CN108023278B - 一种多腔室避雷器的成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多腔室避雷器的成型方法，根据硅橡胶芯条和硅橡胶外套的不同特点分别采用自然橡胶和乙丙橡胶作为硅橡胶芯条和硅橡胶外套的材料，通过硅橡胶芯条硫化成型和硅橡胶外套硫化成型两次成型的方法进行加工制作。采用硅橡胶芯条硫化成型和硅橡胶外套硫化成型的分步硫化成型方法生产的多腔室间隙避雷器相比一次成型制作方法可有效提高成品率，其成品率达98％以上；硅橡胶芯条和硅橡胶外套根据其不同性能需求采用不同制作材料可大幅降低生产成本，平均生产成本为氧化锌避雷器生产成本的70％。

Description

一种多腔室避雷器的成型方法

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及一种多腔室避雷器的成型方法。

背景技术

自上世纪60年代研制出氧化锌避雷器开始，利用氧化锌的压敏特性进行电力系统线路防雷的技术得以迅猛发展，氧化锌避雷器得到广泛的应用。但随着社会经济发展，受氧化锌电阻片电压梯度限制，氧化锌避雷器在体积、重量、安装高度和生产成本上进一步取得突破将非常困难。另外，氧化锌避雷器因长期承受系统电压使得氧化锌电阻片的使用寿命大大缩短，为了解决这一问题研发人员采用在避雷器本体和防护线路之间串联间隙的方法来避免氧化锌电阻片长期承受系统电压，但这一方式并没有改变氧化锌避雷器的本质，该类避雷器还是利用氧化锌电阻片的压敏特性进行雷电防护，虽然这类避雷器的氧化锌电阻片不承受系统电压但电阻片密封受潮失效的缺点逐渐凸显出来，也制约了这类避雷器的发展。近年来，国内外学者为了摆脱氧化锌而寻找一种全新的防雷方式进行了广泛的探索，研究出利用空气间隙间隙进行防雷装置，诞生了多腔室间隙避雷器，该类避雷器成本低、重量轻、体积小、寿命长、无高压老化且免维护。但由于该类避雷器完全摒弃氧化锌电阻片，其结构与当前避雷器的结构迥异，没有电阻片绕制等工序，因此无法直接沿用当前避雷器制作工艺，即专利CN103325511A所述工艺；同时该类避雷器是根据腔室结构的空气间隙的起弧、喷弧、熄弧特性来泄放雷电流、切断工频续流的，如专利CN106911080A所述原理，如何既保证腔室结构和尺寸，又使腔室结构具有良好的绝缘性和韧性，还具有较高的成品率是该类避雷器制作工艺所面临的关键问题。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种能有效提高避雷器生产效率和成品率、从而降低生产成本的多腔室避雷器的成型方法。

为实现上述目的，本发明所设计的多腔室避雷器的成型方法，所述成型方法如下：

步骤1)电极清洗

将高压端电极、低压端电极和腔室电极放置于偶联剂中浸泡，然后均匀搅动偶联剂中的高压端电极、低压端电极和腔室电极，在高压端电极、低压端电极和腔室电极的表面形成一层均匀的偶联剂防护层；清洗完成后，将高压端电极、低压端电极和腔室电极取出放置于干净处晾干；

步骤2)芯轴清洗

将芯轴放置于偶联剂中浸泡，然后均匀搅动偶联剂中的芯轴，同时在芯轴表面形成一层均匀的偶联剂防护层；清洗完成后将芯轴取出放置烘箱中烘干备用；

步骤3)硅橡胶芯条硫化成型

切取所需量的芯条硅橡胶并于炼胶机上反复辊炼；在反复辊炼后的芯条硅橡胶表面均匀涂抹硫化剂，然后再置于炼胶机上进行辊炼，直到硫化剂与芯条硅橡胶充分混合并在整个芯条硅橡胶质地均匀时取出；将取出的芯条硅橡胶进行切片获得芯条硅橡胶片；

取出步骤1)中清洗好的腔室电极、高压端电极和低压端电极放置于硫化成型模具中按各个电极的对应位置进行摆放；并将切好的芯条硅橡胶片敷设于腔室电极、高压端电极和低压端电极的上方，将所有电极完全覆盖；然后硫化成型后分模并取出成型的硅橡胶芯条；

步骤4)扣压组装

取步骤3)中成型的硅橡胶芯条一根，取步骤2)中清洗烘干的芯轴一根，另取避雷器底座一个，将硅橡胶芯条的低压端电极插入避雷器底座的低压端定位孔中、将芯轴插入避雷器底座的芯轴定位孔中，然后利用扣压机扣压避雷器底座外圆周，通过扣压使硅橡胶芯条、芯轴和避雷器底座紧固连接；

