(57)【要約】  本開示は、１つまたは複数のインサートを備えた構成要素１０を型加工するための型４０に関し、型は、構成要素１０の形状を部分的に画定するための型ボディ４１と、インサート１２を型ボディ４１の中に保持するための少なくとも１つのインサートホルダ５２と、を含み、各インサートホルダ５２は、可動に支持され、したがって、型ボディ４１に対して構成要素１０の収縮方向に移動することができ、型４０は、各インサートホルダ５２を型ボディ４１に対して第１の位置に付勢するための付勢手段７０をさらに含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数のインサートを備えた構成要素（１０）を型加工するための型（４０）であって、前記型（４０）は、
前記構成要素（１０）の形状を部分的に画定するための型ボディ（４１）と、
インサート（１２）を前記型ボディ（４１）の中に保持するための少なくとも１つのインサートホルダ（５２）と、を含み、
各インサートホルダ（５２）は、可動に支持され、したがって、前記型ボディ（４１）に対して前記構成要素（１０）の収縮方向に移動することができ、
前記型（４０）は、各インサートホルダ（５２）を前記型ボディ（４１）に対して第１の位置に付勢するための付勢手段（７０）をさらに含むことを特徴とする型（４０）。
【請求項２】
各インサートホルダ（５２）は、インサート（１２）と係合するための対向するレセプタ（５４）を含むことを特徴とする、請求項１記載の型（４０）。
【請求項３】
各レセプタ（５４）は、前記型ボディ（４１）の開口（４２）を貫通して延びることを特徴とする、請求項２記載の型（４０）。
【請求項４】
圧縮性シールリング（６２）は、各レセプタ（５４）と、そのそれぞれの前記型ボディ（４１）の開口（４２）と、の間に設けられることを特徴とする、請求項３記載の型（４０）。
【請求項５】
各レセプタ（５４）は、前記型ボディ（４１）に対する前記レセプタ（５４）の少なくとも移動範囲を部分的に画定するキャリア（６５）によって支持および案内されることを特徴とする、請求項４記載の型（４０）。
【請求項６】
前記付勢手段（７０）は、収縮方向の第２の位置に向けた各インサートホルダ（５２）の移動に対抗するようにも構成される、ことを特徴とする、前記請求項のいずれか１項記載の型（４０）。
【請求項７】
前記付勢手段（７０）は、ばね装填ピン（７０）を含む、ことを特徴とする、前記請求項のいずれか１項記載の型（４０）。
【請求項８】
前記型（４０）は、ガス絶縁型スイッチ装置用の絶縁体（１０）を型加工するためである、ことを特徴とする、前記請求項のいずれか１項記載の型（４０）。
【請求項９】
前記型（４０）は、ガス絶縁型スイッチ装置用のアルミニウムインサート（１２）を備えたエポキシ樹脂絶縁体（１０）のためであることを特徴とする、前記請求項８記載の型（４０）。
【請求項１０】
１つまたは複数のインサートを備えた構成要素（１０）を型加工する方法であって、前記型加工プロセス中に前記構成要素（１０）の収縮に対処する前記方法は、
型（４０）に型ボディ（４１）および少なくとも１つのインサートホルダ（５２）を提供することと、
インサート（１２）を各インサートホルダ（５２）に提供して、それをそれのそれぞれのインサートホルダ（５２）を用いて保持することと、
前記型加工材料（１１）を前記型ボディ（４１）の中に提供することと、を含み、前記方法は、さらに、
各インサートホルダ（５２）を前記型ボディ（４１）に対して可動に支持することと、
各インサートホルダ（５２）を前記型ボディ（４１）に対して第１の位置に付勢することと、
冷却段階中に各インサートホルダ（５２）が前記インサート（１２）によって第２の位置まで収縮方向に引かれるのを可能にすることと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
収縮方向の第２の位置に向けて移動するときに、各インサートホルダ（５２）の移動に対抗することをさらに含む、ことを特徴とする、請求項１０記載の型加工する方法。
【請求項１２】
