CN113410056B - 一种直流支撑电容器的真空浇注工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流支撑电容器的真空浇注工艺，包括以下工序：电容器处理、树脂配置、树脂取样、第一次浇注、第二次浇注、浇注检查、树脂固化；规定了各工序有关的的温度、时间和真空剩余气压。本发明的工艺方法适用不锈钢（或铝）外壳电容器的结构、特性要求，可有效地解决浇注的电容器内气泡多、绝缘性能差的问题，提高产品的绝缘性能和局部放电水平，提高产品的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及电容器制造领域，尤其涉及一种直流支撑电容器的真空浇注工艺。
背景技术
直流支撑电容器是变流器的关键器件，在变流器中的直流侧起到稳定电压、滤波等作用。目前，在大功率变流器如几十兆瓦级的高压变频器、高速动车变流器、大功率STATCOM、柔性直流输电工程用直流电容器等设备中，均需使用高电压大容量的直流支撑电容器。
这些直流支撑电容器为金属化聚丙烯薄膜电容器。另外，这类电容器也逐渐采用干式、不锈钢（或铝）外壳结构并且尺寸越来减小, 金属化聚丙烯薄膜的工作场强逐步提高。这类电容器的共性是电压高、容量大、体重大，直流支撑电容器重量范围在100~210kg之间，其浇注的树脂重量在20~50kg之间。因而，浇注树脂的方法也是较重要的工艺。
文献CN107316743B中公开了一种干式电力电子电容器的浇注工艺，该方法包括以下工序： 模具准备、芯子安放、芯子干燥、树脂脱气、树脂混合、树脂浇注、树脂固化、脱模和检验；规定了各工序有关的的温度、时间和真空剩余气压。该方法适用于干式无金属外壳电容器的生产。因此，该方法不适用于不锈钢（或铝）外壳结构的直流支撑电容器的树脂浇注。
文献CN112403813A中公开了一种电容器的真空注胶装置及注胶方法，该方法利用压差(ρgh)将绝缘胶注入到电容器内。该方法重要的一点是：在设计电容器外壳时，将电容器外壳的高度小于等于1/2S*103，其中S为外壳的壁厚，单位为毫米。否则存在电容器外壳吸扁的可能。因而，该方法也局限应用于特定高度范围内的电容器注胶。另外，该方法还存在注胶时间长的情况，大大降低生产效率。
浇注树脂的方法在直流支撑电容器制造领域应用时间比较短。另外，由于电容器的结构特殊，照搬其他电工类产品浇注工艺往往引起电容器质量的不稳定，会出现气泡多、绝缘性能差等现象，造成浇注后的电容器外观不佳、局部放电水平低等缺陷，形成废品，给制造厂带来经济损失。
发明内容
为了解决上述问题，提高树脂真空浇注质量，本发明提供一种直流支撑电容器（以下简称“电容器”）的真空浇注工艺。
本发明所采用的技术方案如下。
电容器的真空浇注工艺，包括以下工序：
(1) 电容器处理：将待浇注的电容器装好工装夹具，电容器的浇注口、出气口分别螺纹连接浇注器具、出气管，然后把电容器放进第一恒温干燥箱并加热至80℃，在该温度下保持1～2小时, 再将电容器放进真空罐进行真空处理，真空度达到-0.1MPa，在该真空度下持续15分钟后，关闭真空罐的真空管道阀门，使真空罐内保持真空，等待浇注。
(2) 树脂配置：将打开包装的A型原料放进第二恒温干燥箱，使其通体加热至40±10℃，在该温度下持续10～30分钟，然后将A型原料吸进灌胶机的A料桶，将B型原料吸进/倒进B料桶，再开启灌胶机搅拌系统，从而对原料持续进行搅拌，接着开启灌胶机真空泵对A、B料桶内的原料进行真空处理，真空度达到-0.1MPa时，在该真空度下至少保持30分钟，关闭灌胶机真空泵，使料桶保持真空，等待浇注。
(3) 树脂取样：打开灌胶机破空阀门，料桶内压力为正常大气压，开启灌胶机出料系统，采用连续出料方式，单独取样A、B型原料各5秒，再对A、B型原料进行称重比对，满足比例，留取混合后样品保留，备注信息。
