含光纤绝缘子及其制造工艺制造技术

一种含光纤的绝缘子包括一个绝缘子本体，该本体有一个通孔，通孔中插入一根光纤。通孔中部充有绝缘气体或有机材料，在通孔两端设有广口部分，广口部分内插有圆柱形部件及在绝缘气体或有机绝缘材料和圆柱形部件之间设有耐热粘合剂。同时公开了这种含光纤绝缘子的制造工艺。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到含光纤绝缘子，该绝缘子能够耐受例如由于应用场合的环境温度变化所引起的外加应力，并能长期维持其密封性能;以及涉及到绝缘子的制造工艺。在电站、输电线和配电线中，期望提供一种快速检测电力系统中故障并立即对这些故障进行检修的系统。通常，已知的有一种由光传感器检测异常电流及异常电压的设备，该传感器具有如法拉第效应及泡克尔斯(Pockels)效应的特性。另外，为了在故障探测器及设置在正常电源侧导体上的光传感器之间进行传输电流或传输电压的隔离，要采用绝缘子。因此，需要采用含光纤的绝缘子，该绝缘子在维持电气绝缘性能的同时只传输光信号。在为此目的所采用的光纤绝缘子中，除了光信号的传输性能外，还需要长期维持其机械强度和电气绝缘性能。在该含光纤绝缘子中，维持光纤和瓷料间密封性能的密封材料系采用一种有机材料或一种无机材料(如玻璃)，且它们二者分别具有特殊的优、缺点。在采用有机材料(如硅橡胶)作为密封材料的情况中，它能够紧密封住光纤和瓷料之间的一个空间，并且易于在低温下进行密封操作，因而具有易于大规模制造含光纤绝缘子的优点。与此相反，采用无机材料(如玻璃)作为密封材料时，由于无机材料与有机材料相比，本质上具有良好的抗大气影响性能及抗化学腐蚀性能，因而，如果材料的特性(如无机材料的热膨胀系数)与周围材料者相适应，就能获得长期优良可靠的密封和绝缘性能。在使用有机材料作为密封材料的含光纤绝缘子中，由于在一般情况下有机材料和瓷料之间的热膨胀系数大不相同，因此有一个缺点由于环境温度的变化会使作为密封材料用的有机材料发生劣化，且由于有机材料的劣化会造成光纤的损坏。再有，由于有机材料内长期产生的漏电痕迹会使有机材料劣化，故就维持密封及绝缘性能来讲，密封材料最好采用无机材料(例如玻璃)，它具有和瓷料基本相同的热膨胀系数。与此相反，在应用了上述玻璃的含光纤绝缘子中，由于必须使用大的熔炉，以便对整体的长瓷件进行加热将玻璃熔化，这就存在一个缺点设备的成本增加，并且也加大了耗电费用。再有，对于在含光纤绝缘子中采用的光纤，考虑到耐热性能，需要采用石英玻璃制的光导纤维。为了维持光纤的机械强度，对刚从石英玻璃制的源材料拔出的纤维，即以在其外表面覆盖一层有机材料作为覆盖层。该有机材料如硅树脂，尿烷树脂以及环氧树脂。由于若没有覆盖层，光纤的机械强度极低，覆盖层必须设在光纤的外表面上，以便于处理。但是，这样一种有机覆盖层，根本不能耐受300℃以上的热处理，因此，如果有机覆盖层一旦由于热处理等而劣化，则光导纤维就变得非常脆，于是在比热处理前低得多的力的作用下就断裂。例如，对于直径为125μm的光纤，在热处理前的光纤断裂负载为6kg，而在热处理后为0.5kg。因此，在将整个绝缘子加热以熔化用于密封的玻璃材料情况下，从瓷件中伸出的一部分光纤绝缘子强度就变得很低，并且在下一步工序中光纤就要断裂。因此，在将光纤密封在瓷件中后，含光纤绝缘子的相对的两个端面要进行镜面抛光，然后需用套圈将另外光纤与从该绝缘子裸露出的光纤进行光学上的连接。在这种情况下，就存在一个缺点，即制造步骤复杂且制造成本上升。本专利技术的一个目的是消除上述缺点，并提供含光纤绝缘子及其制造工艺，应用该工艺能够容易地制造出可靠的含光纤绝缘子。根据本专利技术，一种含光纤绝缘子，包括一个绝缘子本体，在该本体中心轴线部分设有一个通孔，且在该通孔中插入一根光纤，在本体的上述通孔中部填充一种绝缘气体或一种有机绝缘材料;该含光纤绝缘子包括设置在上述通孔两个端部的广口部分;插进上述广口部分并具有与该广口部分内表面相应的外表面的圆柱形部件，在所述圆柱形部件内的光纤，以及在上述圆柱形部件外表面和上述广口部分内表面之间的空间，均用无机材料密封;以及设置在所述绝缘气体或有机绝缘材料和所述圆柱形部件之间的耐热粘合剂部分。