專利名稱：含光纖絕緣子及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到在電力傳輸網(wǎng)絡(luò)及變電站中主要用于構(gòu)成故障測定系統(tǒng)的含光纖絕緣子，同時也涉及到其制造工藝。
為了自動測定電力系統(tǒng)中的故障，傳統(tǒng)上采用的含光纖絕緣子具有這樣的功能把來自充電側(cè)光傳感器的信號傳送到接地側(cè)的探測器。
圖3的視圖表示出一個采用傳統(tǒng)含光纖絕緣子的電壓一電流檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例。在圖3中，來自電壓傳感器21和電流傳感器22的光信號，通過在含光纖絕緣子23中的光纖24-1和24-2、連接器25-1和25-2以及耦合器26-1和26-2，被傳送到探測器27。
在這個檢測系統(tǒng)中，傳統(tǒng)含光纖絕緣子23用于這種狀態(tài)裸光纖24-1及24-2完全設(shè)置并用無機玻璃密封在絕緣子的一個內(nèi)孔中，且每個絕緣子的相對的端面都精細地拋光成鏡面。電壓傳感器21和電流傳感器22，用環(huán)氧樹脂，分別通過石英環(huán)28-1和28-2粘合到端面上。另一方面，在探測器27側(cè)的光纖29-1和29-2，用環(huán)氧樹脂，通過氧化鋁環(huán)30-1和30-2粘合到光纖的另外端面上。
在上述傳統(tǒng)含光纖絕緣子23中，不僅容納光纖的絕緣子的相對端面必須是拋光鏡面。而且從結(jié)構(gòu)上的觀點被覆蓋的光纖必須同時用環(huán)連接到裸光纖上。因此，在環(huán)的粘合部位可能發(fā)生光線傳輸損失，且在環(huán)的粘合部位沒有足夠的粘著力。因而，就制造工藝步驟的增加及可靠性而言，上述絕緣子不令人滿意。
再有，在傳統(tǒng)含光纖絕緣子23中，形成多個光纖通路在結(jié)構(gòu)上有困難，且其中只能形成兩個光傳輸通路。因此，由于光輻射系統(tǒng)及光接收系統(tǒng)通常需要采用單個光傳輸通路，則需要以昂貴的耦合器26-1和26-2用于光隔離，因而整個系統(tǒng)就很昂貴。
本發(fā)明的目的是解決上述問題。并提供含光纖絕緣子及其制造工藝其特征在于光纖用無機玻璃密封固定在絕緣子里。光纖從絕緣子的一端伸出，借助于例如熔合的工藝連接到從另一個系統(tǒng)延伸出的其它光纖上，以便提高在絕緣子的端部光纖的可靠性;整個系統(tǒng)能以較便宜的成本制造，而不必采用昂貴的環(huán)或耦合器。
按照本發(fā)明制造的含光纖絕緣子使光纖穿過在絕緣子中心部形成的通孔，其特征在于它包括在絕緣子的至少一個端部處的通孔內(nèi)構(gòu)成的階梯部分一個密封段，它具有夾在該階梯部分上、下端處所設(shè)置的一對支架之間的一個無機玻璃層;以及在外支架的外表面上設(shè)置的一個保護層。
根據(jù)本發(fā)明，制造含光纖絕緣子的工藝中，光纖通過在絕緣子中心部分設(shè)置的一個通孔，該工藝的特征在于包括如下步驟在絕緣子的至少一端處的一個通孔內(nèi)構(gòu)成一個階梯部分;將一個密封段插入該階梯部分，在該密封段中，無機玻璃層以成形玻璃體的形式而預(yù)先成形，并固定在一對支架之間;使所要求數(shù)量的裸光纖通過在密封段中形成的一個通孔，在向下施加負載于上支架的狀態(tài)下，通過加熱使無機玻璃軟化將光纖密封;以及在外支架上設(shè)置一個保護層，用于保護光纖。