(4) 第一次浇注：将灌胶机的出胶管移动到电容器的浇注器具中，调节电容器真空罐内的真空度使其保持在-0.08MPa，开启灌胶机浇注系统，树脂依次通过出胶管、浇注器具后注入电容器内，根据不同型号电容器，注入树脂的时间15~30分钟，观察到出气管的树脂在3mm刻度线时，电容器第一次浇注即完成，继续保持真空罐内真空2分钟左右，打开破空阀门，进行真空罐破空处理。
(5) 第二次浇注: 真空罐破空5~10分钟后，拧开出气管，查看电容器浇注的树脂液面下降程度，重新装回出气管，再次开启灌胶机浇注系统，进行适当量补浇，观察到出气管的树脂在3mm刻度线时，电容器第二次浇注结束，继续保持真空罐内真空2分钟左右，打开破空阀门，进行真空罐破空处理，拧开浇注器具，将电容器移至真空罐外指定位置。
(6) 浇注检查：抽取出气管内多余的树脂，电容器表面无浇注残留的污渍，浇注面要平整、无气泡孔或其它不良情况且无尘埃颗粒，电容器内部无空肚现象。
(7) 树脂固化：浇注好树脂的电容器常温固化时间至少48小时 ，然后再拆除工装夹具。
其中，以上各时间的偏差可在±5%之内，各温度的偏差可在±5% 之内。
所述树脂是任意合适的环氧树脂或者聚氨酯，A、B料混合比例符合树脂供应方的要求。
进一步地，将A型原料通体加热至40±10℃, 以便蒸发多余水分，同时也对其粘度进行稀释。
进一步地，打开破空阀门时，速度较慢，以防气体冲击电容器内的树脂溅出。
进一步地，浇注器具采用锥形，材料为不锈钢。
进一步地，出气管采用透明的PVC管。
进一步地，根据电容器尺寸大小可以调整各工序操作的时间。
进一步地，电容器常温固化时间48小时可以保证树脂完全固化，以避免树脂与外壳的结合处分层。
本发明的有益效果是：根据不锈钢（或铝）外壳电容器的结构、特性要求，采用上述方法，可有效地解决浇注的电容器内气泡多、绝缘性能差的问题，提高产品的绝缘性能和局部放电水平，提高产品的生产效率。
具体实施方式
以下具体实施例对本发明作进一步的说明。
电容器的真空浇注工艺，包括以下工序：
(1) 电容器处理：将待浇注的电容器装好工装夹具，电容器的浇注口、出气口分别螺纹连接浇注器具、出气管，然后把电容器放进第一恒温干燥箱并加热至80℃，在该温度下保持1～2小时, 再将电容器放进真空罐进行真空处理，真空度达到-0.1MPa，在该真空度下持续15分钟后，关闭真空罐的真空管道阀门，使真空罐内保持真空，等待浇注；
例如，如果电容器尺寸长320mm 、宽175mm 、高400 mm，电容器处理工序可以是：将待浇注的电容器装好工装夹具，电容器的浇注口、出气口分别螺纹连接浇注器具、出气管，然后把电容器放进第一恒温干燥箱并加热至80℃，在该温度下保持1小时, 再将电容器放进真空罐进行真空处理，真空度达到-0.1MPa，在该真空度下持续15分钟后，关闭真空罐的真空管道阀门，使真空罐内保持真空，等待浇注；
或者，如果电容器尺寸长320mm 、宽175mm 、高800 mm，电容器处理工序可以是：将待浇注的电容器装好工装夹具，电容器的浇注口、出气口分别螺纹连接浇注器具、出气管，然后把电容器放进第一恒温干燥箱并加热至80℃，在该温度下保持2小时, 再将电容器放进真空罐进行真空处理，真空度达到-0.1MPa，在该真空度下持续15分钟后，关闭真空罐的真空管道阀门，使真空罐内保持真空，等待浇注。
(2) 树脂配置：将打开包装的A型原料放进第二恒温干燥箱，使其通体加热至40±10℃，在该温度下持续10～30分钟，然后将A型原料吸进灌胶机的A料桶，将B型原料吸进/倒进B料桶，再开启灌胶机搅拌系统，从而对原料持续进行搅拌，接着开启灌胶机真空泵对A、B料桶内的原料进行真空处理，真空度达到-0.1MPa时，在该真空度下至少保持30分钟，关闭灌胶机真空泵，使料桶保持真空，等待浇注；
