JP2010514395A - ブッシング及びこのブッシングを製造するための方法 - Google Patents

Abstract

導電体のロッドを収容するための、電場グレーディング・インシュレイション（５）により取り囲まれたダクト（６）を備えたブッシングであって、グレーディング・インシュレイション（５）を中に封入する円筒形のシェル（２）を備えたコア（１）と；前記シェル（２）の周囲を取り囲むフランジ（３）と；を有し、このフランジには、当該ブッシングが壁（４）にボルト（１２）で取り付けられることを可能にするために、その周囲に亘って分布された貫通孔（８）が設けられている。シェル（２）及びフランジ（３）は、一体物であって、例えば無機のフィラー材料と混合されたプラスチック材料などの、絶縁マトリクス材料からなる。貫通孔（８）は、本質的にリング形状の金属インサート（９）により取り囲まれ、各インサートは、フランジ（３）の表面に揃う環状の表面を形成し、この環状の表面は、ボルト（１２）のヘッドと接触して、フランジ（３）に対してボルトにより加えられる力を引き受ける。テスト・タップ（１３）は、コンタクト・ピン（１４）を有し、このコンタクト・ピンは、グレーディング・インシュレイション（５）の最も外側のレイヤに、導電性を有する状態で接続され、且つ、コンタクト・リング（１５）により取り囲まれている。このコンタクト・リングは、接続ワイヤ（１７）により全ての第二の金属インサート（９）に接続されていて、これらの接続ワイヤは、テスト・タップ（１３）が使用状態ではなく、金属キャップによりカバーされているときに、コンタクト・リング（１５）を介してコンタクト・ピン（１４）を接地するために用いられる。コア（１）は、型の中にグレーディング・インシュレイション（５）のコンポーネント及び他のパーツが固定された後に、型を液体マトリクス材料で満たすことにより製造される。
【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１の前提書き部分に基づくブッシング、及びそのようなブッシングを製造するための方法に係る。このタイプのブッシングは、電気的なコンデンサ・ブッシングと呼ばれ、中電圧及び高電圧の電気的な設備において、例えば、変圧器の金属壁、タンク、または、サブ・ステーション・ハウジングなどの、接地されたバリアの中を通して導電体を導くために使用されている。

金属、特にアルミニウムで作られたフランジを備えた、一般的なタイプのブッシングが、良く知られている。しかしながら、それらはやや高価である。特に、製造プロセスが、やや複雑である。第一に、電場グレーディング・インシュレイション及びテスト・タップの接続ポイントを有するコアが、例えば、成形及び機械加工による仕上げにより、製造されなければならない。高価な金属フランジが、別個に製造され、次いで、通常接着剤を用いて、コアに固定され、それにより、テスト・タップの接続ポイントを備えた電気的な接続が確立されなければならない。

本発明によれば、フランジは、コアと一体物であって、同一の絶縁マトリクス材料を有している。機械加工は、必要とされない。製造コストがかなり減少される。しかしながら、プラスチック・フランジの表面は、通常、軟らか過ぎて、当該ブッシングを、例えば、何らかの平面、ハウジングまたは壁に取り付けるために使用される、ボルトにより加えられる高い機械的な負荷に耐えることができない。また、既知の一般的なブッシングの金属フランジは、ハウジングの中に組み込まれたテスト・タップのテスト・コンタクトを接地するために使用され、当該ブッシングを壁に取り付けるために使用されるボルトを介して、接地コンタクトと壁の間の導電性の接続を確立する。しかし、電気的に絶縁材料を有するフランジを備えたブッシングにおいて、そのような接続は、自動的には存在しない。

しかしながら、請求項１の中の特徴付けの部分の中に挙げられた特徴のために、これらの問題が同時に解決される。本発明に基づくブッシングは、頑丈で、且つ、壁に信頼性高く固定されることが可能であり、またそれと同時に、壁との接地の接触に対して要求される導電性の接続を、金属フランジを備えた既知の一般的なブッシングと同じように、確立する。

本発明はまた、請求項に記載されたような、ブッシングを製造する特にシンプルで且つコスト効率の良いやり方に係り、ここで、型の中に、グレーディング・インシュレイション（grading insulation）及び他のコンポーネントの要素を配置した後に、型を絶縁マトリクス材料で満たすことにより、フランジを含むブッシングが、ワンショットで、本質的に完成される。

図１は、本発明に基づくブッシング及びこのブッシングが取付けられた壁の一部の側面図を示す。 図２は、図１の中の、II−II線に沿う断面を示す。 図３は、図１の中の、III−III線に沿う長手方向断面を示す。 図４は、図３の一部の、更なる細部を含む拡大図を示す。

