CN107742558A - 一种绝缘芯棒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种绝缘芯棒，该绝缘芯棒包括内芯棒、缓冲层和缠绕管，缓冲层包覆在内芯棒上，缓冲层由热固性材料形成，缠绕管套设在内芯棒上。本发明还公开了一种绝缘芯棒的制备方法。本发明的绝缘芯棒及其制备方法，在绝缘芯棒中设置了缓冲层，该缓冲层可以解决内芯棒与缠绕管之间的界面分离问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种输电绝缘设备领域，具体是一种绝缘芯棒及其制备方法。
背景技术
目前，支柱绝缘子在交、直流输电线路中起着支撑电力设备与电气绝缘的重要作用，是电力系统不可或缺的重要元件，广泛应用于电抗器、电容塔等设备。支柱复合绝缘子包括玻纤增强环氧芯棒、端部连接件、高温硫化硅橡胶伞裙。其中玻纤增强环氧芯棒是承担机械负荷的关键部件，需要具备足够的电气绝缘性能。
在电压等级较高的电力设备中，为保证足够的机械强度，需选用较大直径芯棒，大直径芯棒多为拉挤芯棒经缠绕或树脂浇筑成型。作为内绝缘材料，支柱绝缘子芯体内需满足无裂纹间隙等要求，而目前的大直径芯棒，存在芯棒与缠绕层或浇筑料界面分离的问题，因此解决界面问题是高电压等级支柱绝缘子的关键技术之一。
通常解决界面问题的方法是，将拉挤芯棒表面打磨粗糙，刷涂偶联剂后再进行缠绕或者浇筑。但涂刷偶联剂无法从根本上解决界面分离的问题，绝缘管固化后仍存在界面分离的现象。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种绝缘芯棒，该绝缘芯棒设置缓冲层，该缓冲层可以解决内芯棒与缠绕管之间的界面分离问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：绝缘芯棒包括内芯棒、缓冲层和缠绕管，缓冲层包覆在内芯棒上，缠绕管缠绕于缓冲层上，该缓冲层由热固性材料形成。
上述绝缘芯棒，在内芯棒与缠绕管之间设置缓冲层，该缓冲层由热固性材料制成，具有较低的弹性模量，在绝缘芯棒受温度、应力作用的过程中，缓冲应力传递中形成的剪切应力，避免内芯棒与缠绕管之间的界面开裂。
其中，上述热固性材料为热固性聚酯材料。
其中，上述缓冲层的厚度为0.5毫米至2毫米。进一步地，上述缓冲层的厚度为1毫米。
其中，上述缓冲层由浸渍胶黏剂的热固性材料形成。进一步地，上述胶黏剂为环氧树脂胶黏剂。
上述环氧树脂胶黏剂使得热固性材料能够与内芯棒和缠绕管均黏接良好，同时具备较低的弹性模量。
其中，上述内芯棒由一根芯棒构成。
其中，上述内芯棒包括第一芯棒和围绕在第一芯棒圆周布设的第二芯棒，第一芯棒和第二芯棒上均设置缓冲层。
上述第一芯棒和第二芯棒上均设置缓冲层，避免了第一芯棒和第二芯棒之间可能出现的界面分离问题。
其中，内芯棒由纤维拉挤成型。
其中，上述缠绕管由纤维缠绕而成。
针对现有技术的不足，本发明的目的之二是提供一种绝缘芯棒的制备方法，该绝缘芯棒的制备方法能够制造具有缓冲层的绝缘芯棒，有效避免内芯棒与缠绕管之间的界面分离问题。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：一种绝缘芯棒的制备方法，该方法包括：
提供内芯棒；
将热固性材料在上述内芯棒的表面形成缓冲层；
在上述缓冲层上缠绕浸渍树脂的纤维，形成缠绕管。
上述绝缘芯棒的制备方法，在内芯棒的表面设置热固性材料，从而在内芯棒和缠绕管之间设置了缓冲层，该缓冲层具有较低的弹性模量，当内芯棒和缠绕管在温度、应力的作用下发生收缩膨胀时，缓冲层能够利用自身的弹性形变，避免内芯棒和缠绕管之间发生界面分离。
