CN101340983A - 使用硅氧烷组合物自动涂覆电气绝缘体的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于涂覆工业元件如瓷器、玻璃、和聚合物绝缘体的自动连续涂覆装置。该装置由几个阶段连续的顺排操作组成。这些阶段为清洁操作、干燥和加热、涂覆和固化。

Description

使用硅氧烷组合物自动涂覆电气绝缘体的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种自动连续涂覆装置和方法，特别地涉及一种使用硅橡胶涂料、更特别地使用单组份室温可硫化的(RTV)硅橡胶涂覆元件如高压线绝缘体的涂覆装置。
背景技术
在工业结构中使用的元件经常暴露于腐蚀环境，并且必须进行保护。例如，用于电力设施的绝缘体如高压输电线中的悬垂绝缘子被设计为保持在正常条件下的最小电流放电。但是，当绝缘体表面被污染时，泄漏电流可以沿绝缘体表面扩展。该泄漏电流的量取决于电压应力和绝缘体表面上的膜或污染物的导电性。泄漏电流可以引起或导致绝缘体表面上的电弧放电，其可以严重影响绝缘体表面，如形成自由碳和非挥发性半导体材料。其可以最终导致形成导电路径，该导电路径横跨绝缘体表面而形成，并且有效地使绝缘体短路。电气绝缘体的外表面是绝缘体最重要的部分，因为这部分会受到电压应力、泄漏电流和侵蚀的影响。如工业场所中所遇到的那样，当高压绝缘体的表面暴露于湿气如伴有受污染空气的水或雾，该表面可能受到强烈腐蚀，除非以一些方式保持其不暴露于该腐蚀气氛。其它潜在的腐蚀环境包括其中存在盐雾的沿海地区和其中广泛分布农业化学品的区域。
越来越多的电力设施转向使用单组份室温可硫化的(RTV)硅橡胶涂料用于这些高压线绝缘体。通过采用不导电的材料涂覆绝缘体表面，该涂层提供了改进绝缘作用，该涂层是抗电弧的、憎水性的，并且可抵抗施加于该电力绝缘体上的应力。这样导致绝缘体定期维修的时间间隔增加，并且绝缘体的总寿命增加。这种涂层的实例公开于例如本申请人的早期美国专利和申请中，具体为2004年12月21日公告的6,833,407号美国专利、2002年8月20日公告的6,437,039号美国专利、1994年7月5日公布的5,326,804，2004年1月8日公布的2004/0006169和2003年6月19日公布的2003/0113461。
除了电气绝缘体之外，用于工业结构的其它元件也可采用如本发明所述的自动涂覆应用和方法。
这些绝缘体在地面手工涂覆并绑在高处的输电线上。这样不仅费力和成本高，而且耗时，尤其是对于工业化国家来说。因此，对于涂覆大量绝缘体而言，仍需要低成本的、快速的方法。
发明内容
本发明提供了一种用于使用硅氧烷弹性体涂料涂覆工业元件如瓷器、玻璃和聚合物绝缘体的自动化连续涂覆装置。该装置由几个阶段连续的顺排操作组成。这些阶段为清洁操作，然后是干燥和加热、涂覆和固化。
本发明一方面提供了一种在连续的顺排操作中用硅氧烷弹性体涂料自动涂覆工业元件的装置，该装置包括：
用于保持住工业元件并将元件从该自动化装置中移动的传送装置；
用于清洁元件表面的清洁站；
干燥和加热站，其用于干燥清洁元件的表面和加热该元件的表面，以有助于硅氧烷弹性体涂料的粘着；
涂覆站，用于将可固化的硅氧烷弹性体组合物的涂料涂覆到元件的外露表面上；和
固化站，用于促进硅氧烷弹性体组合物的固化。
附图说明
结合附图阐述本发明的优选实施方式，其中：
图1为本发明连续涂覆装置的第一种实施方式的示意图；
图2为本发明传送装置的优选实施方式的透视图；
