CN104385614B - 断路器用绝缘拉杆的制备设备和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种断路器用绝缘拉杆的制备设备和制备方法，具体的，本发明提供一种断路器用绝缘拉杆的制备设备，同时提供一种使用该设备制备绝缘拉杆的方法；该设备和方法结合使用，能够制备出材质均一、无气隙、不含水份的绝缘拉杆，确保了绝缘拉杆的机电性能，并且原料中不使用有机溶剂，不需要重复加热，有益于环境保护和节约能源；并且采用真空压力一次成型，能够在绝缘拉杆端部形成螺纹，避免了机械加工对绝缘拉杆强度的影响。因此，本发明制备的绝缘拉杆相比于传统工艺制备的绝缘拉杆，具有极佳的机电性能和绝缘性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种以六氟化硫为介质的断路器用的绝缘拉杆的制备设备及方法，具体涉及一种断路器用绝缘拉杆的制备设备和制备方法，该绝缘拉杆用于以六氟化硫为介质的断路器中。
背景技术
环氧纤维增强材料可广泛应用于各个电气工程领域。根据所涉及的领域的不同，选用不同的材质和生产工艺，制得最佳的制品性能。
一般材料均采用树脂加热固化的方法，这些制造方法是在常温常压大气条件下生产，受环境的影响较大，每种生产方法都需要专用的设备来生产特定外形的制品，尤其是管（筒）形状的制品则因其中残存的低分子物，材质的不均一性、气隙、水份而影响了产品的耐高电压和高机械强度，而且制成品表面光洁度不高，需要二次机加工和涂漆。
随着国家输电电压的不断升高和城市内供电的安全要求不断上升，电力系统对开关、断路器提出了更高的要求，要求大容量，体积小和更高的可靠性等要求。当电器设备中的绝缘油改为SF6气体绝缘后，提高了可靠性，不燃不爆，延长了维修周期。断路器的体积已可缩小到原来的六分之一。
所以，为了满足以SF6为绝缘材料的断路器的质量和安全，需要设计出材质均一、无气隙、不含水份的绝缘拉杆及其制备方法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种断路器用绝缘拉杆的制备设备，同时提供一种使用该设备制备绝缘拉杆的方法；该设备和方法结合使用，能够制备出材质均一、无气隙、不含水份的绝缘拉杆，确保了绝缘拉杆的机电性能，并且原料中不使用有机溶剂，不需要重复加热，有益于环境保护和节约能源；并且采用真空压力一次成型，能够在绝缘拉杆端部形成螺纹，避免了机械加工对绝缘拉杆强度的影响。
为解决上述问题，本发明采用技术方案为：
断路器用绝缘拉杆的制备设备，包括模具、操控台和用于预处理树脂的树脂处理装置，模具设有竖向设置的圆柱体形芯轴，芯轴的圆周外部套接有圆环形的隔热套，隔热套作为模具的隔热装置，隔热套的圆周内壁为模具的外模，隔热套与芯轴的轴线重合，隔热套与芯轴之间的圆环形空腔是用于制备绝缘拉杆的内腔，即外模与芯轴之间的圆形空腔构成内腔；隔热套的上端和下端的圆周外侧面上设有连接螺纹，芯轴的上方和下方分别设有一个端封法兰，端封法兰的圆周内侧壁设有与连接螺纹密封配合的螺纹，端部法兰将模具的内腔密封；上侧的端封法兰的中央设有一个上端气孔，下侧的端封法兰中央设有一个下端气孔；下端气孔的上侧和上端气孔的下侧分别设有一个端部圆环，端部圆环的轴线与芯轴轴线重合，上侧端部圆环的下侧面与隔热套上端的圆形侧面贴合，下侧端部圆环的上侧面与隔热套下端的圆形侧面贴合，两个端部圆环的内径上设有用于在绝缘拉杆端部形成螺纹的内腔螺纹，两个端部圆环内部的腔体与内腔连通；
上端气孔通过三通管连接有两个管路，所述两个管路的另一端分别与空压机和真空泵连通，所述两个管路上均设有气阀；操控台上设有用于调控真空泵作业的真空控制旋钮，操控台上设有用于调控空压机作业的压力控制旋钮，操控台上设有用于调控隔热套加热作业的加温旋钮，隔热套内设有与加温旋钮通过加热线路连接的电热丝；操控台上的真空控制旋钮对模具内腔进行抽真空处理，空压机向模具内腔内施加空气压力，隔热套用于加热模具内的树脂温度。
