CN207140188U - 支撑绝缘子的制作装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种支撑绝缘子的制作装置，包括第一储料罐、第二储料罐、混合罐和模具，所述第一储料罐用于储存第一复合材料且内设有第一活塞，所述第二储料罐用于储存第二复合材料且内设有第二活塞，所述第一储料罐的出料口和所述第二储料罐的出料口均经由所述混合罐与所述模具连通，所述第一复合材料和所述第二复合材料均包括由环氧树脂、固化剂和无机填料混合而成的混合物，所述第一复合材料的介电常数小于或大于所述第二复合材料的介电常数。本实用新型可快速地制作出从高压侧到接地低压侧特性(如介电常数)呈梯度渐变的支撑绝缘子，实现支撑绝缘子电场优化，并且提升电场优化效果，制作方式简单有效。

Description

支撑绝缘子的制作装置

技术领域

本实用新型涉及电力设备绝缘部件制备技术领域，尤其是涉及一种支撑绝缘子的制作装置。

背景技术

在交流电场中，两种介质的界面处电场法向分量的大小与介电常数成反比。由于GIS(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘开关)、GIL(Gas Insulated Line，气体绝缘输电线路)等气体绝缘设备内部不同材料的交界面处介电常数的不同，易产生电场的局部集中或者畸变。例如，针对GIS内部盆式绝缘子的三交界点处，传统的盆式绝缘子采用的是环氧树脂基材中填充三氧化二铝的均质材料，相对介电常数约为6，SF₆的相对介电常数为1，加之盆式绝缘子-SF₆-金属电极的三交界点处结构不规则，因此此处电场强度有局部集中的情况，易引发闪络击穿等绝缘故障。同时，随着电力建设用地面积变得紧张，为减小电力设备的占地面积，电力设备小型化、集成化逐渐成为发展趋势。因此有必要对GIS等电力设备内部固体绝缘部件的电场分布进行优化，以减少绝缘部件的故障率、提高设备可靠性，同时缩小GIS占地面积、减少SF₆用量。

传统的电场优化方法有改变电极-绝缘物几何结构、在绝缘物内部增加屏蔽环等手段。然而这几种方法将使电力设备的制造变得复杂，制作效率有待提升，优化电场的效果也相对有限。

实用新型内容

基于此，本实用新型在于克服现有技术的缺陷，提供一种支撑绝缘子的制作装置，其可快速地制作出从高压侧到接地低压侧特性(如介电常数)呈梯度渐变的支撑绝缘子，实现支撑绝缘子电场优化，并且提升电场优化效果，制作方式简单有效。

其技术方案如下：

一种支撑绝缘子的制作装置，其特征在于，包括第一储料罐、第二储料罐、混合罐和模具，所述第一储料罐用于储存第一复合材料且内设有第一活塞，所述第二储料罐用于储存第二复合材料且内设有第二活塞，所述第一储料罐的出料口和所述第二储料罐的出料口均经由所述混合罐与所述模具连通，所述模具内设有与支撑绝缘子形状相配合的型腔和预设于所述型腔内的电极，所述第一复合材料和所述第二复合材料均包括由环氧树脂、固化剂和无机填料混合而成的混合物，所述第一复合材料的介电常数小于或大于所述第二复合材料的介电常数。

本实用新型实施例所述的支撑绝缘子的制作装置，通过第一储料罐储存第一复合材料，第二储料罐储存第二复合材料，并通过第一活塞将第一复合材料压入混合罐中，第二活塞将第二复合材料压入混合罐中，从而实现第一复合材料和第二复合材料的组合。通过不断地调整组合比例，即可实现不同介电常数的浇注料注入模具中浇注成型。由于不同组合比例的浇注料具备不同的介电常数，因而使得所述支撑绝缘子在制作的过程中，在保持如盆式绝缘子等其他绝缘部件外观形状不变的前提下，其介电常数可按一定规律分布或变化，例如可使支撑绝缘子的介电常数从高压电极至接地电极处逐渐降低或先降低后升高，实现功能梯度材料在支撑绝缘子中的应用，则可以起到降低三交界点处电场、使沿面电场均匀化的作用，从而有效地提升支撑绝缘子的绝缘强度和使用寿命。综上可知，本实用新型实施例在浇注支撑绝缘子的过程中即可快速地调整填充比例，实现支撑绝缘子的电场优化，无需对无机填料的特性进行控制，也无需改变电极-绝缘物几何结构和在绝缘物内部增加屏蔽环等，在优化电场的基础上也降低了支撑绝缘子的制作难度。并且，通过不断调整组合比例制作出的功能梯度材料在气体绝缘开关等电力设备中应用时，能够促进支撑绝缘子周围电场均匀化，实现良好的电场优化效果。