图3为用于本发明涂覆的喷雾嘴排列的优选实施方式的透视图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于使用硅氧烷涂料涂覆工业元件如瓷器、玻璃、和聚合物绝缘体的自动化连续涂覆装置。如图1中所示，该装置由几个阶段连续的顺排操作组成。该装置的第一阶段是清洁和准备，以确保绝缘体表面无任何材料如油、脂、灰尘或其它可能影响硅氧烷涂料粘着于绝缘体表面的污物。清洁绝缘体可以通过任意常规采用的方法来实现，如蒸气清洁、热水喷雾、热水吹净、溶剂擦拭或干冰吹净。优选地，清洁操作采用蒸气清洁或者热水吹净。为了改进清洁效率，可以将洗涤剂和其它洗涤助剂加入到清洁溶液中，由此帮助从绝缘体表面除去有机物质或其它污物。一旦绝缘体已用清洁溶液洗涤之后，优选地用清洁蒸气或热水流进行漂洗。
一旦绝缘体清洁之后，随后将其传送到干燥和加热装置中，在该装置中蒸发残留在绝缘体上的湿气。优选地，该装置将加热气体在绝缘体表面上移动，以改进干燥和加热。最优选地，使用热鼓风机鼓风来实现这点，将温度在约40℃～150℃、优选40℃～80℃、更优选约60℃的热风吹过所述装置。在干燥阶段，也将绝缘体加热到期望的温度水平。该绝缘体的加热有助于硅氧烷组合物涂覆到绝缘体表面和硅氧烷组合物的固化。
一旦绝缘体被干燥和加热之后，将其传送到涂覆装置，在涂覆装置中，用均匀的硅氧烷组合物涂料来涂覆绝缘体表面。硅氧烷组合物优选为我们的先前专利申请中教导的那些，具体为2004年12月21日公告的美国专利6,833,407、2002年8月20日公告的美国专利6,437,039、1994年7月5日公告的美国专利5,326,804，特别是1994年7月5日公告的美国专利5,326,804中所示的单组份RTV组合物。这些在先专利的公开内容通过引用在此并入本申请。该涂覆可以通过各种不同的方法来实现。在一种方法中，通过浸涂法进行涂覆，其中将绝缘体浸渍在硅氧烷材料的槽中，由此使材料覆盖和粘着于绝缘体表面。优选地，为了保持绝缘体上涂层的均匀性，可以将绝缘体以足以在绝缘体表面上获得期望的涂层厚度的速率旋转。另外控制硅氧烷组合物的粘度，以使得该组合物涂覆绝缘体的全部表面。当采用浸涂法时，使浸渍表面保持在氮气气氛下，由此避免硅氧烷组合物表面的结膜。
硅氧烷组合物也可以通过喷雾装置涂覆到绝缘体表面上。这点可以利用一个或多个喷雾嘴来实现，这些喷雾嘴将组合物引向绝缘体表面，由此将该表面涂覆上该组合物的均匀涂层。优选地，为了均匀涂覆绝缘体的全部表面，可以旋转绝缘体，使得喷嘴中喷雾的组合物涂覆绝缘体的全部表面。更优选地，为了同时涂覆绝缘体的上下表面，在喷雾装置位于绝缘体通过该装置的路径之下。在具有某些绝缘体构型的一些情形中，在绝缘体上表面或者下表面，或者在上下两个表面上设置一个以上的喷嘴也是有利的，如图3中所示。或者，也可以利用具有单个喷雾嘴的机器人装置，程控该喷雾嘴以喷雾绝缘体的外露表面。
一旦硅氧烷组合物已涂覆到绝缘体表面之后，随后使硅氧烷涂料固化。优选地，为了促进硅氧烷组合物的固化，将涂覆的绝缘体置于固化室中，例如用于单组份RTV硅氧烷涂料的烤箱，由此减少涂料固化所需的时间。对于RTV体系来说优选地将固化室或烤箱保持在约60℃和70～80％相对湿度下。对于其它固化体系如辐射固化体系，例如UV固化，在烤箱中装配适当的辐射源，例如UV光，由此引发和促进固化作用。在这些应用中，烤箱中也可以供给氮气气氛。对于利用挥发性溶剂的涂料来说，在固化室之前提供具有防爆室的闪蒸釜，由此除去挥发性组份。通过提供固化室或该体系的一部分，大大降低了标准固化时间。例如，对于单组分RTV硅氧烷来说几小时的标准固化时间被降低到小于1小时。这样能使绝缘体具有改进的质量和一致的涂层厚度，同时涂覆绝缘体的小时产率增加，由此显著降低了生产成本。
