實心芯棒、絕緣子及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實心芯棒,尤其是一種復(fù)合支柱絕緣子用實心芯棒,以及其制造方法和采用了該實心芯棒的絕緣子。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著特高壓線路在我國逐年增多,輸變電用支柱絕緣子的用量也隨之增加。目前,輸變電用的支柱絕緣子包括三種:全瓷型、瓷芯加硅橡膠傘裙型、復(fù)合材料內(nèi)芯外加硅橡膠傘裙型。全瓷型支柱絕緣子重量重,容易出現(xiàn)斷裂、脆斷,電壓等級高后長度加大。瓷芯加硅橡膠傘裙型的支柱絕緣子則存在外傘裙硅橡膠材料與陶瓷芯棒粘接不牢,產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象,影響了產(chǎn)品的電氣性能和壽命。隨著輸變電電壓等級的提高,復(fù)合材料芯棒外加硅橡膠傘裙型支柱絕緣子(以下簡稱“復(fù)合支柱絕緣子”)的用量占比隨之增大。
[0003]復(fù)合支柱絕緣子的芯棒采用復(fù)合材料制成,由于直徑較大,采用拉擠工藝很難一次拉擠成型。目前芯棒采用較多的一種成型方式是,將各種規(guī)格的小拉擠棒捆綁在一起,進(jìn)行整體灌注,但是此種工藝由于較細(xì)的多只芯棒結(jié)構(gòu),其粘接層過多,在芯棒的橫截面積中占據(jù)了較大的面積比例;固化過程中內(nèi)部產(chǎn)生較大而不均的內(nèi)應(yīng)力,應(yīng)力不均導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生裂紋,因而在實際使用過程中很難達(dá)到理想的使用效果。
[0004]中國專利申請CN200810235759.2公開了一種特高壓支柱復(fù)合絕緣子用芯棒,所述芯棒由棒芯和纏繞管組成,纏繞管由三個鋪層組成,每個鋪層均由內(nèi)層和外層組成,且內(nèi)層的纏繞角度在25°?35°,外層的纏繞角度在55°?65°。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),這樣的芯棒僅能滿足常規(guī)的支柱絕緣子的要求,但用于對彎曲性能等力學(xué)要求高的支柱絕緣子時存在問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的之一在于提供一種實心芯棒,該實心芯棒能夠滿足彎曲性能要求高的絕緣子,特別是支柱絕緣子使用要求。
[0006]本發(fā)明的目的之二在于提供所述實心芯棒的制造方法,該方法能夠得到。
[0007]本發(fā)明的目的之三在于提供一種包括上述實心芯棒的絕緣子,所述絕緣子彎曲性能更高。
[0008]本發(fā)明的實心芯棒包括內(nèi)芯和至少一個纏繞層,所述的至少一個纏繞層纏繞在所述內(nèi)芯的外部;所述纏繞層包括第一纏繞組和第二纏繞組,第一纏繞組的纏繞角度為3°?10°,第二纏繞組的纏繞角度為80°?89°,且第一纏繞組與第二纏繞組的厚度比例為7?9:1?3 ;所述的第一纏繞組和所述的第二纏繞組交替排列。
[0009]根據(jù)本發(fā)明所述的實心芯棒,優(yōu)選地,所述纏繞層僅由第一纏繞組和第二纏繞組構(gòu)成。
[0010]發(fā)明人發(fā)現(xiàn),由于采用本發(fā)明的纏繞層結(jié)構(gòu),特別是特定的纏繞組的角度和厚度比例,使得芯棒的彎曲性能得到明顯提高。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實心芯棒,優(yōu)選地,所述第一纏繞組的纏繞角度為3°?8°,更優(yōu)選為5°?8° ;所述第二纏繞組的纏繞角度為82°?87°,更優(yōu)選為83°?85°。優(yōu)選地,所述第一纏繞組與第二纏繞組的厚度比例為7.5?8.5:1.5?2.5 ;根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,所述第一纏繞組與第二纏繞組的厚度比例為8:2。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實心芯棒,優(yōu)選地,所述第一纏繞組的厚度為4?16mm,所述第二纏繞組的厚度為I?4_。更優(yōu)選地,所述第一纏繞組的厚度為4.5?15_,所述第二纏繞組的厚度為I?3.5_。再優(yōu)選地,所述第一纏繞組的厚度為5?12_,所述第二纏繞組的厚度為1.25?3mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn),采用本發(fā)明的纏繞方式和厚度比例時,芯棒的彎曲強(qiáng)度明顯提尚。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實心芯棒,每個纏繞層包含多個所述第一纏繞組和第二纏繞組,且第一纏繞組和第二纏繞組交替排列,纏繞組的數(shù)量根據(jù)實心芯棒的實際需要的厚度確定。優(yōu)選地,每個纏繞層包含5?12個第一纏繞組和5?12個第二纏繞組。根據(jù)本發(fā)明的實心芯棒,優(yōu)選地,每個纏繞層的厚度為35?60mm,優(yōu)選為40?55mm,更優(yōu)選為50?55mm。
