CN110534267B - 一种空心支柱绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种空心支柱绝缘子，包括：空心绝缘管，包覆固定于空心绝缘管外周的伞裙，套接于空心绝缘管两端的法兰，以及设置于空心绝缘管内的端部密封结构。本申请中的空心支柱绝缘子，绝缘管两端采用端部密封结构进行封堵，端部密封结构有两层，一层为封端树脂层，一层为吸湿树脂层，在保证密封性能的同时可以保证绝缘管内的微水含量保持在标准值之下并且不影响绝缘子的内绝缘效果。空心支柱绝缘子内充有0.1～0.15Mpa的干燥气体，微正压的状态可使得绝缘子适用于各种海拔高度而不会出现负压情况。

Description

一种空心支柱绝缘子

技术领域

本发明涉及电力行业输变电用设备，特别是涉及一种空心支柱绝缘子。

背景技术

目前复合绝缘子主要分为两类，一类为空心复合绝缘子，一类为支柱复合绝缘子，常规的支柱复合绝缘子为实心结构。然而，实心结构的支柱复合绝缘子质量较重，不利于运输和安装。

为此，有技术人员提出空心支柱绝缘子，但纯空心的支柱绝缘子，在机械强度以及整体的密封性能方面有待加强。此外，一般充气型绝缘子需要增加干燥装置，提高内部的干燥程度，但目前常见的干燥装置为金属筛状结构，减少内部绝缘距离的同时，还会导致成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题提供一种机械强度高、密封性能好的绝缘子。提供一种空心支柱绝缘子，包括：空心绝缘管，包覆固定于空心绝缘管外周的伞裙，以及套接于空心绝缘管两端的法兰，其特征在于，还包括设置于空心绝缘管内的端部密封结构，端部密封结构至少包含两层，端部密封结构靠近法兰的一层为封端树脂层，端部密封结构远离法兰的一层为吸湿树脂层，空心支柱绝缘子内充有干燥气体。

进一步地，空心绝缘管两端均设有端部密封结构，端部密封结构密封连接空心绝缘管与法兰。

进一步地，端部密封结构与空心绝缘管和/或端部密封结构与法兰的接触面上设有至少一道凹槽或凸起。

进一步地，空心绝缘管两端内壁呈锥形。

进一步地，端部密封结构与空心绝缘管具有相同的热膨胀系数。

进一步地，气体的绝对压力为0.1～0.15Mpa。

进一步地，法兰包括法兰盘，法兰盘上设有第一通孔，第一通孔用于设置填充阀，第一通孔与填充阀之间的间隙填充密封物。

进一步地，端部密封结构上设有第二通孔，第一通孔、第二通孔与空心绝缘管内部空间相连通。

本申请还提供一种空心支柱绝缘子的制作方法，包括以下步骤：

S1.制作空心绝缘管；

S2.将空心绝缘管竖直放置于盛有混合树脂的模具内，混合树脂至少包括封端树脂和吸湿树脂，使空心绝缘管一端填充有混合树脂，固化混合树脂，吸湿树脂固化于封端树脂上方，得到位于空心绝缘管一端的端部密封结构，端部密封结构至少包含封端树脂层和吸湿树脂层；

S3.将空心绝缘管反向竖直放置于盛有混合树脂的模具内，使得空心绝缘管的另一端填充有混合树脂，固化混合树脂，吸湿树脂固化于封端树脂上方，得到空心绝缘管另一端的端部密封结构；

