CN108538526B - 一种高强盘形瓷绝缘子的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强盘形瓷绝缘子,它包括绝缘子本体、钢帽和钢脚，所述钢帽和钢脚分别与绝缘子本体两端用胶合层胶装连接，高强盘形瓷绝缘子本体包括芯头、芯骨、上伞裙和下伞裙，绝缘子本体由20‑40wt%的煅烧铝矾土、20‑40wt%的粘土、10‑15wt%的萍乡南坑瓷土、5‑10wt%的宜春钨坑泥、10‑20wt%的长石、3‑5wt%的醴陵大障泥、3‑5wt%的广东黑泥组成，并经混合、脱水榨泥、真空练泥、坯体成型、修坯烧结、上釉烧制胶装而成，本发明通过结构形状的改进、原料选用、配方工艺调整在确保材料成本不增加和产品不变硬变脆的前提下，本发明通过合理的选取具有特定性能的原料和对伞裙面作一些处理，提高绝缘子本体的机械强度和各项电气性能。

Description

一种高强盘形瓷绝缘子的制造方法

技术领域

本发明涉及瓷绝缘子，尤其是涉及一种110KV高压线路用高强盘形瓷绝缘子的制造方法。

背景技术

盘形悬式瓷绝缘子是使用最普遍和最重要的一种线路绝缘子，一般在高压架空线路中起绝缘和固定作用，主要由铁帽、钢脚、带伞裙的瓷件用胶合剂组成，瓷绝缘子是输电线路的重要组成部分，是电气绝缘件和重要的结构支撑件，瓷绝缘子的绝缘性能和机械性能及其配置的合理性直接影响线路的安全稳定运行，在机械性能方面，瓷绝缘子的载荷主要受到是轴向以及部分径向上的拉伸负荷，线路绝缘子要承受由导线和自重及其导线张力所决定的拉应力，并且大风、覆冰及其温度的变化还会使得所受的拉力变大。绝缘子还可能承受多种暂态载荷，导线振动或者摇摆都会使得绝缘子承受一个振动载荷，自然环境下如爬风、地震、导线的覆冰脱落等，都会使绝缘子承受一个冲击载荷，作用在瓷绝缘子上的机械负荷主要由铁帽、钢脚、瓷件以及它们相互之间的胶合剂所承受。根据有关资料分析，目前盘形悬式瓷绝缘子主在存在两个主要问题：一是存在绝缘子本体（坯体）强度不高以及用常规水泥与钢帽和钢脚组合胶装的结构强度受到限制，安全稳定性、使用寿命等有待提升；二是盘形悬式瓷绝缘子釉层易老化、釉面开裂，甚至脱落，抗闪耐用污能力不强。使用寿命不长。

发明内容

本发明要解决的技术问题所采取的技术方案：一种高强盘形瓷绝缘子包括绝缘子本体、钢帽和钢脚，所述钢帽和钢脚分别与绝缘子本体两端用粘合层胶装连接，所述高强盘形瓷绝缘子本体包括芯头、芯骨、上伞裙和下伞裙，上伞裙和下伞裙分别具有上伞裙和下伞裙外表面，所述上伞裙外表面和下伞裙外表面分别为曲率半径分别为R1和R2的凸球面，所述芯头端面上设置的环形槽和十字槽，芯头端面与钢帽之间形成胶合层，所述绝缘子本体由20-40wt%的煅烧铝矾土、20-40wt%的粘土、10-15wt%的萍乡南坑瓷土、5-10wt%的宜春钨坑泥、10-20wt%的长石、3-5wt%的醴陵大障泥、3-5wt%的广东黑泥组成，并按下述方法步骤制造而成：

1、原料混合球磨制泥浆：将上述各种原料按重量百分比均匀混合送入球磨机内，再按原料总重与水重量之比为1：0.8～1，在球磨内加水球磨12小时以上,使其制成细度达到100-200目的泥浆，再用振动筛分机过滤泥浆，去除颗粒、硬块、残渣等杂物，得到清洁的泥浆料；

2、除铁脱水榨泥陈腐：将泥浆料在磁场强度为8000-10000高斯的磁场中去铁，再经过滤脱水得到泥饼，再将泥饼放在温度在15℃以上,湿度不大于25%的密封室内静置 10-15小时；