本発明が、以下において、以下の図面を参照しながら説明される。これらの図面は、単に実施形態を示すものである。

このブッシングは、フランジ３により取り囲まれたほぼ円筒形のシェル２を備えたコア１を有し、このフランジは、シェル２の周囲を取り囲むスリーブ、及び、例えば、変圧器またはサブ・ステーション・ハウジングの金属壁のような平らな接地された壁４などに、ブッシングを取り付けるための環状の部分を備えている。シェル２とフランジ３は、一体物であって、絶縁マトリクス材料、好ましくはプラスチック材料、からなり、それは、例えば、ポリマーまたはポリマーの混合物または絶縁樹脂であって、好ましくは、シリカ、アルミナまたは窒化ボロンのような無機のフィラー材料が混合されている。フランジ３の平らな第一の面は、壁４またはハウジングと接触している。

シェル２は、電場グレーディング・インシュレイション５（図３参照方）を内部に封入していて、この電場グレーディング・インシュレイションは、マトリクス材料で含浸された多孔質材料のウェブ、特に紙または繊維織物、で作られた巻かれたものとして形成され、例えば、金属フォイルのシートとして形成された複数の円筒形の同軸状のまたは巻かれた導電体レイヤが、巻かれたものの隣り合うターンの間にそれぞれ配置されている。グレーディング・インシュレイション５は、導電体のロッド（図示せず）を収容するための軸方向のダクト６の周囲を取り囲んでいる。ダクト６の一方の端に、スリーブ７が設けられ、このスリーブは、導電体のロッドを接触させるためのコンタクト要素として使用される。スリーブ７は、金属、例えばアルミニウム、からなり、グレーディング・インシュレイション５の最も内側の導電体レイヤに導電性を有する状態で接続されている。

フランジ３は、横方向に突出してアウター・シェル２を周方向に取り囲み、複数の軸方向の貫通孔８を有している。これらの貫通孔は、その周囲に沿って、一様に配置されていて、例えば、図２に示すように、それらの１２個が分布されている。貫通孔８のそれぞれは、フランジ３の中に部分的に埋め込まれた金属インサート９により形成され、各金属インサートは、ネジ付きのリング１０を有している（図４）。このリングは、貫通孔８の周囲を取り囲み、第一の面と反対側のフランジ３の第二の面に近い側の端部に、横方向に外側に突出する縁１１が形成されていて、この縁は、前記フランジ３の第二の面と揃う環状の表面を有している。リング１０のそれぞれは、ネジ付きのボルト１２を収容し、このボルトのヘッドは、縁１１の環状の表面に突き当たり、このボルトは、貫通孔８の中を通って伸び、壁４の中の揃えられたネジ孔の中に入る。

ボルト１２が締結されたとき、それらのヘッドによりフランジ３の第二の面の上に加えられる圧力が、縁１１の環状の表面の上に作用する。前記環状の表面が、例えばアルミニウムまたは鋼からなる、金属インサート９により形成されているので、それらは硬く、磨耗しにくく、従って、かなりの力が、フランジ３の表面に損傷を与えるリスク無しで、フランジ３と壁４の間の信頼性の高い機械的な接続を確保するために、加えられても良い。フランジは、典型的には環状であるが、壁４またはハウジングに取り付けられることになるその第一の側でフランジを取り付けるために、適切な他のデザインが使用されることも可能である（例えば、外側に矩形の形状を有するフランジ）。

フランジ３のスリーブ上に、テスト・タップ１３が設けられ、このテスト・タップは、円筒形のシェル２から径方向外側に突出している。テスト・タップ１３は、コンタクト・ピン１４として形成されたテスト・コンタクトを有していて、このテスト・コンタクトは、グレーディング・インシュレイション５の最も外側の導電体レイヤに導電性を有する状態で接続されている。コンタクト・ピン１４は、接地コンタクトとして使用されるコンタクト・リング１５により、間隔を開けて、同軸状に取り囲まれている。絶縁リング１６は、コンタクト・リング１５をコンタクト・ピン１４から分離させて、フラッシュオーバーを防止する。金属インサート９の第二のものは、それぞれ、例えば接続ワイヤ１７などの、接続要素により、コンタクト・リング１５に導電性を有する状態で接続されている。接続ワイヤ１７は、それぞれ，通常金属の、例えば、アルミニウムまたは銅の、導電性の材料からなる。それらは、等しい電気抵抗を有するように、等しい長さ及び断面を有している。