S4.在S2和/或S3步骤中得到的端部密封结构上设置第二通孔，第二通孔连通外界与空心绝缘管内部的空间；

S5.在空心绝缘管两端胶装法兰，法兰上设有第一通孔，第一通孔与第二通孔相连通，在第一通孔或第二通孔中设置填充阀，向空心绝缘管内填充干燥气体；

S6.利用密封材料封堵第一通孔和第二通孔，在空心绝缘管外周面上注射伞裙。

本申请还提供另一种空心支柱绝缘子的制作方法，包括以下步骤：

S1.制作空心绝缘管；

S2.在空心绝缘管两端胶装法兰，法兰上设有第一通孔，第一通孔与空心绝缘管内部相连通，第一通孔内设有填充阀；

S3.通过填充阀向空心绝缘管内填充干燥气体；

S4.将空心绝缘管竖直放置，通过填充阀，将混合树脂填充入空心绝缘管的一端，混合树脂至少包括封端树脂和吸湿树脂，固化混合树脂，吸湿树脂固化于封端树脂上方，得到空心绝缘管一端的端部密封结构，端部密封结构至少包含封端树脂层和吸湿树脂层；

S5.将空心绝缘管反向竖直放置，通过填充阀，将混合树脂填充入空心绝缘管的另一端，固化混合树脂，吸湿树脂固化于封端树脂上方，得到空心绝缘管另一端的端部密封结构；

S6.利用密封材料封堵第一通孔，在空心绝缘管外周面上注射伞裙。

本申请的有益效果是：本申请中的空心支柱绝缘子，绝缘管两端采用端部密封结构进行封堵，增强密封效果，同时为了保持空心支柱绝缘子内部干燥，端部密封结构设有两层，一层为封端树脂层，一层为吸湿树脂层，在保证密封性能的同时可以保证绝缘管内的微水含量保持在标准值之下并且不影响绝缘子的内绝缘效果。空心绝缘管端部呈锥形，可以增加密封面面积，并且通过法兰对端部密封结构进行挤压，增强端部密封结构与空心绝缘管之间的密封性能，同时结合粗糙的接触面提高端部密封结构与空心绝缘管之间的粘接强度。空心支柱绝缘子内充有0.1～0.15Mpa的干燥气体，该气压为1～1.5个标准大气压，与外部气压差别不大，并且微正压的状态可使得绝缘子适用于各种海拔高度而不会出现负压情况。

附图说明

图1为本发明一实施例的绝缘子的剖面示意图。

图2为本发明另一实施例的绝缘子的剖面示意图。

图3为本发明又一实施例的绝缘子的剖面示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明的一实施例提供一种空心支柱绝缘子1000，包括空心绝缘管1100、包覆固定于空心绝缘管1100外周面的伞裙1200，套接于空心绝缘管1100两端的法兰1300，空心绝缘管1100内充有干燥气体。空心绝缘管1100内设置有端部密封结构1400，端部密封结构1400设置于空心绝缘管1100的两端，端部密封结构1400密封连接空心绝缘管1100和法兰1300。

端部密封结构1400为双层结构，包括封端树脂层1410和吸湿树脂层1420，端部密封结构1400靠近法兰1300的一层为封端树脂层1410，用于密封连接空心绝缘管1100和法兰1300，远离法兰1300的一层为吸湿树脂层1420，用于吸收空心绝缘管1100内的湿气。其中封端树脂层1410可通过在环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯类材料的分子链两端加成阻止反应的小分子得到，封端树脂层1410中的阻止反应小分子可以抑制线性分子链反应，提高树脂固化后基体的交联程度，从而提高固化后树脂基体的交联密度，形成立体空间网状结构，提高树脂基体的模量、Tg以及致密性，有利于空心绝缘子1000的密封。吸湿树脂层1420则可以选择聚丙烯酸盐、聚丙烯腈水解物、醋酸乙烯酯共聚物、改性聚乙烯醇等吸湿材料，具有良好的水汽吸附以及存储能力，有利于保持空心绝缘管1100内部干燥。

在其他实施例中，端部密封结构1400也可以为三层、四层、或者更多层结构，封端树脂层1410和吸湿树脂层1420之间还可以根据实际需求，增加其他的结构，只需使得端部密封结构1400靠近法兰1300的一层为封端树脂层1410，实现空心绝缘管1100和法兰1300之间的密封，最远离法兰1300的一层为吸湿树脂层1420，可吸收空心绝缘管1100的内部湿气即可，在此不做具体限制。