下端气孔通过输料管与树脂处理装置连通。树脂处理装置将树脂原料混合处理后，通过输料管将树脂输送至模具内腔内。
本发明使用上述的制备设备制备断路器用绝缘拉杆的方法，该制备方法的步骤为：
（1）模具的准备：先将模具的内腔表面、芯轴的外圆面和端封法兰做清理并涂上脱模剂，然后将碳纤维布平整地卷在芯轴上，当芯轴上的碳纤维布的直径卷至隔热套内径的大小时，裁断碳纤维布；将包绕碳纤维布的芯轴放入隔热套的内部，在端封法兰内放置密封垫片后，将端封法兰与加热套紧固密封，调控加温旋钮将模具加热至130～180℃；
根据绝缘拉杆的应用场所，可以选择不同的纤维布卷在芯轴上；
（2）模具抽真空：调控气阀和真空控制旋钮，控制真空泵将内腔抽真空，内腔的真空强度为-0.095～-0.090MPa；保证在后续向内腔内注入树脂使，模具内部的产品中不会产生气隙，确保绝缘拉杆的质量。
（3）浸渍树脂制备：将100重量份数的液态双酚F环氧树脂与60～90重量份数的固化剂混合制得浸渍树脂；固化剂由液态甲基六氢苯酐与六氢苯酐等质量混合制得；再向浸渍树脂中添加浸渍树脂总质量0.1%～3%的固化促进剂，固化促进剂为苄基二甲胺或2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚； 固化促进剂能够加快浸渍树脂在内腔内的固化速度，提高绝缘拉杆的生产效率。
（4）浸渍树脂处理：将上步所得浸渍树脂加入树脂处理装置内，于30～60℃温度下抽真空处理0.5～2小时，真空度为-0.085～-0.090MPa；树脂处理装置内进行抽真空，能够使树脂内的空气被抽出，确保树脂固化后不会产生气隙。
（5）注入浸渍树脂：当模具温度达到130～180℃、内腔真空度达到-0.095～-0.090MPa后，保持内腔的真空度并由输料管和下端气孔向模具内腔内注入处理后的浸渍树脂；待浸渍树脂注满模具内腔后，关闭真空泵，由空压机向模具内腔施加气压，使浸渍树脂在压力条件下固化，固化的温度为130～180℃，固化时间为4～10小时；
（6）自然冷却：固化完成后，停止加热套的加热，将模具内的固化制品在模具中自然冷却至接近室温时，抽出芯轴后即可从隔热套中取出符合内外径尺寸的绝缘拉杆。
可选的，步骤（1）中碳纤维布可更换为棉纤维布、无碱玻璃布、丙纶纤维布、芳纶纤维布中的一种或几种布料的复合物。棉纤维布具有良好加工性，碳纤维布具有耐电性，丙纶纤维布具有较佳耐化学性，芳纶纤维布具有较佳比强度，碳纤维布具有较佳耐热性、抗拉强度等特性，采用单一的或者组合不同的纤维作为增强材料，增强纤维也还可以是原始的纤维束、或加工成纸、网状和织物状，满足不同产品的性能要求。
可选的，步骤（3）中的液态双酚F环氧树脂可更换为聚脂树脂、有机硅树脂及上述树脂的改性树脂。
优选的，步骤（6）制备的绝缘拉杆，在其外表面附着一层用于防止绝缘拉杆在SF6气体中腐蚀的涤纶保护层。能够防止SF6气体在电弧作用下对绝缘拉杆中硅元素的腐蚀。
优选的，步骤（5）中的固化温度为140～165℃，固化时间为5～7小时。
优选的，步骤（4）中的处理温度为35～50℃，抽真空处理0.8～1.5小时。
本发明的优点和有益效果为：
本发明设备和方法结合使用，能够制备出材质均一、无气隙、不含水份的绝缘拉杆，大大降低和避免了气泡的产生，使产品整体更均匀，确保了绝缘拉杆的机电性能；
本发明的原料中不使用有机溶剂，不需要重复加热，有益于环境保护和节约能源；
本发明的方法采用真空压力一次成型，能够在绝缘拉杆端部形成螺纹，避免了机械加工对绝缘拉杆强度的影响；
本发明制备的绝缘拉杆能够用于SF6气体绝缘的断路器，提高了断路器的可靠性，不燃不爆，延长了维修周期，且断路器的体积已可缩小到绝缘油断路器体积的六分之一；
本发明制备的绝缘拉杆，其放电量为传统工艺制备的绝缘拉杆放电量的1/10，具有极佳的电气性能。