通常、テスト・タップ１３は、金属キャップ（図示せず）によりカバーされている。この金属キャップは、コンタクト・ピン１４をコンタクト・リング１５に導電性を有する状態で接続し、それにより、グレーディング・インシュレイション５の最も外側の導電体レイヤが接地されることになる。キャップが取り外されたとき、コンタクト・ピン１４がコンタクト・リング１５から電気的に切り離され、測定機器の、例えば電圧計の、入力部に接続されることが可能になり、それにより、診断及び他の目的の、電気的な測定が実施される。

上記のブッシングは、以下のように製造される：
第一に、電場グレーディング・インシュレイション５のために巻かれるものが、多孔質材料のウェブから巻かれ、金属フォイルのシートが、連続するターンの間に挿入される（または、多孔質材料が金属コーティングを有しているか、あるいは、ネットの形状またはメッシュ状の材料が使用される）；
次いで、この電場グレーディング・インシュレイションは、様々な金属パーツ、即ち、スリーブ７、金属インサート９、コンタクト・ピン１４、接地コンタクト１５、接続ワイヤ１７、及びその他の電気的な接続とともに、型の内側に固定される。

それから、型が液体絶縁マトリクス材料で満たされる。それは、例えば、プラスチック材料であり、特に、ポリマーまたはポリマーの混合物または樹脂あり、好ましくは、先に述べたように、シリカ、アルミナ、ドロマイト（dolomite）、ウラストナイト（wollastonite：ケイ灰石）または窒化ボロンのような、無機のフィラー材料が添加される。このステップは、異なるやり方で実施されることも可能であり、それには、例えば、真空鋳造、または、好ましくは、自動化された圧力ゲル化（pressure gelation）、または射出成形などが含まれる。マトリクス材料は、シェル２及びフランジ３を形成し、それと同時に、巻かれたものの多孔質材料に含浸が行われ、グレーディング・インシュレイション５の形成が完了する。その後で、マトリクス材料が硬化される。マトリクス材料が十分に固まったとき、型が開かれ、ブッシングが取り出される。

本発明の範囲の中で上記のデザインを変更する多くのやり方がある。特に、金属インサートは、様々な形状であることが可能であり、例えば、各金属インサートが、貫通孔の中を通ってフランジの第一の面まで伸び、且つ第一の面に近い側の端部に第二の縁が形成されたリングを有していても良い。複数の金属インサートを単一の金属インサートにより置き換えることも可能である。その単一の金属インサートは、例えば、リングの形態であって、本質的にフランジの周囲に従い、貫通孔により中断される環状の表面を形成する。接続ケーブル類または嵩張る接続ピースが、接続ワイヤの代わりに使用されても良く、十分な電気的な導電性を備えているならば、様々な材料が使用されることが可能である。

接地コンタクトが、少なくとも一つのコンタクト・ピースに、フランジの周囲に亘って本質的に一様に分布された三つまたはより多くの位置で接続されることは、好ましい。その理由は、このやり方によって、電流及び電磁場のほぼ軸方向に対称の分布が実現されるからである。コアの形状が、少なくとも部分的に切頭円錐であることが可能である。フランジが、リブまたは強化材料、例えば、ガラス繊維により補強されることが可能である。

１・・・コア、２・・・シェル、３・・・フランジ、４・・・壁、５・・・グレーディング・インシュレイション、６・・・ダクト、７・・・スリーブ、８・・・貫通孔、９・・・金属インサート、１０・・・リング、１１・・・縁、１２・・・ボルト、１３・・・テスト・タップ、１４・・・コンタクト・ピン、１５・・・コンタクト・リング、１６・・・絶縁リング、１７・・・接続ワイヤ。

Claims (14)

