制造瓷絕緣子結(jié)構(gòu)的方法及將金屬凸緣固定到瓷絕緣子的方法和組件的制作方法
【專利摘要】一種用于具有瓷體(20)和凸緣(34)的結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：將所述瓷體的端部(24)插入凸緣開口(40)中；在所述瓷體端部(24)與凸緣的金屬表面(38)之間設(shè)置間隙(54)；用粘合劑填充間隙(54)以在表面(30,38)之間建立結(jié)合；將電活性子組件(60)裝配在瓷體中；以及將所述結(jié)構(gòu)放置在加熱環(huán)境中，以同時干燥子組件并完全固化粘合劑以提供所述結(jié)合。
【專利說明】制造瓷絕緣子結(jié)構(gòu)的方法及將金屬凸緣固定到瓷絕緣子的 方法和組件
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2012年1月13日提交的美國臨時專利申請61/586171的權(quán)益。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及用在中壓至超高電壓輸電應(yīng)用中的瓷絕緣子組件，更具體地說，涉及 具有接頭那種類型的瓷絕緣子結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造，在變化的室外環(huán)境中受到的高負(fù)荷條件 下，所述接頭要求高水平的機(jī)械穩(wěn)定性。

【背景技術(shù)】
[0004] 常規(guī)地，具有在中壓至超高電壓（例如高達(dá)1.2MV或更高）范圍內(nèi)的額定值的輸 電線路使用瓷絕緣子組件來機(jī)械地支撐和絕緣高架電壓線。所述組件可結(jié)合互感器部件。 盡管瓷絕緣子用在低電壓（IkV至IOOkV應(yīng)用）中，但是對于較高電壓應(yīng)用，部分地由于高 電壓絕緣子組件的大實體尺寸和增加的質(zhì)量，結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮明顯不同。這些組件是大縱向 結(jié)構(gòu)（主要是塔），它們在地面上可延伸二十米或更多，要求確保機(jī)械完整性和穩(wěn)定性的結(jié) 構(gòu)設(shè)計。
[0005] 在高電壓環(huán)境中運(yùn)行的瓷絕緣子組件是在許多設(shè)計中使用的相對又大又重的結(jié) 構(gòu)，以執(zhí)行各種功能。這些功能包括提供互感器或用于到電力變壓器的絕緣連接件的裝置， 電力變壓器以數(shù)量級提升電壓或降低電壓?？傮w上，這些組件是縱長的豎直安裝結(jié)構(gòu)，包 括具有第一和第二開口端的中空或?qū)嵭牡纳嫌源审w。陶瓷體可具有長度尺寸，當(dāng)陶瓷體豎 立在地面上方時，其在高度上沿長度尺寸延伸三米或更多，但是更普遍地，陶瓷體可具有在 兩米范圍內(nèi)延伸的長度尺寸。多個瓷絕緣子體有時（端對端）互相連接，以產(chǎn)生高度約15 米或若干更高的更大結(jié)構(gòu)。通常，絕緣子體安裝在基座上，基座的高度可為三米至七米。根 據(jù)額定電壓，更大的完整結(jié)構(gòu)的重量為約600kg或更重，單獨(dú)的瓷絕緣子組件的重量為約 100kg。通常，絕緣子體與基座之間的緊固點是受到顯著力矩的接頭。在風(fēng)力負(fù)荷情況下， 受到的力尤其大，這是因為風(fēng)力負(fù)荷通常作為地面之上高度的函數(shù)而增加。不可避免地，安 裝接頭（將比較重的瓷體連接到另一個瓷體或安裝基座）受到的應(yīng)力會發(fā)生微移動。
[0006] 這些絕緣子組件的共同特征是提供金屬附接凸緣作為充當(dāng)從豎直取向瓷體的端 部到另一結(jié)構(gòu)的過渡元件的接頭。凸緣以金屬系統(tǒng)接合陶瓷表面，以給整個組件提供結(jié)構(gòu) 完整性。如本文中所使用的，術(shù)語凸緣指的是能夠附接到表面（比如金屬板）、并具有一開 口的軸環(huán)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)，一構(gòu)件可插入穿過所述開口，并被附接，以將所述構(gòu)件安裝到可附接 表面。在本發(fā)明中，凸緣開口接收并固定瓷體的端部，凸緣牢固地連接到另一結(jié)構(gòu)，比如支 撐基座或高壓線。然而，附接凸緣可將瓷體的端部連接到另一瓷體，或者連接到中間組件， 比如容納電活性部件的殼體，其中，殼體定位在瓷體之間或者瓷體和基座之間。這種中間組 件可以是低壓件或提供連接到執(zhí)行監(jiān)控功能的器材的電流連接件。