封端树脂层1410在与法兰1300的接触面上设有第一凸起1401，相应地法兰1300在该接触面上设有对应的第一凹槽1301，第一凸起1401与第一凹槽1301的配合可以使得封端树脂层1410与法兰1300之间的结合更加紧密，提高密封性能。封端树脂层1410在与空心绝缘管1100的接触面上设有第二凸起1402，相应地空心绝缘管1100在该接触面上设有对应的第二凹槽1102。为了让封端树脂层1410与空心绝缘管1100之间的结合更加紧密，使第二凸起1402与空心绝缘管1100之间呈一定角度设置。以位于下方的端部密封结构1400为例，第二凸起1402斜向上凸起，即第二凸起1402的中心线与空心绝缘管1100的轴向之间呈一个角度，该角度为小于90°的锐角，第二凸起1402倾斜设置有利于封端树脂层1410与空心绝缘管1100之间相互挤压，有利于两者之间的粘结，从而增强两者之间的密封效果。当然，在其他的实施例中，该角度也可以为钝角，只要可以起到增强密封的效果即可，在此不做具体限制。

为了保证空心支柱绝缘子1000的机械强度，可以保持空心绝缘管1100中间部分壁厚不变的情况下，增大空心绝缘管1100两端的壁厚，将空心绝缘管1100两端设置为锥形结构。即靠近端部的壁厚较厚，沿端部向空心绝缘管1100中心方向，空心绝缘管1100的壁厚逐渐减小。单独增加端部壁厚，保持其余部分的壁厚不变，可以在保持较低成本的前提下，增强空心支柱绝缘子1000的机械强度。由于空心支柱绝缘子1000的受力点主要在于底部法兰1300与空心绝缘管1100的连接处，因此可以只增厚空心绝缘管1100与底部法兰1300相连接的一端的壁厚，可以进一步控制成本。

端部密封结构1400可以通过注射成型、模压成型等方式直接成型于空心绝缘管1100的端部，也可以对端部密封结构1400进行预先成型，然后通过胶粘剂将端部密封结构1400密封安装在空心绝缘管1100端部。为了进一步增强空心支柱绝缘子1000的密封性能，对空心绝缘管1100与端部密封结构1400接触的表面进行粗糙处理，可通过打磨，或者模压等方式在空心绝缘管1100的内壁和/或端部密封结构1400的侧面上形成粗糙平面，从而使得两者之间的密封连接更稳固。

为了保证在不同环境温度下，端部密封结构1400与空心绝缘管1100之间均能保持良好的密封，通过材料的选型以及配方的调整，使得端部密封结构1400与空心绝缘管1100之间具有相同的热膨胀系数。例如，利用空心绝缘管1100的原材料作为端部密封结构1400的原材料，两者的材料相同，那么热膨胀系数必然相同；或者通常情况下空心绝缘管1100为树脂增强复合材料，端部密封结构1400可以采用制作空心绝缘管1100的树脂基底作为原材料，两者的热膨胀系数也基本相同，当然也可以通过小料的添加，调整材料的热膨胀系数，只需使得端部密封结构1400与空心绝缘管1100之间具有相同或基本相同的热膨胀系数即可。

空心支柱绝缘子1000内部充有干燥气体，干燥气体的绝对压力为0.1～0.15Mpa，即1～1.5个标准大气压的压强，与外部气压差别不大，不易出现漏气问题，并且微正压的状态可使得绝缘子适用于各种海拔高度，且不会出现负压情况，可以在降低密封条件的同时满足使用要求。

