CN1937104A - 复合中空绝缘子芯棒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合中空绝缘子芯棒，其由复合材料管(1)、复合材料管(3)和位于其间的若干个周向排列的复合材料型材(2)组成，型材之间的空隙填充有复合材料填充物(4)。其材质为树脂基复合材料，由拉挤结合环向缠绕、铺放或卷制工艺制成，其中，复合材料型材(2)由连续纤维拉挤制备或拉绕方式制备，或手糊成型；复合材料管(1)和复合材料管(3)采用纤维纱缠绕或玻璃纤维布卷制或者二者结合方式制成。本发明结构合理，电气性能优异，既有效地减轻了绝缘子芯棒重量，又保证了芯棒的力学性能要求，同时兼顾经济性，达到“因材施用，物尽其用”。

Description

复合中空绝缘子芯棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合中空绝缘子芯棒及其制备方法。
背景技术
复合绝缘子是由芯棒、伞裙和金属连接件三部分结成，芯棒采用强度高的复合材料制成，既是承力件也是内绝缘件。复合绝缘子芯棒通常由玻璃纤维和环氧树脂组成，可分为实心和空心两种。空心玻璃钢芯棒一般采用缠绕法成型。我国七十年代就致力于复合绝缘子的研究工作，90年代初首次使用，截至1998年累计约有43万余支各种等级的线路复合绝缘子在国内的30个省、市、自治区的电网中使用，生产厂家发展到了30余家，但主要为线路绝缘子，对于大型的高压复合空心绝缘子的研制及生产还是空白。目前，大型复合空心绝缘子还是依靠进口，不但价格昂贵，而且维修不便，这些阻碍了复合空心绝缘子在我国的广泛应用。因此，实现大型复合空心绝缘子国产化已成为国家及用户的共同要求。
复合材料是各向异性材料，在不同方向上有不同的力学性能。通常使用的空心玻璃钢芯棒结构上就为一根缠绕管，对于大型复合空心绝缘子结构过于简单，造成体积和重量都过大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服已有芯棒结构强度的不足，提供一种结构合理的复合中空绝缘子芯棒，同时该芯棒制备工艺简单，易于推广。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的复合中空绝缘子芯棒由树脂基复合材料制成，其结构是：由两个复合材料管和位于其间的若干个周向排列的复合材料型材组成，型材之间的空隙填充有复合材料填充物。
本发明提供的制备上述复合中空绝缘子芯棒的方法是：该芯棒的材质为树脂基复合材料，由拉挤结合环向缠绕或铺放、卷制工艺制成。其中，所述复合材料型材由连续纤维拉挤而成，或拉绕方式制备，或手糊成型；所述两个复合材料管，其采用纤维纱缠绕或玻璃纤维布卷制或者二者结合方式制成。
本发明与现有技术相比所具有的优点是：根据承受载荷的要求进行力学分析设计，采用拉挤结合环向缠绕或铺放、卷制工艺在受力方向上相应增强该方向的强度，极大的改善了复合绝缘子沿轴向的强度，并且提高了雷击的闪络性能，具有优异电气性能，从而易于推广。并且通过结构的合理设计，既有效地减轻了绝缘子芯棒重量，又保证了芯棒的力学性能要求，同时兼顾经济性，达到“因材施用，物尽其用”。
附图说明
图1是复合中空绝缘子芯棒的纵向截面图。
图2是实施例1中所述型材的纵向截面图。
图3是实施例1所述产品的整体纵向截面图。
图4是实施例2所述产品的整体纵向截面图。
具体实施方式
本发明提供的复合中空绝缘子芯棒由树脂基复合材料制成，其结构如图1所示：由复合材料管1、复合材料管3和位于它们之间的复合材料型材2组成。复合材料型材2有若干个周向排列，型材之间的空隙填充有复合材料填充物4。
上述复合中空绝缘子芯棒，其制备方法是：所述芯棒的材质为树脂基复合材料，由拉挤结合环向缠绕或铺放、卷制工艺制成。其中，复合材料型材2由连续纤维拉挤制备或拉绕方式制备，或手糊成型；复合材料管1和复合材料管3，其采用纤维纱缠绕或玻璃纤维布卷制或者二者结合方式制成，其壁厚为3～40mm或依实际需要而定。
上述树脂基复合材料所用树脂可以采用环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂，或所述树脂的改性品种。
本发明芯棒的长度在1～20m，外径200～1500mm；或依实际需要而定。
下面结合具体实例和附图对本发明的制备方法作进一步说明，但不限定本发明。
首先根据绝缘子的载荷级别经过计算确定芯棒的尺寸及外形，截面如图1所示。生产工艺如下：首先生产一定数量的复合材料型材2备用，然后缠绕或布卷制玻璃纤维增强树脂基复合材料管3，接着安装上复合材料型材2，型材之间的空隙采用由玻璃纤维和树脂混合物构成的复合材料填充物4填充，最后再缠绕或布卷制玻璃纤维增强树脂基复合材料管1。其中，复合材料型材2形式多样，包括扇形、梯形、圆形、三角形、工字形或矩形等，壁厚2～20mm，采用连续纤维拉挤制备或拉绕方式制备或手糊成型。
实施例1：1000KV户外棒形绝缘子使用要求如下：长度12m，对根部的弯矩200KN·m，扭距10KN·m。芯棒采用玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，经过计算设计外径为600mm，内外管尺寸如表1所示，采用缠绕成型。
中间型材(复合材料型材2)采用中空扇形结构，拉挤而成。尺寸如图2所示，共32个，每个之间用环氧树脂粘结。整个芯棒纵向截面如图3所示。经过测试，芯棒满足力学性能要求和电学性能要求。
实施例2：500KV户外棒形绝缘子使用要求如下：长度8m，对根部的弯矩100KN·m，扭距5KN·m。芯棒采用玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，经过计算设计外径为350mm，中间型材(复合材料型材2)采用圆管，共14个。各部分尺寸如表2所示。
中间型材之间的空隙采用由玻璃纤维和环氧树脂混合物构成的复合材料填充物4填充。整个芯棒纵向截面如图4所示。经过测试，芯棒满足力学性能要求和电学性能要求。
附表
表1    管1、3尺寸
  外径/mm     壁厚/mm
 外管1内管3   600380     1510
表2    各部分尺寸
  外径/mm     壁厚/mm     成型工艺
 外管1中间管2内管3   35058204     1046     缠绕拉挤缠绕

