JPH087684A - セラミックの高圧絶縁体 - Google Patents

セラミックの高圧絶縁体

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JPH087684A
JPH087684A JP7150012A JP15001295A JPH087684A JP H087684 A JPH087684 A JP H087684A JP 7150012 A JP7150012 A JP 7150012A JP 15001295 A JP15001295 A JP 15001295A JP H087684 A JPH087684 A JP H087684A
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JP
Japan
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insulator
shank
metal cap
cap
voltage insulator
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JP7150012A
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English (en)
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Martin Kuhl
マルティン・クール
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Ceramtec GmbH
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Ceramtec GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/14Supporting insulators
    • H01B17/16Fastening of insulators to support, to conductor, or to adjoining insulator
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/38Fittings, e.g. caps; Fastenings therefor
    • H01B17/40Cementless fittings

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  • Insulators (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Discharge Heating (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正確な寸法を有し、またそれらを維持し、簡
単で強化が素早く、そして材料部品間に化学反応を生じ
ないセラミック材料の高圧絶縁体を提供すること。 【構成】 端に金属キャップが焼嵌められている成形シ
ールドを有するシャンクよりなる、セラミック材料の回
転対称高圧絶縁体であって、接合面部分の絶縁体の端
が、シャンクの直径の少なくとも1.05倍の厚さとな
るように形成されており、厚くなった端が円筒形に機械
加工され、そして端面まで続いている、上記の高圧絶縁
体を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、端に金属キャップが焼
嵌められている成形シールドを有するシャンクよりな
る、セラミック材料の回転対称高圧絶縁体に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミック材料の高圧絶縁体は屋外スイ
ッチングステーションおよび屋外電線に主に使用され
る。これらは、大気条件に合わせた漏洩路形成のための
シールドを備えた細長い絶縁体よりなる。シールドは、
厚さが機械的要件によって決定される絶縁体シャンク上
に取り付けられる。絶縁体または絶縁体シャンクの端
に、金属キャップあり、これを経て絶縁体シャンクから
さらに先の部品への力の伝達がなされる。高圧絶縁体は
回転対称となるように通常形成され、例えば、キャップ
が非対称であると、個々の結合は無視される;絶縁体キ
ャップは絶縁体シャンクの端を同心的に囲んでいる。機
械的荷重能力は絶縁体のシャンク直径によるばかりでな
く、シャンクの端の形状、金属キャップがシャンクに取
り付けられている様子、金属キャップの形状および材
料、そしてまた、原則として引っ張り力、圧縮力、曲げ
力および捩り力またはこれらの力の組み合わせである機
械的応力の種類にもよって決まる。従って、金属キャッ
プの構造は個々のケースにおける一般的な応力の種類に
よる。
【0003】公知の高圧絶縁体の場合、固体または中空
金属キャップを絶縁体端にすべり込ませて強化し、そし
て絶縁体シャンクと金属キャップとの間の間隙を各種セ
メント、鉛または注型用樹脂のような硬化充填材で満た
す。絶縁体の端はここでは様々な形になっている。すな
わち、引っ張り応力系の経路安定器(吊り下げ絶縁体)
は円錐形であり、嵌め込まれ(glaze)、しばしば
鋳造鉛で金属キャップ内に固定されている。曲げおよび
/または捩れ応力を受けるポスト絶縁体の場合、絶縁体
は通常、円筒形の端を有する。端はここでは溝を付けた
り、グリットと共に薄く延ばしたり、または波形を付け
るような様々な方法で粗くすることができる。ポルトラ
ンドセメントが充填材として主に使用される。ポスト絶
縁体の曲げ強さは絶縁体シャンク直径に対する充填材の
深さの比に強く依存する。吊り下げおよびポスト絶縁体
のための金属キャップの場合、外寸が非常に正確である
必要はないので、これらは通常、亜鉛メッキ鋳鉄よりな
る。絶縁体の外寸の精度が非常に要求される場合、金属
キャップは通常、アルミニウム合金よりなり、これらは
非常に正確に機械加工しなければならないものであり、
機械加工後の防食は必要としない。キャップの接合の際
に、絶縁体寸法に必要とされる精度を得るには、キャッ
プの配置時の応力を除く努力をしなければならない。
【0004】DE−A−36 43 651には、金属
キャップの、頭が球状のセラミック絶縁体端への焼き嵌
めが記載されている。この方法によると、セラミック加
工物が傷つかないように、部品を一緒に加熱し、接合
し、共に冷却する。特に中空絶縁体はメートル範囲の寸
法を有することがあるので、この種の接合法は絶縁体に
とって非常に複雑である。本発明はこれを解決しようと
するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、正確な寸法を有し、またそれらを維持し、簡単で強
化が素早く、そして材料部品間に化学反応を生じないセ
ラミック材料の高圧絶縁体を提供することである。さら
に、絶縁材料の機械的強さは、金属キャップへの絶縁体
端の挿入長さをできるだけ小さくするのに十分なもので
なければならない。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的は、接合面部分
の絶縁体の端が、シャンクの直径の少なくとも1.05
倍となるように形成されており、これらの厚くなった端
