CN100431866C - 一种机车车顶复合材料绝缘子及制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种机车车顶有机复合材料绝缘子由内绝缘芯棒、外绝缘套、上下连接套、上下锁套等组成。芯棒的表面采用了一种涂覆液体硅胶的界面处理技术。外绝缘套硅橡胶作成伞裙状，凹面朝下，设有环形加强筋；工艺分模线横向设置。上下连接套的连接段是一个外大内小的锥孔，锥孔内有一个装配导向斜面和一个环形槽。上下锁套由内锥和外锥组成。上、下锁套的周边开有轴向变形槽，能径向伸缩变形。采用本发明的高压复合材料绝缘子制造方法生产制造的高压复合材料绝缘子，具有绝缘强度高，无内部闪络击穿，外部抗污闪和抗湿闪电压高，连接密封性好，机械强度高，抗懦变、抗老化，安全可靠，免维护清扫、使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力机车的受电弓和导电杆等车顶的有机复合材料绝缘子及制造方法。
背景技术
随着现代电力机车朝着大功率高速度和跨远距离运行技术的飞跃发展，传统的电力机车车顶的陶瓷绝缘子在机械强度和绝缘可靠性技术性能越来越不适用。车顶绝缘子在结冰、下雨、大雾天气候或表面积尘后的情况下，经常出现的炸瓶、漏电击穿、断裂等事故，对铁路运输的安全威胁很大，成为制约我国电力机车高速发展的瓶颈。近年来国内相继出现的机车车顶有机复合材料绝缘子，虽然通过吸收采用了电力工业合成绝缘子的许多技术，在提高其抗污闪和湿闪的技术上有很大突破。但现有的绝缘套采用简单的伞裙结构，加之伞套材料本身的机械强度低，使用运行中所受多种外力作用和恶劣环境影响，经过一段时期后，伞裙易发生塌边、撕裂破坏。同时现有的复合材料绝缘子的外绝缘套的工艺分模线沿轴向设置，不但工艺性较差，而且运行中绝缘子沿分模线容易出现漏电闪络，降低绝缘性能。同时由于电力机车顶部空间尺寸的限制和高速运行中的冲击与震动，以及制造技术中遇到的一些工艺难题等多种原因，因而尚未能根本解决不同材料之间的界面高压漏电闪络击穿以及金属连接件与有机材料的连接稳定可靠性问题。近几年国家曾经试图引进国外技术或产品解决这一难题，但由于一则价格昂贵，二则我国气候与地貌复杂，成效也不大。解决电力机车车顶高压合成绝缘子的绝缘和强度可靠性问题，是我国铁路电力技术现代化中的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种械强度和绝缘可靠性能满足现代高速机车使用要求有机复合材料绝缘子。
本发明的另一目的在于提供一种有机复合材料高压合成绝缘子的制造方法。
实现本发明目的的机车车顶有机复合材料绝缘子，由外绝缘套、芯棒、连接装置等组成。外绝缘套采用土红色的高温硫化硅橡胶作成伞裙状，伞裙凹面朝下，在凹面上设有环形加强筋，外绝缘套的工艺分模线采用横向设置。采用加强筋的外绝缘套的强度加大，可有效的防止塌边、撕裂现象。同时增加了表面绝缘路径的长度，使外绝缘套的绝缘性能更好，横向分模方式可以有效提高抗污闪和湿闪性能。在内绝缘芯棒的表面采用界面处理技术，涂覆有一层高附着力液体硅胶形成涂覆层，从而提高复合材料绝缘主体的表面电阻率、介电强度和界面化学键力；解决了合成材料绝缘子的内部漏电闪络击穿的技术难题。连接装置由连接套、锁套组成。连接套的连接段是一个外大内小的锥孔，端面为光滑圆弧过渡使电荷分布均匀，改善两端的表面闪络电场力；锥孔内有一个导向斜面和一个环形槽，锥孔为盲孔，连接段的外形可以根据连接要求做成法兰形或螺孔形。锁套由内锥和外锥组成，内、外锥角方向相反。锁套的周边开有轴向变形槽，使锁套能径向伸缩变形。装配时将外绝缘套套在芯棒上，中间用硅胶灌注密封粘接牢固。锁套分为上、下锁套，将上、下锁套分别套在芯棒的两头。连接套分为上、下连接套，将上、下连接套分别对应套在上、下锁套上，从端部加力压进，使上、下锁套产生径向收缩而锁紧芯棒。