ガス絶縁型スイッチ装置用の絶縁体（１０）を型加工する方法である、ことを特徴とする、請求項１０または１１記載の型加工する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型および型加工する方法に関する。特に、本発明は、インサートを備えた構成要素を鋳造するための型に関し、これによって、型加工プロセス中のインサートの相対移動が可能である。また、本発明は、ガス絶縁型スイッチ装置（ＧＩＳ）に適した絶縁体の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチ装置は、高電圧電気動力システムに設けられて、例えば、修理、メンテナンス、または、新規の構成要素の設置を可能にするように、下流の機器が給電停止および隔離されるのを可能にする。ガス絶縁型スイッチ装置（ＧＩＳ）は、実質上小さめの容積を占有しながら大きな電流および電力レベルを安全に取り扱うことができるので、他のタイプのスイッチ装置に通常好適である。
【０００３】
ＧＩＳの電気導体は、ガス、典型的には、ＳＦ６ガスで満たされた管状区画を通って進行する。電気導体の個々のセクションは、管状区画の中の様々な間隔の絶縁体によって支持される。ＧＩＳ用の絶縁体は、導体がそこに接続されるディスクの両側から軸方向に突出する１つまたは３つ（必要に応じて単相または３相の電気に対応する）の金属インサートを備えた、管状区画に対応するエポキシ樹脂のディスク形式を頻繁に採る。絶縁体は、管状区画の周囲壁から、また、互いからも、導体を絶縁するのに役立つ。時々、これらの絶縁体は、隣接するガス充填済みのＧＩＳ区画間のバリアをシールするために同時使用される。それらがシール済みバリア絶縁体として使用されるところでは、日常の圧力検査や破裂検査に耐え得るか、ＧＩＳの耐用年数を持続できるかなどの厳しい要件を充足する必要がある。
【０００４】
そういったＧＩＣ絶縁体は、導電性のインサートが鋳造前に型内に事前位置決めされる射出成形によって一般に製造される。インサートがその位置を保持するのを確保するために、型加工プロセスの全体にわたって型に対して固定して保持される。
【０００５】
しかしながら、型加工プロセスの冷却段階中において、熱膨張係数の違いは、金属インサートおよび型よりもエポキシ樹脂の収縮を引き起こす。金属インサートは、型に対して固定されるが、型の中心に向けて径方向に収縮するエポキシによって引き起こされる引っ張り力に服従することができない。これは、応力を金属インサートおよびエポキシ樹脂の境界に引き起こし、それは、ひいては、貧弱な接着およびマイクロボイドなどの不完全部がこの境界に存在するという結果になる。二者間の収縮差異によってもたらされる貧弱な接着は、破損を引き起こす場合がある。
【０００６】
この課題を克服するように、冷却段階中にそれらの収縮を制御するように、型加工プロセス中にインサートおよび型を加熱するために、試みが行われ、それによって、エポキシ樹脂および金属インサート間のより良い接着が達成された。このアプローチは、幾つかの成功を経験しているが、確実に課題に対処するために不十分なことが立証された。
【０００７】
そういうことで、従来技術の不具合を引き起こさずかつ優れた機械的な完全性を有するＧＩＳ絶縁体の必要性が明らかに存在する。製造プロセス中に収縮の影響に対処しまたはそれを克服することのできるような絶縁体を製造するより良い方法の必要性が一様に存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許第１９８１６６３４号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、１つまたは複数のインサートを備えた構成要素を型加工するための型を提供し、型は、
構成要素の形状を部分的に画定するための型ボディと、
インサートを型ボディの中に保持するための少なくとも１つのインサートホルダと、を含み、各インサートホルダは、可動に支持され、したがって、型ボディに対して構成要素の収縮方向に移動することができ、型は、各インサートホルダを型ボディに対して第１の位置に付勢するための付勢手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明は、１つまたは複数のインサートを備えた構成要素を型加工する方法であって、型加工プロセス中に構成要素の収縮に対処する方法も提供し、方法は、
型に型ボディおよび少なくとも１つのインサートホルダを提供することと、
インサートを各インサートホルダに提供して、それをそれのそれぞれのインサートホルダを用いて保持することと、
型加工材料を型ボディの中に提供することと、を含み、方法は、さらに、
各インサートホルダを各インサートホルダを型ボディに対して第１の位置に付勢して、型ボディに対して可動に支持することと、
冷却段階中に各インサートホルダがインサートによって第２の位置まで収縮方向に引かれるのを可能にすることと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の好適な特徴は、添付した特許請求の範囲に詳説されている。