が、燃焼後、円筒形に機械加工され、そして端面まで続
いている、端に嵌められた収縮キャップを有するセラミ
ック材料の回転対称高圧絶縁体によって達せされる。
【0007】絶縁体に面している金属キャップの端は、
厚くなった絶縁体の端を越えて張り出し、そしてその端
面に、絶縁体の端面上にある止めを有する。嵌め込み溝
が金属キャップと絶縁体シャンクとの間に設けられてお
り、高さが少なくとも1.5mm、好ましくは2−5m
mの面が、絶縁体の端面上に設けられる。厚くし機械加
工した絶縁体の端および金属キャップの内面の粗さRa
は0.5−100μm、好ましくは0.8−30μm、
特に好ましくは1−10μmであり、溝はシリコーンゴ
ムのようなシーラントで満たされている。金属キャップ
は、シールを収容するための溝を有するフランジを有す
る。金属キャップは鋳造アルミニウム、精錬アルミニウ
ム合金、耐食性鋼材料または鋼、および防食表面被覆を
有する注型材料よりなる。適したセラミック材料は、特
に、磁器、酸化アルミニウム含有セラミック、ジルコニ
ウムシリケート、コージライトおよびステアタイト材料
である。
【0008】本発明の利点は本質的には、高圧絶縁体、
特に中空絶縁体のための、簡単な接合方法、寸法精度お
よび機械荷重値の再現性にある。中空絶縁体対しては、
より簡単なヒートシールが可能である利点がある。
【0009】本発明を図面を用いて以下に説明する。
【0010】厚くなった、機械加工された端3を有する
嵌め込み回転対称試験試料1、いわゆるショルダーロッ
ドを、アルミナ質磁器から製造した。ロッドの直径dは
75mmであり、端3の直径Dは95mmであった。金
属キャップ2は精錬アルミニウム合金からなっていた。
ロッド1の端3は燃焼後、周囲および端面を磨き、粗さ
aは1.3−2.5μmであった。くぼみ6中の金属
キャップ2の粗さRaは1.2−1.5μmであった。
くぼみ6の直径は端3の直径Dより小さかった;それら
の高さHは65mm、端3の高さhは60mmであり、
その結果、キャップとロッドとの間に溝7が形成され
た。金属キャップを250℃に加熱し、次に、ロッドの
端上にすべり込ませ、そして25℃に冷却した。その結
果、収縮によって金属−セラミック連接が形成された。
キャップの寸法により、半径方向の応力がセラミックに
生じる。この応力は計算することができる。
【0011】図1に従って、試験試料に最終的な引っ張
り強さ試験を行った。引っ張り力FTは矢印の方向に加
えた。190−230kNの破壊値が得られた。これは
43−52N/mm2のセラミック材料の引っ張り強さ
に相当する。これらの試験試料の破壊は常に溝7の部
分、すなわち、シャンク8から厚くなったシャンク端3
への転移部分で生じた。
【0012】図2に従って、試験試料の曲げ強さ試験を
行った。曲げ力FFは矢印の方向に加えた。半径方向の
応力と曲げ強さとの関係を図3に示す。50−100N
/mm2の強さの値が試験試料から得られ、その破壊個
所は溝7の肩5の部分である。低い強度値(<20N/
mm2)は金属キャップ2内の円形破壊によるものであ
る。
【0013】図3は、従来法に見られるようなばらつき
が生じない、接続地点部分における曲げ強さと半径方向
の応力との明らかな関係を示している。図3はまた、>
40N/mm2の半径方向の応力が、工業的に重要な曲
げ強さに必要であることも示している。−25℃ないし
+125℃の温度範囲、すなわち150℃の温度の隔た
りでの試験は、図3の測定点の再現性を確証しており、
半径方向の応力は60N/mm2より下に下がらない。
従って、本発明の特徴に従う高圧絶縁体の端に焼嵌めた
金属キャップは、気候が極端な地域における温度差が1
00℃まで予想される屋外で使用することもできる。
【0014】図4に示す磁器の中空絶縁体では、シャン
ク8は成形シールド4を有する。絶縁体の端3は、シャ
ンク8の直径dより大きな直径Dを有する。端3の外周
面および端3の面を磨くことによって、絶縁体の長さを
正確な数値にする。好ましくはアルミニウム合金または
ステンレス鋼よりなる、金属キャップ2は絶縁体の磨い
た端3上に半径方向の応力の下で配置する。金属キャッ
プ2は円周止め9を有し、これは絶縁体の強化の際、絶
縁体の端3の端面上にある。このようにして、絶縁体の
接続の正確な寸法が得られる。金属キャップ2の取り付
けは非常に簡単である。加熱した金属キャップを単に絶
縁体の端に押し込み、次に、絶縁体が直ちに取り扱うこ
とができるほどに数秒間冷却するだけである。わずか約
30分後に、絶縁体は金属キャップのセトリングを生じ
ることなく機械的試験を行うことができる。
【0015】機械的応力の結果としてのキャップの離脱
は収縮シートの半径方向の応力ばかりでなく、接合面間
の摩擦係数にもよるので、収縮シートの接合面の粗さは
非常に重要である。1−10μmの粗さRaがアルミニ
ウム/磁器を対にするのに特に有利である。中空絶縁体
において非常に重要なことは、また、磁器の中空絶縁体
へ固定する部品へのシーリングである。1−10μmの
対になったアルミニウム/磁器の粗さは水および気体を
透過せず、そのため、シール10は金属キャップ2のフ
ランジ11の溝13に配置することもできることが分か
った(図4)。しかしながら、シール10はまた、図5
に示すように、絶縁体の端3の端面上に配置することも
できる。
【0016】接合プロセスのために、図5に示すよう
に、絶縁体の端3が、高さが少なくとも1.5mmであ
り、そして絶縁体軸と2−45゜、特に5−30゜の夾
角をなす面12を有すると有利である。
【0017】絶縁体端に関連する収縮についての詳しい
研究から、絶縁体と金属キャップとの間のどのような動
きも、いかなる状況下でも避けなければならないことが
分かっている。絶縁材料の最高の機械的応力が加わる地
点に位置する部分、例えば端3からシャンク8への転移
部分に対してこの条件を満たすには、キャップ2の高さ
Hが絶縁体の端3の高さhより大きくなるように選択す
ると有利である。このように形成された溝7を単一成分
シリコーンゴムで満たすと、水たまりの形成を避けるこ
とができる。アセトキシ酢酸をベースにしたシリコーン
ゴムは、アルミニウムおよび滑らかな磁器への接着性が
すぐれている。
【0018】嵌め込み溝7は、そのノッチ効果のため、
高い機械的応力の下で優先破壊点を形成する。優先破壊
点の位置はキャップ2の張り出し長さによるので、溝7
はできるだけ平らにし、そして絶縁体シャンク上で丸み
を有するようにすると有利である。
【0019】ここでは中空絶縁体を最も都合よく適用で
きるので、本発明をこの例について説明してきた。もち
ろん、本発明の高圧絶縁体は固体ポスト絶縁体としても
または吊り下げ絶縁体としても形成することができる。
非常に高精度の部品、例えば電気高圧絶縁用のスイッチ
ングおよび作動器ロッドへの本発明の別の適用も可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】引っ張り試験のための試験試料の部分断面図で
ある。
【図2】曲げ試験のための試験試料の部分断面図であ
る。
【図3】半径方向の応力と曲げ強さとの関係を示す図で
ある。
【図4】中空ポスト絶縁体の一部の断面を示す図であ
る。
【図5】図4の変形を示す図である。
【符号の説明】
1 試験試料 2 金属キャップ 3 端 7 溝 8 シャンク 9 止め