附图说明
图1是本发明实施例一的绝缘芯棒100沿径向的纵向剖视结构示意图；
图2是图1中A的放大结构示意图。
图3是本发明实施例二的绝缘芯棒200沿径向的纵向剖视结构示意图；
图4是图3中B的放大结构示意图。
图5是本发明绝缘芯棒制备方法实施例一的流程示意图。
图6是本发明绝缘芯棒制备方法实施例二的流程示意图。
具体实施方式
根据要求，这里将披露本发明的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本发明的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本发明的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。
本发明绝缘芯棒实施例一：
如图1和图2所示，本实施例的绝缘芯棒100包括内芯棒110、缓冲层120和缠绕管130，缓冲层120包覆在内芯棒110上，缠绕管130缠绕在缓冲层120上，缓冲层120由热固性材料形成。
本实施例中，内芯棒110、缓冲层120和缠绕管130由内而外依次设置，并浸渍树脂基体(图中未显示)，构成绝缘芯棒100。缓冲层120包覆在内芯棒110上，缠绕管130缠绕在缓冲层120上，内芯棒110、缓冲层120和缠绕管130相互之间紧密连接。
本实施例中，热固性材料采用热固性聚酯材料。当然实际也可以采用其他的热固性材料替换。
其中，缓冲层120的厚度为0.5毫米至2毫米。具体地，缓冲层120的厚度为1mm。实际也可以根据具体情况，调整缓冲层120的厚度，以适应界面之间的连接。
其中，缓冲层120由浸渍胶黏剂的热固性材料形成。具体地，胶黏剂为环氧树脂胶黏剂。可以想到的，其他具有胶黏作用的胶黏剂均可适用。进一步地，热固性材料也可以不浸渍胶黏剂，配合以不同的工艺方法，形成缓冲层。
缠绕管130缠绕完毕后，温度、应力等条件随和时间会发生改变。相应地，内芯棒110和缠绕管130会收缩膨胀，界面间也会产生一定应力剪切力。缓冲层120具有较低的弹性模量，利用自身的弹性形变，适应内芯棒110和缠绕管130的变化，从而避免内芯棒110和缠绕管130之间的界面分离问题。
其中，内芯棒110由纤维拉挤成型。具体地，内芯棒110为玻璃纤维拉挤成型，内芯棒110由一根拉挤成型的芯棒构成。
其中，缠绕管130由纤维缠绕在缓冲层120上。具体地，纤维为玻璃纤维，当然也可以为其他纤维材料。
本发明绝缘芯棒实施例二：
如图3和图4所示，本实施例的绝缘芯棒200包括内芯棒210、缓冲层220和缠绕管230，缓冲层220包覆在内芯棒210上，缠绕管缠绕于缓冲层220上，缓冲层220由热固性材料形成。
其中，内芯棒210包括芯棒211和围绕在芯棒211周围布设的芯棒212，芯棒211和芯棒212上均设置缓冲层220。
本实施方式中，采用芯棒211和芯棒212的组合，构成内芯棒210，使得绝缘芯棒200具有更大的强度。
具体地，芯棒211的直径大于芯棒212的直径，芯棒212为10根，均与芯棒211相切，相邻的芯棒212之间相切。当然，芯棒211和芯棒212也可以直径相同，或者芯棒212的直径大于芯棒211的直径，芯棒211与芯棒212之间也可以采用其他的排布方式。
其中，芯棒211和每根芯棒212上均设置缓冲层220，缓冲层220由热固性材料形成。本实施例中，热固性材料采用热固性聚酯材料。当然实际也可以采用其他的热固性材料替换。