附图说明
图1为本发明断路器用绝缘拉杆的制备设备的结构示意图。
图2为图1中模具部分的放大图。
图中：1、空压机；2、真空泵；3、管路；4、上端气孔；5、内腔螺纹；6、端封法兰；7、芯轴；8、连接螺纹；9、内腔；10、树脂处理装置；11、输料管；12、下端气孔；13、隔热套；14、加热线路；15、真空控制旋钮；16、加温旋钮；17、压力控制旋钮；18、模具；19、端部圆环。
具体实施方式
下列实施例将进一步说明本发明。
实施例1
本发明采用技术方案为断路器用绝缘拉杆的制备设备，包括模具18、操控台和用于预处理树脂的树脂处理装置10，模具18设有竖向设置的圆柱体形芯轴7，芯轴7的圆周外部套接有圆环形的隔热套13，隔热套13作为模具18的外模，隔热套13与芯轴7的轴线重合，隔热套13与芯轴7之间的圆环形空腔是用于制备绝缘拉杆的内腔9；隔热套13的上端和下端的圆周外侧面上设有连接螺纹8，芯轴7的上方和下方分别设有一个端封法兰6，端封法兰6的圆周内侧壁设有与连接螺纹8密封配合的螺纹；上侧的端封法兰6的中央设有一个上端气孔4，下侧的端封法兰6中央设有一个下端气孔12；下端气孔12的上侧和上端气孔4的下侧分别设有一个端部圆环19，端部圆环19的轴线与芯轴7轴线重合，上侧端部圆环19的下侧面与隔热套13上端的圆形侧面贴合，下侧端部圆环19的上侧面与隔热套13下端的圆形侧面贴合，两个端部圆环19的内径上设有用于在绝缘拉杆端部形成螺纹的内腔9螺纹5，两个端部圆环19内部的腔体与内腔9连通；
上端气孔4通过三通管连接有两个管路3，所述两个管路3的另一端分别与空压机1和真空泵2连通，所述两个管路3上均设有气阀；操控台上设有用于调控真空泵2作业的真空控制旋钮15，操控台上设有用于调控空压机1作业的压力控制旋钮17，操控台上设有用于调控隔热套13加热作业的加温旋钮16，隔热套13内设有与加温旋钮16通过加热线路14连接的电热丝；下端气孔12通过输料管11与树脂处理装置10连通。
实施例2
使用实施例1所述的制备设备制备断路器用绝缘拉杆的方法，该制备方法的步骤为：
（1）模具的准备：先将模具的内腔表面、芯轴的外圆面和端封法兰做清理并涂上脱模剂，然后将碳纤维布平整地卷在芯轴上，当芯轴上的碳纤维布的直径卷至隔热套内径的大小时，裁断碳纤维布；将包绕碳纤维布的芯轴放入隔热套的内部，在端封法兰内放置密封垫片后，将端封法兰与加热套紧固密封，调控加温旋钮将模具加热至130℃；
（2）模具抽真空：调控气阀和真空控制旋钮，控制真空泵将内腔抽真空，内腔的真空强度为-0.095～-0.090MPa；
（3）浸渍树脂制备：将100重量份数的液态双酚F环氧树脂与60重量份数的固化剂混合制得浸渍树脂；固化剂由液态甲基六氢苯酐与六氢苯酐等质量混合制得；再向浸渍树脂中添加浸渍树脂总质量0.1%的固化促进剂，固化促进剂为苄基二甲胺；
（4）浸渍树脂处理：将上步所得浸渍树脂加入树脂处理装置内，于30℃温度下抽真空处理2小时，真空度为-0.085～-0.090MPa；
（5）注入浸渍树脂：当模具温度达到130℃、内腔真空度达到-0.095～-0.090MPa后，保持内腔的真空度并由输料管和下端气孔向模具内腔内注入处理后的浸渍树脂；待浸渍树脂注满模具内腔后，关闭真空泵，由空压机向模具内腔施加气压，使浸渍树脂在压力条件下固化，固化的温度为130℃，固化时间为10小时；
（6）自然冷却：固化完成后，停止加热套的加热，将模具内的固化制品在模具中自然冷却至接近室温时，抽出芯轴后即可从隔热套中取出符合内外径尺寸的绝缘拉杆。最后在绝缘拉杆外表面附着一层用于防止绝缘拉杆在SF6气体中腐蚀的涤纶保护层。
实施例3
使用实施例1所述的制备设备制备断路器用绝缘拉杆的方法，该制备方法的步骤为：