3、真空练泥：将陈腐后的泥饼放入卧式真空压练泥机中，经螺旋挤压，抽出空气得到长棒状的泥段，再将泥段放在库内阴干定形；

4、制造坯体：将泥段放入转动的圆盘形模架体上，用立式修坯刀分步加工出由芯骨和芯头形成的内腔，以及芯头内端面的环形槽和十字槽；

5、将步骤4制得的坯体放在可作匀速旋转且形状与内腔相配的胎模上，利用固定在同一立轴上的不同形状的成型刀从上至下分别加工出芯头端面上的环形槽和十字槽、芯头外侧表面、以及上伞裙外表面，再用固定立轴上且高度可随机向上调节的成型刀，加工出伞裙槽，形成上伞裙内表面和下伞裙外表面，再用固定立轴上且高度可随机向上调节的成型刀加工下伞裙内表面；

6、再用曲率半径分别为R1和R2的球面成型刀分别修整上伞裙外表面和下伞裙外表面，再在上伞裙外表面和下伞裙外表面喷涂一层厚度为0.1－0.3毫米的纳米级碳化钯或碳化铌粉末层，上釉后使上伞裙外表面和下伞裙外表面形成为光滑、致密和连续的球面层；

7、将上述已加工的坯体进行圆角修整，放入自然通风处凉干，待坯体表面发白后送入微波炉内在80－100度温度下干燥至水份0.05%以下；

8、 将干燥后的坯体上釉，所述釉料由10-15%的三氧化二铝、60-70%的二氧化硅、2-5%的氧化钙、2-5%的氧化镁、2-5%的氧化锆、2-3%氧化钠、1-2%丙烯酸树脂、5-10%的着色剂 、1-5%的高温乳浊剂经混合过滤形成；

9、将已上釉的坯体装入天然气窑炉中，先升温至300℃ 保温1－2小时，再升温至700℃保温8-12小时,再升温至1050℃保温 10-12小时,而后打开炉门自然冷却至常温出炉；

10、切平打磨，检验检查后对初检合格品进行胶装，再进行抗弯、水压、微波探伤检查，合格品包装入库。

所述萍乡南坑瓷土江西省萍乡市南坑镇出产，是一种含50-60%氧化硅和20-30%氧化铝以及少量长石的粘土。

所述宜春钨坑泥是江西省宜春市出产，主要成份为氧化硅和氧化铝，是一种含有微量钨钼氧化物的钨泥，具有形状任意性、黏性、无毒性、疏水性以及高密度等性能。

所述醴陵大障泥为湖南省醴陵市大障乡出产，是一种氧化铝含量在40%以上，耐火度在1580℃以上的泥土。

所述广东黑泥产于广东省博罗市，二氧化硅含量≤56%，氧化铝含水量≥30%，通过加入广东黑泥，能提高其塑性和流动性，耐热性好，便于成型制造，不易干裂。

本发明所述高强盘形瓷绝缘子的制造方法中与现有技术不同点是：

1、从盘形瓷绝瓷绝缘子形状进行改进：一是在与钢帽和钢脚相对的芯头上下两面中设置有环形槽以及与位于环形槽内并与环形槽相通的十字槽，这样在不影响芯头强度下，增加了芯头与钢帽之间及芯头与钢脚之间的胶合层的厚度，在盘形瓷绝瓷绝缘子重同样重量下，提高了盘形瓷绝瓷绝缘子的轴向抗拉和抗弯强度；二是将上伞裙外表面和下伞裙外表面设计成凸球面，利用凸球面可形成圆滑连续的切线的原理 ，使上伞裙外表面和下伞裙外表面不易积水积尘，从而可提高瓷绝缘子的爬电距离，再加上釉料中含有憎水性强的丙烯酸树脂，从而能提高其耐污抗闪能力。

2、从瓷绝瓷绝缘子本体制造原料上进行改进，新增几种地方特产原料，如萍乡南坑瓷土、宜春钨坑泥、醴陵大障泥和广东黑泥，在高温烧制后，既可确保氧化铝含量升高，形成高铝低硅为基础配方，经烧成后以高铝莫来石为主体晶相；利用宜春钨坑泥中含有的微量钨钼氧化物粒子能起网状骨架弥散增强作用，从而提高瓷绝缘子的机械性能。