下面对上述技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，还包括控制模块、与所述第一活塞相对应的第一驱动机构和与所述第二活塞相对应的第二驱动机构，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均与所述控制模块电性连接，所述控制模块可分别控制所述第一驱动机构和所述第二驱动机构动作、用于调控进入所述混合罐的所述第一复合材料和所述第二复合材料的比例。本实用新型通过控制模块、第一驱动机构以及第二驱动机构的相互配合来实现了第一复合材料和第二复合材料混合的自动化。可根据实际需要设定相应的程序来改变第一复合材料和第二复合材料的组合比例，使得支撑绝缘子的制作过程简便。

在其中一个实施例中，所述第一驱动机构包括第一直线电机和第一压杆，所述第一直线电机通过所述第一压杆与所述第一活塞连接；所述第二驱动机构包括第二直线电机和第二压杆，所述第二直线电机通过所述第二压杆与所述第二活塞连接，所述第一直线电机和所述第二直线电机均与所述控制模块电性连接。所述第一驱动机构和所述第二驱动机构结构简单，设计合理，易于实现和控制。

在其中一个实施例中，所述第一复合材料的介电常数小于所述第二复合材料的介电常数，所述控制模块可控制所述第一复合材料先单独注入模具内、之后第一复合材料和第二复合材料混合再注入模具内，所述电极包括高压电极，所述高压电极靠近于所述模具的浇注口处设置。本实用新型实施例首先将单独的第一复合材料注入模具内，之后将第一复合材料和第二复合材料混合的混合浇注料注入模具内，通过不断增加第二复合材料的质量占比，从而可顺利地调控浇注料的介电常数，实现支撑绝缘子的介电常数渐变的效果。同时，本实用新型实施例中最先进入模具的低介电常数浇注料(仅包括第一复合材料)被推至支撑绝缘子的接地电压侧(对应接地电极)，最后进入模具的高介电常数浇注料(为第一复合材料和第二复合材料的混合液)则堆积在支撑绝缘子的高压侧 (对应高压电极)，从而成功地实现支撑绝缘子沿着接地低压侧至高压侧的方向介电常数逐渐增大的趋势。

在其中一个实施例中，所述模具开设有与所述型腔连通的脱气口，方便浇注的过程中排出空气。

在其中一个实施例中，还包括烘箱，所述烘箱包括真空容器和与所述真空容器连通的真空泵，所述模具位于所述真空容器内。真空泵用于将真空容器抽真空，并将型腔内的空气抽出。

在其中一个实施例中，所述第一储料罐与所述混合罐之间设有第一阀门，所述第二储料罐与所述第二混合罐之间设有第二阀门。第一阀门和第二阀门的设置方便控制第一复合材料和第二复合材料进入混合罐内。

在其中一个实施例中，所述第一储料罐与所述混合罐之间通过第一进料管连通，所述第一阀门设于所述第一进料管上，所述第二储料罐与所述第二混合罐之间通过第二进料管连通，所述第二阀门设于所述第二进料管上，所述混合罐通过出料管与所述模具的浇注口连通。通过第一进料管、第二进料管和出料管将整个制作装置连通形成连续性的作业设备，有利于提高制作效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的支撑绝缘子的制作装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一所述的支撑绝缘子的制作装置的剖视图；