在許多應(yīng)用中，附接凸 緣可以與安裝板一體地形成，安裝板可以栓接到下層結(jié)構(gòu)，比如容納電活性部件的殼體?？?體上，凸緣充當(dāng)從豎直取向瓷體的下端到結(jié)構(gòu)構(gòu)件（比如基座表面）的過渡元件，以實現(xiàn)穩(wěn) 定性。類似地，充當(dāng)過渡元件的另一附接凸緣可提供用于固定豎直取向瓷體的上端的裝置。 當(dāng)多個瓷絕緣子體互相連接起來時，各體之間的連接還可由連接的凸緣對實現(xiàn)。由于這些 絕緣子組件的尺寸和重量，瓷體和金屬凸緣之間的接頭必須具有相當(dāng)大的機(jī)械強(qiáng)度，尤其 當(dāng)結(jié)構(gòu)安裝在室外環(huán)境中時，在室外環(huán)境中，其會經(jīng)受天氣條件的大波動，包括風(fēng)力負(fù)荷、 凍融循環(huán)或大溫度變化。
[0007] 過去，在相當(dāng)大的負(fù)荷條件下在金屬和陶瓷表面之間提供機(jī)械穩(wěn)定的界面的需求 已通過在匹配表面之間施加水泥漿而滿足。總體上，水泥充當(dāng)鎖定介質(zhì)，以保持金屬板的凸 緣附接到瓷絕緣子。在一系列設(shè)計中，匹配表面均具有比如表面粗糙度或機(jī)加工槽的特征， 水泥漿延伸進(jìn)表面特征中，以提供確保瓷端在凸緣內(nèi)的位置的鎖定。因為水泥漿具有期望 的機(jī)械屬性，但是不能結(jié)合到任一匹配表面，所以根據(jù)該鎖定布置，限制每個表面可相對于 另一表面移動的程度。水泥漿通常填充表面之間界面內(nèi)的所有空隙，以使形成的接頭的機(jī) 械強(qiáng)度最大。
[0008] 凸緣的尺寸、匹配表面之間間隙的厚度和所施加的水泥體積是接頭的所需機(jī)械強(qiáng) 度的函數(shù)。用水泥漿將金屬連接板的凸緣附接到瓷體端部的常規(guī)方法通常包括以下步驟：
[0009] 1、沿瓷體的面向金屬表面并與金屬表面匹配的部分形成砂帶，并沿凸緣的面向砂 帶的金屬表面形成比較深的溝槽。
[0010] 2、沿砂帶施加涂層材料，以充當(dāng)與水泥形成接觸的墊圈以及補(bǔ)償熱膨脹效應(yīng)的襯 墊。
[0011] 3、沿金屬表面施加涂層材料，以抑制腐蝕，并沿與水泥形成接觸的表面部分充當(dāng) 第二墊圈以及補(bǔ)償熱膨脹效應(yīng)的襯墊。
[0012] 4、以匹配的方式使各表面在一起，各表面之間留有間隙。
[0013] 5、用水泥漿填充間隙以消除空隙。由水泥漿填充的空隙的寬度（沿金屬表面形成 的溝槽之間）從6mm至25mm，或者深度（部分地基于溝槽深度）從25mm至381mm。
[0014] 該方法的關(guān)鍵特征是形成專門的混合漿，并限制聚集粒子的大小。另外，所述漿不 能有效地完全填充小空隙或間隙。已確定，所述漿的混合和混雜過程中的小變化會導(dǎo)致得 到的接頭的機(jī)械強(qiáng)度明顯變壞，由此導(dǎo)致過早故障。實際上，當(dāng)機(jī)械強(qiáng)度因混合物中包含太 多水而受到損害時，當(dāng)接頭經(jīng)受凍融循環(huán)、地震事件、風(fēng)力負(fù)荷、靜態(tài)機(jī)械負(fù)荷或動態(tài)機(jī)械 負(fù)荷時，這種結(jié)構(gòu)的接頭會發(fā)生故障。另外，波特蘭水泥產(chǎn)品需要持續(xù)很久的固化過程，以 確保漿接頭的完整性。通常需要一周的周期來充分地部分固化，之后，接頭足夠堅固以適度 地承受，從而繼續(xù)加工過程。需要約一月的周期來確保完全固化。如果該組件過早地移動， 或者如果部分固化的單元暴露于過度干燥的環(huán)境，則水泥接頭的機(jī)械強(qiáng)度會受到損害。類 似地，使用存儲在不恰當(dāng)環(huán)境中的漿或者在使用之前存儲時間過長的漿也會導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度 差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下面的描述時，會更地好理解本發(fā)明，在附圖中，相同的標(biāo)號表示 相同的元件，其中：
[0016] 圖IA和IB示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的典型絕緣子組件；
[0017] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的包括聯(lián)接到示例性凸緣的示例性瓷絕緣子體端部的組 件的局部剖視圖；
[0018] 圖3更完全地示出圖2所示瓷絕緣子體；