（1）模具的准备：先将模具的内腔表面、芯轴的外圆面和端封法兰做清理并涂上脱模剂，然后将碳纤维布平整地卷在芯轴上，当芯轴上的碳纤维布布的直径卷至隔热套内径的大小时，裁断碳纤维布布；将包绕碳纤维布布的芯轴放入隔热套的内部，在端封法兰内放置密封垫片后，将端封法兰与加热套紧固密封，调控加温旋钮将模具加热至180℃；
（2）模具抽真空：调控气阀和真空控制旋钮，控制真空泵将内腔抽真空，内腔的真空强度为-0.095～-0.090MPa；
（3）浸渍树脂制备：将100重量份数的液态环氧树脂与90重量份数的固化剂混合制得浸渍树脂；固化剂由液态甲基六氢苯酐与六氢苯酐等质量混合制得；再向浸渍树脂中添加浸渍树脂总质量0.1%的固化促进剂，固化促进剂为2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚；
（4）浸渍树脂处理：将上步所得浸渍树脂加入树脂处理装置内，于60℃温度下抽真空处理0.5小时，真空度为-0.085～-0.090MPa；
（5）注入浸渍树脂：当模具温度达到180℃、内腔真空度达到-0.095～-0.090MPa后，保持内腔的真空度并由输料管和下端气孔向模具内腔内注入处理后的浸渍树脂；待浸渍树脂注满模具内腔后，关闭真空泵，由空压机向模具内腔施加气压，使浸渍树脂在压力条件下固化，固化的温度为180℃，固化时间为4小时；
（6）自然冷却：固化完成后，停止加热套的加热，将模具内的固化制品在模具中自然冷却至接近室温时，抽出芯轴后即可从隔热套中取出符合内外径尺寸的绝缘拉杆。最后在绝缘拉杆外表面附着一层用于防止绝缘拉杆在SF6气体中腐蚀的涤纶保护层。
实施例4
使用实施例1所述的制备设备制备断路器用绝缘拉杆的方法，该制备方法的步骤为：
（1）模具的准备：先将模具的内腔表面、芯轴的外圆面和端封法兰做清理并涂上脱模剂，然后将无碱玻璃布平整地卷在芯轴上，当芯轴上的碳纤维布的直径卷至隔热套内径的大小时，裁断碳纤维布；将包绕碳纤维布的芯轴放入隔热套的内部，在端封法兰内放置密封垫片后，将端封法兰与加热套紧固密封，调控加温旋钮将模具加热至155℃；
（2）模具抽真空：调控气阀和真空控制旋钮，控制真空泵将内腔抽真空，内腔的真空强度为-0.095～-0.090MPa；
（3）浸渍树脂制备：将100重量份数的液态环氧树脂与83重量份数的固化剂混合制得浸渍树脂；固化剂由液态甲基六氢苯酐与六氢苯酐等质量混合制得；再向浸渍树脂中添加浸渍树脂总质量1.3%的固化促进剂，固化促进剂为苄基二甲胺和2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚等质量的混合物；
（4）浸渍树脂处理：将上步所得浸渍树脂加入树脂处理装置内，于44℃温度下抽真空处理1.5小时，真空度为-0.085～-0.090MPa；
（5）注入浸渍树脂：当模具温度达到158℃、内腔真空度达到-0.095～-0.090MPa后，保持内腔的真空度并由输料管和下端气孔向模具内腔内注入处理后的浸渍树脂；待浸渍树脂注满模具内腔后，关闭真空泵，由空压机向模具内腔施加气压，使浸渍树脂在压力条件下固化，固化的温度为165℃，固化时间为7小时；
（6）自然冷却：固化完成后，停止加热套的加热，将模具内的固化制品在模具中自然冷却至接近室温时，抽出芯轴后即可从隔热套中取出符合内外径尺寸的绝缘拉杆。最后在绝缘拉杆外表面附着一层用于防止绝缘拉杆在SF6气体中腐蚀的涤纶保护层。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (7)
1.断路器用绝缘拉杆的制备设备，包括模具、操控台和用于预处理树脂的树脂处理装置，其特征在于，模具设有竖向设置的圆柱体形芯轴，芯轴的圆周外部套接有圆环形的隔热套，隔热套与芯轴的轴线重合，隔热套与芯轴之间的圆环形空腔是用于制备绝缘拉杆的内腔；隔热套的上端和下端的圆周外侧面上设有连接螺纹，芯轴的上方和下方分别设有一个端封法兰，端封法兰的圆周内侧壁设有与连接螺纹密封配合的螺纹；上侧的端封法兰的中央设有一个上端气孔，下侧的端封法兰中央设有一个下端气孔；下端气孔的上侧和上端气孔的下侧分别设有一个端部圆环，端部圆环的轴线与芯轴轴线重合，上侧端部圆环的下侧面与隔热套上端的圆形侧面贴合，下侧端部圆环的上侧面与隔热套下端的圆形侧面贴合，两个端部圆环的内径上设有用于在绝缘拉杆端部形成螺纹的内腔螺纹，两个端部圆环内部的腔体与内腔连通；