[0014]根據(jù)本發(fā)明所述的實心芯棒,優(yōu)選地,所述至少一個纏繞層為兩個以上纏繞層或三個以上纏繞層。根據(jù)本發(fā)明的實心芯棒,所述實心芯棒僅包括兩個纏繞層。所述兩個纏繞層包含的第一纏繞組和第二纏繞組的數(shù)量可以相同或不同,也即每個纏繞層的厚度不同。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實心芯棒,所述內(nèi)芯的直徑可以為80?110mm。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)尤其適合大直徑的實心芯棒,因此,更優(yōu)選地,所述內(nèi)芯(例如拉擠棒)的直徑為100?110mm。
[0016]本發(fā)明的實心芯棒可以包括多個纏繞層,多個纏繞層嵌套纏繞在一起。例如,當(dāng)實心芯棒包括兩個纏繞層一一第一纏繞層和第二纏繞層,所述的第一纏繞層纏繞在所述內(nèi)芯的外部,所述第二纏繞層纏繞在所述第一纏繞層的外部;當(dāng)所述實心芯棒包括多于兩個纏繞層時,各個纏繞層之間的位置關(guān)系與此類似。
[0017]根據(jù)本發(fā)明一種特別優(yōu)選的實施方式,所述實心芯棒包括內(nèi)芯和兩個纏繞層,所述內(nèi)芯的直徑為80?110mm,優(yōu)選為100?IlOmm ;每個纏繞層的厚度為35?60mm,優(yōu)選為40?55mm,更優(yōu)選為50?55mm。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實心芯棒,優(yōu)選地,所述內(nèi)芯采用純拉擠棒或灌注拉擠棒,優(yōu)選為灌注拉擠棒。所述內(nèi)芯的外表面優(yōu)選具有螺紋,以利于纏繞絲與內(nèi)芯的首次纏繞接觸。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式,所述螺紋深度為0.2mm?0.7mm,優(yōu)選為0.3mm?0.6mm,更優(yōu)選為0.5mm ;螺紋螺距為1_?6_,優(yōu)選為2_?4mm,更優(yōu)選為3_。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實心芯棒,優(yōu)選地,所述纏繞層的纏繞材料采用環(huán)氧樹脂,例如采用無堿無捻纖維+酸酐類環(huán)氧樹脂體系、無堿無硼無捻纖維+胺類固化環(huán)氧樹脂體系、無堿無捻纖維+胺類固化環(huán)氧樹脂體系、無堿無硼無捻纖維+酸酐類類環(huán)氧樹脂體系。優(yōu)選地,所述纏繞層的纏繞材料采用無堿無捻纖維+酸酐類環(huán)氧樹脂體系,或者無堿無硼無捻纖維+酸酐類類環(huán)氧樹脂體系,更優(yōu)選為無堿無硼無捻纖維+酸酐類類環(huán)氧樹脂體系。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實心芯棒,優(yōu)選地,所述內(nèi)芯與所述纏繞層之間涂有樹脂,相鄰的纏繞層之間涂有樹脂,以利于增加內(nèi)芯與纏繞層之間的結(jié)合性能。所述樹脂可以采用酸酐固化類環(huán)氧樹脂體系、胺類固化環(huán)氧樹脂體系等,優(yōu)選采用酸酐類環(huán)氧樹脂體系。
[0021]本發(fā)明還提供上述實心芯棒的制造方法,包括如下步驟:
[0022](I)清潔:對所述內(nèi)芯的外表面進(jìn)行清潔處理;
[0023](2)形成纏繞層:將樹脂涂覆在清潔后的內(nèi)芯的外表面,然后交替纏繞第一纏繞組和第二纏繞組,再進(jìn)行固化處理,形成纏繞層。
[0024]當(dāng)本發(fā)明的實心芯棒包括N(彡2)層纏繞層時,包括如下步驟:
[0025](I)清潔:對所述內(nèi)芯的外表面進(jìn)行清潔處理;
[0026](2)第一次纏繞:將樹脂涂覆在清潔后的內(nèi)芯的外表面,然后交替纏繞第一纏繞組和第二纏繞組,所述第一纏繞組和第二纏繞組的纏繞角度分別為3°?10°和80°?89°,所述第一纏繞組和第二纏繞組的厚度之比為:3°?10°:80°?89° =7?9:1?3,進(jìn)行固化處理,得到第一纏繞層;
[0027](3)第N次纏繞:將前一纏繞層的外表面涂刷樹脂,交替纏繞第一纏繞組和第二纏繞組,所述第一纏繞組和第二纏繞組的纏繞角度分別為3°?10°和80°?89°,所述第一纏繞組和第二纏繞組的厚度之比為:3。?10。:80°?89。= 7?9:1?3,進(jìn)行固化處理,得到第N纏繞層;
[0028](4)加工:按產(chǎn)品要求尺寸進(jìn)行加工處理。
[0029]優(yōu)選地,所述方法還包括對內(nèi)芯的外表面進(jìn)行車加工處理的步驟,該步驟在步驟
(I)之前。更優(yōu)選地,所述步驟在內(nèi)芯的外表面車加工出螺紋,螺紋深度為0.2_?0.7mm,優(yōu)選為0.3mm?0.6mm,更優(yōu)選為0.5mm ;螺紋螺距為Imm?6mm,優(yōu)選為2mm?4mm,更優(yōu)選為 3mm。
[0030]優(yōu)選地,步驟(I)中,所述清潔是采用酒精擦拭。優(yōu)選地,采用豆包布蘸酒精擦拭2-5次,優(yōu)選為3-4次;每次間隔時間5-15分鐘,優(yōu)選8-12分鐘。
[0031]優(yōu)選地,步驟⑵和(3)中,所述第一纏繞組的厚度為4?16mm,所述第二纏繞組的厚度為I?4_。更優(yōu)選地,所述第一纏繞組的厚度為4.5