[0019] 圖4示出圖2所示凸緣的細(xì)節(jié)；以及
[0020] 圖5示出圖4所示凸緣的表面特征。
[0021] 在不同附圖中，相同的標(biāo)號指代相同或類似的部件。附圖未必按比例繪制，相反 地，突出重點以說明本發(fā)明的原理。

【具體實施方式】
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種用于將中空或?qū)嵭拇山^緣子體附接到金屬 凸緣的改進(jìn)方法和組件。參見圖1A，示出包括示例性絕緣子組件IOa的結(jié)構(gòu)8A，絕緣子組 件IOa經(jīng)由安裝板14固定到支撐基座12a。在該示例中，安裝板14栓接到低壓箱16的上 表面，低壓箱栓接到支撐基座18的上部。低壓箱提供連接件以給電子裝置提供信號，用于 保護(hù)、測量和/或通信。絕緣子組件10包括一系列中空瓷絕緣子體20。
[0023] 圖IB示出包括固定到支撐座12b的絕緣子組件IOb的感應(yīng)式電壓互感器8b，絕 緣子組件具有上下瓷絕緣子體20b、20c。上絕緣子體20b是給定位在上下瓷絕緣子體20b、 20c之間的低壓箱16b中的終端輸送步降電壓的變壓器。油補(bǔ)償室22定位在上絕緣子體 20b上方。
[0024] 圖2是圖IA所示瓷絕緣子體20的下部的局部剖視圖，為了描述本發(fā)明，該瓷絕緣 子體的下部可被認(rèn)為等同于現(xiàn)在描述的絕緣子體20b和20c的上部或下部。絕緣子體20 包括柱狀端部24。如圖3進(jìn)一步所示，端部24具有沿端部24外表面30形成的常規(guī)砂帶 28。圖IA所示安裝板14包括從其表面36延伸的金屬凸緣34,以接收絕緣子體20的端部 24 (包括砂帶）。
[0025] 在比如圖IA所示連接的絕緣子體20b的端部24之間的位置，利用一對背對背連 接的凸緣來實現(xiàn)連接，即，每個凸緣沿相反方向從類似于板14的共用安裝板延伸。參見圖 IB，在比如電壓箱16和端部24之間的位置，或者比如端部24和支撐座12b或膨脹室22之 間的位置，接頭包括固定到另一鄰接部件（例如座12b)以用于穩(wěn)定作用的凸緣。
[0026] 如圖4所示，沿凸緣34的開口 40的內(nèi)柱形表面38具有形成在其中的一系列溝槽 41和提供紋理結(jié)構(gòu)的機(jī)加工圖案44,如圖4的插圖所示。端部24的外表面30和凸緣34 的內(nèi)柱形表面38是彼此結(jié)合的匹配表面。砂帶28、溝槽42和由機(jī)加工圖案44提供的紋理 結(jié)構(gòu)提供期望水平的表面粗糙度，其增強(qiáng)粘合劑到每個表面的結(jié)合程度。這些特征便于在 負(fù)荷條件下穩(wěn)定結(jié)合的表面。
[0027] 有利地，結(jié)構(gòu)8a和8b均采用粘合劑50,粘合劑既提供不同表面之間的結(jié)合，又提 供瓷表面和金屬表面之間的鎖定機(jī)構(gòu)，以保持瓷表面固定在金屬凸緣內(nèi)，即沒有任何間隙。 對于給定結(jié)構(gòu)，例如8a或8b，并入粘合部件來代替水泥漿會導(dǎo)致凸緣34的整體尺寸減小約 15%。另外，相對于僅用鎖定機(jī)構(gòu)固定匹配表面30和38的常規(guī)設(shè)計所需的水泥漿體積，粘 合部件的體積減小。
[0028] 在示例性方法中，砂帶或其它紋理特征沿瓷體24的面向并匹配金屬表面38的表 面30形成。溝槽或其它紋理特征沿凸緣的面向砂帶的金屬表面38形成。溝槽不必像產(chǎn)生 利用水泥漿所需的鎖定機(jī)構(gòu)或介質(zhì)的相當(dāng)深溝槽那樣深。該特征有助于減小凸緣34的尺 寸，并減小實現(xiàn)結(jié)合和鎖定機(jī)構(gòu)所需的粘合劑量。因此，圖2所示，匹配表面之間的間隙54 可以減小。圖2提及匹配表面之間的間隙54以及填充間隙54的粘合劑50。瓷體的匹配表 面和金屬凸緣可以用薄粘合劑50層涂覆，然后組裝起來以使表面30和38彼此結(jié)合。
[0029] 在另一實施例中，所述表面組裝起來，匹配表面之間的間隙54經(jīng)由例如自動分配 過程用粘合劑填充。經(jīng)由圖2所示端口 58注射粘合劑會用粘合劑50填充間隙54,使得確 保完全填充所有間隙區(qū)域，所以在匹配表面之間沒有殘存空氣。有利地，施加二元粘合劑 (例如環(huán)氧樹脂）使得可以根據(jù)成分的期望比例按需分配粘合劑。根據(jù)期望結(jié)果可控制聚 合作用的開始。
