CN115148430B - 一种复合三伞式绝缘子及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合三伞式绝缘子及其生产工艺，属于绝缘子技术领域。其中，生产工艺包括绝缘件的尺寸筛选、绝缘件的覆膜、胶合剂的调制、浇筑钢帽和钢脚、复合绝缘子的尺寸筛选和拉力测试加工步骤，以先筛选、再覆膜、后浇筑的步骤，避免覆膜过程损伤绝缘件，提高了成品率，最后浇筑避免了覆膜高温对胶合剂的性能造成不可弥补的损伤，保证了复合绝缘子更佳的机械性能；复合绝缘子则通过对绝缘件柱头结构和尺寸的改进，达到了优化复合绝缘子电气性能的目的，且圆柱形柱头比传统倒圆锥形柱头的尺寸更小，降低了制造难度、节省了原料成本，更容易实现绝缘件的自动化生产。

Description

一种复合三伞式绝缘子及其生产工艺

技术领域

本发明属于绝缘子技术领域，尤其是一种复合三伞式绝缘子及其生产工艺。

背景技术

随着我国超、特高压交直流输电线路的广泛建设与迅猛发展，解决电网因环境污染带来的污闪威胁问题成为重要课题之一。

硅橡胶具有绝缘强度高，又具有憎水性和憎水迁移性，是优越的电力外绝缘防污闪材料，将其附着在绝缘子的绝缘件上，能大幅度地提高绝缘子的污闪电压。行业内将这种附着有硅橡胶的绝缘子称为复合绝缘子，复合绝缘子是兼有无机绝缘子优异的机械、电气性能和有机复合材料良好的防污闪性能的新型产品。

就现有技术而言，悬式绝缘子复合化的工艺从手工涂覆硅橡胶涂料，到模压成型工艺，再到注射成型工艺，主流的模压成型工艺和注射成型工艺都需要对模具进行加热，再将绝缘子整体放到模具内进行高温硫化覆膜，绝缘子经过高温覆膜得到的复合绝缘子在机械性能方面减弱，抗拉性能下降，导致复合绝缘子的使用寿命减短。

另外，绝缘子中绝缘件、钢脚和钢帽的制备和粘接由人工完成，无论是绝缘件、钢脚和钢帽的结构尺寸还是粘接的精度都存在轴向偏差，这些偏差在输电线路中属于合理范围，但复合化过程中，绝缘子与模具的匹配通过钢脚和钢帽定位，复合化时的轴向偏差容易造成绝缘件的损伤，或是绝缘件表面无伤，实际内部已出现裂痕，影响了线路运行安全。

还有，钢帽多为倒圆锥形，圆锥头通过倒锥结构利用绝缘件（瓷）的抗压强度远大于抗拉强度来实现悬式瓷绝缘子的机电强度，但绝缘件关键区域（柱头顶部和侧壁的拐角处）应力分布值相对较高，且该位置对电场的分布影响很大，倒锥结构导致绝缘件头部尺寸相对较大，耗费更多原材料的同时不易实现自动化生产。

发明内容

发明目的：提供一种复合三伞式绝缘子及其生产工艺，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种复合三伞式绝缘子的生产工艺，包括以下步骤：

步骤1：绝缘件的尺寸筛选，以绝缘件的柱头为定位基准，将绝缘件放置在旋转工位上进行尺寸检测，绝缘件顶部采用线激光测量，绝缘件侧面采用视觉测量，通过汇总顶部测量数据和侧面测量数据得到绝缘件的最大外轮廓数据，筛选出尺寸合格的绝缘件；