【００１２】
本発明は、以下の詳細な説明、および、限定でない例を読むときに、ならびに、図面を検討するときに、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】３相ガス絶縁型スイッチ装置のための３つの金属インサートを備えた絶縁体を示す図である。
【図２】図１に示すような絶縁体を型加工するための型の切断図である。
【図３】冷却段階後のインサートホルダの位置を示す、図２に示す型の上側左セクションの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
これらの図のすべてにおいて、同一の参照先は、同一または類似の要素を示す場合がある。加えて、図に示した様々な部分は、図をより見易くする目的で、必ずしも一様な尺度で図示していない。
【００１５】
図１は、３相ガス絶縁型スイッチ装置（ＧＩＳ）のための標準的な形状および形態の絶縁体１０を示しており、本発明の型および方法を用いて作製した３つの金属インサート１２を備えるエポキシ樹脂ディスク１１を含む。３つのインサート１２は、絶縁体１０の直径に沿って延びる真っ直ぐな線状に分配され、それらが適合する３相ＧＩＳに対応する。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に従ったツーパート形式のスチール製の型４０の主たる直径に沿った切断図を示しており、ＧＩＳ用の、特に、図１に全体を示した（明瞭さの理由で型内でも示している）タイプの絶縁体１０用の、エポキシ樹脂製の絶縁体１０を鋳造するのに適している。型４０は、金属インサート１２（このケースでは、２つの外側（左および右）のインサート）が、型加工プロセス中に収縮に対処するように、型に対して移動するのを可能にするように構成される。図３は、冷却段階後の型４０の上側左セクションの拡大断面図を示す。
【００１７】
型４０は、上部型ボディを有する上部型と、底部型ボディを有する底部型と、を含む。上部型ボディおよび底部型ボディは、型ボディ４１を共同して形成し、意図する絶縁体１０の全体形態に対応するディスク形状のキャビティを画定する型４０の主要な部分を作り出している。
【００１８】
加えて、型４０は、型４０のキャビティ内部にそれぞれのインサート１２を保持するための３つのインサートホルダ５２も含む。各インサートホルダ５２は、図に示したように、インサート１２を型内部に確実に保持するように適合されたペアの対向するレセプタ５４、すなわち、上部レセプタおよび下部レセプタを含む。レセプタ５４の個々は、型４１のボディに設けたそれぞれの開口４２の中に常在し、開口４２は、型加工されるべき構成要素の少なくとも収縮方向に、レセプタ５４より僅かに大きく寸法決めされる。
【００１９】
冷却段階中に収縮する型加工された構成要素は、通常全方向に収縮するであろうが、収縮が顕著である或る主たる方向が存在する可能性が高いことに留意されたい。ＧＩＳ絶縁体などの板状の対象物に関して、収縮の主たる方向は、典型的には中心に向かう径方向であり、径方向の最も外側の部分が最大の変位を経験するであろう。長い梁に関して、それは典型的には長手方向になるであろう。型４０は、収縮の主たる方向のうちの１つの方向、理想的には、鋳造するように設計されている構成要素１０の収縮の主たる方向、の収縮に対処できることが好ましい。同じくここで述べるべきことは、構成要素１０の収縮方向が、必ずしも構成要素１０だけに関連性があるのではなく、設計段階ですらよく知られているおそらく型４０の特性である。
【００２０】
インサートホルダ５２は、バレル形状のインサート１２の端部を安全かつシールする方法で受容するように形状付けされる。理解され得るように、インサートホルダ５２のレセプタ５４は、インサート１２の円錐台形状の凸状端部１５に正確に調和してシールするように、個々が円錐台形状の窪み５９を備えて設計され、これによって、インサート１２が安全に保持されるだけでなく、エポキシ樹脂が型加工プロセス中に金属インサート１２の端部の上に流れないように確実にもする。
【００２１】
型ボディ４１の中のレセプタ５４の移動を支持および案内するために、２つのキャリア６５が設けられ、個々が型ボディ４１に設けたそれぞれの窪みの中に固定式に位置する。上側キャリアは、セットの３つの上側レセプタを上側型ボディの中に支持するために配置され、他方、下側キャリアは、セットの３つのレセプタを下側型ボディの中に支持する。これらのキャリア６５は、別個のユニットであることと対照的に、型ボディ４１の一部と同等であり得ることに留意されたい。スロット６６は、各キャリア６５の長さに沿って設けられ、インサートホルダのステム５６がスロット６６を貫通している。
