CN102179974B - 一种用于晶闸管阀串的固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带,其特征在于所述缠绕带采用复合材料制备,复合材料包括增强相和基体相,所述增强相为无碱玻璃纤维,所述基体相为环氧树脂;该技术产品具有较高的比强度和比刚度,通过采用环绕方式连接晶闸管阀串首尾,避免了用整块环氧板,从而减小晶闸管阀串体积和重量,便于安装与维护。

Description

一种用于晶闸管阀串的固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带
技术领域
本发明涉及缠绕带,具体地讲,涉及玻璃纤维环氧缠绕带。
背景技术
随着电力电子设备向高压大电流高功率方向的发展,越来越多的场合需用到数只晶闸管串联连接作为一个臂使用。为保证各晶闸管工作时电压及电流的均衡需要,在器件的选择及使用中采取必要的措施来有效地保证串联器件动态工作参数的一致性,其中串联晶闸管的安装固定方式就是很重要的一个环节。以往工程或者产品中,串联晶闸管一般采用两种结构方式:1)“n+1”,即n个晶闸管与n+1个散热器串联组成整体模块;2)“n*2”,即单个晶闸管与两个散热器组成独立小模块,然后n个独立小模块再串联。由于“n+1”方式结构紧凑、元件利用率高,普遍应用于中、大容量系统中。传统“n+1”晶闸管阀串结构中均用环氧玻璃布层压板做为主支撑和横向主绝缘,此结构存在以下不足:1、晶闸管阀串加工、安装和维护较繁琐。2、为保证足够强度,所用环氧玻璃布层压板必须保证一定的截面厚度,环氧玻璃布层压板用量大,单串用量20kg左右,导致晶闸管阀串总重量增加,抗污秽能力差。3、环氧玻璃布层压板的绝缘性能受生产加工条件影响大,若加工过程中层间存有杂质或气泡等缺陷时,会导致设备试验或运行中出现击穿破坏。另外,目前玻璃纤维环氧树脂缠绕制品绝大多数为圆形的管件或罐等压力容器,不适用于优化晶闸管阀串结构。
发明内容
本技术的目的是主要针对晶闸管应用领域,解决大功率晶闸管器件串联使用工况下需施加额定压力固定并绝缘的要求,提出一种强度高(抗拉强度σ>1000MPa)、重量轻(约为2kg)的大功率晶闸管串联模块用玻璃纤维环氧缠绕带,该技术产品具有较高的比强度和比刚度,通过采用环绕方式连接晶闸管阀串首尾,避免了用整块环氧板,从而减小晶闸管阀串体积和重量,便于安装与维护。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
本发明提供的一种晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带,其改进之处在于所述缠绕带采用复合材料制备,复合材料包括增强相和基体相,所述增强相为无碱玻璃纤维,所述基体相为环氧树脂。
本发明提供的第一优选的晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带,所述无碱玻璃纤维中纤维含量在65-75%。
本发明提供的第二优选的晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带,所述无碱玻璃纤维中纤维含量为70%。
本发明提供的晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带的加工工艺,采用半干法缠绕工艺加工成型,包括以下步骤:
1)无捻玻璃纤维纱在使用前经烘干以去除表面吸附的水分;
2)将环氧树脂和固化剂、添加剂和促进剂按95-105∶75-85∶10-20∶0.5-1比例配成胶液;
3)计算出所需玻璃纱量,计算出纱锭数量,按一定宽度顺序放于纱架上,在自行设计的缠绕机驱动下经张力器拉紧,再经浸胶槽上胶后平行缠绕于芯模/内模上,缠绕后由合模装置将外模压合,然后送入烘箱烘干;
4)烘干后脱模整形,然后再浸环氧漆,烘干。
本发明提供的第一优选的晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带的加工工艺,所述固化剂为HK-021甲基四氢苯酐;所述添加剂为活性增韧剂CMP-410、聚癸二酸酐PSPA;所述促进剂为2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30。