本发明为提高连接装置的锁套与芯棒之间的连接力，在锁套的内锥作有牙形齿；在高压合成绝缘子连接装置的下锁套的内锥大头端部还有一个直径较小的限位台阶。当芯棒进入下锁套锁后由限位台阶限位，保证安装可靠。
作为改进，高压合成绝缘子连接装置的连接套锥孔内设有一个环形槽，与之对应的锁套的外锥的大头设有一个环形槽。连接装置设有一卡簧，卡簧为开口环形，可径向伸缩变形。卡簧截面为矩形，能承受巨大的轴向力而不变形，外圆有一个装配导向圆角。安装时，当锁套压入到位后，卡簧同时卡进上、下连接套与上、下锁套的环形槽中进行定位。卡簧同时卡进上、下连接套与上、下锁套的环形槽中进行定位。
作为改进，外绝缘套凹面的加强筋为设在凹面的边缘和中间都有环形加强筋。在边缘和中间设有环形加强筋，既保证了较好的机械强度，结构合理，又使外绝缘套美观。外绝缘套分模线的位置设置在伞裙边缘的加强筋上。在边缘设立分模线，可以有效解决爬电问题，又方便脱模。
为了使外绝缘套固定芯棒可靠，保证芯棒与外绝缘套之间的空隙均匀，芯棒与外绝缘套的同心度，在外绝缘套的内圆上的每个伞棒段均设有固定芯棒的三个或三个以上支撑点。三个支撑点可以决定一个圆心，使芯棒的圆心与外绝缘套的圆心重合，保证同心。
一种高压有机复合材料绝缘子的制造方法，其步骤为：
(a)在内绝缘复合材料芯棒的表面采用一种涂敷方式使芯棒表面涂覆有高附着力液体硅胶层；
(b)将外绝缘套套在芯棒上，中间用硅胶压注密封粘接牢固；
(c)将上、下锁套分别套在芯棒的两头；
(e)将上、下连接套(3a、3b)分别套在上、下锁套上，从端部加力压进，使上、下锁套产生径向收缩而锁紧芯棒。
作为改进，生产高压复合材料绝缘子的步骤(c)部和(e)部之间增加有步骤：(d)将卡簧套在上、下锁套的环形槽内；在步骤(e)部后增加有步骤(f)：当上、下锁套均压到位后，上、下卡簧同时卡进上、下连接套与上、下锁套的环形槽中进行定位。
作为进一步改进，步骤(a)所述的复合材料芯棒涂覆的方式包括刮涂、喷涂、浸涂、刷涂等任一方式。
步骤(b)所述的外绝缘套采用土红色的高温硫化硅橡胶作成伞裙状，伞裙凹面朝下，在凹面上设有环形加强筋，外绝缘套的工艺分模线采用横向设置。
步骤(c)所述的锁套由内锥和外锥组成，内、外锥角方向相反。锁套的周边开有轴向变形槽，使锁套能径向伸缩变形。装配时将外绝缘套套在芯棒上，中间用硅胶压注密封粘接牢固，锁套分为上、下锁套，上、下锁套分别套在芯棒的两头。
步骤(e)所述的连接套的连接段是一个外大内小的锥孔，端面为光滑圆弧过渡使电荷分布均匀，改善两端的表面闪络电场力；锥孔内有一个导向斜面，锥孔为盲孔，连接段的外形可以根据连接要求做成法兰形或螺孔形；连接套分为上、下连接套，将上、下连接套分别对应套在上、下锁套上。
作为改进，步骤(c)上、下锁套的内锥作有牙形齿；在高压合成绝缘子连接装置的下锁套的内锥大头端部还有一个直径较小的限位台阶。当芯棒被压进入下锁套锁后由限位台阶限位，保证安装可靠。
作为进一步改进，步骤(d)连接套锥孔内设有一个环形槽，与之对应的锁套的外锥的大头设有一个环形槽。连接装置设有一卡簧，卡簧为开口环形，可径向伸缩变形。卡簧截面为矩形，能承受巨大的轴向力而不变形，外圆有一个装配导向圆角。安装时，当锁套压入到位后，卡簧同时卡进上、下连接套与上、下锁套的环形槽中进行定位。