【００２２】
各キャリア６５は、そのそれぞれのセットのレセプタの鉛直方向の移動を制限する。注目されるであろうことは、各レセプタ５４の頭部５５が、型ボディ４１に対して外側方向に移動する場合に、キャリア６５の内側に当接すること、他方、レセプタ５４の反対端部に設けられるペグ５７が、内側方向に移動するときに、キャリア６５の外側に当接すること、である。これによって、レセプタ５４が型ボディ４１に対して固定された鉛直位置に保持されるのを可能にするだけでなく、レセプタ５４が型４０から離れて落ちるかまたは型４０の中に落ち込むのが追加的に防止される。
【００２３】
スロット６６は、レセプタ５４が主たる直径を横断する方向に移動するのを制限するために寸法決めもされる。しかしながら、キャリア６５は、レセプタ５４が型４０の主たる直径に沿って移動するのを可能にするために設計される。特に、２つの外側スロット６６は、それぞれのレセプタ５４のステム５６の対応する寸法よりも長い長さを有し、それらが型ボディ４１の径方向に、すなわち、型ボディ４１の中心からよそへ、また、同じく型ボディ４１の中心に向けて（型に鋳造されるべき構成要素１０の主たる収縮方向である）、摺動するのを可能にしている。したがって、キャリア６５は、レセプタ５４の型ボディ４１に対する移動範囲を部分的に画定し、開口４２もこの移動範囲を部分的に画定している。
【００２４】
結果として、２つの外側インサートホルダ５２に保持されているインサート１２は、型ボディ４１に対して、また、２つの他のインサート１２に対して、移動できるであろう。外側のインサート１２は、型ボディ４１内でまたは互いに対して移動できるという意味で、「フローティング」していると呼ばれる場合がある。
【００２５】
中央のインサートホルダは、この特別なケースでは、キャビティの死点にインサートが型保持されるので、キャリアによって固定され、収縮中に生まれる牽引力は、効果的にキャンセルされるであろう。しかしながら、理解されるであろうことは、中央のインサートホルダでさえ移動可能にされ得るということである。
【００２６】
エポキシ樹脂１１がレセプタ５４および開口４２の壁間で型４０から漏出するのを防止するために、シールが各レセプタ５４の周りに設けられ、開口４２の壁に対してそれをシールする。これによって、レセプタ５４の周囲の溝に設けられる圧縮性シールリング６２の形態が採られること、そして、開口４２内でどこに摺動しようともレセプタ５４および開口４２の壁間のシール接触が維持されること、が好ましい。
【００２７】
型４０は、付勢手段７０をさらに含み、外側（左および右）インサートホルダ５２の個々を、それらのそれぞれの開口４２内で第１の位置の方に付勢する。付勢手段は、ばね装填ピン７０の形態を採る。ばね装填ピン７０は、ピン７３を含み、管状ハウジング７１内に螺旋ばね７４の作用下で摺動可能に設けられることが好ましい。管状ハウジング７１は、ストッパ部７２を有する。管状ハウジング７１の一端は、ストッパ７２がキャリアに当接するまで、キャリア６５の穴の中に挿入され、次いで、ねじ７５によって反対端に固定される。ストッパ７２は、キャリア６５に画定したスロット６６内でその進行が終わるときには、レセプタ５６のステムのための当接体として機能することもある。
【００２８】
この実施形態では、２つのそういったばね装填ピン７０は、各レセプタ５４のステム５６の直径に沿って対向する側に位置する外側インサートホルダ５２の各レセプタ５４のために設けられている。かくして、インサートホルダ５２は、ばね装填ピン７０の複合的作用によって所定の位置に保持されるそれらが常在する開口４２の中心の第１の位置に向けてばね付勢される。同じく観察されるであろうことは、インサートホルダ５２の収縮方向の移動が、ばね装填ピン７０からの抵抗に遭遇することである。代替的な実施形態では、ただ１つのばね装填ピン７０は、収縮方向とは反対側のキャリアの中でレセプタ５４をそのスロットの端部に向けて付勢して、備え付けられることがある。
【００２９】
付勢手段７０は、金属インサート１２の正確な位置決めを確保するために、強靭で安定し堅固でなければならない。しかしながら、同様に重要なことは、付勢手段７０が、冷却段階中にインサート１２の移動を邪魔するほど強靭ではない、ということである。付勢手段７０は、インサートホルダ１２の自由な移動を制限すること、しかしながら、型加工中の収縮に対処するために必要とされる移動を可能にすること、が好ましい。ばね装填ピン７０の形態の付勢手段が通常好ましいが、理解されるであろうことは、付勢手段の他の形態が好適であることもある。
