Insulating parts and a manufacturing method thereof of the high-voltage device

本発明は、高電圧装置、特に高電圧用遮断器の、導電率を処理で変化させた少なくとも１つの構成成分をもつ絶縁部品並びにこの種の絶縁部品の製造方法に関する。

この種絶縁部品は、例えば独国特許第１９８２０２号明細書から公知である。 高い静電界に曝される表面範囲の電気抵抗を低減すべく、完成した絶縁部品の表面範囲をβ線やγ線で照射する。 この高エネルギー放射線での処理により、絶縁材の分子の結鎖に影響を及ぼす。 特に長鎖の化合物を含むプラスチックの場合、それら分子の結鎖の切断により材料の脆化が起こる。 その結果、機械的強度が低下する。 工業上の使用に要求される耐久性を獲得すべく、処理した絶縁部品は大きめに寸法にならざるを得ない。

本発明は、少なくとも１つの処理した構成成分を持つ絶縁部品を、この絶縁部品の機械的強度を改善するように形成することを課題とする。

この課題は、冒頭に記載した形式の本発明の絶縁部品において、該部品の少なくとも一部が、処理した構成成分と処理なしの構成成分の混合物からなることにより解決される。

処理した構成成分と処理しない構成成分の混合により、該構成成分の混合比に応じ、処理しない構成成分の材料に対して変化した導電率により、安定度を向上できる。 例えば処理を行わない構成成分を、機械的強度を保証するために用い、一方処理した構成成分を絶縁部品の電気的特性に影響を及ぼすべく使用できる。 処理は種々の方法で行える。 従ってそれらの構成成分を機械的又は化学的処理或いは、例えばα、β又はγ線等の高エネルギー放射線で処理することも可能である。

もう１つの有利な実施形態では、この混合物が絶縁部品の表面の少なくとも一部に存在するように設ける。

ここで混合物とは、その全体容量中に、異なる構成成分が統計的に分布していることを云う。 互いに結合した状態の構成成分の特性は、この結合により変わることはない。

この絶縁部品の表面沿いに混合物を配置すると、該部品の電気的特性を、特に容易にかつ直接的に調整できる。 この絶縁部品全体を、処理した構成成分と処理しない構成成分の均等な混合物から形成してもよい。 この混合物を絶縁部品の所定の表面範囲内のみに配置し、その電気的特性を適切に調整してもよい。 かくして、例えば絶縁部品に、その表面電荷を伝導する特定の漏洩電流路を設置できる。 これらの漏洩電流路を絶縁部品の内部に設け、例えば電極に導くこともできる。

更に処理した構成成分を、処理しない構成成分に埋め込むようにすると好ましい。

処理した構成成分を処理しない構成成分に埋め込むことで、電気抵抗の変化と共に高い機械的強度を持ち、特に絶縁部品の表面に有利な特性を持つ絶縁部品を形成できる。 その際処理を行わない構成成分は、この絶縁部品の十分な絶縁並びに機械的強度を保証すべく設ける。 処理した構成成分は、それらの特性に個別に作用するだけであり、この絶縁部品の機械的並びに絶縁特性に関し、重大な弱点を生じない。 処理しない構成成分と、処理した構成成分の混合比を選択することで、その埋込みの度合いに容易に影響を及ぼし得る。 処理を行わない構成成分に対する処理した構成成分の減量は、混合する際に十分な埋め込みを生じさせる。 処理した構成成分が多い場合、それらの十分な埋め込みを保証すべく、例えばよく混合すべきである。 混合物の全容積に対する、処理した構成成分の割合は、例えば１０、２０、３０、４０又は５０％であってもよい。

ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる構成成分を用いることもできる。

ＰＴＦＥは、極めて高い絶縁力を持つ。 過大な絶縁力のため、ＰＴＦＥ絶縁部品の表面に電荷が集まり、該電荷がその絶縁力のため十分に流出できない問題がある。 結果的に電界強度が高まり、フラッシュオーバや部分放電の危険に曝される範囲が生じる。 ＰＴＦＥからなり、処理した構成成分と処理しない構成成分から成る本発明による絶縁部品の形態により、この危険に曝される範囲の発生を減らせる。

本発明のもう１つの課題は、上述した高電圧装置用絶縁部品を製造する簡単かつ価格的に有利な方法を提供することにある。

本発明では、この課題は、処理した構成成分と処理しない構成成分を混合し、絶縁部品を製造するため、混合物を造形することにより解決される。

処理した構成成分と処理しない構成成分の混合で、各絶縁部品の所望の特性に応じ、混合比に種々の組み合わせを与え得る。 その際構成成分の処理に種々の方法を使用できる。

更に、この混合物を焼結してもよい。

これら構成成分は、しばしば粒状物の形で存在する。 多数の個々の構成成分、つまり粒状細粒は、焼結法により適切な方法で結合可能である。

本発明を、図示の実施例に基づき以下に詳述する。

図１に示す絶縁材ノズル１は、アークの発生と消弧に影響を及ぼし、かつ消弧ガスを流導させるべく高電圧用遮断器に装入される。 該ノズル１は貫通溝２を設けた母材を持つ。 母材は絶縁材、例えばＰＴＦＥからなる。 溝２は、母材の一端にほぼ円筒状に形成されている。 他端で、溝は漏斗状に拡大している。 絶縁材ノズル１の溝２の漏斗状に形成された端部の表面の一部は、第１の構成成分３（×）と第２の構成成分４（○）の混合物からなる。 第１の構成成分３は、多数の構成成分（粒状物）からなり、高エネルギー放射線、例えばα線、β線又はγ線に曝したものである。 第２の構成成分４は処理を受けておらず、同様に多数の構成成分からなっている。 処理された第１の構成成分３は、第２の構成成分４中に埋め込まれている。 即ち第２の構成成分４は、第１の構成成分３より多量に存在する。 図１に示す実施形態に代えて、別の表面範囲にも、処理した構成成分と処理しない構成成分の混合部を持つ絶縁材ノズル１を形成してもよい。 これらの別の表面範囲は、例えば絶縁材ノズルの表側又は外被側に位置し得る。 更にその他に、この絶縁材ノズル１全体を処理した構成成分と処理しない構成成分の混合物で形成することもできる。

図２は、全体が処理した構成成分と処理しない構成成分の混合物からなる絶縁材ノズルの製造方法を示す。 第１の構成成分３が、第１の収集容器５ａから出て来ると、それらを照射銃６の脇を通過する際にγ線で照射する。 この照射時間や強度を変化させることで、電気的特性の変化の程度を選べる。 第２の構成成分４が、第２の収集容器５ｂから第１の処理した構成成分３と同様に出てくると、それらを混合装置７に通す。 該装置７内で処理した構成成分３と処理しない構成成分の必要量を互いに混合する。 こうして生じた混合物を、例えばプレス成形法により鋳型８内で成形体に結合する。 引続きこの固体の成形体を１つの固体の成形品に焼結する。 この過程の終わりに、第１の構成成分３と第２の構成成分４で形成された絶縁材ノズルが完成する。 この段階でノズルに手を加える、即ち更なる加工処理を施すことも可能である。

この方法により、処理した構成成分と処理しない構成成分の混合物を極く一部に持つ絶縁部品を製造することもできる。

本発明による高電圧用遮断器の絶縁材ノズルの断面図。

絶縁材ノズルの製造過程を示す図。

符号の説明

１ 絶縁材ノズル、２ ノズルの貫通溝、３、４ 構成成分、５ａ、５ｂ 収集容器、６ 照射銃、７ 混合装置、８ 鋳型