图3为本实用新型实施例二所述的支撑绝缘子的制作装置的剖视图。

附图标记说明：

10、第一储料罐，11、第一复合材料，12、第一活塞，20、第二储料罐， 21、第二复合材料，22、第二活塞，30、第一进料管，31、第一阀门，40、第二进料管，41、第二阀门，50、混合罐，60、出料管，70、烘箱，71、真空泵， 72、真空容器，80、第一压杆，90、第二压杆，100、控制箱体，110、模具， 111、型腔，112、浇注口，113、脱气口，120、第一高压电极，130、第二高压电极，140、第一接地电极，150、第二接地电极。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件时，它可以直接固定在另一个元件上或者也可以通过居中的元件固定于另一个元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者也可以是通过居中的元件而连接于另一个元件。此外，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”及“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

如图1至图3所示，本实用新型实施例所述的支撑绝缘子的制作装置，包括第一储料罐10、第二储料罐20、混合罐50和模具110。所述第一储料罐10 用于储存第一复合材料11且内设有第一活塞12；所述第二储料罐20用于储存第二复合材料21且内设有第二活塞22。所述第一储料罐10的出料口和所述第二储料罐20的出料口均经由所述混合罐50与所述模具110连通。所述模具110 内设有与支撑绝缘子(盆式绝缘子或绝缘台等)形状相配合的型腔111和预设于型腔111的电极。其中，在图2所示的用于浇注形成盆式绝缘子的实施例中，所述电极包括第一高压电极120和第一接地电极140。在图3所示的用于浇注形成绝缘台的实施例中，所述电极包括两个金属嵌件。其中一个金属嵌件为第二高压电极130，另一个金属嵌件为第二接地电极150。本实用新型实施例还可以用于浇注其他的绝缘部件，不局限于图2和图3所示的实施例，在此不一一列举。

所述第一复合材料11和所述第二复合材料21均为由环氧树脂、固化剂和无机填料混合而成的混合物。所述第一复合材料11的介电常数小于或大于所述第二复合材料21的介电常数。其中，所述环氧树脂优选为双酚A型环氧树脂，所述固化剂优选为酸酐类固化剂，所述无机填料优选为二氧化硅、三氧化二铝、氮化硼、氮化铝、二氧化钛、钛酸锶或钛酸钡等。

本实用新型上述制作装置旨在制作出一种功能梯度材料，所谓功能梯度材料是指某种特性具有空间分布、连续或者阶梯状地发生变化的非均质复合材料。功能梯度材料在气体绝缘开关(GIS)等电力设备中应用时，可在保持绝缘部件 (如盆式绝缘子、绝缘台等)外观形状不变的前提下，通过设计绝缘部件介质材料的介电常数按一定规律分布或变化(对交流使用场合)，例如使绝缘部件的介电常数从高压侧(对应高压电极)至接地电压侧(对应接地电极)逐渐降低或先降低后升高，则可以起到降低三交界点处电场、使沿面电场均匀化的作用。从而提升绝缘部件的绝缘强度和使用寿命。

具体地，本实用新型实施例所述制作装置的工作原理如下：通过第一储料罐10储存第一复合材料11，第二储料罐20储存第二复合材料21，并通过第一活塞12将第一复合材料11压入混合罐50中，第二活塞22将第二复合材料21 压入混合罐50中，从而实现第一复合材料11和第二复合材料21的组合。通过不断地调整组合比例，即可实现不同介电常数的浇注料51注入模具110中浇注成型，从而实现支撑绝缘子介电常数梯度渐变，例如可使支撑绝缘子的介电常数从高压电极至接地电极处逐渐降低或先降低后升高，实现功能梯度材料在支撑绝缘子中的应用，可以有效地减少支撑绝缘子周围电场集中现象，得到电位分布均匀、电场优化的复合绝缘子，避免引发因场强分布过于集中、电位分布不均匀造成的闪络等运行故障。本实用新型所述制作装置通过第一储料罐10、第二储料罐20以及混合罐50的配合，使得第一复合材料11和第二复合材料21 组合比例调控容易，保证支撑绝缘子浇注成型工艺简单快捷，使得支撑绝缘子的电场优化方式简便有效。

