CN101986405A

CN101986405A - 一种断路器用喷口的制造方法

Info

Publication number: CN101986405A
Application number: CN 201010202814
Authority: CN
Inventors: 夏森林
Original assignee: JIANGSU CHANGXIN AIRPROOF MATERIAL CO Ltd
Current assignee: JIANGSU CHANGXIN AIRPROOF MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: CN101986405B

Abstract

本发明公开了一种断路器用喷口的制造方法，其在现有技术纯PTFE喷口的材料基础上添加了氮化硼等无机材料，大大提高了喷口的光反射率，从而降低了电弧辐射对喷口的烧蚀，避免了喷口受光热和电弧辐射而产生严重的分解和内部爆炸，大大提高了喷口的耐电弧烧蚀性能。

Description

一种断路器用喷口的制造方法

技术领域

本发明涉及一种喷口的制造方法，特别涉及一种断路器用喷口的制造方法。

背景技术

SF-6高压断路器进行大容量开断时，触头间极高的电场产生电弧，电弧是一种光热并举的能量体，具有很高的温度和很强的辐射，它将使SF-6气体电离分解产生低氟化合物，这些低氟化合物遇到水分会部分生成腐蚀性极强的氢氟酸，许多绝缘材料特别是含硅材料均会受到腐蚀。另外，在电弧作用下，一般材料皆因不能耐受高温而碳化。聚四氟乙烯(PTFE)由于具有很高的电阻率、熔融粘度、化学稳定性和耐热性，分解后为气体不会留下导电性物质，因此已经作为SF-6断路器及其它高压断路器的喷口材料而得到广泛使用。但是随着开断电压和电流的提高，电弧温度也随之提高，当高的电压和大的电流开断时，尽管开断时间很短，但电弧能(光和热)仍能穿透PTFE材料，面对很强的光热辐射，纯PTFE喷口材料会发生严重的表面分解，甚至引起内部爆炸。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种断路器用喷口的制造方法，经该方法制造的断路器用喷口的耐电弧烧蚀性能大大提高。

发明内容

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种断路器用喷口的制造方法，包括如下步骤：(1)将质量百分比分别为氮化硼：5-10％，三氧化二铝：1-3％，二硫化钼：2-4％，其余为PTFE的原料组分用振动筛进行分散；(2)将分散后的原料组分进行气流粉碎及混合，将混合料粉碎至粒径为15-20μm，并充分搅拌均匀；(3)对混合料进行检测，合格标准为每平方厘米内Φ0.05mm的非金属斑点数目不超过2个；(4)将检测合格的混合料在低温干燥条件下贮存，温度范围为6-10℃；(5)将混合料进行预成型压制，在温度为20-25℃，相对湿度≤30％的条件下，将混合料加入模具中，并将模具抽真空后放入液压缸中进行压制，加压至压力大小为320-360kg/cm²，保压1～1.5小时，然后泄压，并打开模具取出预成型产品置于清洁、干燥的器具中；(6)将预成型产品进行烧结，温度范围控制在310～380℃，烧结时间为20～24小时，当由310℃升温至340℃时，升温速度控制在5-10℃/h，由340℃升温至380℃时，升温速度控制在15℃/h，烧结结束降温时由380℃降温至340℃时，降温速度控制在15℃/h，由340℃降温至310℃时，降温速度控制在5-10℃/h，310℃以下降温速度控制在20-30℃/h，然后在200℃以下取出产品并冷却至室温；(7)对烧结后的预成型产品进行二次加工，根据喷口的外形设计要求，采用数控切削方式将其加工成所设定的形状；(8)对产品进行性能检测，并将合格的产品包装出厂。

分散后的原料组分在流化床气流粉碎机中进行气流粉碎及混合，所使用的气流为压缩空气，经过2个空气过滤器过滤，以去除空气中的杂质，避免对混合材料造成污染。

对混合料进行检测时，将混合料压制成Φ300×500mm的棒材，然后车削成厚度为0.1mm的膜使用DC-3000数显投影仪和VMS-1510G影像测量仪进行检测。按国际适用标准，每平方厘米内Φ0.05mm的非金属斑点数目不超过2个。

将混合料进行预成型压制时，在温度为20-25℃，相对湿度≤30％的条件下，将混合料加入橡胶模具中，将模具抽真空是为了清除气流应力，从而保证产品在成型模腔内不开裂、不剥落，抽真空的时间长短一般视产品的大小而定，一般为15-30分钟。

预成型产品的烧结在热风循环烧结炉中进行，热风循环烧结炉是比较理想的烧结设备，加热空气用的电热元件安装在炉外，利用鼓风机将空气吸入加热器，再通过它吹入烧结炉。进入炉内的热空气经过配气格板，格板上有大小可调节的小孔，所以炉内温度分布均匀。炉内及其对面壁上设有视孔，以便观察烧结情况，炉内空气的加热程度可自动调节。