[0030] 為了實現(xiàn)自動注射粘合劑，填充端口 58沿凸緣底表面或靠近凸緣底表面形成，經(jīng) 由端口 58注射粘合劑，使得粘合劑從凸緣底表面附近向上流動，便于從匹配表面之間的間 隙54中去除所有空氣?；祀s并分配粘合劑50的自動過程提高了整體效率，沿界面施加一 致的機(jī)械強(qiáng)度，消除了因操作者誤差引起的潛在缺點。與利用水泥漿的現(xiàn)有系統(tǒng)相比，這樣 的系統(tǒng)可提供出眾的性能特性。
[0031] 使用水泥漿的缺點在經(jīng)受凍融循環(huán)、地震事件、風(fēng)力負(fù)荷或機(jī)械負(fù)荷的系統(tǒng)中是 特別明顯的。通常，用在這種應(yīng)用中的水泥漿不會結(jié)合到瓷或金屬表面。接頭的強(qiáng)度主要 取決于機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)。為了確保滿足機(jī)械屬性的規(guī)格，接頭的大?。?，間隙的大小和至少 匹配瓷端區(qū)域的凸緣的大?。┫鄳?yīng)地制定。
[0032] 相對于水泥漿所需的固化周期，粘合劑50可配制成快速固化。在一個實施例中， 粘合劑固化周期在室溫下可以是幾小時?？梢栽谏叩臏囟认聢?zhí)行粘合劑50的快速固化 以形成結(jié)合，從而增強(qiáng)結(jié)合布置的機(jī)械強(qiáng)度。總體上，提供具有減小的固化周期的粘合劑使 得更快速的制造方法成為可能。而且，在通過引入粘合劑材料實現(xiàn)的結(jié)合特性情況下，可用 不太明顯的紋理或例如通過機(jī)加工形成在瓷表面中的一系列溝槽來代替通常沿瓷表面定 位的砂帶，從而減少制造成本、加工時間和填充間隙54所需的粘合劑量。
[0033] 本發(fā)明的實施例包括將金屬連接板的凸緣附接到瓷體端部的方法，其中，匹配表 面不要求施加不同于粘合劑材料的涂層材料。即，在因熱膨脹引起的力的情況下，不需要單 獨(dú)的涂層提供墊圈或補(bǔ)償襯墊功能。
[0034] 本發(fā)明的特征是具有獨(dú)特機(jī)械屬性的粘合劑材料的配制，所述機(jī)械屬性可代替比 較厚的常規(guī)水泥漿層。過去，為了用漿在上述瓷金屬接頭中提供必要的機(jī)械完整性，接頭的 金屬和瓷表面之間的界面需要比較大的間隙，以容納比較厚的水泥漿層。代替依靠比較厚 的水泥漿層來確保提供最小的機(jī)械強(qiáng)度，粘合劑配制成提供具有必要機(jī)械強(qiáng)度的比較薄的 材料層。而且，因為粘合劑能夠在瓷和金屬的不同表面之間確立結(jié)合，所以附接系統(tǒng)不需要 專門依靠由表面特征提供的機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)，即，沿瓷表面的砂帶和沿金屬表面的一系列溝 槽。
[0035] 為了在高壓瓷絕緣子組件的瓷涂覆體和金屬凸緣板之間的接頭中用粘合劑代替 水泥漿，需要將粘合劑配制成提供合適的耐壓強(qiáng)度以及抗張強(qiáng)度和切變強(qiáng)度。過去，將粘 合劑與絕緣子產(chǎn)品一起使用通常僅限于那些要求最小切變強(qiáng)度或特性抗張強(qiáng)度的應(yīng)用中， 但是現(xiàn)有應(yīng)用通常不需要那種主要為結(jié)構(gòu)應(yīng)用提供高水平耐壓強(qiáng)度的配制劑。在高壓瓷 絕緣子組件中受到力的情況下，使用粘合劑材料來形成穩(wěn)定的耐用接頭要求專門的粘合劑 配制劑具有獨(dú)特的屬性。合適的環(huán)氧樹脂粘合劑易于獲得，比如由Henkel Corporation 制造的產(chǎn)品 Loctite? PC9020 Nordback? Backing Compound。由 3M 公司提供的 3MTMSc〇tCh-WeldTM環(huán)氧樹脂產(chǎn)品。還可使用其它類型的粘合劑（例如聚亞安酯、聚酯或其 它聚合物）來用于該應(yīng)用。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明施加的粘合劑的特征在于至少60MPa的最小耐壓強(qiáng)度。具有高耐壓 強(qiáng)度在這樣的應(yīng)用中是重要的，其中，在高壓瓷絕緣子組件中，粘合劑代替水泥漿（i)以抑 制固化的粘合劑在壓力負(fù)荷下的裂紋；（ii)確保粘合劑的尺寸穩(wěn)定性；以及（iii)在熱循 環(huán)條件下抵抗故障。粘合劑的其它期望特性包括至少17MPa的切變強(qiáng)度、在體積方面小于 3. 7%的收縮量（STM-753)以及在多樣環(huán)境條件（例如，凍融循環(huán)和從-50C至+70C的溫度） 下抵抗惡化的能力。粘合劑結(jié)合應(yīng)當(dāng)具有30年的壽命，在該期間，其應(yīng)當(dāng)?shù)挚挂?uv福射引 起的惡化，并不易于受到裂紋或粉化的影響。然而，可通過將UV保護(hù)涂層施加到粘合劑的 暴露表面來實現(xiàn)對uv損害的防護(hù)。在由合適金屬材料（例如，鋁、鐵、鋼）形成的凸緣的情 況下，粘合劑還應(yīng)當(dāng)設(shè)計成具有穩(wěn)定的熱膨脹系數(shù)，即，在快速或極限溫度周期期間，使粘 合劑與凸緣金屬之間的不同膨脹率最小。在加工接頭期間，粘合劑必須能夠忍受約IlOC的 固化溫度大約三天，以增強(qiáng)機(jī)械屬性。