3、在上伞裙外表面和下伞裙外表面喷涂一层厚度为0.1－0.2毫米的纳米级碳化钯或碳化铌粉末层，利用具有高吸附性的纳米级碳化钯或碳化铌粉末层，一是可提高上伞裙外表面和下伞裙外表面的致密性，又可作为上釉的基础面，上釉后使釉料更多容易吸附在基础面上，可提高釉料的挂膜性，使上伞裙外表面和下伞裙外表面能形成为光滑、致密和连续的凸球面层，釉层不易老化、更不会开裂和脱落，从而提高瓷绝缘子的憎水性、自洁性、耐污抗闪能力和增加使用寿命。

本发明所述一种高强盘形瓷绝缘子各项技术指标为：

拉伸破坏负荷≥70KN， 弯曲破坏负荷≥20KN、

冲击耐受电压（标准雷电峰值）≥150KV， 工频电压耐受电压（有效值）≥200KV，

冷热急变性/K≥100， 人工污秽耐受电压≥30KV，

机械抗拉强度≥120MPa， 爬电距离：主≥320mm。

本发明与现有技术中同一种规格（同样大小）的瓷绝缘子相比：拉伸破坏负荷提高了15-20%，弯曲破坏负荷提高了10%以上，爬电距离提高了30-40毫米。

本发明通过结构形状的改进、原料选用、配方工艺调整综合实现本发明的目的，其具体措施一是对绝缘子本体原料配方上进行改进，在氧化铝含量控制在45-50%（当氧化铝含量超过50%时，虽然产品强度也随之提高，但不仅材料成本提高，而且产品变硬变脆，烧制温度至少要高出200℃，烧成时间要增加近一半，烧制成本大大提高，且产品易开裂），因此在确保材料成本不增加和产品不变硬变脆的前提下，本发明通过合理的选取一些具有特定性能的地方原料，提高绝缘子本体的机械抗拉（折）强度和电气性能。

附图说明

图1是发明的主剖视结构示意图，

图2是图1的A-A剖视结构示意图。

在图中，1、压板 2、钢帽 3、胶合层 4、芯头 5、上伞裙 51、上伞裙外表面52、上伞裙内表面 6、芯骨 7、下伞裙 71、下伞裙外表面 72、下伞裙内表面 8、伞裙脚9、伞裙槽 10、十字槽 11、环形槽 12、钢脚 13、内腔。

具体实施方式

实施例1，在图1和图2 中，一种高强盘形瓷绝缘子（规格型号XP-70T），高度为146毫米，最大盘径为255毫米），它包括绝缘子本体、压板1、钢帽2和钢脚12，所述钢帽和钢脚分别与绝缘子本体两端用胶合层胶装连接，所述高强盘形瓷绝缘子本体包括芯头4、芯骨6、上伞裙5和下伞裙7，所述上伞裙和下伞裙分别具有上伞裙外表面51和下伞裙外表面71，上伞裙外表面51和下伞裙外表面71为曲率半径分别是R1(135-140mm)和R2( 120-130mm)的凸球面，其中R1大于R2，所述芯头端面设置有环形槽11和十字槽10，芯头端面与钢帽之间设置有胶合层3，环形槽11和十字槽横截面呈梯形，所述下伞裙外端面设置有呈环体状的伞裙脚8，所述绝缘子本体由30wt%的煅烧铝矾土、30wt%的粘土、12wt%的萍乡南坑瓷土、8wt%的宜春钨坑泥、12wt%的长石、4wt%的醴陵大障泥、4wt%的广东黑泥组成，并按下述方法步骤制造而成：

1、原料混合球磨制泥浆：将上述各种原料按重量百分比均匀混合送入球磨机内，再按原料总重与水重量之比为1：0.8～1，在球磨内加水球磨12小时以上,使其制成细度达到100-200目的泥浆，再用振动筛分机过滤泥浆，去除颗粒、硬块、残渣等杂物，得到清洁的泥浆料；

2、除铁脱水榨泥陈腐：将泥浆料在磁场强度为8000-10000高斯的磁场中去铁，再经过滤脱水得到泥饼，再将泥饼放在温度在15℃以上,湿度不大于25%的密封室内静置 10-15小时；