步骤5)硅橡胶外套硫化成型

切取所需量的外套硅橡胶于炼胶机上反复辊炼，待外套硅橡胶变得柔软、结构均匀无气泡时取出；并在外套硅橡胶表面均匀涂抹硫化剂，然后再进行辊炼，直到硫化剂与外套硅橡胶充分混合并且整个外套硅橡胶质地均匀时取出；将取出的外套硅橡胶进行切片获得外套硅橡胶片；

取外套硅橡胶片敷设外套成型模具底部，按压使外套硅橡胶片均匀覆盖模具底面；

取步骤4)中扣压组装的避雷器底座、芯轴和硅橡胶芯条一套，放置于外套成型模具内，放置时芯轴在上、硅橡胶芯条在下，硅橡胶芯条的腔室对着外套成型模具的腔室定位销，调整硅橡胶芯条使每个腔室定位销插入对应腔室内，按压硅橡胶芯条，使腔室定位销完全插入腔室内部且高压端电极落入高压端定位孔内，同时调整避雷器底座使避雷器底座完全落入底座定位孔内；

再取切好的外套硅橡胶片敷于芯轴上方，将芯轴、硅橡胶芯条完全覆盖；然后硫化成型后分模并取出成型的避雷器。

进一步地，所述步骤5)中，外套成型模具中1/3～2/3的腔室定位销露出于所述外套硅橡胶片上表面。

进一步地，所述芯条硅橡胶采用天然橡胶。

进一步地，芯轴采用直径为10～12mm的尼龙棒。

进一步地，所述外套硅橡胶采用乙丙橡胶。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明采用硅橡胶芯条硫化成型和硅橡胶外套硫化成型的分步硫化成型方法生产的多腔室间隙避雷器相比一次成型制作方法可有效提高成品率，其成品率达98％以上；硅橡胶芯条和硅橡胶外套根据其不同性能需求采用不同制作材料可大幅降低生产成本，平均生产成本为氧化锌避雷器生产成本的70％。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

多腔室避雷器的成型方法如下：

步骤1)电极清洗

将高压端电极、低压端电极和腔室电极放置于偶联剂中浸泡2～5min，使电极表面杂质、污秽充分浸润；然后均匀搅动偶联剂中的高压端电极、低压端电极和腔室电极，通过高压端电极、低压端电极和腔室电极之间的摩擦清洁高压端电极、低压端电极和腔室电极表面附着的杂质，同时，在高压端电极、低压端电极和腔室电极的表面形成一层均匀的偶联剂防护层；清洗完成后，将高压端电极、低压端电极和腔室电极取出放置于干净处晾干；偶联剂作为表面改性剂，可以改善电极表面黏合性，均匀的偶联剂防护层在芯条硫化成型阶段使电极和芯条硅橡胶之间表面充分粘合，避免局部产生气泡等缺陷。

步骤2)芯轴清洗

将芯轴放置于偶联剂中浸泡5～8min，使芯轴表面杂质、污秽充分浸润；然后均匀搅动偶联剂中的芯轴，通过芯轴之间的摩擦清洁芯轴表面附着的杂质，同时在芯轴表面形成一层均匀的偶联剂防护层，偶联剂防护层在硅橡胶外套硫化成型阶段使芯轴和外套硅橡胶之间表面充分粘合，避免局部产生气泡、气隙等缺陷；清洗完成后将芯轴取出放置烘箱中烘干备用；本实施例中，芯轴采用直径10～12mm(优选12mm)的尼龙棒，尼龙棒的机械强度、刚度、硬度、韧性高、耐老化性能好、机械减振能力好，用其作为芯轴可保证避雷器整体的拉伸强度和弯曲弯曲强度；

步骤3)硅橡胶芯条硫化成型

切取所需量的芯条硅橡胶并于炼胶机上反复辊炼，待芯条硅橡胶变得柔软而富有可塑性时取出；在反复辊炼后的芯条硅橡胶表面均匀涂抹硫化剂，然后再置于炼胶机上进行辊炼，直到硫化剂与芯条硅橡胶充分混合并在整个芯条硅橡胶质地比较均匀时取出；将取出的芯条硅橡胶按约20mm宽、5mm高、450mm长的尺寸进行切片获得芯条硅橡胶片；

取出步骤1)中清洗好的40个腔室电极、1个高压端电极和1个低压端电极放置于硫化成型模具中按各个电极(各个电极包括40个腔室电极、1个高压端电极和1个低压端电极)的对应位置进行摆放；并将切好的芯条硅橡胶片敷设于40个腔室电极、1个高压端电极和1个低压端电极的上方，将所有电极完全覆盖；

设定硫化温度60～70℃(优选70℃)、硫化时间120～150s(优选150s)于平板硫化机中通过硫化成型模具合模硫化成型；硫化时间到达后，分模并取出成型的硅橡胶芯条；