步骤2：绝缘件的覆膜，将步骤1筛选合格的绝缘件放入硅橡胶注射机内进行覆膜，得到带有硅橡胶膜的复合绝缘件；

步骤3：胶合剂的调制，所述胶合剂为水泥，所述胶合剂的灰沙比为1.5:1~2.5:1；

步骤4：浇筑钢帽和钢脚，将步骤3调配好的胶合剂涂抹到钢帽和钢脚上，再将钢帽和钢脚胶粘到步骤2得到的复合绝缘件上，并进行定时长的养护，得到复合绝缘子；

步骤5：复合绝缘子的尺寸筛选，对步骤4得到的复合绝缘子进行尺寸筛选，筛选出浇筑合格的复合绝缘子，筛选方法与步骤1相同；

步骤6：拉力测试，对步骤5得到的复合绝缘子进行拉力测试，得到机械性能达标的复合绝缘子。

进一步的，步骤1中对绝缘件顶部进行线激光测量时，先对绝缘件顶部进行喷粉处理，喷粉成分包括石灰和酒精，尺寸筛选后清洗并晾干绝缘件。

进一步的，步骤2包括以下步骤：

步骤21：注射模具的前期准备工作，将注射模具安装到硅橡胶注射机上，喷洒脱模剂并擦拭模具腔，硅橡胶注射机对注射模具预热；

步骤22：硅橡胶注射机的参数设定，设定合模压力为20±5Mpa，注射压力为80Mpa~90Mpa，温度180±5℃，时间20±3min；

步骤23：绝缘件的定位，将步骤1得到的绝缘件放入注射模具内，并通过柱头与注射模具的配合实现定位；

步骤24：合模并保压硫化，压力注射硅橡胶，对绝缘件覆膜；

步骤25：排气，在步骤24的过程中对注射磨具进行排气，排气次数为1~2次，排气时间为0.5s~1s，排气开模间隙小于1cm；

步骤26：脱模并检查复合绝缘件上硅橡胶膜的表面质量。

进一步的，所述注射模具包括阳模、阴模和模芯，所述模芯设置在阳模和阴模之间，所述阳模、阴模和模芯内部形成放置绝缘件的膜腔，所述阳模包括依次纵向拼接的柱头阳块、一伞阳块、二伞阳块和三伞阳块，所述阴模包括依次纵向拼接的柱头阴块、一伞阴块、二伞阴块和三伞阴块，所述柱头阳块和柱头阴块上共同设有定位槽，所述定位槽与柱头配合，用于对绝缘件的定位，所述阳模上开设有注射口，用于硅橡胶的注射。

一种复合三伞式绝缘子，复合三伞式绝缘子基于上述生产工艺制备而成，复合三伞式绝缘子包括钢帽、绝缘件、硅橡胶膜和钢脚，所述硅橡胶膜附着在绝缘件表面，所述钢帽和钢脚连接在绝缘件上，所述绝缘件为三伞结构。

进一步的，所述绝缘件为三伞式绝缘件，所述绝缘件的柱头为圆柱形柱头或倒圆锥形柱头，所述钢帽内表面用于胶粘的结构与绝缘件的柱头配合。

进一步的，所述圆柱形柱头侧壁拐角处的曲率半径为R，R大于5mm，小于15mm。

进一步的，所述钢帽内壁设有台阶，用于增强浇铸效果，所述台阶为二级台阶或三级台阶，所述钢脚上设有凸牙，所述凸牙为二级凸牙或三级凸牙。

有益效果：本发明先对绝缘件进行腹膜，再用胶合剂进行浇筑钢脚和钢帽，与传统对绝缘子腹膜的工艺相比，避免了覆膜过程中加热对胶合剂造成不可弥补的损伤，提高了复合绝缘子的抗拉性能，从而使复合绝缘子的机械性能更佳，寿命更长。

另外，绝缘件通过顶部线激光测量结合侧面视觉测量，能采集绝缘件的最大外轮廓数据，达到高效准确筛选尺寸合格绝缘件的目的，在绝缘件尺寸达标的前提下进行覆膜工序，有效避免了复合化过程中因绝缘件结构尺寸导致的轴向偏差，提高了绝缘件在注射模具内的定位精度，降低了绝缘件覆膜时造成的损伤，优化了复合绝缘件的品质，保障了线路运行安全；且对覆膜后的复合绝缘子进行尺寸筛选，挑选出浇筑钢脚钢帽合格的复合绝缘子。