PTFE是一种结晶高聚物，未加工的聚合物结晶度达95％左右，在一般操作温度下，PTFE是处于高弹态下的固体晶形相与无定形相的混合物。当加热到它的一次转变点327℃时，它的正常结晶结构被破坏，开始转变为无定形相的高弹态，也即结晶物质的“熔化”或“熔解”。然而PTFE的熔融粘度极高，380℃时达到1011泊，即使加热到熔融也不会发生流动，形状不会发生变化。

本发明喷口由于添加了无机材料，为了防止无机材料受热分解，对温度控制有严格的要求。升、降温速度过快易导致产品发生开裂，温度过高会降低分子量，无机材料也会受热分解。将预成型产品的烧结温度范围控制在310～380℃，烧结时间为20～24小时，当由310℃升温至340℃时，升温速度控制在5-10℃/h，由340℃升温至380℃时，升温速度控制在15℃/h，烧结结束降温时由380℃降温至340℃时，降温速度控制在15℃/h，由340℃降温至310℃时，降温速度控制在5-10℃/h，310℃以下降温速度控制在20-30℃/h，然后在200℃以下取出产品并冷却至室温。通过该烧结工艺烧结出的产品表面硬度、抗蠕变性能以及热稳定性均大大增强。

有益效果

由本发明所述方法制造的断路器用喷口，在现有技术纯PTFE喷口的材料基础上添加了氮化硼等无机材料，从而大大提高了喷口的光反射率，相当于减少了喷口所吸收的辐射能量，从而降低了电弧辐射对喷口的烧蚀，避免了喷口受光热和电弧辐射而产生严重的分解和内部爆炸，大大提高了喷口的耐电弧烧蚀性能。同时本发明喷口材料中添加的二硫化钼具有一定的吸光性，当喷口遇到光热辐射时，二硫化钼颗粒可通过对光和热的吸收和传导，使辐射能量限制在喷口的表面，从而阻止了喷口内部对光热的进一步吸收，也避免了喷口的严重分解和内部爆炸。所以当遇到高的电压和大的电流开断时，电弧能不会穿透喷口，即使很强的光热辐射也不会使喷口发生表面分解和内部爆炸。同时喷口的表面硬度、热稳定性和抗蠕变性能均大大提高。喷口材料中添加的氮化硼等无机材料易混合且无残留物，对环境无污染。喷口的生产效率大大提高，材料成本下降了20％，能耗降低了15％。而且喷口的外表面细腻光滑，使得装配过程操作方便。

附图说明

图1为纯PTFE喷口及本发明各实施例喷口对反射率的影响图。

a：纯PTFE喷口；

b：本发明实施例1制得的喷口；

c：本发明实施例2制得的喷口；

d：本发明实施例3制得的喷口。

具体实施方式

以下结合具体实例进一步阐述本发明。

实施例1

一种断路器用喷口的制造方法，包括如下步骤：(1)将质量百分比分别为氮化硼：5％，三氧化二铝：1％，二硫化钼：4％，其余为PTFE的原料组分用振动筛进行分散；(2)将分散后的原料组分在流化床气流粉碎机中进行气流粉碎及混合，将混合料粉碎至粒径为15μm，并充分搅拌均匀；(3)对混合料采用DC-3000数显投影仪和VMS-1510G影像测量仪进行检测，合格标准为每平方厘米内Φ0.05mm的非金属斑点数目不超过2个；(4)将检测合格的混合料在低温干燥条件下贮存，温度控制在6℃；(5)将混合料进行预成型压制，在温度为20℃，相对湿度≤30％的条件下，将混合料加入模具中，并将模具抽真空后放入液压缸中进行压制，加压至压力大小为320kg/cm²，保压1小时，然后泄压，并打开模具取出预成型产品置于清洁、干燥的器具中；(6)将预成型产品在热风循环烧结炉中进行烧结，温度范围控制在310～380℃，烧结时间为20小时，当由310℃升温至340℃时，升温速度控制在5℃/h，由340℃升温至380℃时，升温速度控制在15℃/h，烧结结束降温时由380℃降温至340℃时，降温速度控制在15℃/h，由340℃降温至310℃时，降温速度控制在5℃/h，310℃以下降温速度控制在20℃/h，然后在180℃取出产品并冷却至室温；(7)对烧结后的预成型产品进行二次加工，根据喷口的外形设计要求，采用数控切削方式将其加工成所设定的形状；(8)对产品进行性能检测，并将合格的产品包装出厂。