在上述結(jié)構(gòu)中，由于光纖和階梯部分外圍壁用在通孔階梯部分(在絕緣子至少一端，最好在相對的每一端)中構(gòu)成的密封段內(nèi)的無機玻璃相互密封，所以可能將所要求數(shù)量，例如四個被覆蓋的光纖連續(xù)地置于絕緣子的通孔內(nèi)，而不使用環(huán)等類似的部件。也就是說，光纖覆蓋層需要剝?nèi)サ拿芊獠糠窒抻谥Ъ芎碗A梯部分中無機玻璃的密封部分，并且在密封段外側(cè)設(shè)置諸如硅橡膠制的保護層。因此，不象傳統(tǒng)產(chǎn)品那樣，無需進行端面的鏡面拋光，并且所得到的光纖能夠消除由于使用箍而造成可靠性的下降，并且不用擔憂在端部光纖的彎曲或斷裂。
為了獲得上述結(jié)構(gòu)的含光絕緣子，將成對支架中內(nèi)部的支架置入絕緣子至少一端或相對的每一端處設(shè)置的階梯部分內(nèi)，插入無機玻璃制的預(yù)先成形的玻璃體，然后將另一個外部支架置于其上，以構(gòu)成密封段。另一個辦法是，置入無機玻璃且使其整體熔合在一對支架之間，密封段就形成了，并將它插入到階梯部分內(nèi)。然后，將光纖插入到密封段和絕緣子的通孔內(nèi)，并且通過將負載向下施加于密封段(平面壓強為每平方厘米幾克到幾十克)同時加熱，有利于用密封段內(nèi)的無機玻璃將光纖密封在階梯部分。在這種情況下，由于光纖整個暴露在無機玻璃的軟化溫度中，光纖的覆蓋層需要耐熱。再有，支架最好是一個與絕緣子本體同樣材料的熔結(jié)體或焙燒體。
本發(fā)明的這些和其它目的，特點和優(yōu)越性，結(jié)合附圖閱讀下面對本發(fā)明的敘述就更為明了?？梢岳斫?，與本發(fā)明有關(guān)技術(shù)上的熟練人員，對本發(fā)明作出若干改型和變更，而不會脫離本發(fā)明的精神實質(zhì)，也不會脫離所附權(quán)利要求的范圍。
為更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)參考附圖，其中

圖1是表示本發(fā)明含光纖絕緣子一個端部結(jié)構(gòu)的截面圖;
圖2a到圖2c是表示制造圖1結(jié)構(gòu)的含光纖絕緣子步驟的視圖;
圖3是舉例表示采用傳統(tǒng)含光纖絕緣子構(gòu)成電壓-電流測定系統(tǒng)的視圖。
下邊參考附圖更詳細地解釋本發(fā)明。
圖1是舉例表示設(shè)置在本發(fā)明含光纖絕緣子通孔中一端的階梯部分結(jié)構(gòu)的視圖。在這個實施例中，絕緣子2具有的通孔1至少能插入所要求數(shù)量的光纖8;在通孔一個端部形成階梯部分3;在階梯部分3設(shè)有密封段4，且在密封段4的外側(cè)設(shè)有諸如硅橡膠制的保護層5。密封段4的截面形狀幾乎與階梯部分3相同，并且由焙燒支架6-1和6-2構(gòu)成，此二支架最好由與絕緣子2相同的質(zhì)地組成，并且在焙燒支架6-1和6-2之間置入無機玻璃層7，用于使光纖與絕緣子2密封。
圖2a到2c是舉例表示制造圖1結(jié)構(gòu)的含光纖絕緣子步驟的視圖。如圖2a所示，下焙燒支架6-1在中部有通過光纖的孔，該支架首先置入在絕緣子2的通孔1的一個端部構(gòu)成的階梯部分3，并且將所要求數(shù)量的光纖8置入通孔1和焙燒支架6-1的孔中。在這種情況下，預(yù)先按照與密封段4的厚度相同的長度剝?nèi)ッ總€光纖8的覆蓋層，則光纖8的裸露部分就可以置于密封段4中，通過以圖2a形式使實體成形，預(yù)先備制焙燒支架6-1和6-2的每一個，該絕緣子也為同樣質(zhì)地，并在預(yù)定溫度下焙燒。下一步，如圖2b所示，將其中部具有光纖通過孔的無機玻璃的成形體9置于焙燒支架6-1上，最好在玻璃成形體9與階梯部分3之間以及與焙燒支架6-1和6-2之間放入糊狀玻璃。然后，在將焙燒支架6-2放在成形玻璃9上之后，將一個給定重量的重物10(例如由不銹鋼圓柱體制成)放在焙燒支架6-2上。為了減少在密封中成形玻璃體的收縮，最好預(yù)先通過加壓成形和熱處理(如焙燒)使成形玻璃體收縮，所以在成形玻璃體和階梯部分3之間僅可給予小空隙。在上述組裝狀態(tài)下，組件在露天或最好在真空中于預(yù)定溫度下加熱，以形成無機玻璃層7。最后，如圖2c所示，在焙燒支架6-2上圍繞著光纖放置硅橡膠，即獲得含光纖絕緣子，因而在上面就形成了保護層5。