例如，如果生产月份是每年的6~10月，环境温度较高，树脂配置工序可以是：将打开包装的A型原料放进第二恒温干燥箱，使其通体加热至40±10℃，在该温度下持续10分钟，然后将A型原料吸进灌胶机的A料桶，将B型原料吸进/倒进B料桶，再开启灌胶机搅拌系统，从而对原料持续进行搅拌，接着开启灌胶机真空泵对A、B料桶内的原料进行真空处理，真空度达到-0.1MPa时，在该真空度下至少保持30分钟，关闭灌胶机真空泵，使料桶保持真空，等待浇注；
或者，如果生产时间是每年的12~2月，环境温度较低，树脂配置工序可以是：将打开包装的A型原料放进第二恒温干燥箱，使其通体加热至40±10℃，在该温度下持续30分钟，然后将A型原料吸进灌胶机的A料桶，将B型原料吸进/倒进B料桶，再开启灌胶机搅拌系统，从而对原料持续进行搅拌，接着开启灌胶机真空泵对A、B料桶内的原料进行真空处理，真空度达到-0.1MPa时，在该真空度下至少保持30分钟，关闭灌胶机真空泵，使料桶保持真空，等待浇注。
(3) 树脂取样：打开灌胶机破空阀门，料桶内压力为正常大气压，开启灌胶机出料系统，采用连续出料方式，单独取样A、B型原料各5秒，再对A、B型原料进行称重比对，满足比例，留取混合后样品保留，备注信息。
(4) 第一次浇注：将灌胶机的出胶管移动到电容器的浇注器具中，调节电容器真空罐内的真空度使其保持在-0.08MPa，开启灌胶机浇注系统，树脂依次通过出胶管、浇注器具后注入电容器内，根据不同型号电容器，注入树脂的时间15~30分钟，观察到出气管的树脂在3mm刻度线时，电容器第一次浇注即完成，继续保持真空罐内真空2分钟左右，打开破空阀门，进行真空罐破空处理；
例如，如果电容器尺寸长320mm 、宽175mm 、高400 mm，第一次浇注工序可以是：将灌胶机的出胶管移动到电容器的浇注器具中，调节电容器真空罐内的真空度使其保持在-0.08MPa，开启灌胶机浇注系统，树脂依次通过出胶管、浇注器具后注入电容器内，注入树脂的时间15分钟，观察到出气管的树脂在3mm刻度线时，电容器第一次浇注即完成，继续保持真空罐内真空2分钟左右，打开破空阀门，进行真空罐破空处理；
或者，如果电容器尺寸长320mm 、宽175mm 、高800 mm，第二次浇注工序可以是：将灌胶机的出胶管移动到电容器的浇注器具中，调节电容器真空罐内的真空度使其保持在-0.08MPa，开启灌胶机浇注系统，树脂依次通过出胶管、浇注器具后注入电容器内，注入树脂的时间30分钟，观察到出气管的树脂在3mm刻度线时，电容器第一次浇注即完成，继续保持真空罐内真空2分钟左右，打开破空阀门，进行真空罐破空处理。
(5) 第二次浇注: 真空罐破空5~10分钟后，拧开出气管，查看电容器浇注的树脂液面下降程度，重新装回出气管，再次开启灌胶机浇注系统，进行适当量补浇，观察到出气管的树脂在3mm刻度线时，电容器第二次浇注结束，继续保持真空罐内真空2分钟左右，打开破空阀门，进行真空罐破空处理，拧开浇注器具，将电容器移至真空罐外指定位置；
例如，如果电容器尺寸长320mm 、宽175mm 、高400 mm，第二次浇注工序可以是：真空罐破空5分钟后，拧开出气管，查看电容器浇注的树脂液面下降程度，重新装回出气管，再次开启灌胶机浇注系统，进行适当量补浇，观察到出气管的树脂在3mm刻度线时，电容器第二次浇注结束，继续保持真空罐内真空2分钟左右，打开破空阀门，进行真空罐破空处理，拧开浇注器具，将电容器移至真空罐外指定位置；
或者，如果电容器尺寸长320mm 、宽175mm 、高800 mm，第二次浇注工序可以是：真空罐破空10分钟后，拧开出气管，查看电容器浇注的树脂液面下降程度，重新装回出气管，再次开启灌胶机浇注系统，进行适当量补浇，观察到出气管的树脂在3mm刻度线时，电容器第二次浇注结束，继续保持真空罐内真空2分钟左右，打开破空阀门，进行真空罐破空处理，拧开浇注器具，将电容器移至真空罐外指定位置。