1. 導電体を収容するための軸方向のダクト（６）の周囲を取り囲む回転対称のコア（１）を有するブッシングであって、
   前記ダクト（６）の周囲を取り囲むグレーディング・インシュレイション（５）を有し、このグレーディング・インシュレイションは、電気的に互いから絶縁された複数の円筒形の同軸状のまたは巻かれた導電体レイヤを備え、その最も内側の導電体レイヤは、前記導電体との接触を確立するために前記ダクト（６）の中に配置されたコンタクト要素に導電性を有する状態で接続され；
   絶縁マトリクス材料を有するアウター・シェル（２）を有し、このアウター・シェルは、最も外側のグレーディング・インシュレイション（５）の導電体レイヤに導電性を有する状態で接続されたテスト・コンタクトを備えたテスト・タップ（１３）、及びこのテスト・コンタクトに電気的に接続可能な接地コンタクト（１５）を、周囲に備え；
   横方向に突出し且つ前記アウター・シェル（２）の周囲を周方向に取り囲むフランジ（３）を有し、このフランジは、当該ブッシングを取り付けるための金属のボルト（１２）を収容するための軸方向の貫通孔（８）を有し、このフランジ（３）の第一の側が、取付け側に隣接する；
   ブッシングにおいて、
   前記フランジ（３）は、前記コア（１）のシェル（２）と一体物であって、同一の絶縁マトリクス材料を有し、少なくとも一つの金属インサート（９）が、前記貫通孔（８）に隣接して絶縁マトリクス材料の中に少なくとも部分的に埋め込まれ、それによって、この少なくとも一つの金属インサート（９）が、フランジの前記第一の面と反対側のフランジ（３）の第二の面で、前記貫通孔（８）の周囲を取り囲むフランジ（３）の表面の少なくとも一部を形成するように構成され、
   前記接地コンタクト（１５）を少なくとも一つの金属インサート（９）に接続する、少なくとも一つの導電性の接続要素が設けられていること、
   を特徴とするブッシング。
2. 下記特徴を有する請求項１に記載のブッシング：
   全ての貫通孔（８）に対して、一つの金属インサート（９）があり、各金属インサートは、それぞれの貫通孔（８）の周囲を、少なくとも部分的に取り囲むリング（１０）を有している。
3. 下記特徴を有する請求項２に記載のブッシング：
   それぞれ、前記フランジ（３）の第二の面に近い側の、少なくとも端部に、前記リング（１０）は、横方向に外側に突出する縁（１１）を備え、この縁は、前記フランジ（３）の第二の面と揃う表面を形成する。
4. 下記特徴を有する請求項２に記載のブッシング：
   それぞれ、前記リングは、両方の端部に、横方向に外側に突出する縁を備え、これらの縁は、それぞれ、前記フランジの前記第一の面及び第二の面の内の一方と揃う表面を形成する。
5. 下記特徴を有する請求項１から４の何れか１項に記載のブッシング：
   少なくとも三つの接続要素があり、各接続要素は、前記接地コンタクトを前記少なくとも一つの金属インサート（９）に接続する。
6. 下記特徴を有する請求項５に記載のブッシング：
   前記接続要素は、実質的に同一の電気抵抗を有している。
7. 下記特徴を有する請求項１から６の何れか１項に記載のブッシング：
   前記テスト・コンタクトは、コンタクト・ピン（１４）の形態である。
8. 下記特徴を有する請求項７に記載のブッシング：
   前記接地コンタクトは、前記コンタクト・ピン（１４）の周囲を同軸状に取り囲むコンタクト・リング（１５）の形態である。
9. 下記特徴を有する請求項１から８の何れか１項に記載のブッシング：
   前記テスト・タップ（１３）は、取外し可能な金属キャップを有していて、この金属キャップは、前記テスト・タップ（１３）が使用されていないとき、前記接地コンタクト並びに前記テスト・コンタクトと接触状態にあり、それによって、それらの間に導電性の接続をもたらすように構成されている。
10. 下記特徴を有する請求項１から９の何れか１項に記載のブッシング：
    前記グレーディング・インシュレイション（５）は、絶縁マトリクス材料で含浸された紙または繊維織物のような、多孔質のウェブ材料が巻かれたものであって、前記導電体レイヤは、巻かれたものの隣り合うターンの間に配置された導電性の材料のシートにより、それぞれ形成されている。
11. 下記特徴を有する請求項１から１０の何れか１項に記載のブッシング：
    前記絶縁マトリクス材料は、プラスチック材料であって、特に、ポリマーまたはポリマーの混合物または樹脂であり、好ましくは、シリカ、アルミナまたは窒化ボロンのような無機のフィラー材料が混合されている。
12. 下記特徴を有する請求項１から１１の何れか１項に記載のブッシングの製造方法：
    少なくとも、前記グレーディング・インシュレイション（５）のコンポーネント、前記テスト・コンタクト、前記少なくとも一つの金属インサート（９）、及び前記少なくとも一つの接続要素が、型の中に置かれ、次いで、この型が、液体の絶縁マトリクス材料で満たされ、このマトリクス材料が硬化され、前記ブッシングが、型から取り出される。
13. 下記特徴を有する請求項３に記載の方法：
    前記型は、充填のステップの間絶縁マトリクス材料で満たされ、この充填のステップは、真空鋳造、または、好ましくは、自動化された圧力ゲル化、射出成形、または圧縮成形を含んでいる。
14. 下記特徴を有する請求項１２または１３に記載の方法：
    前記絶縁マトリクス材料は、プラスチック材料であって、特に、ポリマーまたはポリマーの混合物または樹脂であり、好ましくは、シリカ、アルミナまたは窒化ボロンのような無機のフィラー材料が添加されている。

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