下一步，介紹下邊本發(fā)明的實例。
本發(fā)明范圍內(nèi)的每個含光纖絕緣子以及如圖3所示本發(fā)明范圍以外的比較樣品及傳統(tǒng)樣品，是采用表1中光纖覆蓋材料按照上述制造工藝在玻璃密封工況下制造的。每個絕緣子在一端都具有各自的端部結(jié)構(gòu)。采用一種紫外線固化(curable)型樹脂作為耐熱樹脂，它在400℃下進行2小時或更長時間熱處理時沒有彎曲應(yīng)力的降低。采用軟化點350℃的低熔點玻璃作為密封玻璃。
對于這樣制造的含光纖絕緣子端部，正如發(fā)明制品以及比較和傳統(tǒng)樣品一樣，使用熒光穿透檢測進行缺陷顯示試驗，以觀察在絕緣子無機玻璃層及階梯部分之間的密封狀態(tài)，且目視判斷光線的透射率。與傳統(tǒng)制品(圖3示)比較，較好的、等同的以及較差的絕緣子分別由○、△及×來評價。結(jié)果示于表1。
從表1結(jié)果可見，甚至施加負載時，同硅樹脂作為光纖覆蓋材料(比較樣品1到3)的絕緣子的評價結(jié)果也比本發(fā)明的制品要差;并且用耐熱材料作為覆蓋材料且在不施加負載條件下被加熱(比較樣品4到6)的絕緣子的評價結(jié)果比本發(fā)明的制品亦差。
本發(fā)明不僅限于上述實例，能作出各種改形和變更。例如，盡管僅對絕緣子的一端按指定形狀設(shè)計，但顯然其相對的每一端都是這樣的端部結(jié)構(gòu)就更好。再有，盡管用硅橡膠作為保護層5，但可以采用如聚酰亞胺這類的不同材料。
從以上解釋清楚表明。按照本發(fā)明的含光纖絕緣子和其制造工藝，光纖僅僅在通過絕緣子通孔的端部的階梯部分延伸并被密封。所以，與傳統(tǒng)的含光纖絕緣子比較，其制造工藝簡化，可靠性提高且成本可以降低。
權(quán)利要求
1.一種含光纖絕緣子，它包括在其中部設(shè)有一個通孔的絕緣子本體插入該通孔中的光纖；至少在絕緣子本體一端的通孔中形成的階梯部分；包括在該階梯部分上、下端部設(shè)置的一對支架的密封段；一個夾在支架之間的一個無機玻璃層，以及在外層支架上形成的一個保護層。
2.一種制造含光纖絕緣子的工藝，此工藝中，使光纖通過絕緣子本體中部的一個通孔該工藝包括的步驟為在絕緣子至少一端的通孔中形成階梯部分;將一個密封段插入該階梯部分;以成形玻璃體的形式將一個無機玻璃層夾在一對上、下支架之間，預(yù)先形成上述密封段;使要求數(shù)量的裸光纖通過在密封段中的一個通孔，在負載施加于上支架的狀態(tài)下通過加熱使無機玻璃軟化以密封光纖;以及在上支架上部形成一個光纖保護層。
全文摘要
一種含光纖絕緣子，它包括在其中部設(shè)有一個通 孔的絕緣子本體；插入該通孔的光纖；在絕緣子本體 至少一端通孔中形成的階梯部分；包括在階梯部分 上、下端設(shè)置的一對支架的密封段；夾在二支架間的 一個無機玻璃層，以及在外支架上形成的一個保護 層。本文揭示了該含光纖絕緣子的制造工藝。
文檔編號G02B6/42GK1040441SQ89106108
公開日1990年3月14日 申請日期1989年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月10日
發(fā)明者美馬敏元, 清水秀樹 申請人:日本礙子株式會社