(6) 浇注检查：抽取出气管内多余的树脂，电容器表面无浇注残留的污渍，浇注面要平整、无气泡孔或其它不良情况且无尘埃颗粒，电容器内部无空肚现象。
(7) 树脂固化：浇注好树脂的电容器常温固化时间至少48小时 ，然后再拆除工装夹具。
其中，以上各时间的偏差可在±5%之内，各温度的偏差可在±5% 之内。
所述树脂是任意合适的环氧树脂或者聚氨酯，A、B料混合比例符合树脂供应方的要求。
进一步地，将A型原料通体加热至40±10℃, 以便蒸发多余水分，同时也对其粘度进行稀释。
进一步地，打开破空阀门时，速度较慢，以防气体冲击电容器内的树脂溅出。
进一步地，浇注器具采用锥形，材料为不锈钢。
进一步地，出气管采用透明的PVC管。
进一步地，根据电容器尺寸大小可以调整各工序操作的时间。
进一步地，电容器常温固化时间48小时可以保证树脂完全固化，以避免树脂与外壳的结合处分层。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种直流支撑电容器的真空浇注工艺，所述真空浇注工艺包括以下工序：
(1)电容器处理：将待浇注的电容器装好工装夹具，电容器的浇注口、出气口分别螺纹连接浇注器具、出气管，然后把电容器放进第一恒温干燥箱并加热至80℃，在该温度下保持1～2小时，再将电容器放进真空罐进行真空处理，真空度达到-0.1MPa，在该真空度下持续15分钟后，关闭真空罐的真空管道阀门，使真空罐内保持真空，等待浇注；
(2)树脂配置：将打开包装的A型原料放进第二恒温干燥箱，使其通体加热至40±10℃，在该温度下持续10～30分钟，然后将A型原料吸进灌胶机的A料桶，将B型原料吸进/倒进B料桶，再开启灌胶机搅拌系统，从而对原料持续进行搅拌，接着开启灌胶机真空泵对A、B料桶内的原料进行真空处理，真空度达到-0.1MPa时，在该真空度下至少保持30分钟，关闭灌胶机真空泵，使料桶保持真空，等待浇注；
(3)树脂取样：打开灌胶机破空阀门，料桶内压力为正常大气压，开启灌胶机出料系统，采用连续出料方式，单独取样A、B型原料各5秒，再对A、B型原料进行称重比对，满足比例，留取混合后样品保留，备注信息；
(4)第一次浇注：将灌胶机的出胶管移动到电容器的浇注器具中，调节电容器真空罐内的真空度使其保持在-0.08MPa，开启灌胶机浇注系统，树脂依次通过出胶管、浇注器具后注入电容器内，根据不同型号电容器，注入树脂的时间15～30分钟，观察到出气管的树脂在3mm刻度线时，电容器第一次浇注即完成，继续保持真空罐内真空2分钟，打开破空阀门，进行真空罐破空处理；
(5)第二次浇注：真空罐破空5～10分钟后，拧开出气管，查看电容器浇注的树脂液面下降程度，重新装回出气管，再次开启灌胶机浇注系统，进行适当量补浇，观察到出气管的树脂在3mm刻度线时，电容器第二次浇注结束，继续保持真空罐内真空2分钟，打开破空阀门，进行真空罐破空处理，拧开浇注器具，将电容器移至真空罐外指定位置；
(6)浇注检查：抽取出气管内多余的树脂，电容器表面无浇注残留的污渍，浇注面要平整、无气泡孔或其它不良情况且无尘埃颗粒，电容器内部无空肚现象；
(7)树脂固化：浇注好树脂的电容器常温固化时间至少48小时，然后再拆除工装夹具；
其中，以上各时间的偏差在±5％之内，各温度的偏差在±5％之内；
将A型原料通体加热至40±10℃，以便蒸发多余水分，同时也对其粘度进行稀释；
浇注器具采用锥形，材料为不锈钢。
2.根据权利要求1的所述直流支撑电容器的真空浇注工艺，其特征在于：所述树脂是环氧树脂或者聚氨酯。
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