实施例2

一种断路器用喷口的制造方法，包括如下步骤：(1)将质量百分比分别为氮化硼：7％，三氧化二铝：2％，二硫化钼：3％，其余为PTFE的原料组分用振动筛进行分散；(2)将分散后的原料组分在流化床气流粉碎机中进行气流粉碎及混合，将混合料粉碎至粒径为18μm，并充分搅拌均匀；(3)对混合料采用DC-3000数显投影仪和VMS-1510G影像测量仪进行检测，合格标准为每平方厘米内Φ0.05mm的非金属斑点数目不超过2个；(4)将检测合格的混合料在低温干燥条件下贮存，温度控制在8℃；(5)将混合料进行预成型压制，在温度为22℃，相对湿度≤30％的条件下，将混合料加入模具中，并将模具抽真空后放入液压缸中进行压制，加压至压力大小为340kg/cm²，保压1.2小时，然后泄压，并打开模具取出预成型产品置于清洁、干燥的器具中；(6)将预成型产品在热风循环烧结炉中进行烧结，温度范围控制在310～380℃，烧结时间为22小时，当由310℃升温至340℃时，升温速度控制在7℃/h，由340℃升温至380℃时，升温速度控制在15℃/h，烧结结束降温时由380℃降温至340℃时，降温速度控制在15℃/h，由340℃降温至310℃时，降温速度控制在7℃/h，310℃以下降温速度控制在25℃/h，然后在160℃取出产品并冷却至室温；(7)对烧结后的预成型产品进行二次加工，根据喷口的外形设计要求，采用数控切削方式将其加工成所设定的形状；(8)对产品进行性能检测，并将合格的产品包装出厂。

实施例3

一种断路器用喷口的制造方法，包括如下步骤：(1)将质量百分比分别为氮化硼：10％，三氧化二铝：3％，二硫化钼：2％，其余为PTFE的原料组分用振动筛进行分散；(2)将分散后的原料组分在流化床气流粉碎机中进行气流粉碎及混合，将混合料粉碎至粒径为20μm，并充分搅拌均匀；(3)对混合料采用DC-3000数显投影仪和VMS-1510G影像测量仪进行检测，合格标准为每平方厘米内Φ0.05mm的非金属斑点数目不超过2个；(4)将检测合格的混合料在低温干燥条件下贮存，温度控制在10℃；(5)将混合料进行预成型压制，在温度为25℃，相对湿度≤30％的条件下，将混合料加入模具中，并将模具抽真空后放入液压缸中进行压制，加压至压力大小为360kg/cm²，保压1.5小时，然后泄压，并打开模具取出预成型产品置于清洁、干燥的器具中；(6) 将预成型产品在热风循环烧结炉中进行烧结，温度范围控制在310～380℃，烧结时间为24小时，当由310℃升温至340℃时，升温速度控制在10℃/h，由340℃升温至380℃时，升温速度控制在15℃/h，烧结结束降温时由380℃降温至340℃时，降温速度控制在15℃/h，由340℃降温至310℃时，降温速度控制在10℃/h，310℃以下降温速度控制在30℃/h，然后在150℃取出产品并冷却至室温；(7)对烧结后的预成型产品进行二次加工，根据喷口的外形设计要求，采用数控切削方式将其加工成所设定的形状；(8)对产品进行性能检测，并将合格的产品包装出厂。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中，因此，本发明不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本发明保护的范围内。

Claims

1.一种断路器用喷口的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将质量百分比分别为氮化硼：5-10％，三氧化二铝：1-3％，二硫化钼：2-4％，其余为PTFE的原料组分用振动筛进行分散；(2)将分散后的原料组分进行气流粉碎及混合，将混合料粉碎至粒径为15-20μm，并充分搅拌均匀；(3)对混合料进行检测，合格标准为每平方厘米内Φ0.05mm的非金属斑点数目不超过2个；(4)将检测合格的混合料在低温干燥条件下贮存，温度范围为6-10℃；(5)将混合料进行预成型压制，在温度为20-25℃，相对湿度≤30％的条件下，将混合料加入模具中，并将模具抽真空后放入液压缸中进行压制，加压至压力大小为320-360kg/cm²，保压1～1.5小时，然后泄压，并打开模具取出预成型产品置于清洁、干燥的器具中；(6)将预成型产品进行烧结，温度范围控制在310～380℃，烧结时间为20～24小时，当由310℃升温至340℃时，升温速度控制在5-10℃/h，由340℃升温至380℃时，升温速度控制在15℃/h，烧结结束降温时由380℃降温至340℃时，降温速度控制在15℃/h，由340℃降温至310℃时，降温速度控制在5-10℃/h，310℃以下降温速度控制在20-30℃/h，然后在200℃以下取出产品并冷却至室温；(7)对烧结后的预成型产品进行二次加工，根据喷口的外形设计要求，采用数控切削方式将其加工成所设定的形状；(8)对产品进行性能检测，并将合格的产品包装出厂。