还有，本发明中绝缘件的柱头包含圆柱结构，对圆柱形柱头顶部的曲率半径作出相应设计后，圆柱形柱头顶部和侧壁的拐角处应力分布均匀，改善了最大电场发生在壁厚变化大的位置，达到优化复合绝缘子电气性能的目的，且圆柱形柱头比传统倒圆锥形柱头的尺寸更小，降低了制造难度、节省了原料成本，更容易实现绝缘件的自动化生产。

附图说明

图1是本发明中绝缘子生产工艺的流程图。

图2是本发明中绝缘件覆膜的工艺流程图。

图3是本发明中注射模具的半剖视图。

图4是本发明中复合三伞式圆柱形柱头绝缘子半剖的截面图。

图5是本发明中圆柱形柱头绝缘件半剖后的截面图，其中R为圆柱形柱头侧壁拐角处的曲率半径。

图6是本发明中倒圆锥形柱头绝缘件半剖后的截面图。

图7是本发明中钢帽为二级台阶时的剖视图。

图8是本发明中钢帽为三级台阶时的剖视图。

图9是本发明中钢脚为二级台阶时的剖视图。

图10是本发明中钢脚为三级台阶时的剖视图。

附图标记为：1、阳模；11、柱头阳块；12、一伞阳块；13、二伞阳块；131、注射口；14、三伞阳块；2、阴模；21、柱头阴块；211、定位槽；22、一伞阴块；23、二伞阴块；24、三伞阴块；3、模芯；4、钢帽；41、二级台阶；42、三级台阶；5、绝缘件；51、圆柱形柱头；52、倒圆锥形柱头；6、硅橡胶膜；7、钢脚；71、二级凸牙；72、三级凸牙；8、胶合剂。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

实施例１：

为提供一种机械性能更佳的复合绝缘子的生产工艺，现提出实施例１；

如图1所示，一种复合三伞式绝缘子的生产工艺，包括以下步骤：

步骤1：绝缘件5的尺寸筛选，以绝缘件5的柱头为定位基准，将绝缘件5放置在旋转工位上进行尺寸检测，绝缘件5顶部采用线激光测量，绝缘件5侧面采用视觉测量，顶部线激光测量采用激光三角测量原理，利用发射器将激光投射到绝缘件5的上表面，通过绝缘件5的旋转，可得到绝缘件5顶部最大轮廓测量数据；侧面视觉测量通过图像摄取装置获取旋转状态下绝缘件5的若干侧面图像，传送图像给图像处理系统，根据像素分布的亮度和颜色，将图像信息转化成轮廓信号，得到最大侧面轮廓数据，汇总顶部最大轮廓测量数据和最大侧面轮廓数据，模拟出被测绝缘件5的最大三维轮廓，筛选出整体尺寸合格的绝缘件5；

在对绝缘件5顶部进行线激光测量时，先对绝缘件5顶部进行喷粉处理，喷粉成分包括石灰和酒精，尺寸筛选后需要清洗并晾干绝缘件5，由于对绝缘件5为瓷制产品，表面反光严重，不喷粉的情况下局部区域无法测量，需要借助酒精和石灰对绝缘件5表面进行防反光处理，且喷粉易擦除，对覆膜过程影响小。对绝缘件５进行尺寸筛选能有效避免了复合化过程中因绝缘件５结构尺寸导致的轴向偏差，提高绝缘件５在注射模具内的定位精度，降低了绝缘件５覆膜时造成的损伤，优化了复合绝缘件的品质，保障了线路运行安全。

步骤2：绝缘件5的覆膜，将步骤1筛选合格的绝缘件5放入硅橡胶注射机内进行覆膜，得到带有硅橡胶膜6的复合绝缘件；将绝缘件５覆膜工序调整到浇筑钢脚、钢帽之前是为了避免复合化过程的高温对胶合剂8的性能造成不可弥补的损伤，保护了胶合剂8，使胶合剂8的浇筑效果稳定发挥，使复合绝缘子的抗拉性能优良，机械性能更佳，寿命更长。