法兰1300包括法兰盘1310，法兰盘1310中心设置有第一通孔1311，第一通孔1311用于设置填充阀1700。为了便于填充阀1700的安装与使用，可以在法兰盘1310远离空心绝缘管1100的端面设置一个第三凹槽1312，第三凹槽1312与第一通孔1311之间形成一个台阶面13121，第三凹槽1312与第一通孔1311同轴设置。填充阀1700的外径大于第一通孔1311的直径小于第三凹槽1312的直径，使得填充阀1700可以设置于台阶面13121上。在其他实施例中，第一通孔1311可以不设置于法兰盘1310中心，只需连通外部空间与端部密封结构1400即可；第三凹槽1312与第一通孔1311也可以不同轴设置，只需使得两者之间相连通即可。填充阀1700可设置于第三凹槽1312内，即填充阀1700完全没入法兰1300中，这样的设置可以使得多个空心支柱绝缘子1000可以方便地连接。

为了固定填充阀1700同时密封第一通孔1311、第三凹槽1312，利用密封物(图未示)封堵填充阀1700和第一通孔1311、第三凹槽1312之间的间隙。密封物可以选用常用的密封材料，如硅橡胶、聚氨酯、聚四氟乙烯等，在此不做具体限定。在其他实施例中，也可以将填充阀1700设置为可拆卸结构，在填充完成之后将填充阀1700拆下，然后对第一通孔1311和第三凹槽1312进行密封。

在其他实施例中，如图2所示，为了便于对空心支柱绝缘子1000的运行状况进行检测，可以在空心支柱绝缘子1000的一个端部密封结构1400中沿空心绝缘管1100轴向方向上设置第二通孔1411，第一通孔1311、第二通孔1411与空心绝缘管1100内部空间相连通，同时填充装置1700可以作为抽气装置使用。当然，也可以在两个端部密封结构1400中上都设置第二通孔1411，另外第二通孔1411也可以不沿空心绝缘管1100轴向设置，第二通孔1411的路径可以为曲线，只需使得第一通孔1311、第二通孔1411与空心绝缘管1100内部空间相连通即可。

本发明还提供空心支柱绝缘子1000的制作方法，根据该方法可以方便地实现空心支柱绝缘子1000的制作。本发明一实施例的制作方法，结合图2，包括以下步骤：

S1.通过拉挤、缠绕等方式制作得到增强复合材料空心绝缘管1100。

S2.将空心绝缘管1100竖直放置于盛有混合树脂的模具内，混合树脂在空心绝缘管内固化成型，得到一端设有端部密封结构1400的空心绝缘管1100。其中混合树脂为封端树脂和吸湿树脂的混合物，其中封端树脂和吸湿树脂互不相溶，并且两者的密度不同，其中吸湿树脂的密度小于封端树脂的密度，在静止的情况下，吸湿树脂会自发地迁移至封端树脂上方，即吸湿树脂层1420固化于封端树脂层1410上方，因此吸湿树脂层1420可以与空心绝缘管1100内部空间直接接触，从而实现吸湿效果。通过模具得到的端部密封结构1400可以为实心结构，也可以为中心设通孔和/或凹槽的结构，该通孔和/或凹槽可以用于设置填充阀1700，即填充阀1700可以设置于法兰1300中，也可以设置于端部密封结构1400中，或者设置于法兰1300和端部密封结构1400中，端部密封结构1400中的通孔和/或凹槽个数不局限于1个，也可以为2个、3个或者更多个，具体个数可根据实际情况进行调整。

S3.将通过步骤S2得到的空心绝缘管1100反向竖直放置于盛有混合树脂的模具内，使得空心绝缘管1100的另一端也填充有混合树脂，同样树脂固化时，吸湿树脂层1420固化于封端树脂层1410上方，得到空心绝缘管1100另一端的端部密封结构1400。

S4.如通过S2和/或S3步骤得到的端部密封结构1400为不设通孔和/或凹槽的实心结构，则通过打孔的方式在端部密封结构1400上设置第二通孔1411，第二通孔1411连通外界与空心绝缘管1100内部的空间，其中第二通孔1411的数量可以为不止一个。