【００３０】
また、直径に沿って移動する３つのインサート１２を備えた絶縁体１０を型加工するための型４０について考察してきたが、理解されるであろうことは、他の配置が同様に可能であることがある。例えば、絶縁体の中心から等距離の三角関係の分配の３つのインサートを備えた絶縁体を鋳造するための型、あるいは、さらにたった１つのインサートを備えた絶縁体を鋳造するための型を想定することができる。
【００３１】
ところで、型４０は、本発明の理解を改善するように、アルミニウムインサート１２を備えたエポキシ樹脂絶縁体１０を型加工する方法に関連して簡単に考察されるであろう。型４０は、先ず開かれて、それらの第１（中立）の位置に付勢された各インサートホルダ５２のレセプタ５４を明らかにする。次に、アルミニウムインサート１２は、底部型ボディのレセプタ５４の個々に配置され、したがって、インサートホルダ５２のレセプタ５４の円錐台形状の窪み５９の中にきちんと着座する。型４０は、次いで、慎重に閉じられ、上部型ボディのレセプタ５４が、それらのそれぞれのアルミニウムインサート１２の上部端部に正しく係合するのを確保する。上部および底部型ボディが一度互いにクランプされると、エポキシ樹脂１１は、型４０の中に射出される。エポキシ樹脂１１は、型キャビティが満たされるまで、型キャビティの中およびアルミニウムインサート１２の周りに流れて行く。それは、シールが設けられているおかげで、アルミニウムインサート１２の端部にしみ出ず、また、型ボディ４１の開口４２を通ってしみ出ない。
【００３２】
エポキシ樹脂１１が冷めて固くなり始めると、型加工された絶縁体１０は、収縮し始めるであろう。異なる熱膨張係数のせいで、エポキシ樹脂１１は、より速く、すなわち、アルミニウムインサート１２（およびスチール製の型４０）よりも速く、収縮し、それによって、牽引力をアルミニウムインサート１２に及ぼしてそれらを中心に向けて引っ張るであろう。しかしながら、両側の２つのインサートホルダ５２は、径方向に移動できるように構成されているので、ばね装填ピン７０の付勢力に抗して、収縮しているエポキシ樹脂１１の方向に引かれるであろう。
【００３３】
図３は、型加工プロセスの冷却段階後に上部左レセプタ５４が採りそうな位置を示す。レセプタ５４は、当初はその開口４２の中間の第１の位置で動き始めるが、アルミニウムインサート１２を収縮方向に引っ張るエポキシ樹脂１１によって引かれた後に、開口４２の右に実質上向けた第２の位置を採る。レセプタ５４の、したがって、アルミニウムインサート１２の、この方向への移動を可能にすることによって、インサート１２および型加工材料１１間の牽引力は、著しく低減される。それは、ひいては、各アルミニウムインサート１２と周囲のエポキシ樹脂１１との境界の改善された均一な接着を、したがって、従来技術の不具合を免れた優れた機械的強度のＧＩＳ絶縁体１０を、もたらす。
【００３４】
型加工中のインサートホルダの移動が径方向だけの移動に制限されていると説明されているが、これは主として精度の利益のためである。インサートホルダは、支持されることを必ずしも必要としておらず、したがって、それらの主たる収縮方向にまたはそれに沿ってだけ移動することができるが、別の方向にも移動できるように支持されてもよい。実際、インサートホルダは、型に対して任意の方向に移動できるように支持されることがある。
【００３５】
変形例では、キャリア自体は、型ボディに対して移動できるように配置されることがある。
【００３６】
主としてＧＩＳ用の絶縁体を鋳造することに関連して論じてきたが、理解されるであろうことは、型および型加工方法が、ＧＩＳ絶縁体以外のインサートを有する他のタイプの構成要素を鋳造することについてそれらの役に立つことがあるということである。そういった用途は、当業者に自明であろうし、また、本発明の範囲によってカバーされることが意図されている。
【符号の説明】
【００３７】
１０  絶縁体
１２  金属インサート
４０  型
４１  型ボディ
４２  開口
５２  インサートホルダ
５４  レセプタ
６２  シールリング
６５  キャリア
７０  ばね装填ピン
【図１】
2019505418.tif 000003
【図２】
2019505418.tif 000004
【図３】
2019505418.tif 000005
【国際調査報告】
2019505418.tif 000006
2019505418.tif 000007