[0037] 在具有這些屬性以及低預(yù)固化粘性的粘合劑材料情況下，整個組裝過程（包括注 射粘合劑和固化接頭）適用于自動制造。在這方面，本發(fā)明的另一特征是基于（i)比較短 的粘合劑固化時間（與用水泥漿形成的接頭所需的固化時間相比）；以及（ii)選擇與其它 方法步驟相容的固化時間和固化溫度，提供了減少的制造時間。這使得可同時執(zhí)行多個步 驟，并可進(jìn)行自動制造。與這些能力相比，使用波特蘭水泥漿限制了自動制造的能力。除了 需要持續(xù)很久的固化時間外，固化的漿產(chǎn)品的質(zhì)量（例如，機(jī)械屬性）對微小的成分變化十 分敏感。另一方面，用粘合劑代替水泥漿會使得提供恒定自動混雜及使用自動分配機(jī)械相 對簡單和經(jīng)濟(jì)。而且，固化時間還可易于修改，以與同時執(zhí)行的另一方法步驟兼容?；谶x 擇粘合劑、混合比率和固化溫度，可以減少固化時間。
[0038] 所表明的優(yōu)點在制造高壓瓷絕緣子組件（比如電流變壓器、電壓變壓器或組合的 變壓器）時得以實現(xiàn)。這些變壓器通常具有機(jī)械地固定在瓷絕緣子體內(nèi)的中空區(qū)域中的電 活性子組件60。見圖2,包括電活性部件的子組件60是在將部件組裝到瓷體中之前或之后 干燥的烤爐或高壓鍋。隨后，在用絕緣流體填充空腔并密封空腔之前，將組件放置在烤爐干 燥單元中，以干燥電活性部件?？稍趯α骷訜峥鞠渲性谏叩臏囟认禄蛟诟邏哄佒性?00C 至140C的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行環(huán)氧樹脂固化過程。示例性條件是在110C下三天固化周期。本 發(fā)明的特征是提供粘合劑材料，其符合上面說明的規(guī)格，并還具有至少100C的額定固化溫 度，以承受干燥過程，而不會損害粘合劑屬性。
[0039] 在這些組合特征的情況下，可在升高的溫度下執(zhí)行干燥的時間周期期間固化粘合 劑材料。當(dāng)未固化的粘合劑材料具有適于注射的低粘性時，例如小于20000cPs，整個制造方 法可自動化，相對于制造包括由水泥漿形成的瓷金屬接頭的瓷絕緣子組件所需的時間，制 造時間可大大減少。
[0040] 一種形成瓷絕緣子結(jié)構(gòu)（包含適用于將鋁表面結(jié)合到瓷的粘合劑材料）的制造方 法可包括以下步驟：
[0041] 1、加工具有端區(qū)域的中空或?qū)嵭拇审w，端區(qū)域具有構(gòu)造成插入形成在安裝板上的 凸緣連接部分內(nèi)的外表面。
[0042] 2、提供安裝板，安裝板具有沿凸緣連接部分的內(nèi)表面形成的溝槽，以便于凸緣內(nèi) 表面與沿瓷體端區(qū)域的外表面之間的機(jī)械鎖定。
[0043] 3、提供單個或多個注射端口，所述注射端口從凸緣連接部分的外表面延伸穿過凸 緣，到達(dá)凸緣內(nèi)表面，適用于通過該注射端口注射粘合劑材料。
[0044] 4、將中空或?qū)嵭拇审w的端區(qū)域插入凸緣連接部分中，以鄰近凸緣的內(nèi)表面放置瓷 體端區(qū)域的外表面，瓷體端區(qū)域的外表面的一部分與凸緣的內(nèi)表面之間有間隙。
[0045] 5、經(jīng)由所述端口注射粘合劑以用粘合劑填充間隙，并填充瓷與金屬表面之間的所 有空隙。
[0046] 6、在瓷體的中空區(qū)域內(nèi)提供電活性部件的子組件。
[0047] 7、在粘合劑完全固化之前，將子組件機(jī)械地固定在瓷絕緣子體的中空區(qū)域中。
[0048] 8、在粘合劑部分地固化以充分地穩(wěn)定用于結(jié)構(gòu)的移動的接頭之后，將結(jié)構(gòu)放置在 加熱環(huán)境中，以同時干燥電活性部件，并完全固化粘合劑材料。
[0049] 9、通過提供介電材料將子組件完全裝配在中空區(qū)域中，并密封中空區(qū)域免受周圍 環(huán)境影響。
[0050] 已描述了形成瓷絕緣子結(jié)構(gòu)的制造方法、在瓷絕緣子結(jié)構(gòu)與金屬結(jié)構(gòu)之間形成結(jié) 構(gòu)接頭的方法以及具有位于瓷絕緣子體與金屬結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)接頭類型的高壓絕緣子結(jié) 構(gòu)。