3、真空练泥：将陈腐后的泥饼放入卧式真空压练泥机中，经螺旋挤压，抽出空气得到长条状的泥段，再将泥段放在库内阴干定形；

4、制造坯体：将泥段放入转动的圆盘形模架体上，用立式修坯刀分步加工出由芯骨6和芯头4形成的内腔13，以及芯头内端面的环形槽11和十字槽10；

5、将步骤4制得的坯体放在可作匀速旋转且形状与内腔相配的胎模上，利用固定在同一立轴上的不同形状的成型刀（包括加工芯头上端面的环形槽成型刀、十字槽成型刀、芯头外侧表面成型刀和上伞裙外表面成型刀）从上至下分别加工出芯头端面上的环形槽和十字槽、芯头的外侧表面、以及上伞裙外表面（或称上表面），再用固定立轴上且高度并可随机向上调节的槽形成型刀（伞裙槽形成型刀的刀口由上伞裙内表面52（或称下表面）、下伞裙外表面71（或称上表面）和芯骨外表面圆滑连接形成），加工出伞裙槽9，形成由芯骨外表面、上伞裙内表面52和下伞裙外表面71形成的伞裙槽），再用固定立轴上且高度可随机向上调节的成型刀加工下伞裙内表面72（或称下表面）；

6、再用曲率半径分别为的球面成型刀分别修整上伞裙外表面和下伞裙外表面，再在上伞裙外表面和下伞裙外表面喷涂一层厚度为0.1－0.2毫米的纳米级（600-800nm）碳化钯或碳化铌粉末层，上釉后使上伞裙外表面和下伞裙外表面形成为光滑、致密和连续的球面釉层；

7、将上述已加工的坯体进行圆角修整（包括芯头与上伞裙外表面接口处圆角、上伞裙外表面与上伞裙内表面外端接口圆角、下伞裙外表面与伞裙脚外表面接口圆角以及下伞裙内表面与伞裙脚内表面接口圆角），放入自然通风处凉干，待坯体表面发白后送入微波炉内在80－100度温度下干燥至水份为0.05%以下；

8、 将干燥后的坯体上釉，所述釉料由15%的三氧化二铝、60%的二氧化硅、3%的氧化钙、2%的氧化镁、3%的氧化锆、2%氧化钠、1%丙烯酸树脂、10%的着色剂 、4%的高温乳浊剂经混合过滤形成，

9、将已上釉的坯体装入天然气窑炉中，先升温至300℃ 保温1－2小时，再升温至700℃保温8-12小时,再升温至1050℃保温 10-12小时,而后打开炉门自然冷却至常温出炉；

10、切平打磨，检验检查后对初检合格品进行胶装，再进行抗弯、水压、微波探伤检测，合格品包装入库。

实施例1制得的瓷绝缘子各项性能指标经检测如下：

拉伸破坏负荷：83.5KN， 弯曲破坏负荷:21.8KN、

冲击耐受电压（标准雷电峰值）:159.8KV， 工频电压耐受电压（有效值）:215.3KV，

冷热急变性:108， 人工污秽耐受电压:35.3KV，

机械抗拉强度:126.5MPa， 爬电距离：主:368mm。

实施例2,

在图1和图2 中，一种高强盘形瓷绝缘子（规格型号XP-40C），高度为140毫米，最大盘径为220毫米），它包括绝缘子本体、压板1、钢帽2和钢脚12，所述钢帽和钢脚分别与绝缘子本体两端用粘合剂层胶装连接，所述高强盘形瓷绝缘子本体包括芯头4、芯骨6、上伞裙5和下伞裙7，所述上伞裙和下伞裙分别具有上伞裙外表面51和下伞裙外表面71，上伞裙外表面51和下伞裙外表面71分别为曲率半径分别是R1(125-130mm)和R2 ( 110-120mm)的凸球面，其中R1大于R2，所述芯头端面上设置有环形槽11和十字槽10，芯头端面与钢帽之间形成胶合层3，环形槽11和十字槽横截面呈梯形，所述下伞裙外表面外端面设置有伞裙脚8，所述绝缘子本体由35wt%的煅烧铝矾土、25wt%的粘土、14wt%的萍乡南坑瓷土、6wt%的宜春钨坑泥、12wt%的长石、3wt%的醴陵大障泥、5wt%的广东黑泥组成，并按下述方法步骤制造而成：