在本实施例中，所述第一储料罐10与所述混合罐50之间通过第一进料管 30连通，所述第一进料管30上设有第一阀门31；所述第二储料罐20与所述第二混合罐50之间通过第二进料管40连通，所述第二进料管40上设有第二阀门 41；所述混合罐50通过出料管60与所述模具110的浇注口112连通。第一阀门31和第二阀门41的设置方便控制第一复合材料11和第二复合材料21进入混合罐50内。通过第一进料管30、第二进料管40和出料管60将整个制作装置连通形成连续性的作业设备，有利于提高制作效率。

所述模具110开设有与所述型腔111连通的脱气口113，方便浇注的过程中排出空气。本实用新型所述制作装置还包括烘箱70，所述烘箱70包括真空容器 72和与所述真空容器72连通的真空泵71，所述模具110位于所述真空容器72 内。烘箱70用于加热浇注料51，真空泵71用于将真空容器72抽真空，并将型腔111内的空气抽出。

本实用新型所述制作装置还包括控制模块(附图未示出)、与所述第一活塞 12相对应的第一驱动机构和与所述第二活塞22相对应的第二驱动机构。所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均与所述控制模块电性连接(电性连接可以是有线连接或无线连接)。本实用新型通过控制模块、第一驱动机构以及第二驱动机构的相互配合来实现了第一复合材料11和第二复合材料21混合的自动化。可根据实际需要设定相应的程序来改变第一复合材料11和第二复合材料21的组合比例，使得支撑绝缘子的制作过程简便。例如，所述控制模块可控制所述第一复合材料11先单独注入模具110内、之后第一复合材料11和第二复合材料21混合再注入模具110内，并且随着浇注过程的进行，所述第二复合材料21 注入混合罐50内混合的速度加快。

具体地，所述第一驱动机构包括第一直线电机(附图未示出)和第一压杆 80，所述第一直线电机通过所述第一压杆80与所述第一活塞12连接；所述第二驱动机构包括第二直线电机(附图未示出)和第二压杆90，所述第二直线电机通过所述第二压杆90与所述第二活塞22连接。所述第一直线电机和所述第二直线电机以及所述控制模块可集成于一个控制箱体100内。所述控制箱体100 上还设有控制面板，方便操作。控制模块可根据控制面板接收的指令来控制第一驱动机构和第二驱动机构各自动作，并控制各自的移动速度。本实用新型所述第一驱动机构和所述第二驱动机构结构简单，易于实现。需要说明的是，本实用新型也可直接手动驱动第一活塞12和第二活塞22移动。

值得注意的是，本实施例中所述第一活塞12和第一压杆80位于所述第一复合材料11的下方，同理，所述第二活塞22和第二压杆90位于所述第二复合材料21的下方，使得第一复合材料11和第二复合材料21的注入仅由控制装置控制，不会受其自身的重力影响，提高注入精度。

在其中一个实施例中，本实用新型上述的支撑绝缘子的制作装置的具体实施过程如下：

步骤一，将环氧树脂、固化剂和无机填料充分混合好且经脱气处理形成第一复合材料11，并储存于第一储料罐10内；将环氧树脂、固化剂和无机填料充分混合好且经脱气处理形成第二复合材料21，并储存于第二储料罐20内。

步骤二，第一驱动机构推动所述第一活塞12移动，使得所述第一复合材料 11被压入混合罐50内，所述第一驱动机构继续推动所述第一活塞12移动，使得所述混合罐50内的第一复合材料11被注入所述模具110中。

步骤三，第一驱动机构继续推动所述第一活塞12移动，第二驱动机构推动所述第二活塞22移动，使得所述第二复合材料21被压入所述混合罐50内，进入所述混合罐50内的所述第二复合材料21与进入所述混合罐50内的所述第一复合材料11混合，在所述第一驱动机构和所述第二驱动机构的继续推动下混合后的所述浇注料51被注入所述模具110中，利用控制模块加快第二压杆90的移动速度，从而加快所述第二复合材料21注入所述混合罐50的速度，进而逐渐增加浇注料51中第二复合材料21的比重。