上端气孔通过三通管连接有两个管路，所述两个管路的另一端分别与空压机和真空泵连通，所述两个管路上均设有气阀；操控台上设有用于调控真空泵作业的真空控制旋钮，操控台上设有用于调控空压机作业的压力控制旋钮，操控台上设有用于调控隔热套加热作业的加温旋钮，隔热套内设有与加温旋钮通过加热线路连接的电热丝；
下端气孔通过输料管与树脂处理装置连通。
2.使用权利要求1所述的制备设备制备断路器用绝缘拉杆的方法，其特征在于，所述制备方法的步骤为：
（1）模具的准备：先将模具的内腔表面、芯轴的外圆面和端封法兰做清理并涂上脱模剂，然后将碳纤维布平整地卷在芯轴上，当芯轴上的碳纤维布的直径卷至隔热套内径的大小时，裁断碳纤维布；将包绕碳纤维布的芯轴放入隔热套的内部，在端封法兰内放置密封垫片后，将端封法兰与隔热套紧固密封，调控加温旋钮将模具加热至130～180℃；
（2）模具抽真空：调控气阀和真空控制旋钮，控制真空泵将内腔抽真空，内腔的真空强度为-0.095～-0.090MPa；
（3）浸渍树脂制备：将100重量份数的液态双酚F环氧树脂与60～90重量份数的固化剂混合制得浸渍树脂；固化剂由液态甲基六氢苯酐与六氢苯酐等质量混合制得；再向浸渍树脂中添加浸渍树脂总质量0.1%～3%的固化促进剂，固化促进剂为苄基二甲胺或2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚；
（4）浸渍树脂处理：将上步所得浸渍树脂加入树脂处理装置内，于30～60℃温度下抽真空处理0.5～2小时，真空度为-0.085～-0.090MPa；
（5）注入浸渍树脂：当模具温度达到130～180℃、内腔真空度达到-0.095～-0.090MPa后，保持内腔的真空度并由输料管和下端气孔向模具内腔内注入处理后的浸渍树脂；待浸渍树脂注满模具内腔后，关闭真空泵，由空压机向模具内腔施加气压，使浸渍树脂在压力条件下固化，固化的温度为130～180℃，固化时间为4～10小时；
（6）自然冷却：固化完成后，停止隔热套的加热，将模具内的固化制品在模具中自然冷却至接近室温时，抽出芯轴后即可从隔热套中取出符合内外径尺寸的绝缘拉杆。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中碳纤维布更换为棉纤维布、无碱玻璃布、丙纶纤维布、芳纶纤维布中的一种或几种布料的复合物。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的液态双酚F环氧树脂更换为聚脂树脂、有机硅树脂及上述树脂的改性树脂。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（6）制备的绝缘拉杆，在其外表面附着一层用于防止绝缘拉杆在SF6气体中腐蚀的涤纶保护层。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中的固化温度为140～165℃，固化时间为5～7小时。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中的处理温度为35～50℃，抽真空处理0.8～1.5小时。
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| CN104385614A (zh) | 2015-03-04 |
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