一旦涂覆的绝缘体已适当地固化之后，随后将绝缘体进行检查和包装，以送往最终消费者。
本发明的自动化涂覆生产线利用传送系统将绝缘体移过该操作的每个阶段。优选地，所采用的传送装置也能使绝缘体在这些阶段中旋转，由此使其能均匀处理绝缘体表面，如上所述。在一种实施方式中，这点可以通过提供使绝缘体低速旋转的旋转装置来实现，如电动机，如图2中所示。绝缘体可释放地被夹到旋转装置上，在绝缘体通过涂覆装置的这些阶段期间该旋转装置保持住绝缘体。电动机和夹具沿传送装置而布置，由此从该装置的各个阶段中移过。
用于将绝缘体从装置中传送和旋转的其它方式也可以例如双速皮带或链传动来提供，由此使得当皮带或传动带在相同方向上以不同速率行进时，用于绝缘体的夹具连接于同时由两个皮带或传动带驱动的齿轮。当沿直线移动时该齿轮和连接的绝缘体旋转。
或者，如果每个清洁和涂覆站装有机器人喷雾装置，可以不需要使绝缘体在装置内旋转。
下列实施例用于举例说明本发明的优选实施方式，但是本发明并不局限于该实施方式。
在本发明的自动化涂覆装置的优选实施方式中，传送装置以约5米/分钟的速率移动绝缘体，同时以12转/分钟的旋转速率旋转绝缘体。将绝缘体在洗涤站中洗涤约1分钟，随后干燥1分钟。随后在喷雾间内涂覆绝缘体约5秒钟，之后进入固化室，其中在60℃下加热20分钟以固化绝缘体上的涂料。随后将绝缘体包裹在包装材料中。本发明的装置能以高生产量涂覆电气绝缘体，其生产量为每小时操作涂覆约500个绝缘体。这点对于高压绝缘体来说显著降低了劳力和节约了成本。
虽然本文中详细描述了本发明的各种优选实施方式，但是应当理解的是在不背离本发明的精神下可以对本发明进行各种变化。

Claims (8)

1、一种用于在连续的顺排操作中用硅氧烷弹性体涂料自动涂覆工业元件的装置，该装置包括：
用于保持住工业元件并使元件移过该自动化装置的传送装置；
用于清洁所述元件表面的清洁站；
干燥和加热站，其用于干燥清洁后的元件表面，并加热该元件的表面，以有助于硅氧烷弹性体涂料的粘着；
涂覆站，用于将可固化的硅氧烷弹性体组合物的涂料涂覆到所述元件的外露表面上；和
固化站，用于促进硅氧烷弹性体组合物的固化。
2、根据权利要求1的装置，其中，可固化的硅氧烷弹性体组合物为单成分的室温可硫化的组合物。
3、根据权利要求2的装置，其中清洁站包括一个或多个喷嘴，所述喷嘴将蒸气、热水或溶剂分配到所述元件的表面上。
4、根据权利要求3的装置，其中所述清洁站包括多个喷嘴，所述喷嘴将多股热水分配到所述元件表面上以清洁元件。
5、根据权利要求4的装置，其中干燥和加热站包括热鼓风机，所述鼓风机在所述元件表面上吹热空气以干燥和加热所述元件的表面。
6、根据权利要求5的装置，其中涂覆站包括具有喷雾嘴的机器人装置，所述喷雾嘴被编程用于将涂料组合物喷雾到所述元件的外露表面上。
7、根据权利要求6的装置，其中所述固化站包括具有温度约为60℃、相对湿度为70～80％的气氛的固化室，由此促进所述元件表面上可固化RTV硅氧烷涂料的固化。
8、根据权利要求7的装置，其中传送装置包括旋转装置，当所述元件通过所述各站时该旋转装置可释放地夹住该元件以使其旋转，所述旋转装置连接于用于使该旋转装置和所连的元件移过所述各站的装置。
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