CN101728036B - 一步成型的高电压复合绝缘子实心芯棒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一步成型的高电压复合绝缘子实心芯棒的制备方法。目前大直径的环氧玻璃纤维芯棒，尤其是用于高电压支柱复合绝缘子直径130mm以上的大直径实心芯棒国内还没有。本制备方法选择内模用高压发泡机制做不间断的闭孔发泡绝缘芯体；采用环向纱和纵向纱相结合同闭孔发泡芯体同时进入预成型模具；根据受力强度等级不同，环向缠绕纱为1-3层缠绕形式；浸胶工艺采用真空注胶法；模具部分增加预成型模具，注胶孔；闭孔发泡芯体与纵向纤维纱和环向纤维纱同时进入模具浸渍环氧树脂胶固化成型，闭孔泡沫芯体与纤维树脂层粘结更牢固。用本制备方法生产的产品可替代大直径实心芯棒，满足复合绝缘子芯体使用要求。
Description
技术领域：
本发明涉及高电压复合绝缘子制造技术领域，具体说是一步成型的高电压复合绝缘子实心芯棒的制备方法，特别涉及500KV以上高电压复合绝缘子用大直径直径130mm以上高强度环氧玻璃纤维实心芯棒的制备方法。
背景技术：
复合绝缘子由芯棒(芯体)、金具、硅橡胶伞套三大部分组成，芯棒起内绝缘及传递机械负荷的作用，硅橡胶伞套起外绝缘作用，金具起两端连接的作用。其中芯棒作用最为重要且关键。作为内绝缘的芯棒分为实心芯棒和空心芯棒，以空心芯棒生产的产品称为空心复合绝缘子，有以下三种：悬式复合绝缘子棒型、支柱式复合绝缘子和模型弯壁复合绝缘子。
目前在世界范围内作为空心复合绝缘子无论直径还是长度方面的要求都得到解决。但是复合绝缘子实心芯棒由于产品的设计要求以及现有工艺的固有缺陷，特别是大直径的环氧玻璃纤维芯棒，尤其是用于高电压支柱复合绝缘子直径130mm以上的大直径实心芯棒国内还未见有生产出产品的报道。
现有的复合绝缘子用环氧玻璃纤维实心芯棒一般采用连续拉挤工艺生产，连续拉挤工艺包括导纱工序、在经牵引机牵引浸胶单元浸胶、在成型模具加热成型、二次表面固化区、连续拉挤出模。其中，纤维由丝筒经导纱机构进入胶槽浸胶，浸胶后的纤维进入热的模具中固化出模；在固化成型过程中，热量是通过模压机热板传送到固定形状的模具上。
受现有工艺限制，连续拉挤工艺无法实现直径大于130mm的环氧玻纤芯棒的制备或者成功率很低。原因如下，大直径芯棒在固化成型过程中，由于芯棒直径较大，模具上的热量传送到芯棒内部的速度较慢；若成型玻纤芯棒在加热成型过程中放慢加热速度至芯棒内部完全固化，芯棒就会粘在模具上，出模时牵引装置拉挤不动，如果加大拉力会有破坏模具的危险；若按照现有的加热条件，芯棒出模后表面固化，但芯棒内部可能还是半固化状态，冷却常温状态下，受内应力作用，芯棒易出现开裂。
发明内容：
本发明的目的是提供一种直径130mm以上的一步成型的高电压复合绝缘子实心芯棒的制备方法。
为实现上述技术问题，本发明的技术方案为：
先用高压发泡机制做不间断的闭孔发泡芯体，在闭孔发泡芯体上布有多层纵向纤维和环向纤维缠绕纱，同时进入预成型模具采用真空注胶法，浸胶加温固化，这样闭孔泡沫芯体与纤维树脂层粘接更牢固。
上述制造方法如下：
(1)、选择内模用高压发泡机制做不间断的闭孔发泡绝缘芯体；
(2)、采用环向纱和纵向纱相结合同闭孔发泡芯体同时进入预成型模具；
(3)、根据受力强度等级不同，环向缠绕纱为1-3层缠绕形式；
(4)、浸胶工艺采用真空注胶法；
(5)、模具部分增加预成型模具，注胶孔；
(6)、闭孔发泡芯体与纵向纤维纱和环向纤维纱同时进入模具浸渍环氧树脂胶固化成型，闭孔泡沫芯体与纤维树脂层粘结更牢固。
上述具体制造方法如下：
(1)根据客户要求选取合适的内、外成型模具，将内成型模具安装在固定架上，使其于外成型模具同轴，内成型模具一般长度为1.5-2.5米；
(2)用高压发泡机制做不间断的闭孔发泡芯体，其密度可调；
(3)纵向纤维纱分别置放在6个纵向纱架上，环向缠绕纱放置在环向纱缠绕机上，一组环向纱缠绕机一般放4～6捆纱；