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 端に金属キャップが焼嵌められている成
    形シールドを有するシャンクよりなる、セラミック材料
    の回転対称高圧絶縁体であって、接合面部分の絶縁体の
    端(3)が、シャンクの直径(d)の少なくとも1.0
    5倍の厚さとなるように形成されており、厚くなった端
    (3)が円筒形に機械加工され、そして端面まで続いて
    いる、上記の高圧絶縁体。
  2. 【請求項2】 絶縁体に面する金属キャップ(2)が、
    絶縁体の厚くなった端(3)を越えて張り出している、
    請求項1の高圧絶縁体。
  3. 【請求項3】 止め(9)がキャップの端面上に設けら
    れており、この止めが端(3)の端面上にある、請求項
    1または2の高圧絶縁体。
  4. 【請求項4】 嵌め込み溝(7)が金属キャップ(2)
    と絶縁体シャンク(8)との間に設けられている、請求
    項1または2の高圧絶縁体。
  5. 【請求項5】 高さが少なくとも1.5mm、好ましく
    は2−5mmの面(12)が、端(3)の端面上に設け
    られている、請求項1、2または4の高圧絶縁体。
  6. 【請求項6】 厚くなった絶縁体の端(3)の粗さRa
    が0.5−100μm、好ましくは0.8−30μm、
    特に好ましくは1−10μmである、請求項1、2、4
    または5の高圧絶縁体。
  7. 【請求項7】 キャップ(2)と絶縁体シャンク(8)
    との間の溝(7)がシーラントで満たされている、請求
    項1、2、4、5または6の高圧絶縁体。
  8. 【請求項8】 金属キャップ(2)が、シール(10)
    を収容するための溝(13)を有するフランジ(11)
    を有する、請求項1−7のいずれかの高圧絶縁体。
  9. 【請求項9】 金属キャップ(2)が鋳造アルミニウ
    ム、精錬アルミニウム合金、耐食性鋼材料または鋼、お
    よび防食表面被覆を有する注型材料よりなる、請求項1
    −8のいずれかの高圧絶縁体。
JP7150012A 1994-06-17 1995-06-16 セラミックの高圧絶縁体 Pending JPH087684A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE4421343A DE4421343A1 (de) 1994-06-17 1994-06-17 Hochspannungsisolator aus Keramik
DE4421343:3 1994-06-17

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JPH087684A true JPH087684A (ja) 1996-01-12

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JP (1) JPH087684A (ja)
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DE (2) DE4421343A1 (ja)
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