步骤3：胶合剂8的调制，胶合剂8为水泥，胶合剂8的灰沙比为1.5:1~2.5:1；在胶合剂8的调制和拉力测试中胶合剂8的灰砂比小于1.5:1或大于2.5:1时，机电破坏强度数据分散性较大，而灰沙比在1.5:1~2.5:1时，产品的机电破坏数据分布最均匀，平均值最高，标准偏差最小，但产品放置6个月之后，不同灰砂比的产品机电破坏数据分散性表现基本一致，为缩短产品的养护周期，最终确定使用灰砂比为1.5:1~2.5:1的水泥胶合剂8用于产品的浇筑工作。

步骤4：浇筑钢帽4和钢脚7，将步骤3调配好的胶合剂8涂抹到钢帽4和钢脚7上，再将钢帽4和钢脚7胶粘到步骤2得到的复合绝缘件上，并进行定时长的养护，得到复合绝缘子；浇筑工序可由自动化机械设备完成，亦可人工浇筑，但浇筑精度需要严格把控，降低浇筑失败造成的报废品。

步骤5：复合绝缘子的尺寸筛选，对步骤4得到的复合绝缘子进行尺寸筛选，筛选出浇筑合格的复合绝缘子，筛选方法与步骤1相同；对覆膜后的复合绝缘子进行尺寸筛选，挑选出浇筑钢脚钢帽合格的复合绝缘子，降低后续拉力测试的负担。

步骤6：拉力测试，对步骤5得到复合绝缘子进行拉力测试，得到机械性能达标的复合绝缘子。国标中对热机试验机械负荷的规定是额定值的65%，以550kN产品为例，热机试验时，施加机械拉力为357.5kN，产品完整的通过了4个循环的测试周期，即表明机械性能达标。

实施例2：

为提供细化的覆膜过程，保证覆膜品质，现提出实施例2；

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进说明，具体的，如图2所示，步骤2包括以下步骤：

步骤21：注射模具的前期准备工作，将注射模具安装到硅橡胶注射机上，喷洒脱模剂并擦拭模具腔，硅橡胶注射机对注射模具预热；模具腔的表面要清理要到用手划过时感到滑快为止。

步骤22：硅橡胶注射机的参数设定，设定合模压力为20±5Mpa，注射压力为80Mpa~90Mpa，温度180±5℃，时间20±3min；根据硅橡胶的材质特性和车间环境设定合适的参数，为硅橡胶注射机的顺利工作提供保障。

步骤23：绝缘件5的定位，将步骤1得到的绝缘件5放入注射模具内，并通过柱头与注射模具的配合实现定位；绝缘件5在注射模具内的定位，提高了覆膜精度。

步骤24：合模并保压硫化，压力注射硅橡胶，对绝缘件5覆膜。

步骤25：排气，在步骤24的过程中对注射磨具进行排气，排气次数为1~2次，排气时间为0.5s~1s，排气开模间隙小于1cm；合理的排气设定，能降低气泡对覆膜质量的影响，保障了硅橡胶膜6的均匀致密。

步骤26：脱模并检查复合绝缘件上硅橡胶膜6的表面质量。脱模时用小撬棍轻轻往上撬动复合绝缘子，沿产品周边用气枪吹气帮助复合绝缘子顺利脱模，注意检查产品表面有无气孔，若有气孔则将绝缘子重新放入模具，合模2分钟再出模。

实施例3

为提供一种为绝缘件5覆膜用的模具，现提出实施例3，

本实施例是在实施例2的基础上做出的改进说明，具体的，如图3所示，注射模具包括阳模1、阴模2和模芯3，模芯3设置在阳模1和阴模2之间，阳模1、阴模2和模芯3内部形成放置绝缘件5的膜腔，绝缘件5与注射模具的间隙为注射硅橡胶形成硅橡胶膜6的间隙，其中，阳模1包括依次纵向拼接的柱头阳块11、一伞阳块12、二伞阳块13和三伞阳块14，阴模2包括依次纵向拼接的柱头阴块21、一伞阴块22、二伞阴块23和三伞阴块24，柱头阳块11和柱头阴块21上共同设有定位槽211，定位槽211与柱头配合，用于对绝缘件5的定位，阳模1上开设有注射口131，用于硅橡胶的注射。