(4)纤维分布为：紧贴闭孔发泡芯体为整体1/3量的纵向纤维纱，通过第一组缠绕机缠绕第一层环向纱，再排列整体1/3量的纵向纤维纱，通过第二组缠绕机缠绕第二层环向纱最后再排列剩余的纵向纤维纱；
(5)闭孔发泡芯体同环向纤维纱及纵向纤维纱同时进入预成型模具，由注胶口注入高温环氧树脂胶，再进入成型模具中固化成型。注胶压力为20MPa；所述高温环氧树脂为E-51，所述环氧固化剂为甲基六氢苯酐，环氧树脂∶固化剂＝100∶80；
(6)系统通过牵引速度反馈信号调整缠绕转速，实现拉挤与缠绕的同步进行，拉挤速度一般为5-9cm/min，缠绕转速一般为20-50r/min；
(7)成型后的产品经二次固化区进一步固化成型，固化温度∶进口温度150℃、出口温度165℃；
(8)整个过程由两个液压夹持装置牵引拉出；
(9)发泡材料选用耐170℃的耐高温材料，便于满足复合绝缘子伞套硅橡胶硫化成型工艺要求。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
1、用高压发泡机制做不间断的闭孔发泡绝缘芯体；
2、闭孔发泡绝缘芯体同环向和纵向纤维同时进入模具浸胶固化成型，整体结构更牢固；
3、浸胶方式采用真空注胶法，产品更加致密。
附图说明
图1为传统拉挤工艺图；
图2为一步成型法制作大直径高强度复合绝缘子芯体示意图；
图3为一步成型法制作大直径芯棒工艺流程图。
附图标记说明如下：
1-导纱机构，2-浸胶槽，3-成型模具，4-二次固化区，5-牵引装置，6-高压发泡机，7-预成型模具，8-注胶孔。
具体实施方式：
参见图1，普通拉挤设备，玻璃纤维置于纱架上经导纱机构1，通过浸胶槽2浸渍环氧树脂胶，通过模具入口处的刮胶装置挤出多余的树脂胶，进入装有电热丝加热的成型模具3固化成型，再经过二次固化区4进一步固化成型，牵引装置5是拉挤设备的基本机械部件，保证产品以一定的速度拉出。
普通拉挤设备纤维分布都是以纵向排列，故而环向强度差，为此在普通拉挤设备的基础上拉挤技术与缠绕技术有机结合，克服拉挤型材横向强度低，缠绕管材生产效率低、浪费高等缺点，是玻璃钢行业生产力的又一次解放。通过以下改进制做大直径高强度复合绝缘子芯体。
参见图2、图3，本发明先用高压发泡机6制做不间断的闭孔发泡芯体，在闭孔发泡芯体上布有多层纵向纤维和环向纤维缠绕纱，同时进入预成型模具7，采用真空注胶法浸胶加温固化，这样闭孔泡沫芯体与纤维树脂层粘接更牢固。
通过以下改进制做大直径高强度复合绝缘子芯体：
(1)选择合适的内模用高压发泡机6制做不间断的闭孔发泡绝缘芯体，其密度可调；
(2)采用环向纱和纵向纱相结合同闭孔发泡芯体同时进入预成型模具7；
(3)根据受力强度等级不同，环向缠绕纱可选择1-3层缠绕形式；
(4)浸胶部分改变传统开放式浸胶法采用真空注胶法，产品更加致密；
(5)模具部分增加预成型模具7，注胶孔8；
(6)闭孔发泡芯体与纵向纤维纱和环向纤维纱同时进入模具浸渍环氧树脂胶固化成型，闭孔泡沫芯体与纤维树脂层粘结更牢固。
具体实施细节：
(1)根据客户要求选取合适的内、外成型模具，将内成型模具安装在固定架上，使其与外成型模具同轴。内成型模具一般长度为1.5-2.5m；
(2)用高压发泡机6制做不间断的闭孔发泡芯体，其密度可调；
(3)纵向纤维纱分别置放在6个纵向纱架上，环向缠绕纱放置在环向纱缠绕机上，一组环向纱缠绕机一般放4～6捆纱；
(4)纤维分布为：紧贴闭孔发泡芯体为整体1/3量的纵向纤维纱，通过第一组缠绕机缠绕第一层环向纱，再排列整体1/3量的纵向纤维纱，通过第二组缠绕机缠绕第二层环向纱最后再排列剩余的纵向纤维纱；
(5)闭孔发泡芯体同环向纤维纱及纵向纤维纱同时进入预成型模具7，由注胶口注入高温环氧树脂胶，再进入成型模具3中固化成型。注胶压力为20MPa。所述高温环氧树脂为E-51，所述环氧固化剂为甲基六氢苯酐，环氧树脂∶固化剂＝100∶80；
(6)系统通过牵引速度反馈信号调整缠绕转速，实现拉挤与缠绕的同步进行，拉挤速度一般为5-9cm/min，缠绕转速一般为20-50r/min；