[0051] 用于形成瓷絕緣子結(jié)構(gòu)的制造方法包括提供中空或?qū)嵭拇审w，其具有構(gòu)造成通過 插入凸緣內(nèi)而連接到凸緣的端區(qū)域。金屬凸緣具有開口，所述開口用于沿內(nèi)金屬表面接收 進(jìn)入所述凸緣中的瓷體端區(qū)域。將瓷體的端區(qū)域插入凸緣開口中，以鄰近凸緣的內(nèi)表面放 置瓷體端區(qū)域的外表面，瓷體端區(qū)域的外表面的至少一部分與凸緣的內(nèi)表面之間有間隙。 將粘合劑放入間隙中，粘合劑填充空隙，以在瓷和金屬表面之間建立結(jié)合。將電活性子組件 定位在瓷中空體的中空區(qū)域中。將電活性子組件固定在瓷絕緣子體的中空區(qū)域中。在部分 地固化粘合劑以充分地穩(wěn)定用于所述結(jié)構(gòu)的移動的接頭之后，將結(jié)構(gòu)放置在加熱環(huán)境中， 以同時干燥電活性部件，并完全固化粘合劑以提供所述結(jié)合。
[0052] 用于形成瓷絕緣子結(jié)構(gòu)與金屬結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)接頭的方法包括提供用在高壓輸 電應(yīng)用中的那種類型的瓷體，所述瓷體具有通過插入凸緣內(nèi)而連接到所述凸緣的端區(qū)域。 提供金屬凸緣，金屬凸緣具有用于接收所述瓷體端區(qū)域的開口，所述凸緣包括內(nèi)金屬表面， 所述端區(qū)域沿所述內(nèi)金屬表面被接收。將所述瓷體的端區(qū)域插入凸緣開口中，以鄰近所述 凸緣的內(nèi)表面放置所述瓷體端區(qū)域的外瓷表面，所述瓷體端區(qū)域的外表面的一部分與所述 凸緣的內(nèi)金屬表面之間有間隙。在所述瓷體端區(qū)域的外表面與所述凸緣的內(nèi)表面之間通 過將粘合劑放置在所述間隙中而形成結(jié)合來產(chǎn)生結(jié)構(gòu)接頭，所述粘合劑的特征在于至少 60MPa的耐壓強(qiáng)度，以給所述結(jié)合提供結(jié)構(gòu)完整性。
[0053] 具有位于瓷絕緣子體和金屬結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)接頭類型的高壓絕緣子結(jié)構(gòu)包括用 在高壓輸電應(yīng)用中那種類型的瓷體。所述瓷體具有構(gòu)造成通過插入凸緣內(nèi)而連接到所述凸 緣的端區(qū)域。金屬凸緣具有用于接收所述瓷體的端區(qū)域的開口，包括內(nèi)金屬表面，所述瓷體 端區(qū)域沿所述內(nèi)金屬表面定位，從而在所述瓷體與所述凸緣之間提供接頭。所述瓷體端區(qū) 域的外瓷表面鄰近所述凸緣的內(nèi)金屬表面，所述瓷體端區(qū)域的外表面的一部分與所述凸緣 的內(nèi)金屬表面之間有間隙。粘合劑定位在所述間隙中，并在所述瓷體端區(qū)域的外表面與所 述凸緣的內(nèi)表面之間延伸，以在所述瓷體端區(qū)域與所述凸緣之間形成結(jié)合，其中，所述粘合 劑的特征在于至少60MPa的耐壓強(qiáng)度，以給所述結(jié)合提供結(jié)構(gòu)完整性。
[0054] 盡管本文中顯示和描述了本發(fā)明的許多實施例，但是這些實施例僅僅以示例的形 式提供。在不脫離本發(fā)明的情況下，可以進(jìn)行許多修改、改變和替代。相應(yīng)地，本發(fā)明僅由 所附權(quán)利要求書的精神和范圍限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種形成瓷絕緣子結(jié)構(gòu)的制造方法，包括： 提供用在高壓輸電應(yīng)用中的類型的中空或?qū)嵧?、瓷體，所述瓷體具有構(gòu)造成通過插入凸 緣內(nèi)而連接到所述凸緣的端區(qū)域； 提供具有開口的金屬凸緣，所述開口沿開口內(nèi)金屬表面接收進(jìn)入所述凸緣中的瓷體端 區(qū)域； 將所述瓷體端區(qū)域插入凸緣開口中，W鄰近所述凸緣的內(nèi)表面放置所述瓷體端區(qū)域的 外表面，所述瓷體端區(qū)域的外表面的一部分與所述凸緣的內(nèi)表面之間有間隙； 在間隙中提供粘合劑，所述粘合劑填充空隙并在所述瓷和金屬表面之間建立結(jié)合； 將電活性部件的子組件裝配在所述瓷體的中空區(qū)域中； 將電活性部件的子組件固定在瓷絕緣子體內(nèi)的中空區(qū)域中；W及 在所述粘合劑部分地固化W充分穩(wěn)定用于所述結(jié)構(gòu)的移動的接頭之后，將所述結(jié)構(gòu)放 置在加熱環(huán)境中，W同時干燥所述電活性部件和完全固化所述粘合劑W提供所述結(jié)合。
2. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，包括提供一個或多個注射端口，所述注射端口從所 述凸緣的外表面延伸穿過所述凸緣的內(nèi)表面，到達(dá)所述間隙；W及 經(jīng)由所述一個或多個注射端口注射所述粘合劑，W用所述粘合劑填充所述間隙，從而 在所述瓷體端區(qū)域的外表面與所述凸緣的內(nèi)金屬表面之間建立結(jié)合。
3. 如權(quán)利要求2所述的制造方法，其中，注射所述粘合劑的步驟填充了所述瓷與所述 凸緣的內(nèi)金屬表面之間的所有空隙。
4. 如權(quán)利要求2所述的制造方法，其中，所述粘合劑是環(huán)氧樹脂配制劑、聚亞安醋粘合 劑、聚醋粘合劑或另一聚合粘合劑。
5. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述凸緣的內(nèi)表面具有便于將所述凸緣結(jié)合 到所述粘合劑的表面紋理結(jié)構(gòu)。
6. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述凸緣的內(nèi)表面包括一系列溝槽，W提供所 述凸緣的內(nèi)表面與固化的粘合劑之間的機(jī)械鎖定。
7. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，在固化粘合劑的同時執(zhí)行將子組件固定在所 述瓷絕緣子體內(nèi)的中空區(qū)域中的步驟。
8. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，裝配所述子組件包括在所述中空區(qū)域中提供 介電材料，并密封所述中空區(qū)域免受周圍環(huán)境影響。
9. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，在所述瓷體端區(qū)域的外表面與所述凸緣的內(nèi) 表面之間注射和固化所述粘合劑的步驟通過形成一結(jié)合而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)接頭，所述粘合劑的特 征在于至少60MPa的耐壓強(qiáng)度，W給所述瓷和金屬表面之間的所述結(jié)合提供結(jié)構(gòu)完整性。
10. -種在瓷絕緣子結(jié)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)之間形成結(jié)構(gòu)接頭的方法，包括： 提供用在高壓輸電應(yīng)用中的類型的瓷體，所述瓷體具有構(gòu)造成通過插入凸緣內(nèi)而連接 到所述凸緣的端區(qū)域； 提供具有用于接收所述瓷體端區(qū)域的開口的金屬凸緣，所述凸緣具有內(nèi)金屬表面，所 述端區(qū)域沿所述內(nèi)金屬表面被接收； 將所述瓷體的端區(qū)域插入凸緣開口中，W鄰近所述凸緣的內(nèi)表面放置所述瓷體端區(qū)域 的外瓷表面，所述瓷體端區(qū)域的外表面的一部分與所述凸緣的內(nèi)金屬表面之間有間隙；W 及 在所述瓷體端區(qū)域的外表面與所述凸緣的內(nèi)表面之間通過將粘合劑放置在所述間隙 中而形成結(jié)合來產(chǎn)生結(jié)構(gòu)接頭，所述粘合劑的特征在于至少60MPa的耐壓強(qiáng)度，W給所述 結(jié)合提供結(jié)構(gòu)完整性。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述瓷體是中空體類型，用于容納高壓應(yīng)用中的 步降變壓器。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，提供所述凸緣的步驟包括沿所述凸緣的內(nèi)表面 限定出便于將所述粘合劑結(jié)合到凸緣表面的表面紋理結(jié)構(gòu)。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，形成在所述凸緣內(nèi)表面上的表面紋理結(jié)構(gòu)包括 一系列溝槽，使得除了提供到內(nèi)表面的結(jié)合之外，所述粘合劑連同所述溝槽一起還提供所 述凸緣內(nèi)表面與沿所述瓷體端區(qū)域的外表面之間的機(jī)械鎖定。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述瓷體端區(qū)域的外表面包括形成在所述瓷體 端區(qū)域的外瓷表面上的紋理結(jié)構(gòu)，W便于瓷表面與所述凸緣內(nèi)表面之間的粘合劑結(jié)合。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述瓷體端區(qū)域的外表面包括在所述瓷體端區(qū) 域的外瓷表面上提供紋理結(jié)構(gòu)的砂帶。
16. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，通過W下方式執(zhí)行產(chǎn)生結(jié)構(gòu)接頭的步驟： 提供一個或多個注射端口，所述注射端口從所述凸緣的外表面延伸穿過所述凸緣的內(nèi) 表面，到達(dá)所述間隙；W及 經(jīng)由所述一個或多個注射端口注射所述粘合劑，W用所述粘合劑填充所述間隙，從而 粘合劑在所述瓷體端區(qū)域的外表面與所述凸緣的內(nèi)金屬表面之間提供結(jié)合。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，注射所述粘合劑的步驟填充了所述瓷與所述凸 緣的內(nèi)金屬表面之間的所有空隙。
18. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述粘合劑是環(huán)氧樹脂配制劑、聚亞安醋粘合 劑、聚醋粘合劑或另一聚合粘合劑。
19. 一種具有位于瓷絕緣子體和金屬結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)接頭類型的高壓絕緣子結(jié)構(gòu)，包 括： 用在高壓輸電應(yīng)用中的類型的瓷體，所述瓷體具有構(gòu)造成通過插入凸緣內(nèi)而連接到所 述凸緣的端區(qū)域； 金屬凸緣，具有用于接收所述瓷體的端區(qū)域的開口，所述凸緣包括內(nèi)金屬表面，所述瓷 體端區(qū)域沿所述內(nèi)金屬表面定位，從而在所述瓷體與所述凸緣之間提供接頭，所述瓷體端 區(qū)域的外瓷表面鄰近所述凸緣的內(nèi)金屬表面，所述瓷體端區(qū)域的外表面的一部分與所述凸 緣的內(nèi)金屬表面之間有間隙； 粘合劑，定位在所述間隙中，并在所述瓷體端區(qū)域的外表面與所述凸緣的內(nèi)表面之間 延伸，W在所述瓷體端區(qū)域與所述凸緣之間形成一結(jié)合，其中，所述粘合劑的特征在于至少 60MPa的耐壓強(qiáng)度，W給所述結(jié)合提供結(jié)構(gòu)完整性。
20. 如權(quán)利要求19所述的高壓絕緣子結(jié)構(gòu)，其中，所述凸緣包括一個或多個注射端口， 所述注射端口從所述凸緣的外表面延伸穿過所述凸緣，W提供用于將粘合劑注入所述間隙 中的路徑。
21. 如權(quán)利要求19所述的高壓絕緣子結(jié)構(gòu)，其中，當(dāng)豎立在地面上方時，所述瓷體具有 在高度上延伸至少兩米的長度尺寸，所述瓷體容納高壓步降變壓器，其中，所述粘合劑具有 耐壓強(qiáng)度，當(dāng)所述瓷體放置在基座上時，所述耐壓強(qiáng)度提供所述接頭支撐所述瓷體所必要 的結(jié)構(gòu)完整性，在受到風(fēng)力負(fù)荷或地震活動性的環(huán)境中，所述基座在地面上方延伸至少兩 米高度。
22. 如權(quán)利要求19所述的高壓絕緣子結(jié)構(gòu)，其中，所述凸緣包括沿所述凸緣的內(nèi)表面 的表面紋理結(jié)構(gòu)，所述表面紋理結(jié)構(gòu)便于將所述粘合劑結(jié)合到凸緣表面。
23. 如權(quán)利要求19所述的高壓絕緣子結(jié)構(gòu)，其中，形成在所述凸緣內(nèi)表面上的表面紋 理結(jié)構(gòu)包括一系列溝槽，使得除了提供到內(nèi)表面的結(jié)合之外，所述粘合劑連同所述溝槽一 起還提供所述凸緣內(nèi)表面與沿所述瓷體端區(qū)域的外表面之間的機(jī)械鎖定。
24. 如權(quán)利要求22所述的高壓絕緣子結(jié)構(gòu)，其中，所述瓷體端區(qū)域的外表面包括便于 瓷表面與所述粘合劑之間的粘合劑結(jié)合的紋理結(jié)構(gòu)。
25. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述粘合劑是環(huán)氧樹脂配制劑、聚亞安醋粘合 劑、聚醋粘合劑或另一聚合粘合劑。
【文檔編號】H01B17/66GK104471653SQ201380010134
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月13日
【發(fā)明者】P.迪亞曼蒂, R.麥克塔格特, J.阿瓊 申請人:西門子公司