄이고 나아가 불량시 재료손실을 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라, 심봉과 금구와의 결합틈새를 경화성 수지로 충전하고 나서 다시 그 표면을 외피로 에워쌈으로써 내구성, 내진성 및 수밀성이 우수하다. 나아가, 외피의 단부에 금구의 방전 돌출부를 형성하여 방전시 방전현상이 이곳에서만 일어나도록 구속함으로서 방전에 의한 외피재의 손상을 방지할 수 있다.

이와 같은 본 고안에 따른 고분자 애자는 배전 선로용 고분자 현수애자, 전차선로용 고분자 장간애자, 급전선 현수애자, 지지애자 등으로 사용하기에 적합하다.

Claims

양단부 외면에 외측요철부가 형성된 FRP재질의 심봉;

상기 심봉의 단부에 끼워지는 삽입부를 구비하고, 상기 삽입부 내면에 내측요철부가 형성된 좌우한쌍의 금구;

상기 심봉과 상기 금구의 결합틈새에 충전되어 열경화되며 두 부재를 결속하는 경화성 수지충전제; 및

상기 심봉과 상기 금구의 삽입부를 에워싸는 고무재질의 외피를 포함하는 고분자 애자.
제 1항에 있어서, 상기 수지충전제는 경화성 수지에 경화제, 보강성 충전제가 균일하게 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 고분자 애자.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 심봉의 외측요철부 및 상기 금구의 내측요철부는 환형 요철인 것을 특징으로 하는 고분자 애자.
제 1항에 있어서, 상기 금구의 삽입부 단부에는 외측으로 돌출하되 상기 외피내부에 수용되는 전계 완화부가 형성되며, 상기 전계 완화부로부터 일정간격 이격한 삽입부 내측표면에는 상기 외피의 단부에 접촉되고 방전시 방전현상이 유발되는 방전 돌출부가 돌설되어 있는 것을 특징으로 하는 고분자 애자.