1、原料混合球磨制泥浆：将上述各种原料按重量百分比均匀混合送入球磨机内，再按原料总重与水重量之比为1：0.8～1，在球磨内加水球磨12小时以上,使其制成细度达到100-200目的泥浆，再用振动筛分机过滤泥浆，去除颗粒、硬块、残渣等杂物，得到清洁的泥浆料；

2、除铁脱水榨泥陈腐：将泥浆料在磁场强度为8000-10000高斯的磁场中去铁，再经过滤脱水得到泥饼，再将泥饼放在温度在15℃以上,湿度不大于25%的密封室内静置 10-15小时；

3、真空练泥：将陈腐后的泥饼放入卧式真空压练泥机中，经螺旋挤压，抽出空气得到长条状的泥段，再将泥段放在库内阴干定形；

4、修磨坯体：将泥段放入转动的圆盘形模架体上，用立式修坯刀分步加工出由芯骨6和芯头4形成的内腔13，以及芯头内端面的环形槽11和十字槽10；

5、将步骤4制得的坯体放在可作匀速旋转且形状与内腔相配的胎模上，利用固定在同一立轴上的不同形状的成型刀（包括加工芯头上端面上环形槽成型刀、十字槽成型刀、芯头外侧表面成型刀和上伞裙外表面成型刀）从上至下分别加工出芯头端面上的环形槽和十字槽、芯头的外侧表面、以及上伞裙外表面，再用固定立轴上且高度可随机向上调节的槽形成型刀（伞裙槽形成型刀的刀口由上伞裙内表面52、下伞裙外表面71和芯骨外表面圆滑连接形成），加工出伞裙槽9，形成由芯骨外表面、上伞裙内表面52和下伞裙外表面71形成的伞裙槽），再用固定立轴上且高度可随机向上调节的成型刀加工下伞裙内表面72；

6、再用曲率半径分别为R1( 110-120mm)和R2和R2(125-130mm)的凸球面成型刀分别修整上伞裙外表面和下伞裙外表面，再在上伞裙外表面和下伞裙外表面喷涂一层厚度为0.1－0.2毫米的纳米级（600-800nm）碳化钯或碳化铌粉末层，上釉后使上伞裙外表面和下伞裙外表面形成光滑、致密和连续的球面釉层；

7、将上述已加工的坯体进行圆角修整（包括芯头与上伞裙外表面接口处圆角、上伞裙外表面与上伞裙内表面52外端接口圆角、下伞裙外表面与伞裙脚8外表面接口圆角以及下伞裙内表面72与伞裙脚内表面接口圆角），放入自然通风处凉干，待坯体表面发白后送入微波炉内在80－100度温度下干燥至水份为0.05%以下；

8、 将干燥后的坯体上釉，所述釉料由11%的三氧化二铝、67%的二氧化硅、2%的氧化钙、4%的氧化镁、2%的氧化锆、4%氧化钠、2%丙烯酸树脂、5%的着色剂 、5%的高温乳浊剂经混合过滤形成，

9、将已上釉的坯体装入天然气窑炉中，先升温至300℃ 保温1－2小时，再升温至700℃保温8-12小时,再升温至1050℃保温 10-12小时,而后打开炉门自然冷却至常温出炉；

10、切平打磨，检验检查后对初检合格品进行胶装，再进行抗弯、水压、微波探伤检测，合格品包装入库。

实施例2制得的瓷绝缘子各项性能指标经检测如下：

拉伸破坏负荷：73.5KN， 弯曲破坏负荷:20.7KN、

冲击耐受电压（标准雷电峰值）:153.2KV， 工频电压耐受电压（有效值）:205.3KV，

冷热急变性:102.5， 人工污秽耐受电压:31.9KV，

机械抗拉强度:126.5MPa， 爬电距离：主:335mm。

Claims (2)

