CN111029054B - 一种光纤复合绝缘子预制芯棒、模具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤复合绝缘子预制芯棒、模具及其制造方法，其中，包括芯棒本体、硅橡胶层和至少一根光纤，硅橡胶层一体注塑成型在芯棒本体的外圆柱表面，硅橡胶层呈环状；至少一根光纤设置在芯棒本体外，光纤的中部嵌在硅橡胶层内，光纤的一端或者两端延伸出橡胶层外。通过真空注塑硅橡胶将光纤和芯棒本体固定，形成硅橡胶的外包覆层，防止光纤、硅橡胶层和芯棒界面产生气隙，克服手工制造光纤复合绝缘子时光纤粘接过程产生气泡缺陷从而严重影响光纤复合绝缘子性能和使用寿命的问题。

Description

一种光纤复合绝缘子预制芯棒、模具及其制造方法

技术领域

本发明涉及输变电设备在线监测领域，特别是涉及一种光纤复合绝缘子预制芯棒、模具及其制造方法，体适用于110kV以上的光纤复合绝缘子。

背景技术

绝缘子是电力系统的关键设备之一，其工作状态影响电网的安全运行。复合绝缘子在我国电网线路中被广泛使用，可被分为棒形悬式复合绝缘子和线路柱式复合绝缘子。棒形复合绝缘子结构轻巧简单，制造工序便捷，耐拉伸强度能力强，不可击穿、耐污性能卓越。而线路柱式复合绝缘子外形相对固定，整体简便，承受弯曲负荷能力强，不可击穿、耐污性能卓越。两种复合绝缘子在经过长期运行后都容易发生蠕变和脆断，同时，复合绝缘子在加工完成投入运行后，对内部构造无法实时准确地探知，对其内部的发热、脆断等故障无法及时检测，通常只能在绝缘子出现不可逆损坏造成线路问题时才能监测到，存在对其在线监测困难的问题。

目前，随着光纤监测技术的发展，有不少学者尝试通过光纤的植入实现对复合绝缘子运行状态的实时监测，以预防其内部的异常发热、芯棒脆断等事故的发生，但光纤复合绝缘子的制造工艺目前还没有统一的标准和规范，制造过程中由于工艺等问题会使得绝缘子中产生气泡等缺陷，造成绝缘子内部的异常发热以及芯棒的脆断等问题，进而造成无法通过验证试验的问题。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种光纤复合绝缘子预制芯棒、模具及其制造方法，克服手工制造光纤复合绝缘子时光纤粘接过程产生气泡缺陷从而严重影响光纤复合绝缘子性能和使用寿命的问题。

根据本发明的第一方面实施例，提供一种光纤复合绝缘子预制芯棒，包括：

芯棒本体；

硅橡胶层，一体注塑成型在芯棒本体的外圆柱表面，硅橡胶层呈环状；

至少一根光纤，设置在芯棒本体外，光纤的中部嵌在硅橡胶层内，光纤的一端或者两端延伸出橡胶层外。

根据本发明第一方面实施例所述的光纤复合绝缘子预制芯棒，所述光纤的数量为3根，3根光纤间隔分布在芯棒本体的外圆柱表面外。

根据本发明第一方面实施例所述的光纤复合绝缘子预制芯棒，还包括用于包括光纤裸露端的硅橡胶护套，所述硅橡胶护套套装在硅橡胶层的一端或者两端。

根据本发明的第二方面实施例，提供一种光纤复合绝缘子预制芯棒生产模具，包括：

成型模具，内部具有成型腔，成型模具的上端面设置有注胶口，成型模具的前侧壁或/和后侧面设置有能供光纤复合绝缘子预制芯棒取出的取样口，所述注胶口和取样口均与成型腔连通；