S5.在通过S4步骤得到的空心绝缘管1100两端胶装法兰1300，法兰1300包括法兰盘1310，法兰盘1310上设有第一通孔1311，其中第一通孔1311与第二通孔1411相连通。在第一通孔1311中设置填充阀1700，通过填充阀1700将空心绝缘管1100内抽成真空状态，然后向空心绝缘管1100内填充干燥气体，直至空心绝缘管1100内的气压达到0.1～0.15Mpa。

S6.在气体填充完成之后，直接通过密封材料直接将填充阀1700密封于第一通孔1311中，可便于后续对空心支柱绝缘子1000进行检测。当然也可以将填充阀1700取下，然后利用密封材料密封第一通孔1311和第二通孔1411，在此不做具体限制。完成密封操作之后，在空心绝缘管1100外周面上注射伞裙1200。

上述制作方法通过模具将混合树脂固化于空心绝缘管1100端部，端部密封结构1400固化完成之后，再通过打孔的方式向空心绝缘管1100内充入干燥气体，通过该方法所得到的端部密封结构1400表面光滑并且与空心绝缘管1100之间连接牢固，所得到的空心支柱绝缘子1000具有良好的密封性能。

本发明还提供另一实施例的制作方法，结合图1，包括以下步骤：

S1.通过拉挤、缠绕等方式制作得到增强复合材料空心绝缘管1100。

S2.在空心绝缘管1100两端胶装法兰1300，法兰1300包括法兰盘1310，法兰盘1310上设有第一通孔1311，第一通孔1311连通空心绝缘管1100内部与外部空间，第一通孔1311内设置填充阀1700。

S3.通过填充阀1700将空心绝缘管1100内部抽成真空状态，然后向空心绝缘管1100内填充干燥气体直至空心绝缘管1100内的气压达到1～1.5Mpa。

S4.将空心绝缘管1100竖直放置，通过填充阀1700，将混合树脂填充至空心绝缘管1100的一端，固化混合树脂后得到空心绝缘管1100一端的端部密封结构1400，吸湿树脂层1420位于封端树脂层1410上方。

S5.将空心绝缘管1100反向竖直放置，通过填充阀1700，将混合树脂填充至空心绝缘管1100的另一端，固化混合树脂后得到空心绝缘管1100另一端的端部密封结构1400，吸湿树脂层1420位于封端树脂层1410上方。

S6.在填充完成之后，利用密封材料封堵第一通孔1311，可以将填充阀1700拆卸后密封，也可以直接将填充阀1700密封于端部密封结构1400与法兰1300内，在此不做具体限制。最后，在空心绝缘管1100外周面上注射伞裙1200。

在其他实施例中，如图3所示，在S4步骤中，填充树脂时，也可以将填充阀1700伸入空心绝缘管1100内部，通过填充阀1700先将封端树脂填充至空心绝缘管1100端部，得到带有第二通孔1411的封端树脂层1410。待封端树脂层1410固化后，再用填充阀1700通过第二通孔1411向空心绝缘管1100内填充吸湿树脂，使得吸湿树脂填充满第二通孔1411并覆盖封端树脂层1410表面，得到直接固化于封端树脂层1410上方和第二通孔1411的吸湿树脂层1420。在此实施例中，空心支柱绝缘子1000两端的端部密封结构1400中均设置有通孔1411，且通孔1411中填充有封端树脂。为便于理解，图3中位于下方的端部密封结构1400中示出了封端树脂层1410和吸湿树脂层1420，位于上方的端部密封结构1400中仅示出了封端树脂层1410。通过填充阀1700将端部密封结构1400分层灌注并固化于空心绝缘管1100端部，通过这种灌注填充方式可以不考虑吸湿树脂与封端树脂之间相溶以及如何调整两者的配方使之迁移分层的问题，对材料的要求更低，并且节约工序，便于加工制作，降低成本。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种空心支柱绝缘子，包括：空心绝缘管，包覆固定于所述空心绝缘管外周的伞裙，以及套接于所述空心绝缘管两端的法兰，其特征在于，还包括设置于所述空心绝缘管内的端部密封结构，所述端部密封结构至少包含两层，所述端部密封结构靠近所述法兰的一层为封端树脂层，所述端部密封结构远离所述法兰的一层为吸湿树脂层，所述空心支柱绝缘子内充有干燥气体。