Claims (10)

1.一种复合中空绝缘子芯棒，其特征在于：所述芯棒由树脂基复合材料制成，其由复合材料管(1)、复合材料管(3)和位于其间的若干个周向排列的复合材料型材(2)组成，型材之间的空隙填充有复合材料填充物(4)。
2.根据权利要求1所述的复合中空绝缘子芯棒，其特征在于：复合材料型材(2)的纵向截面形状包括扇形、梯形、圆形、三角形、工字形或矩形，其壁厚为2～20mm。
3.根据权利要求1所述的复合中空绝缘子芯棒，其特征在于：复合材料填充物(4)为玻璃纤维和树脂的混合物。
4.根据权利要求1所述的复合中空绝缘子芯棒，其特征在于：所述芯棒长度为1～20m，外径为200～1500mm。
5.复合中空绝缘子芯棒的制备方法，其特征在于：所述芯棒由复合材料管(1)、复合材料管(3)和位于其间的若干个周向排列的复合材料型材(2)组成，型材之间的空隙填充有复合材料填充物(4)；该芯棒的材质为树脂基复合材料，由拉挤结合环向缠绕或铺设、卷制工艺制成，其中，
上述复合材料型材(2)由连续纤维拉挤制备，或拉绕方式制备，或手糊成型；
上述复合材料管(1)和复合材料管(3)，其采用纤维纱缠绕或玻璃纤维布卷制或者二者结合方式制成。
6.根据权利要求5所述的复合中空绝缘子芯棒的制备方法，其特征在于：复合材料型材(2)的纵向截面形状包括扇形、梯形、圆形、三角形、工字形或矩形，其壁厚为2～20mm。
7.根据权利要求5所述的复合中空绝缘子芯棒的制备方法，其特征在于：所述复合材料管(1)和中空复合材料管(3)，其壁厚为3～40mm。
8.根据权利要求5所述的复合中空绝缘子芯棒的制备方法，其特征在于：复合材料填充物(4)为玻璃纤维和树脂的混合物。
9.根据权利要求5所述的复合中空绝缘子芯棒的制备方法，其特征在于：复合材料所用树脂包括环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂，或所述树脂的改性品种。
10.根据权利要求5所述的复合中空绝缘子芯棒的制备方法，其特征在于：所述芯棒的长度在1～20m，外径200～1500mm。
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Assignor: Wuhan University of Technology

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Contract record no.: 2009320000917

Denomination of invention: Composite hollow insulator core-rod and making method

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Granted publication date: 20081022

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