1.一种高强盘形瓷绝缘子,它包括绝缘子本体、钢帽和钢脚，所述钢帽和钢脚分别与绝缘子本体两端用胶合层胶装连接，所述高强盘形瓷绝缘子本体包括芯头（4）、芯骨（6）、上伞裙（5）和下伞裙（7），所述上伞裙和下伞裙分别具有上伞裙外表面（51）和下伞裙外表面（71），其特征在于：所述上伞裙外表面和下伞裙外表面为曲率半径分别为R1和R2的凸球面，所述芯头端面上设置有环形槽（11）和十字槽（10），芯头端面与钢帽之间形成胶合层（3），所述绝缘子本体由20-40wt%的煅烧铝矾土、20-40wt%的粘土、10-15wt%的萍乡南坑瓷土、5-10wt%的宜春钨坑泥、10-20wt%的长石、3-5wt%的醴陵大障泥、3-5wt%的广东黑泥为原料并按下述方法步骤制成，所述萍乡南坑瓷土江西省萍乡市南坑镇出产，是一种含50-60%氧化硅和20-30%氧化铝以及少量长石的粘土，所述宜春钨坑泥是江西省宜春市出产，主要成份为氧化硅和氧化铝，是一种含有微量钨钼氧化物的钨泥，所述醴陵大障泥为湖南省醴陵市大障乡出产，是一种氧化铝含量在40%以上，耐火度在1580℃以上的泥土，所述广东黑泥产于广东省博罗市，二氧化硅含量≤56%，氧化铝含水量≥30%，所述方法步骤是：

a、原料混合球磨制泥浆：将上述各种原料按重量百分比均匀混合送入球磨机内，再按原料总重与水重量之比为1：0.8～1，在球磨机内加水球磨12小时以上,使其制成细度达到100-200目的泥浆，再用振动筛分机过滤泥浆，去除颗粒、硬块、残渣杂物，得到清洁的泥浆料；

b、除铁脱水榨泥陈腐：将泥浆料在磁场强度为8000-10000高斯的磁场中去铁，再经过滤脱水得到泥饼，再将泥饼放在温度在15℃以上,湿度不大于25%的密封室内静置 10-15小时；

c、真空练泥：将陈腐后的泥饼放入卧式真空压练泥机中，经螺旋挤压，抽出空气得到长条状的泥段，再将泥段放在库内阴干定形；

d、修磨坯体：将泥段放入转动的圆盘形模架体上，用立式修坯刀分步加工出由芯骨和芯头形成的内腔，以及芯头内端面的环形槽和十字槽；

e、将步骤d制得的坯体放在可作匀速旋转且形状与内腔相配的胎模上，利用固定在同一立轴上的不同形状的成型刀从上至下分别加工出芯头端面上的环形槽和十字槽、芯头外侧表面、以及上伞裙外表面，再用固定在立轴上且高度可随机向上调节的成型刀，加工出伞裙槽，形成上伞裙内表面和下伞裙外表面，再用固定立轴上且高度可随机向上调节的成型刀加工下伞裙内表面；

f、再用曲率半径分别为R1和R2的球面成型刀分别修整上伞裙外表面和下伞裙外表面，再在上伞裙外表面和下伞裙外表面喷涂一层厚度为0.1－0.3毫米的纳米级碳化钯或碳化铌粉末层，上釉后使上伞裙外表面和下伞裙外表面形成为光滑、致密和连续的凸球面层；

g、将上述已加工的坯体进行圆角修整，放入自然通风处凉干，待坯体表面发白后送入微波炉内在80－100℃温度下干燥至水份0.05%以下；

h、 将干燥后的坯体上釉料，所述釉料由10-15%的三氧化二铝、60-70%的二氧化硅、2-5%的氧化钙、2-5%的氧化镁、2-5%的氧化锆、2-3%氧化钠、1-2%丙烯酸树脂、5-10%的着色剂、1-5%的高温乳浊剂经混合过滤形成；

i、将已上釉的坯体装入天然气窑炉中，先升温至300℃ 保温1－2小时，再升温至 700℃保温8-12小时,再升温至1050℃保温 10-12小时,而后打开炉门自然冷却至常温出炉；

j、切平打磨，检验检查后对初检合格品进行胶装，再进行抗弯、水压和微波探伤检测，合格品包装入库。

2.根据权利要求1所述的一种高强盘形瓷绝缘子,其特征是：所述绝缘子本体由30wt%的煅烧铝矾土、30wt%的粘土、12wt%的萍乡南坑瓷土、8wt%的宜春钨坑泥、12wt%的长石、4wt%的醴陵大障泥、4wt%的广东黑泥为原料制成。