取样盖，可拆装的设置在取样口，取样盖设有供芯棒本体穿过的芯棒孔以及至少一个供光纤穿过的光纤孔，所述光纤孔位于芯棒孔外。

根据本发明第二方面实施例所述的光纤复合绝缘子预制芯棒生产模具，所述取样口包括连通成型腔的第一孔和连通第一孔的第二孔，所述第一孔设置在成型腔和第二孔之间，所述第二孔的内径大于第一孔的内径，所述取样盖为阶梯凸台。

根据本发明第二方面实施例所述的光纤复合绝缘子预制芯棒生产模具，所述取样盖中与成型腔接触的端面为平面。

根据本发明的第三方面实施例，提供一种光纤复合绝缘子预制芯棒制造方法，包括以下步骤：

1)将取样盖安装到成型模具的取样口上，将芯棒本体和光纤分别插入到芯棒孔和光纤孔；

2)对成型模具所处的密闭空间进行抽真空；

3)通过注胶口往成型腔内浇注硅橡胶；

4)待硅橡胶凝固后，将取样盖从取样口中拆卸，将光纤复合绝缘子预制芯棒从取样口中取出。

根据本发明第三方面实施例所述的光纤复合绝缘子预制芯棒制造方法，在步骤2)中，对成型模具所处的密闭空间进行抽真空，使得真空度为-0.1MPa。

根据本发明第三方面实施例所述的光纤复合绝缘子预制芯棒制造方法，所述硅橡胶为室温硫化硅橡胶。

根据本发明第三方面实施例所述的光纤复合绝缘子预制芯棒制造方法，所述芯棒由环氧树脂和玻璃纤维制成。

本发明的有益效果是：本发明通过真空注塑硅橡胶将光纤和芯棒本体固定，形成硅橡胶的外包覆层，防止光纤、硅橡胶层和芯棒界面产生气隙，克服手工制造光纤复合绝缘子时光纤粘接过程产生气泡缺陷从而严重影响光纤复合绝缘子性能和使用寿命的问题；同时，本发明采用成型模具注胶，可以批量统一制造预制芯棒，将预制芯棒交由绝缘子生产厂家进行伞裙的注射，完成光纤复合绝缘子的制造，规范了光纤复合绝缘子的制造方法，为进一步光纤复合绝缘子的制造提供便利；本发明涉及的制造方法，能够有效固定光纤位置，解决光纤植入后存在的界面问题，同时该方法步骤简洁，能够用于推广生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明实施例中预制芯棒的结构示意图；

图2是本发明实施例中预制芯棒的剖视图；

图3是本发明实施例中生产模具的结构示意图；

图4是本发明实施例中生产模具的剖视图；

图5是本发明实施例中预制芯棒采用生产模具制造时的示意图；

图6是本发明实施例中预制芯棒采用生产模具制造时的剖视图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1～图2，一种光纤复合绝缘子预制芯棒，包括芯棒本体10、硅橡胶层12和至少一根光纤11，硅橡胶层12一体注塑成型在芯棒本体10的外圆柱表面，硅橡胶层12呈环状；至少一根光纤11设置在芯棒本体10外，光纤11的中部嵌在硅橡胶层12内，光纤11的一端或者两端延伸出橡胶层外。通过真空注塑硅橡胶将光纤11和芯棒本体10固定，形成硅橡胶的外包覆层，防止光纤11、硅橡胶层12和芯棒界面产生气隙，克服手工制造光纤复合绝缘子时光纤11粘接过程产生气泡缺陷从而严重影响光纤复合绝缘子性能和使用寿命的问题。而注塑伞裙无法在真空环境中进行，会在加工过程中产生气泡，完成的样品通过验收试验的通过率很低，但是芯棒本体10和光纤11先在真空环境中注塑成一体可以有效避免产生气泡等缺陷的情况，提高对验收试验的通过率。完成芯棒本体10和光纤11的真空注塑后，可以在硅橡胶层12的外表面注塑所需的伞裙表面。

在一些实施例中，所述光纤11的数量为3根，3根光纤11间隔分布在芯棒本体10的外圆柱表面外。三根光纤11呈120度夹角分布在芯棒本体10外，光纤11和芯棒本体10之间硅橡胶粘接。