此外，根据本专利技术的工艺是用于制造一种含光纤绝缘子，它包括一个绝缘子本体，在本体的中心轴线部分设有一个通孔，且在该通孔内插入一根光纤，在本体内所述通孔的中部填充一种绝缘气体或一种有机绝缘材料;该工艺包括的步骤为(a)将光纤插入所述通孔，通孔的两个端部具有广口部分;(b)将上述绝缘气体或有机绝缘材料填充到所述通孔的中心部分;(c)将耐热粘合剂设置在由所述绝缘气体或有机绝缘材料组成的密封部分和所述广口部分之间;(d)将具有与所述广口部分内表面相应的外表面的圆柱形导电部件通过无机玻璃插入到上述广口部分内;(e)将无机玻璃部件通过光纤插入到所述圆柱形导电部件内;以及(f)熔化在所述广口部分内表面和所述圆柱形部件外表面之间的所述无机玻璃，以及熔化设置在设有光纤穿过的所述圆柱形部件中的所述无机玻璃部件，采用高频感应加热法加热所述圆柱形导电部件，以形成各端部密封结构。在上述结构中，由于采用了热膨胀系数与瓷料接近的玻璃材料作为密封材料，在含光纤绝缘子的应用期间，其密封部分能耐受由于环境温度变化产生的热应力，并呈现出良好长期密封性能。再有，由于采用了无机材料，则能够获得具有良好的抗大气影响性能的密封部分。再有，由于除了玻璃材料密封的两个端部以外，在绝缘子内部通孔部分中充满了一种绝缘气体(如六氟化硫等)或一种有机绝缘材料(如硅油、矿物油、硅滑脂、尿烷橡胶、硅橡胶等等)，则使得绝缘子的内部通孔部分的耐压比绝缘子表面耐压高，从而能够消除在绝缘子内部通孔部分内的闪络。再有，由于绝缘材料(如硅油、矿物油、硅滑脂、尿烷橡胶、硅橡胶等)能够紧密地密封或粘合在光纤和瓷件之间的空间，则甚至在由于密封部分机械损伤等使密封破坏时，亦能维持预定的密封性能，从而能得到密封可靠性较高的含光纤绝缘子。另外，由于在内部通孔部分内充满了有机绝缘材料，在内部通孔部分内没有空隙部分，或者由于绝缘气体(如六氟化硫等)安排在该内部的孔内，致使绝缘子的内部通孔部分的耐压上升。因此，在该内部通孔内不会产生电晕，从而就能够消除在长期施加电压状态下产生的光纤覆盖层的小漏电痕迹。还有，该含光纤绝缘子具有这样的结构，即其内部通孔部分的两端构成为锥形广口部分，该部分最好为锥形，且在该内部通孔部分内插入一个圆柱形导电部件，该部件处表面的形状与广口部分内表面相应。因此，在该圆柱形部件外表面和绝缘子之间的空间，以及在该圆柱形部件内表面和光纤之间的空间，就易于借助高频感应加热的方法将设在该圆柱形导电部件内、外表面上的无机玻璃加热，而实现由玻璃材料密封，因此使易于制造端部密封部分成为可能。再有，由于在绝缘气体或有机绝缘材料和圆柱形部件之间设置了一种无机粘合剂，该粘合剂主要由硅石和矾土或耐热有机粘合剂(如聚酰亚胺树脂或氟硅氧烷树脂)组成，则能够降低对绝缘气体(如六氟化硫等)或有机绝缘材料的热传导;该有机绝缘材料在对绝缘子两个端部进行密封处理而对绝缘子加热情况下是容易损坏的。在含光纤绝缘子具有上述结构且在内通孔部分中充满有机绝缘材料(如硅橡胶、尿烷橡胶等)情况下，最好使用这样一种光纤，即一种玻璃纤维，主要由石英组成，其外表面覆盖一种有机材料，该有机材料紧敷在该光纤上，以维持与其相结合的机械强度;用硅烷耦合剂对该覆盖层的外表面进行涂料处理，以维持在橡胶与光纤之间可靠的接合。还有，上述的橡胶最好采用在断裂点具有预定抗拉强度和延伸率的材料，因为这有利于适应由环境温度变化而产生的收缩和膨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括一个绝缘子本体的含光纤绝缘子，在其本体的中心轴线部分设有一个通孔，该通孔中插入一根光纤，且在所述通孔中部充入绝缘气体或有机绝缘材料，所述含光纤绝缘子包括：　　设在所述通孔两端部内的广口部分；　　插入到所述广口部分内且具有与所述广口部分内表面相应的外表面的圆柱形部件；在所述圆柱形部件内的光纤和在所述圆柱形部件外表面和所述广口部分内表面之间的空间由无机材料密封；以及　　设在上述绝缘气体或有机绝缘材料与上述圆柱形部件之间的耐热粘合剂部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1988-12-6 306,960/881.一种包括一个绝缘子本体的含光纤绝缘子，在其本体的中心轴线部分设有一个通孔，该通孔中插入一根光纤，且在所述通孔中部充入绝缘气体或有机绝缘材料，所述含光纤绝缘子包括设在所述通孔两端部内的广口部分；插入到所述广口部分内且具有与所述广口部分内表面相应的外表面的圆柱形部件；在所述圆柱形部件内的光纤和在所述圆柱形部件外表面和所述广口部分内表面之间的空间由无机材料密封；以及设在上述绝缘气体或有机绝缘材料与上述圆柱形部件之间的耐热粘合剂部分。2.根据权利要求1的一种含光纤绝缘子，其中上述广口部分为圆锥形。3.一种制造含光纤绝缘子的工艺，该绝缘子包括一个绝缘子本体，在该本体的中心轴线部分内设有一...

【专利技术属性】
技术研发人员：清家捷二，美马敏元，森幸一，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]