(7)成型后的产品经二次固化区4进一步固化成型，固化温度∶进口温度150℃、出口温度165℃；
(8)整个过程由两个液压夹持装置牵引拉出(图2所示)；
(9)发泡材料选用耐170℃高温的耐高温材料，便于满足复合绝缘子伞套硅橡胶硫化成型工艺要求。
Claims (2)
1.一步成型的高电压复合绝缘子实心芯棒的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：
（1）、选择内模，用高压发泡机制做不间断的闭孔发泡绝缘芯体；
（2）、采用环向纱和纵向纱相结合，和闭孔发泡绝缘芯体同时进入预成型模具（7）；
（3）、根据受力强度等级不同，环向纱为1-3层缠绕形式；
（4）、浸胶工艺采用真空注胶法；
（5）、模具部分增加设置有注胶孔的预成型模具；
（6）、闭孔发泡绝缘芯体与纵向纱和环向纱同时进入模具浸渍高温环氧树脂胶固化成型，闭孔发泡绝缘芯体与纤维树脂层粘结更牢固。
2.根据权利要求1所述的一步成型的高电压复合绝缘子实心芯棒的制备方法，其特征在于：所述的制备方法方法如下：
（1）根据客户要求选取合适的内、外成型模具，将内成型模具安装在固定架上，使其与外成型模具同轴；
（2）用高压发泡机制做不间断的闭孔发泡绝缘芯体，其密度可调；
（3）纵向纱分别置放在6个纵向纱架上，环向纱放置在环向纱缠绕机上，一组环向纱缠绕机放4～6捆纱；
（4）纤维分布为：紧贴闭孔发泡绝缘芯体为整体1/3量的纵向纱，通过第一组缠绕机缠绕第一层环向纱，再排列整体1/3量的纵向纱，通过第二组缠绕机缠绕第二层环向纱最后再排列剩余的纵向纱；
（5）闭孔发泡绝缘芯体同环向纱及纵向纱同时进入预成型模具，由注胶口注入高温环氧树脂胶，再进入成型模具中固化成型，注胶压力为20MPa；所述的高温环氧树脂胶由高温环氧树脂和环氧固化剂组成，所述高温环氧树脂为E-51，所述环氧固化剂为甲基六氢苯酐，高温环氧树脂：环氧固化剂=100：80；
（6）系统通过牵引速度反馈信号调整缠绕转速，实现拉挤与缠绕的同步进行，拉挤速度为5-9cm/min，缠绕转速为20-50r/min；
（7）成型后的产品经二次固化区进一步固化成型，固化温度：进口温度150℃、出口温度165℃；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 8 Jingwei 10th Road, Jinghe Industrial Park, Gaoling District, Xi'an City, Shaanxi Province 710200 Patentee after: Shaanxi Taipurui Electrical Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: No. 8 Jingwei 10th Road, Jinghe Industrial Park, Xi'an City, Shaanxi Province 710200 Patentee before: Shaanxi Taporel Electrical Insulation Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Preparation Method of Solid Core Rod for High Voltage Composite Insulators with One Step Molding Granted publication date: 20111123 Pledgee: Changan Bank Co.,Ltd. Xixian New Area Branch Pledgor: Shaanxi Taipurui Electrical Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980045569 |