在一些实施例中，还包括用于包括光纤11裸露端的硅橡胶护套，所述硅橡胶护套套装在硅橡胶层12的一端或者两端。样品制备完成后在光纤11两端加装硅橡胶护套以保护光纤11，防止出现光纤11折断问题，光纤11长度预留2～2.5m，方便后续成品安装。

参照图3～图4，一种光纤复合绝缘子预制芯棒生产模具，包括成型模具20和取样盖23，成型模具20内部具有成型腔26，成型模具20的上端面设置有注胶口21，成型模具20的前侧壁或/和后侧面设置有能供光纤复合绝缘子预制芯棒取出的取样口22，所述注胶口21和取样口22均与成型腔26连通；取样盖23可拆装的设置在取样口22，取样盖23设有供芯棒本体10穿过的芯棒孔24以及至少一个供光纤11穿过的光纤孔25，所述光纤孔25位于芯棒孔24外。

其中，取样口22设置在成型模具20的前侧壁，成型模具20的后侧壁设置有供芯棒本体10穿过的芯棒孔24以及至少一个供光纤11穿过的光纤孔25，在生产预制芯棒时，将取样盖23安装到取样口22上，芯棒本体10和光纤11分别插入到芯棒孔24和光纤孔25，利用光纤孔和光纤的过盈安装将光纤绷紧，将位于成型腔内的光纤11绷直，使得芯棒孔24和光纤孔25平行设置，通过注胶口21注入硅橡胶后，成型定型，将取样盖23取下，通过推芯棒本体10，预制芯棒从前侧壁的取样口22中取出。当然，光纤孔和光纤的间隙安装时，采用的是成型模具外采用辅助夹具将光纤两端夹紧后绷直。

取样口22设置在成型模具20的前侧壁和后侧壁，在生产预制芯棒时，将两个取样盖23分别安装到取样口22上，芯棒本体10和光纤11分别插入到芯棒孔24和光纤孔25，利用光纤孔和光纤的过盈安装将光纤绷紧，将位于成型腔内的光纤11绷直，使得芯棒孔24和光纤孔25平行设置，芯棒孔24和光纤孔25横架在两个取样盖23上，通过注胶口21注入硅橡胶后，成型定型，将两个取样盖23取下，从后侧壁的取样口22推预制芯棒，预制芯棒从前侧壁的取样口22中取出。

优选地，成型模具20的尺寸为1200mm*40mm*100mm，成型腔26的尺寸为1100mm*φ30mm的圆柱状槽，芯棒孔24的直径为26mm，光纤孔25的直径为0.25mm，注胶口21的上端入口尺寸为1000mm*30mm，注胶口21的下端入口尺寸为1000mm*10mm，注胶口21深度为40mm，整体上来说，注胶口21为上端大下端小的锥形孔，注胶口21的侧壁倾斜设置，便于硅橡胶沿着注胶口21流入成型腔26中。

在一些实施例中，所述取样口22包括连通成型腔26的第一孔和连通第一孔的第二孔，所述第一孔设置在成型腔26和第二孔之间，所述第二孔的内径大于第一孔的内径，所述取样盖23为阶梯凸台。取样盖23安装到取样口22后，通过取样口22的阶梯孔的设置，取样盖23的台阶和取样口22的台阶接触后，实现密封，防止硅橡胶从成型腔26内渗漏。优选地，取样盖23的台阶和取样口22的台阶之间设置有密封圈，进一步提高取样盖23的台阶和取样口22的台阶之间的密封性，防止硅橡胶从成型腔26内渗漏。

当然，取样盖23中外露在取样口22外的圆周上，设置有脱模孔，操作人员可以采用杆状工具插入到脱模孔中，利用杠杆原理，将取样盖23从取样口22中去下。

在一些实施例中，所述取样盖23中与成型腔26接触的端面为平面，这样，利用成型腔26和取样盖23成型的硅橡胶层12的端面为平面，以便于后续加工。

参照图5～图6，一种光纤复合绝缘子预制芯棒制造方法，包括以下步骤：

1)芯棒由环氧树脂和玻璃纤维制成，将取样盖23安装到成型模具20的取样口22上，将芯棒本体10和光纤11分别插入到芯棒孔24和光纤孔25，利用光纤孔和光纤的过盈安装将光纤绷紧，将位于成型腔内的光纤11绷直；