本发明提供的第二优选的晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带的加工工艺,所述芯模/内模与外模材料为塑料模具用钢。
本发明提供的第三优选的晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带的加工工艺,所述芯模/内模的加工精度不低于IT5等级,表面粗糙度Ra不大于1.6。
本发明提供的第四优选的晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带的加工工艺,所述环氧树脂和固化剂、添加剂和促进剂按100∶80∶15∶0.8比例配成胶液。
本发明属特殊形状复合材料产品,其增强相为一种高性能无碱玻璃纤维,基体相为环氧树脂,采用半干法缠绕工艺加工成型。
其加工过程如下:首先无捻玻璃纤维纱在使用前经烘干去除表面吸附的水分;将环氧树脂和固化剂、添加剂和促进剂按比例配成胶液;然后计算出所需玻璃纱量,计算出纱锭数量,按一定宽度顺序放于纱架上,在自行设计的缠绕机驱动下经张力器拉紧,再经浸胶槽上胶后按一定速度平行缠绕于芯模(内模)上,缠绕到一定厚度时由合模装置将外模压合,然后送入烘箱烘干;烘干后脱模整形,然后再浸环氧漆烘干。
无碱玻璃纤维为高性能无碱玻璃纤维,强度比原E型玻璃纤维提高15%;软化温度提高60℃;并保持了优异的电绝缘性能,产品中纤维含量在70%左右。
半干法缠绕工艺为纤维浸胶后,到缠绕至芯模的途中,增加一套烘干设备,将浸胶纱中的溶剂除去,与干法相比,省却了预浸胶工序和设备;与湿法相比,可使制品中的气泡含量降低。
胶液由环氧树脂、固化剂、添加剂和促进剂按一定比例配比制成,其有良好的流动性和适当黏性,保证纤维被浸透;含胶量均匀,保证气泡能排出。
缠绕张力通过计算确定,张力过小、制品不致密,使内层粘结不牢,制品强度降低。张力过大,纤维在缠绕过程中磨损增大,同样使制品强度降低。同时各纤维束之间张力也要均匀。
芯模(内模)与外模材料为塑料模具用钢,有足够的强度和刚度;芯模(内模)加工精度不低于IT5等级,表面粗糙度Ra不大于1.6,满足制品形状和尺寸精度要求,保证产品固化后能顺利从芯模脱出。
烘干固化工艺按一定温度和时间需缓慢转动,以保证制品受热均匀和防止流胶以使其充分填充到玻璃纤维间隙。浸环氧漆是降低吸水性,保证绝缘性能。
玻璃纤维环氧缠绕带按国家相关标准试验得出:击穿电压>45kV(交流);吸水率Max=0.15%;燃烧性FV-0。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、强度高、重量轻、电气绝缘性能优良;
2、安装维护方便的复合材料产品;
3、可广泛应用于性能要求高的晶闸管阀串结构;
4、该技术产品具有较高的比强度和比刚度,通过采用环绕方式连接晶闸管阀串首尾,避免了用整块环氧板,从而减小晶闸管阀串体积和重量;
5、便于安装与维护。
附图说明
图1是:本发明提供的一种用于晶闸管阀串的固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带与晶闸管结合图。
图2是:本发明提供的一种用于固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带的俯视图和侧视图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带,缠绕带采用复合材料制备,复合材料包括增强相和基体相,增强相为无碱玻璃纤维,基体相为环氧树脂。
无碱玻璃纤维中纤维含量在65%。
缠绕带的加工工艺,采用半干法缠绕工艺加工成型,包括以下步骤:
1)无碱玻璃纤维纱在使用前经烘干以去除表面吸附的水分;
2)将环氧树脂和固化剂、添加剂和促进剂按95∶75∶10∶0.5配成胶液;
3)计算出所需玻璃纱量,计算出纱锭数量,按一定宽度顺序放于纱架上,在自行设计的缠绕机驱动下经张力器拉紧,再经浸胶槽上胶后平行缠绕于芯模/内模上,缠绕后由合模装置将外模压合,然后送入烘箱烘干;
4)烘干后脱模整形,然后再浸环氧漆,烘干。