2.根据权利要求1所述的空心支柱绝缘子，其特征在于，所述空心绝缘管两端均设有所述端部密封结构，所述端部密封结构密封连接所述空心绝缘管与所述法兰。

3.根据权利要求2所述的空心支柱绝缘子，其特征在于，所述端部密封结构与所述空心绝缘管的接触面和/或所述端部密封结构与所述法兰的接触面上设有至少一道凹槽或凸起。

4.根据权利要求2所述的空心支柱绝缘子，其特征在于，所述空心绝缘管两端内壁呈锥形。

5.根据权利要求1所述的空心支柱绝缘子，其特征在于，所述端部密封结构与所述空心绝缘管具有相同的热膨胀系数。

6.根据权利要求1所述的空心支柱绝缘子，其特征在于，所述气体的绝对压力为0.1～0.15Mpa。

7.根据权利要求1所述的空心支柱绝缘子，其特征在于，所述法兰包括法兰盘，所述法兰盘上设有第一通孔，所述第一通孔用于设置填充阀，所述第一通孔与所述填充阀之间的间隙填充密封物。

8.根据权利要求7所述的空心支柱绝缘子，其特征在于，所述端部密封结构上设有第二通孔，所述第一通孔、所述第二通孔与所述空心绝缘管内部空间相连通。

9.一种空心支柱绝缘子的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.制作空心绝缘管；

S2.将空心绝缘管竖直放置于盛有混合树脂的模具内，所述混合树脂至少包括封端树脂和吸湿树脂，使所述空心绝缘管一端填充有所述混合树脂，固化所述混合树脂，所述吸湿树脂固化于所述封端树脂上方，得到位于所述空心绝缘管一端的端部密封结构，所述端部密封结构至少包含封端树脂层和吸湿树脂层；

S3.将所述空心绝缘管反向竖直放置于盛有所述混合树脂的所述模具内，使得所述空心绝缘管的另一端填充有所述混合树脂，固化所述混合树脂，所述吸湿树脂固化于所述封端树脂上方，得到所述空心绝缘管另一端的所述端部密封结构；

S4.在所述S2和/或所述S3步骤中得到的所述端部密封结构上设置第二通孔，所述第二通孔连通外界与所述空心绝缘管内部的空间；

S5.在所述空心绝缘管两端胶装法兰，所述法兰上设有第一通孔，所述第一通孔与所述第二通孔相连通，在所述第一通孔或所述第二通孔中设置填充阀，向所述空心绝缘管内填充干燥气体；

S6.利用密封材料封堵所述第一通孔和所述第二通孔，在所述空心绝缘管外周面上注射伞裙。

10.一种空心支柱绝缘子的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.制作空心绝缘管；

S2.在所述空心绝缘管两端胶装法兰，所述法兰上设有第一通孔，所述第一通孔与所述空心绝缘管内部相连通，所述第一通孔内设有填充阀；

S3.通过所述填充阀向所述空心绝缘管内填充干燥气体；

S4.将所述空心绝缘管竖直放置，通过所述填充阀，将混合树脂填充入所述空心绝缘管的一端，所述混合树脂至少包括封端树脂和吸湿树脂，固化所述混合树脂，所述吸湿树脂固化于所述封端树脂上方，得到所述空心绝缘管一端的端部密封结构，所述端部密封结构至少包含封端树脂层和吸湿树脂层；

S5.将所述空心绝缘管反向竖直放置，通过所述填充阀，将所述混合树脂填充入所述空心绝缘管的另一端，固化所述混合树脂，所述吸湿树脂固化于所述封端树脂上方，得到所述空心绝缘管另一端的所述端部密封结构；

S6.利用密封材料封堵所述第一通孔，在所述空心绝缘管外周面上注射伞裙。

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