2)对成型模具20所处的密闭空间进行抽真空；

3)通过注胶口21往成型腔26内浇注硅橡胶，硅橡胶为室温硫化硅橡胶；

4)待硅橡胶凝固后，将取样盖23从取样口22中拆卸，如图5所示，将光纤复合绝缘子预制芯棒从取样口22中取出。

在一些实施例中，在步骤2)中，对成型模具20所处的密闭空间进行抽真空，使得真空度为-0.1～0MPa，使得硅橡胶分别与光纤11和芯棒主体紧密贴合，防止出现气泡情况。优选地，真空度为-0.1MPa。

其中，优选的，将成型模具20设置在一个真空箱中。在抽真空时，通过真空泵将真空箱内的空气排出，注胶机的注胶端往注胶口21注入硅橡胶，硅橡胶沿着注胶口21的侧壁流入成型腔26，形成圆环状的硅橡胶层12。真空箱脱气罩尺寸为1400*710*860mm。

注胶机为桌面型自动点胶机，XYZ定位精度±0.025mm，解析度0.01，注胶速度5ml/s。真空箱可置于注胶机的工作台面上。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种光纤复合绝缘子预制芯棒生产模具，其特征在于，包括：

成型模具，内部具有成型腔，成型模具的上端面设置有注胶口，成型模具的前侧壁或/和后侧面设置有能供光纤复合绝缘子预制芯棒取出的取样口，所述注胶口和取样口均与成型腔连通；

取样盖，可拆装的设置在取样口，取样盖设有供芯棒本体穿过的芯棒孔以及至少一个供光纤穿过的光纤孔，所述光纤孔位于芯棒孔外。

2.根据权利要求1所述的光纤复合绝缘子预制芯棒生产模具，其特征在于：所述取样口包括连通成型腔的第一孔和连通第一孔的第二孔，所述第一孔设置在成型腔和第二孔之间，所述第二孔的内径大于第一孔的内径，所述取样盖为阶梯凸台。

3.根据权利要求1所述的光纤复合绝缘子预制芯棒生产模具，其特征在于：所述取样盖中与成型腔接触的端面为平面。

4.一种光纤复合绝缘子预制芯棒制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将取样盖安装到成型模具的取样口上，将芯棒本体和光纤分别插入到芯棒孔和光纤孔；

2)对成型模具所处的密闭空间进行抽真空；

3)通过注胶口往成型腔内浇注硅橡胶；

4)待硅橡胶凝固后，将取样盖从取样口中拆卸，将光纤复合绝缘子预制芯棒从取样口中取出；

其中，所制成的光纤复合绝缘子预制芯棒包括芯棒本体、硅橡胶层、光纤以及用于包括光纤裸露端的硅橡胶护套，所述光纤设置为至少一根，所述硅橡胶层一体注塑成型在芯棒本体的外圆柱表面，硅橡胶层呈环状，所述光纤设置在芯棒本体外，光纤的中部嵌在硅橡胶层内，光纤的一端或者两端延伸出橡胶层外，所述硅橡胶护套套装在硅橡胶层的一端或者两端。

5.根据权利要求4所述的光纤复合绝缘子预制芯棒制造方法，其特征在于：在步骤2)中，对成型模具所处的密闭空间进行抽真空，使得真空度为-0.1～0MPa。

6.根据权利要求4所述的光纤复合绝缘子预制芯棒制造方法，其特征在于：所述硅橡胶为室温硫化硅橡胶。

7.根据权利要求4所述的光纤复合绝缘子预制芯棒制造方法，其特征在于：所述芯棒由环氧树脂和玻璃纤维制成。

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