实施例4

为提供一种根据上述生产工艺制作成的复合绝缘子，现提出实施例4，

本实施例是在实施例1-实施例3的基础上做出的改进说明，具体的，如图4所示，一种复合三伞式绝缘子，包括钢帽4、绝缘件5、硅橡胶膜6和钢脚7，硅橡胶膜6附着在绝缘件5表面，钢帽4和钢脚7通过胶合剂8连接在绝缘件5上，绝缘件5为三伞结构。通过先覆膜后浇筑的工艺，配合不同的绝缘件5的柱头结构，实现多种高抗拉性能复合绝缘子的生产。

实施例5

为提供一种电气性能更好且适合批量生产的绝缘件5，现提出实施例5，

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进说明，具体的，如图4-图6，绝缘件5的柱头为圆柱形柱头51或倒圆锥形柱头52，钢帽4内表面用于胶粘的结构与绝缘件5的柱头配合。圆柱形柱头51结构与传统倒圆锥形柱头52的绝缘件相比，能有效缓和应力集中，对于高吨位圆柱悬式绝缘子，实现了产品在机械性能方面的均匀一致，且倒圆锥形柱头52的胶合剂8填充量比圆柱形柱头51产品多，长期使用后，胶合剂8会发生收缩，从而导致各部件之间的滑移，应力分布改变，圆柱形柱头51产品内的胶合剂也会产生收缩，但由于瓷砂的存在，保证了产品各部件间位置无滑移，进而保证了产品长期强度的稳定性。

其中，圆柱形柱头51侧壁拐角处的曲率半径为R，R大于5mm，小于15mm；对圆柱形柱头51顶部的曲率半径作出相应设计后，圆柱形柱头51顶部和侧壁的拐角处应力分布均匀，改善了最大电场发生在壁厚变化大的位置，降低了击穿圆柱形柱头51顶部和侧壁的风险，达到优化复合绝缘子电气性能的目的，且圆柱形柱头51比传统倒圆锥形柱头52的尺寸更小，降低了制造难度、节省了原料成本，更容易实现绝缘件的自动化生产。

如图7-图10所示，钢帽4内壁设有台阶，用于增强浇铸效果，台阶为二级台阶41或三级台阶42，钢脚7上设有凸牙，凸牙为二级凸牙71或三级凸牙72。

钢帽4、钢脚7承力面采用多台阶优化设计，多个台阶分别承力，降低了浇筑部位的应力集中，使得整个柱头的纵向截面上应力分散和均匀分布从而提高和稳定了瓷绝缘子的机电强度，而圆锥头结构由于尺寸的限制以及受力方式的不同，一般很难实现多台阶设计。

以上结合附图详细描述了发明的优选实施方式，但是，发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在发明的技术构思范围内，可以对发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种复合三伞式绝缘子的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：绝缘件（5）的尺寸筛选，以绝缘件（5）的柱头为定位基准，将绝缘件（5）放置在旋转工位上进行尺寸检测，绝缘件（5）顶部采用线激光测量，绝缘件（5）侧面采用视觉测量，通过汇总顶部测量数据和侧面测量数据得到绝缘件（5）的最大外轮廓数据，筛选出尺寸合格的绝缘件（5）；其中，对绝缘件（5）顶部进行线激光测量时，先对绝缘件（5）顶部进行喷粉处理，喷粉成分包括石灰和酒精，尺寸筛选后清洗并晾干绝缘件（5）；