步骤四，开启烘箱70中的真空泵71对模具110中的浇注料51进行脱气处理。

步骤五，开启烘箱70中的加热模块对模具110进行加热，使得浇注料51 固化。

步骤六，脱模后再次加热进行后固化。

需要说明的是，当第一复合材料11的介电常数小于第二复合材料21的介电常数时，支撑绝缘子的高压电极(如图2所示的第一高压电极120和图3所示的第二高压电极130)靠近于所述模具110的浇注口112处设置，使得最先进入模具110的低介电常数浇注料51被推至支撑绝缘子的接地电压侧，最后进入模具110的高介电常数浇注料51则堆积在支撑绝缘子的高压侧，从而成功地实现支撑绝缘子沿着高压侧至接地低压侧的方向介电常数逐渐减小的趋势。当第一复合材料11的介电常数大于第二复合材料21的介电常数时，可将模具110 倒置，并将所述浇注口112仍然设于所述模具100的底部，此时的高压电极设于型腔111的顶部，使得最先进入型腔111的、较高介电常数的第一复合材料 11被推挤进入高压侧，后进入型腔111的、较低介电常数的混合浇注料51则成型于接地低压侧。

此外，本文所述的组合比例包括其中一组合单元质量占比为零的情况。例如，本文中所称第一复合材料11和第二复合材料21组合时，包括第二复合材料21质量占比为零的情况。本实用新型实施例所述第一复合材料11和所述第二复合材料21的组合比例可根据实际需要进行其他的设定，并非一定是单独的第一复合材料11首先注入模具110内，也可是一定量的第一复合材料11和少量的第二复合材料21混合注入模具10内，之后逐渐增加第二复合材料的占比。

以上所述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。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种支撑绝缘子的制作装置，其特征在于，包括第一储料罐、第二储料罐、混合罐和模具，所述第一储料罐用于储存第一复合材料且内设有第一活塞，所述第二储料罐用于储存第二复合材料且内设有第二活塞，所述第一储料罐的出料口和所述第二储料罐的出料口均经由所述混合罐与所述模具连通，所述模具内设有与支撑绝缘子形状相配合的型腔和预设于所述型腔内的电极，所述第一复合材料和所述第二复合材料均包括由环氧树脂、固化剂和无机填料混合而成的混合物，所述第一复合材料的介电常数小于或大于所述第二复合材料的介电常数。

2.根据权利要求1所述的支撑绝缘子的制作装置，其特征在于，还包括控制模块、与所述第一活塞相对应的第一驱动机构和与所述第二活塞相对应的第二驱动机构，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均与所述控制模块电性连接，所述控制模块可分别控制所述第一驱动机构和所述第二驱动机构动作、用于调控进入所述混合罐的所述第一复合材料和所述第二复合材料的比例。

3.根据权利要求2所述的支撑绝缘子的制作装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一直线电机和第一压杆，所述第一直线电机通过所述第一压杆与所述第一活塞连接；所述第二驱动机构包括第二直线电机和第二压杆，所述第二直线电机通过所述第二压杆与所述第二活塞连接，所述第一直线电机和所述第二直线电机均与所述控制模块电性连接。

4.根据权利要求2所述的支撑绝缘子的制作装置，其特征在于，所述第一复合材料的介电常数小于所述第二复合材料的介电常数，所述控制模块可控制所述第一复合材料先单独注入所述模具内、之后第一复合材料和第二复合材料混合再注入所述模具内，所述电极包括高压电极，所述高压电极靠近于所述模具的浇注口处设置。

5.根据权利要求1所述的支撑绝缘子的制作装置，其特征在于，所述模具开设有与所述型腔连通的脱气口。

6.根据权利要求5所述的支撑绝缘子的制作装置，其特征在于，还包括烘箱，所述烘箱包括真空容器和与所述真空容器连通的真空泵，所述模具位于所述真空容器内。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的支撑绝缘子的制作装置，其特征在于，所述第一储料罐与所述混合罐之间设有第一阀门，所述第二储料罐与所述混合罐之间设有第二阀门。

8.根据权利要求7所述的支撑绝缘子的制作装置，其特征在于，所述第一储料罐与所述混合罐之间通过第一进料管连通，所述第一阀门设于所述第一进料管上，所述第二储料罐与所述混合罐之间通过第二进料管连通，所述第二阀门设于所述第二进料管上，所述混合罐通过出料管与所述模具的浇注口连通。