其中，缓冲层220的厚度为0.5毫米至2毫米。具体地，缓冲层220的厚度为2毫米。实际也可以根据具体情况，调整缓冲层220的厚度，以适应界面之间的连接。
其中，缓冲层220由浸渍胶黏剂的热固性材料形成。具体地，胶黏剂为环氧树脂胶黏剂，当然其他具有胶黏作用的胶黏剂也均适用。芯棒211和芯棒212的间隙均填充树脂基体240。
芯棒211和每根芯棒212上均设置缓冲层，不仅避免了内芯棒210与缠绕管230的界面分离问题，也避免了芯棒211和芯棒212之间，以及芯棒211、芯棒212与树脂基体240之间的界面分离问题。
其中，芯棒211和芯棒212分别由纤维拉挤成型。具体地，芯棒211和芯棒212分别由玻璃纤维拉挤成型。
其中，缠绕管230由纤维缠绕成型，缠绕于10根芯棒212所围成的外表面上，缠绕成型的缠绕管230的内壁与芯棒212相切。具体地，纤维均为玻璃纤维，当然也可以为其他纤维材料。
本发明绝缘芯棒制备方法实施例一：
图5为本发明绝缘芯棒制备方法实施例一的流程示意图，请结合上述绝缘芯棒实施例一的图2和图3参阅。本实施例以绝缘芯棒100为例，具体描述该绝缘芯棒100的制备方法。该方法包括以下步骤：
S11：提供内芯棒110；
其中，将纤维浸渍树脂基体，拉挤成型为内芯棒110。具体地，纤维为玻璃纤维，当然也可以为其他纤维材料。
将成型的内芯棒110的表面打磨粗糙。
S12：将热固性材料在内芯棒110的表面形成缓冲层120；
其中，采用缠绕的方式，在内芯棒110的表面形成缓冲层120。具体地，将热固性材料浸渍在环氧胶黏剂中，缠绕于打磨粗糙的内芯棒110的表面。将缠绕好热固性材料的内芯棒110放入热鼓风烘箱内固化，使热固性材料与环氧胶黏剂形成1mm厚的缓冲层120。
当然，热固性材料也可以无需浸渍在胶黏剂中，也可以采用其他方式，如注射、喷涂、涂覆等工艺，将热固性材料在内芯棒110表面形成缓冲层120。
其中，热固性材料采用热固性聚酯材料。当然实际也可以采用其他的热固性材料替换。
内芯棒110也可以采用其他的方式进行固化，不限定于热鼓风烘箱。胶黏剂可以为环氧胶黏剂，也可以采用其他具有胶黏作用的胶黏剂。
将缓冲层120的表面打磨粗糙。
S13：在缓冲层120上，缠绕浸渍树脂的纤维，形成缠绕管130。
在打磨粗糙的缓冲层120表面，缠绕浸渍树脂基体的纤维，以形成缠绕管130。其中，纤维为玻璃纤维，当然也可以为其他纤维材料。
本实施例的绝缘芯棒制备方法中，在步骤S12和步骤S13之前，分别打磨内芯棒110的表面和缓冲层120的表面，提高表面摩擦度，以便不同表面之间更好的结合。实际操作中，可以不打磨，或者采用其他方法增大内芯棒110与缓冲层120之间的摩擦力。步骤S1至步骤S3，可以根据实际工艺流程做相应的调整，并不限定于本实施例中的操作顺序。
本实施例的绝缘芯棒制备方法，在内芯棒110和缠绕管130之间设置了热固性材料的缓冲层120，该缓冲层120具有较低的弹性模量，当内芯棒110和缠绕管130在温度、应力的作用下发生收缩膨胀时，缓冲层120能够利用自身的弹性形变，避免内芯棒110和缠绕管130之间产生的界面分离问题。
本发明绝缘芯棒制备方法实施例二：
图6是本发明绝缘芯棒制备方法实施例二的流程示意图，请结合上述绝缘芯棒实施例二的图3和图4参阅。本实施例以绝缘芯棒实施例二中的绝缘芯棒200为例，具体描述该绝缘芯棒200的制备方法。该方法包括以下步骤：
S21：提供内芯棒210；
其中，内芯棒210由芯棒211和10根芯棒212组合构成。具体地，芯棒211和芯棒212均由浸渍树脂的纤维拉挤成型。纤维为玻璃纤维，当然也可以为其他纤维材料。