固化剂为HK-021甲基四氢苯酐;添加剂为活性增韧剂CMP-410、聚癸二酸酐PSPA;促进剂为2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30,芯模/内模与外模材料为塑料模具用钢,表面粗糙度Ra为1.2。
将本实施例的用于晶闸管阀串的固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带与晶闸管结合起来如图1所示。
实施例2
本实施例的晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带,缠绕带采用复合材料制备,复合材料包括增强相和基体相,增强相为无碱玻璃纤维,基体相为环氧树脂,其中无碱玻璃纤维中纤维含量在75%。
缠绕带的加工工艺,采用半干法缠绕工艺加工成型,包括以下步骤:
1)无碱玻璃纤维纱在使用前经烘干以去除表面吸附的水分;
2)将环氧树脂和固化剂、添加剂和促进剂按105∶85∶20∶1配成胶液;
3)计算出所需玻璃纱量,计算出纱锭数量,按一定宽度顺序放于纱架上,在自行设计的缠绕机驱动下经张力器拉紧,再经浸胶槽上胶后平行缠绕于芯模/内模上,缠绕后由合模装置将外模压合,然后送入烘箱烘干;
4)烘干后脱模整形,然后再浸环氧漆,烘干。
固化剂为HK-021甲基四氢苯酐;添加剂为活性增韧剂CMP-410、聚癸二酸酐PSPA;促进剂为2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30,芯模/内模与外模材料为塑料模具用钢,表面粗糙度Ra为1.2。
将本实施例的用于晶闸管阀串的固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带与晶闸管结合起来如图1所示。
实施例3
本实施例的晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带,缠绕带采用复合材料制备,复合材料包括增强相和基体相,增强相为无碱玻璃纤维,基体相为环氧树脂。
无碱玻璃纤维中纤维含量为70%。
缠绕带的加工工艺,采用半干法缠绕工艺加工成型,包括以下步骤:
1)无碱玻璃纤维纱在使用前经烘干以去除表面吸附的水分;
2)将环氧树脂和固化剂、添加剂和促进剂按100∶80∶15∶0.8比例配成胶液;
3)计算出所需玻璃纱量,计算出纱锭数量,按一定宽度顺序放于纱架上,在自行设计的缠绕机驱动下经张力器拉紧,再经浸胶槽上胶后平行缠绕于芯模/内模上,缠绕后由合模装置将外模压合,然后送入烘箱烘干;
4)烘干后脱模整形,然后再浸环氧漆,烘干。
固化剂为HK-021甲基四氢苯酐;添加剂为活性增韧剂CMP-410、聚癸二酸酐PSPA;促进剂为2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚DMP-30,芯模/内模与外模材料为塑料模具用钢,表面粗糙度Ra 1.1。
将本实施例的用于晶闸管阀串的固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带与晶闸管结合起来如图1所示。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种晶闸管阀串固定高强度玻璃纤维环氧缠绕带的加工工艺,所述缠绕带采用复合材料制备,复合材料包括增强相和基体相,所述增强相为无碱玻璃纤维,所述基体相为环氧树脂;所述无碱玻璃纤维中纤维含量为70%;所述缠绕带采用半干法缠绕工艺加工成型,包括以下步骤:
1)无碱玻璃纤维纱在使用前经烘干以去除表面吸附的水分;
2)将环氧树脂和固化剂、添加剂和促进剂按100:80:15:0.8比例配成胶液;
3)计算出所需玻璃纱量,计算出纱锭数量,按一定宽度顺序放于纱架上,在自行设计的缠绕机驱动下经张力器拉紧,再经浸胶槽上胶后平行缠绕于芯模上,缠绕后由合模装置将外模压合,然后送入烘箱烘干;
4)烘干后脱模整形,然后再浸环氧漆,烘干。
2.根据权利要求1所述的缠绕带的加工工艺,其特征在于所述芯模与外模材料为塑料模具用钢。
3.根据权利要求1所述的缠绕带的加工工艺,其特征在于所述芯模的加工精度不低于IT5等级,表面粗糙度Ra不大于1.6。
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