步骤2：绝缘件（5）的覆膜，将步骤1筛选合格的绝缘件（5）放入硅橡胶注射机内进行覆膜，得到带有硅橡胶膜（6）的复合绝缘件；

步骤3：胶合剂（8）的调制，所述胶合剂（8）为水泥，所述胶合剂（8）的灰沙比为1.5:1~2.5:1；

步骤4：浇筑钢帽（4）和钢脚（7），将步骤3调配好的胶合剂（8）涂抹到钢帽（4）和钢脚（7）上，再将钢帽（4）和钢脚（7）胶粘到步骤2得到的复合绝缘件上，并进行定时长的养护，得到复合绝缘子；

步骤5：复合绝缘子的尺寸筛选，对步骤4得到的复合绝缘子进行尺寸筛选，筛选出浇筑合格的复合绝缘子，筛选方法与步骤1相同；

步骤6：拉力测试，对步骤5得到的复合绝缘子进行拉力测试，得到机械性能达标的复合绝缘子。

2.根据权利要求1所述的一种复合三伞式绝缘子的生产工艺，其特征在于，步骤2包括以下步骤：

步骤21：注射模具的前期准备工作，将注射模具安装到硅橡胶注射机上，喷洒脱模剂并擦拭模具腔，硅橡胶注射机对注射模具预热；

步骤22：硅橡胶注射机的参数设定，设定合模压力为20±5Mpa，注射压力为80Mpa~90Mpa，温度180±5℃，时间20±3min；

步骤23：绝缘件（5）的定位，将步骤1得到的绝缘件（5）放入注射模具内，并通过柱头与注射模具的配合实现定位；

步骤24：合模并保压硫化，压力注射硅橡胶，对绝缘件（5）覆膜；

步骤25：排气，在步骤24的过程中对注射磨具进行排气，排气次数为1~2次，排气时间为0.5s~1s，排气开模间隙小于1cm；

步骤26：脱模并检查复合绝缘件上硅橡胶膜（6）的表面质量。

3.根据权利要求2所述的一种复合三伞式绝缘子的生产工艺，其特征在于，所述注射模具包括阳模（1）、阴模（2）和模芯（3），所述模芯（3）设置在阳模（1）和阴模（2）之间，所述阳模（1）、阴模（2）和模芯（3）内部形成放置绝缘件（5）的膜腔，所述阳模（1）包括依次纵向拼接的柱头阳块（11）、一伞阳块（12）、二伞阳块（13）和三伞阳块（14），所述阴模（2）包括依次纵向拼接的柱头阴块（21）、一伞阴块（22）、二伞阴块（23）和三伞阴块（24），所述柱头阳块（11）和柱头阴块（21）上共同设有定位槽（211），所述定位槽（211）与柱头配合，用于对绝缘件（5）的定位，所述阳模（1）上开设有注射口（131），用于硅橡胶的注射。

4.一种复合三伞式绝缘子，基于权利要求1-3任一项所述的生产工艺制备而成，其特征在于，所述复合三伞式绝缘子包括钢帽（4）、绝缘件（5）、硅橡胶膜（6）和钢脚（7），所述硅橡胶膜（6）附着在绝缘件（5）表面，所述钢帽（4）和钢脚（7）连接在绝缘件（5）上，所述绝缘件（5）为三伞结构。

5.根据权利要求4所述的一种复合三伞式绝缘子，其特征在于，所述绝缘件（5）的柱头为圆柱形柱头（51）或倒圆锥形柱头（52），所述钢帽（4）内表面用于胶粘的结构与绝缘件（5）的柱头配合。

6.根据权利要求5所述的一种复合三伞式绝缘子，其特征在于，所述圆柱形柱头（51）侧壁拐角处的曲率半径为R，R大于5mm，小于15mm。

7.根据权利要求5所述的一种复合三伞式绝缘子，其特征在于，所述钢帽（4）内壁设有台阶，用于增强浇铸效果，所述台阶为二级台阶（41）或三级台阶（42），所述钢脚（7）上设有凸牙，所述凸牙为二级凸牙（71）或三级凸牙（72）。

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