其中，芯条硅橡胶采用天然橡胶，天然橡胶在常温下具有较高的弹性，稍带塑性，具有非常好的机械强度，滞后损失小，在多次变形时生热低，故其耐屈挠性也很好，因此用其作为芯条硅橡胶能有效保证腔室的韧性，能承受起弧、喷弧的大压力冲击；并且天然橡胶是非极性橡胶，所以电绝缘性能良好，能保证电极之间的绝缘要求；

硅橡胶芯条硫化成型可保证腔室的成型质量，对整个产品成品率控制有重要意义。其中腔室尺寸通过腔室成型销控制，腔室成型销两侧分别与相邻的两个电极接触，腔室成型销宽度即为电极间距，腔室成型销外形与腔室外形一致，腔室成型销由不锈钢制成，硫化过程中其尺寸几乎不改变，硅橡胶芯条加热后流动性加强，在压力作用下填充满腔室成型销与电极之间的空间，成型后拔出腔室成型销，则腔室成型销所占空间即为放电腔室；成型的硅橡胶芯条由于没有硅橡胶外套部分的喷弧通道，腔室深度较浅，易于对腔室成型质量进行观察和检验，相比一次成型能在制作阶段即发现产品缺陷，及早采取措施，防止缺陷带来更大损失，有效降低成品不合格率。

步骤4)扣压组装

取步骤3)中成型的硅橡胶芯条一根，取步骤2)中清洗烘干的芯轴一根，另取避雷器底座一个，将硅橡胶芯条的低压端电极插入避雷器底座的低压端定位孔中、将芯轴插入避雷器底座的芯轴定位孔中，然后利用扣压机扣压避雷器底座外圆周，通过扣压使硅橡胶芯条、芯轴和避雷器底座紧固连接；采用的扣压压力为1～2MPa(优选2MPa)、保压时间5～10min(优选10min)；

步骤5)硅橡胶外套硫化成型

切取所需量的外套硅橡胶于炼胶机上反复辊炼，待其变得柔软、结构均匀无明显气泡时取出；并在外套硅橡胶表面均匀涂抹硫化剂，然后再进行辊炼，直到硫化剂与外套硅橡胶充分混合并且整个外套硅橡胶质地均匀且致密性较好时取出；将取出的外套硅橡胶按约40mm宽8mm高450mm长的尺寸进行切片获得外套硅橡胶片；外套硅橡胶采用乙丙橡胶，乙丙橡胶因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，具有良好的耐化学品、电绝缘性能、冲击弹性、低温性能、低密度和高填充性及耐热水性和耐水蒸气性等，用其做多腔室间隙避雷器外套可满足避雷器复合外套对机械性能、耐腐蚀性能以及电绝缘性性能的要求；

取外套硅橡胶片敷设外套成型模具底部，轻轻按压使外套硅橡胶片均匀覆盖模具底面，并保证外套成型模具中腔室定位销1/3～2/3高度露出于外套硅橡胶片上表面；

取步骤4)中扣压组装的避雷器底座、芯轴和硅橡胶芯条一套，放置于外套成型模具内，放置时芯轴在上、硅橡胶芯条在下，硅橡胶芯条的腔室对着外套成型模具的腔室定位销，适当调整硅橡胶芯条使每个腔室定位销插入对应腔室内，轻轻按压硅橡胶芯条，使腔室定位销完全插入腔室内部且高压端电极落入高压端定位孔内，同时调整避雷器底座使其完全落入底座定位孔内，此时芯轴和硅橡胶芯条处于一条直线上；

再取切好的外套硅橡胶片吗敷于芯轴上方，将芯轴、硅橡胶芯条完全覆盖；设定硫化温度130～140℃(优选140℃)、硫化时间250～300s(优选300s)于平板硫化机中通过外套成型模具合模硫化成型；硫化时间到达，分模并取出成型的避雷器。

本发明的多腔室避雷器的成型方法，根据硅橡胶芯条和硅橡胶外套的不同特点分别采用自然橡胶和乙丙橡胶作为硅橡胶芯条和硅橡胶外套的材料，通过硅橡胶芯条硫化成型和硅橡胶外套硫化成型两次成型的方法进行加工制作。该方法通过硅橡胶芯条硫化成型首先生产出腔室间隙部分，该部分采用自然橡胶进行硫化成型，自然橡胶抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，通过自然橡胶来成型腔室间隙结构有效保证该类避雷器的腔室结构、尺寸以及腔室的绝缘性和韧性；硅橡胶外套采用普通避雷器硅橡胶外套常用的乙丙橡胶进行硫化成型，这样硅橡胶外套硫化成型可借鉴当前当前避雷器外套成型工艺的有益经验，因此通过该方法来生产多腔室间隙避雷器即适应了该型避雷器对腔室结构和尺寸的严苛要求，又可部分借鉴当前氧化锌避雷器生产工艺的有益经验，可有效提高该类避雷器的生产效率和成品率，降低生产成本。