作为改进，步骤(b)所述的外绝缘套凹面的加强筋为设在凹面的边缘和中间都有环形加强筋。在边缘和中间设有环形加强筋，既保证了较好的机械强度，结构合理，又使外绝缘套美观。外绝缘套分模线的位置设置在伞裙边缘的加强筋上。在边缘设立分模线，可以有效解决爬电问题，又方便脱模。
作为改进，步骤(b)所述的高压合成绝缘子外绝缘套分模线设置在伞裙的凹面上。从伞裙的凹面脱模，可以保证外绝缘套伞面的光滑和外形美观，有效地防止污闪。
采用本发明的高压复合材料绝缘子制造方法生产制造的高压复合材料绝缘子，具有绝缘强度高，无内部闪络击穿，外部抗污闪和抗湿闪电压高，连接密封性好，机械强度高，抗懦变、抗老化，安全可靠，免维护清扫，使用寿命长等优点。
附图说明
图1是本发明高压复合材料绝缘子结构示意图。
图2是本发明局部B的放大视图。
图3是本发明局部C的放大视图。
图4是本发明局部的D放大视图。
图5是本发明上、下锁套的横截面的示意图。
图6是利用本发明受电弓支持绝缘子外观图。
图7是利用本发明受电弓拉杆绝缘子外观图。
图8是利用本发明导电杆支持绝缘子外观图。
具体实施例
如图6至图8所示，其中从左至右依次为电力机车车顶受电弓支持绝缘子20、受电弓拉杆绝缘子21、导电杆支持绝缘子22。如图1至图5所示，高压复合材料绝缘子包括芯棒1、外绝缘套2、上连接套31、下连接套32、上锁套41、下锁套42、卡簧5等组成。在内绝缘芯棒1的表面采用一种涂覆高附着力液体硅胶的界面处理技术形成硅胶涂层；涂覆的方式包括刮涂、喷涂、浸涂、刷涂等任一方式，外绝缘套2采用土红色的高温硫化硅橡胶作成外径尺寸不同的伞裙状，凹面朝下，凹面的边缘和中间都有环形加强筋6，工艺分模线7作在伞裙边缘的加强筋上；套内有固定芯棒1的四个支撑点8，以便保证绝缘套2与芯棒1之间压注密封硅胶均匀；上连接套31、下连接套32的连接段是一个外大内小的锥孔，端面为光滑圆弧过渡，锥孔内有一个装配导向斜面和一个环形槽10，锥孔为盲孔。安装段的外形根据连接要求不同而将受电弓支持绝缘子20的下连接套32做成法兰形，上连接套31做成螺孔形；受电弓拉杆绝缘子21的上连接套31、下连接套32均做成螺孔形；导电杆支持绝缘子22的上连接套31、下连接套32均做成法兰形。上锁套41、下锁套42由内锥11和外锥12组成，内、外锥角方向相反。为提高连接力，在锥套的内锥11作有牙形齿。下锁套42的锥孔大头端部有一个直径较小的限位台阶9；外锥的大头有一个环形槽14。上锁套41、下锁套42的周边开有轴向变形槽15，能径向伸缩变形。卡簧5为开口环形，可径向伸缩变形。卡簧5截面为矩形，外圆有一个用于装配的导向圆角。装配时将外绝缘套2套在芯棒1上，中间用硅胶压注密封粘接牢固。然后将上锁套41、下锁套42分别套在芯棒1的两头，再将卡簧5套在上锁套41、下锁套42的环形槽14内。将上连接套31、下连接套32分别套在上锁套41、下锁套42上，从端部加力压进，使上锁套41、下锁套42产生径向收缩而锁紧芯棒1。当上锁套41、下锁套42均压到位后，卡簧5同时卡进上连接套31、下连接套32与上锁套41、下锁套42的环形槽中进行定位。
Claims (8)
1.一种电力机车车顶有机复合材料绝缘子，由外绝缘套、芯棒、连接装置组成，其特征在于：
外绝缘套采用土红色的高温硫化硅橡胶作成伞裙状，伞裙凹面朝下，在凹面上设有环形加强筋，外绝缘套的工艺分模线采用横向设置；