固化后，将芯棒211和每根芯棒212的表面均打磨粗糙。
S22：将热固性材料在芯棒211和芯棒212的表面形成缓冲层220；
其中，采用缠绕的方式，在芯棒211和芯棒212的表面形成缓冲层120。具体地，将热固性材料浸渍在环氧胶黏剂中，分别缠绕在打磨后的芯棒211的表面、10根芯棒212的表面。其中，胶黏剂为环氧胶黏剂。
将缠绕好热固性材料的芯棒211和芯棒212放入热鼓风烘箱内固化，使热固性材料与环氧胶黏剂，在芯棒211和芯棒212表面形成2mm厚的缓冲层220。
当然，热固性材料也可以无需浸渍在胶黏剂中，也可以采用其他方式，如注射、喷涂、涂覆等工艺，将热固性材料在芯棒211和芯棒212的表面形成缓冲层220。
本实施例中，热固性材料采用热固性聚酯材料。当然实际也可以采用其他的热固性材料替换。
固化方式也不限定于热鼓风烘箱。胶黏剂可以为环氧胶黏剂，也可以采用其他具有胶黏作用的胶黏剂。
固化后，将芯棒211和10根芯棒212表面的缓冲层220均打磨粗糙。
S23：在缓冲层220上，缠绕浸渍树脂的纤维，形成缠绕管230。
具体地，将芯棒211放置于中心，10根芯棒212围绕芯棒211的周向均布排布，使相邻芯棒212之间相切，芯棒211与每根芯棒212之间相切。
将浸渍树脂的纤维缠绕在10根芯棒212所形成的表面上，形成缠绕管230。其中，纤维为玻璃纤维，当然也可以为其他纤维材料。
S24：将树脂基体填充在芯棒211和芯棒212之间的间隙。
具体地，形成缠绕管230后，在绝缘芯棒200中浇注树脂基体240，以填充芯棒211、芯棒212和缠绕管230之间的间隙。
本实施例的绝缘芯棒200的制备方法中，内芯棒210采用芯棒211和芯棒212组合构成，具有更高的强度。同时在芯棒210和芯棒211上均设置缓冲层220，不仅避免了内芯棒210与缠绕管230的界面分离问题，也避免了芯棒211、芯棒212与树脂基体240之间的界面分离问题。其中操作步骤可以根据实际工艺流程做相应的调整，并不限定于本实施例中的操作顺序。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。
Claims (11)
1.一种绝缘芯棒，其特征在于：所述绝缘芯棒包括内芯棒、缓冲层和缠绕管，所述缓冲层包覆在所述内芯棒上，所述缠绕管缠绕于所述缓冲层上，所述缓冲层由热固性材料形成。
2.如权利要求1所述的绝缘芯棒，其特征在于：所述热固性材料为热固性聚酯材料。
3.如权利要求1所述的绝缘芯棒，其特征在于：所述缓冲层的厚度为0.5毫米至2毫米。
4.如权利要求2所述的绝缘芯棒，其特征在于：所述缓冲层的厚度为1毫米。
5.如权利要求1所述的绝缘芯棒，其特征在于：所述缓冲层由浸渍胶黏剂的热固性材料形成。
6.如权利要求4所述的绝缘芯棒，其特征在于：所述胶黏剂为环氧树脂胶黏剂。
7.如权利要求1所述的绝缘芯棒，其特征在于：所述内芯棒由一根芯棒构成。
8.如权利要求1所述的绝缘芯棒，其特征在于：所述内芯棒包括第一芯棒和围绕在所述第一芯棒圆周布设的第二芯棒，所述第一芯棒和所述第二芯棒上均设置所述缓冲层。
9.如权利要求1所述的绝缘芯棒，其特征在于：所述内芯棒由纤维拉挤成型。
10.如权利要求1所述的绝缘芯棒，其特征在于：所述缠绕管由纤维缠绕而成。
11.一种绝缘芯棒的制备方法，其特征在于：所述方法包括：
提供内芯棒；
将热固性材料在所述内芯棒的表面形成缓冲层；
在所述缓冲层上缠绕浸渍树脂的纤维，形成缠绕管。
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