即采用硅橡胶芯条硫化成型和硅橡胶外套硫化成型的分步硫化成型方法生产的多腔室间隙避雷器相比一次成型制作方法可有效提高成品率，其成品率达98％以上；硅橡胶芯条和硅橡胶外套根据其不同性能需求采用不同制作材料可大幅降低生产成本，平均生产成本为氧化锌避雷器生产成本的70％；电极和芯轴通过偶联剂浸泡和清洗，可有效改善其表面黏合性，避免局部产生气泡、气隙等缺陷，降低整体局放水平，可保证局部放电水平<10PC；采用12mm的尼龙棒芯轴可是避雷器整体机械性能得到大幅改善，抗弯强度达379N，拉伸强度达117N。

Claims (5)

1.一种多腔室避雷器的成型方法，其特征在于：所述成型方法如下：

步骤1)电极清洗

将高压端电极、低压端电极和腔室电极放置于偶联剂中浸泡，然后均匀搅动偶联剂中的高压端电极、低压端电极和腔室电极，在高压端电极、低压端电极和腔室电极的表面形成一层均匀的偶联剂防护层；清洗完成后，将高压端电极、低压端电极和腔室电极取出放置于干净处晾干；

步骤2)芯轴清洗

将芯轴放置于偶联剂中浸泡，然后均匀搅动偶联剂中的芯轴，同时在芯轴表面形成一层均匀的偶联剂防护层；清洗完成后将芯轴取出放置烘箱中烘干备用；

步骤3)硅橡胶芯条硫化成型

切取所需量的芯条硅橡胶并于炼胶机上反复辊炼；在反复辊炼后的芯条硅橡胶表面均匀涂抹硫化剂，然后再置于炼胶机上进行辊炼，直到硫化剂与芯条硅橡胶充分混合并在整个芯条硅橡胶质地均匀时取出；将取出的芯条硅橡胶进行切片获得芯条硅橡胶片；

取出步骤1)中清洗好的腔室电极、高压端电极和低压端电极放置于硫化成型模具中按各个电极的对应位置进行摆放；并将切好的芯条硅橡胶片敷设于腔室电极、高压端电极和低压端电极的上方，将所有电极完全覆盖；然后硫化成型后分模并取出成型的硅橡胶芯条；

步骤4)扣压组装

取步骤3)中成型的硅橡胶芯条一根，取步骤2)中清洗烘干的芯轴一根，另取避雷器底座一个，将硅橡胶芯条的低压端电极插入避雷器底座的低压端定位孔中、将芯轴插入避雷器底座的芯轴定位孔中，然后利用扣压机扣压避雷器底座外圆周，通过扣压使硅橡胶芯条、芯轴和避雷器底座紧固连接；

步骤5)硅橡胶外套硫化成型

切取所需量的外套硅橡胶于炼胶机上反复辊炼，待外套硅橡胶变得柔软、结构均匀无气泡时取出；并在外套硅橡胶表面均匀涂抹硫化剂，然后再进行辊炼，直到硫化剂与外套硅橡胶充分混合并且整个外套硅橡胶质地均匀时取出；将取出的外套硅橡胶进行切片获得外套硅橡胶片；

取外套硅橡胶片敷设外套成型模具底部，按压使外套硅橡胶片均匀覆盖模具底面；

取步骤4)中扣压组装的避雷器底座、芯轴和硅橡胶芯条一套，放置于外套成型模具内，放置时芯轴在上、硅橡胶芯条在下，硅橡胶芯条的腔室对着外套成型模具的腔室定位销，调整硅橡胶芯条使每个腔室定位销插入对应腔室内，按压硅橡胶芯条，使腔室定位销完全插入腔室内部且高压端电极落入高压端定位孔内，同时调整避雷器底座使避雷器底座完全落入底座定位孔内；

再取切好的外套硅橡胶片敷于芯轴上方，将芯轴、硅橡胶芯条完全覆盖；然后硫化成型后分模并取出成型的避雷器。

2.根据权利要求1所述多腔室避雷器的成型方法，其特征在于：所述步骤5)中，外套成型模具中1/3～2/3的腔室定位销露出于所述外套硅橡胶片上表面。

3.根据权利要求1所述多腔室避雷器的成型方法，其特征在于：所述芯条硅橡胶采用天然橡胶。

4.根据权利要求1所述多腔室避雷器的成型方法，其特征在于：芯轴采用直径为10～12mm的尼龙棒。

5.根据权利要求1所述多腔室避雷器的成型方法，其特征在于：所述外套硅橡胶采用乙丙橡胶。