在芯棒的表面有一层高附着力液体硅胶形成涂覆层；
连接装置由连接套、锁套组成；连接套的连接段是一个外大内小的锥孔，端面为光滑圆弧过渡；锥孔内有一个导向斜面和一个环形槽，锥孔为盲孔，连接段的外形可以根据连接要求做成法兰形或螺孔形；锁套由内锥和外锥组成，内、外锥角方向相反；锁套的周边开有轴向变形槽；
外绝缘套套在芯棒上，中间用硅胶压注密封粘接，锁套分为上、下锁套，上、下锁套分别套在芯棒的两头；连接套分为上、下连接套，将上、下连接套分别对应套在上、下锁套上使上、下锁套锁紧芯棒。
2.如权利要求1所述的电力机车车顶有机复合材料绝缘子，其特征在于：
在锁套的内锥作有牙形齿；在有机复合材料绝缘子的连接装置的下锁套的内锥大头端部还有一个直径较小的限位台阶；
在锁套的外锥的大头设有一个环形槽与所述的在连接套锥孔内的环形槽对应，上连接套与上锁套之间的环形槽以及下连接套与下锁套之间的环形槽中各自设有一卡簧卡进进行定位，卡簧为开口环形，卡簧截面为矩形。
3.如权利要求1或者2所述的任一电力机车车顶有机复合材料绝缘子，其特征在于：
外绝缘套凹面的加强筋为设在凹面的边缘和中间都有的环形加强筋；有机复合材料绝缘子外绝缘套分模线设置在伞裙的边缘环形加强筋或者伞裙的凹面上；在外绝缘套的内圆上设有固定芯棒的三个或三个以上支撑点。
4.一种电力机车车顶有机复合材料绝缘子制造方法，其特征在于步骤为：
(a)在内绝缘复合材料芯棒的表面采用一种涂敷方式使芯棒表面涂覆有高附着力液体硅胶层；
(b)将外绝缘套套在芯棒上，中间用硅胶压注密封粘接牢固；
(c)将上、下锁套分别套在芯棒的两头；
(e)将上、下连接套分别套在上、下锁套上，从端部加力压进，使上、下锁套产生径向收缩而锁紧芯棒。
5.如权利要求4所述的电力机车车顶有机复合材料绝缘子制造方法，其特征在于生产有机复合材料绝缘子的步骤(c)和(e)之间增加有步骤：
(d)将卡簧套在上、下锁套的环形槽内；
在步骤(e)后增加有步骤：
(f)当上、下锁套均压到位后，上、下卡簧卡进上、下连接套与上、下锁套的环形槽中进行定位。
6.如权利要求5所述的电力机车车顶有机复合材料绝缘子制造方法，其特征在于：
步骤(a)所述的复合材料芯棒涂覆的方式包括刮涂、喷涂、浸涂、刷涂任一方式；
步骤(b)所述的外绝缘套采用土红色的高温硫化硅橡胶作成外伞裙状，伞裙凹面朝下，在凹面上设有环形加强筋，外绝缘套的工艺分模线采用横向设置；在外绝缘套的内圆上设有固定芯棒的三个或三个以上支撑点；
步骤(c)所述的锁套由内锥和外锥组成，内、外锥角方向相反；锁套的周边开有轴向变形槽，使锁套能径向伸缩变形；
步骤(e)所述的连接套的连接段是一个外大内小的锥孔，端面为光滑圆弧过渡使电荷分布均匀，改善两端的表面闪络电场力；锥孔内有一个导向斜面，锥孔为盲孔，连接段的外形可以根据连接要求做成法兰形或螺孔形。
7.如权利要求6所述的电力机车车顶有机复合材料绝缘子制造方法，其特征在于：
步骤(c)上、下锁套的内锥作有牙形齿；在下锁套的内锥大头端部还有一个直径较小的限位台阶；当芯棒被压进入下锁套锁后由限位台阶限位，保证安装可靠。
8.如权利要求7所述的电力机车车顶有机复合材料绝缘子制造方法，其特征在于：
步骤(b)所述的外绝缘套凹面的加强筋为设在凹面的边缘和中间都有环形加强筋，外绝缘套分模线的位置设置在伞裙边缘的加强筋上或设置在伞裙的凹面上。
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