本發(fā)明涉及一種絕緣子的3D打印設(shè)備，屬于3D打印和絕緣子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

絕緣子技術(shù)近幾年來(lái)發(fā)展較快。電站用電器類(lèi)絕緣子已基本完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)研究、并積累了運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，正逐步向規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。我國(guó)建設(shè)的世界首條交流±800kV、±1000kV、1000kV輸變電工程用電站電器產(chǎn)品中，已大規(guī)模應(yīng)用絕緣子，其中瓷絕緣子、復(fù)合絕緣子約各占1/2。但絕緣子規(guī)格型號(hào)多，特高壓絕緣子體積大，生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)，成型配套設(shè)備設(shè)施多，設(shè)備投資巨大，不同規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品還需配備對(duì)應(yīng)的模具和工裝；且絕緣子成型過(guò)程中車(chē)削掉大量原料，生產(chǎn)成本高。3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)形狀復(fù)雜的物體成型，但由于絕緣子體積和質(zhì)量大，懸空的圓形傘裙多且承載力小易變形，絕緣子對(duì)密度和強(qiáng)度要求嚴(yán)格，普通的3D堆積打印不易成型出合格絕緣子。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種可從基礎(chǔ)承載面分別逐層打印成型出絕緣子，也可直接在成型好的柱體、筒體、錐體上打印成型護(hù)套和傘裙的絕緣子的3D打印設(shè)備。

本發(fā)明所述的絕緣子的3D打印設(shè)備，包括架體，架體內(nèi)設(shè)置承載臺(tái)，承載臺(tái)底部連接主軸，主軸連接轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，承載臺(tái)上方設(shè)置第一打印頭，第一打印頭上連接第一噴嘴，第一打印頭頂部連接主體提升桿，主體提升桿連接提升裝置，提升裝置安裝在架體上，架體一側(cè)設(shè)置第二打印頭，第二打印頭上安裝第二噴嘴和第三噴嘴，第二打印頭連接橫向移動(dòng)桿，橫向移動(dòng)桿連接豎向移動(dòng)裝置。

提升裝置可以使主體提升桿實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。豎向移動(dòng)裝置可以帶動(dòng)橫向移動(dòng)桿和第二打印頭實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。

所述的第二噴嘴和第三噴嘴外側(cè)分別設(shè)置紫外線燈管，紫外線燈管安裝在第二打印頭上。紫外線燈管起到固化定型作用。

所述的豎向移動(dòng)裝置包括豎直設(shè)置的螺桿，螺桿上套裝螺母，螺母外周安裝滑塊，滑塊與螺母之間設(shè)有軸承，橫向移動(dòng)桿貫穿滑塊，螺桿連接豎向伺服系統(tǒng)，橫向移動(dòng)桿連接橫向伺服系統(tǒng)。橫向伺服系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)橫向移動(dòng)桿左右移動(dòng)。

所述的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接主軸。

第一打印頭和第二打印頭均可沿Z軸豎直上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)XY方向的打印，打印材料和第一打印頭可自動(dòng)換裝；同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)絕緣子承載臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)第一打印頭可打印螺旋交織平面，或者第一打印頭停止固定在XY平面上，在傳動(dòng)裝置帶動(dòng)下變換第一打印頭角度，實(shí)現(xiàn)內(nèi)孔、主體及主體上的護(hù)套和傘裙打印。

第一打印頭在提升桿的帶動(dòng)下可以沿Z軸方向上下運(yùn)動(dòng)，第一噴嘴可以沿XY平面徑向伸展，第一噴嘴軸線與Z軸的最大伸展夾角可達(dá)120°；第一打印頭可以在靜止承載面上滑動(dòng)打印，也可以由伺服系統(tǒng)控制進(jìn)給伸展量在旋轉(zhuǎn)承載面上逐層打印螺旋物體，有利于提高成型密度和坯體強(qiáng)度。

根據(jù)技術(shù)方案所述，其特征在于XY軸定位精度0.05～0.1mm，Z軸定位精度0.02～0.05mm，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度無(wú)級(jí)可調(diào)；兩打印頭帶有固化裝置，打印無(wú)機(jī)泥料打印時(shí)采用UV固化裝置，打印硅橡膠傘套和傘裙時(shí)采用UV固化或EB固化，每個(gè)打印頭獨(dú)立溫度控制；第一打印頭的噴嘴直徑0.6～2mm，第二打印頭的噴嘴直徑0.4～0.8mm；打印層厚0.254～1.27mm，最大打印尺寸Φ600×6000mm；壓力驅(qū)動(dòng)采用壓縮空氣，壓力0.3～0.6MPa。

通過(guò)向自有配方中加入0.05％～0.2％的PVA，球磨5h后過(guò)篩除鐵，壓制擠出成瓷絕緣子打印材料，水分10％～30％，通過(guò)和上述打印方法結(jié)合，有效提高瓷絕緣子的坯體密度。由于直接高溫3D打印成瓷機(jī)理未研究透徹，3D打印直接瓷化的絕緣子性能達(dá)不到應(yīng)用要求，本發(fā)明針對(duì)瓷絕緣子采用先3D打印成型，不需烘干，隨后入窯燒制成瓷的方法。

通過(guò)向液體硅橡膠(道康寧)中加入0.02％～0.1％的光引發(fā)劑、0.3％～0.6％的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌均勻制成硅橡膠打印材料。打印硅橡膠前，先在主體上噴涂或噴墨打印自制改性過(guò)渡涂層，然后再逐層打印硅橡膠護(hù)套和傘裙。

本發(fā)明的有益效果是：

縮短絕緣子成型的工藝流程，提高勞動(dòng)效率，省掉真空擠出設(shè)備、噴霧干燥設(shè)備、大型冷等靜壓機(jī)、注射機(jī)、注射模具等，同時(shí)該3D設(shè)備比數(shù)控機(jī)床整體構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低，大幅減少設(shè)備投資，節(jié)省人力成本和能源消耗，應(yīng)用到絕緣子新品開(kāi)發(fā)、型式試驗(yàn)樣品、小批多型號(hào)絕緣子上具有明顯優(yōu)勢(shì)。與普通的3D打印比，不需鋪粉層和支撐材料，成型用時(shí)短，生產(chǎn)效率高，提高成型密度和抗彎強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中A-A的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、架體；2、承載臺(tái)；3、主軸；4、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)；5、主體提升桿；6、第一打印頭；7、第一噴嘴；8、第二噴嘴；9、紫外線燈管；10、第二打印頭；11、滑塊；12、橫向移動(dòng)桿；13、螺桿；14、第三噴嘴。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

如圖1～圖2所示，本發(fā)明所述的絕緣子的3D打印設(shè)備，包括架體1，架體1內(nèi)設(shè)置承載臺(tái)2，承載臺(tái)2底部連接主軸3，主軸3連接轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)4，承載臺(tái)2上方設(shè)置第一打印頭6，第一打印頭6上連接第一噴嘴7，第一打印頭6頂部連接主體提升桿5，主體提升桿5連接提升裝置，提升裝置安裝在架體1上，架體1一側(cè)設(shè)置第二打印頭10，第二打印頭10上安裝第二噴嘴8和第三噴嘴14，第二打印頭10連接橫向移動(dòng)桿12，橫向移動(dòng)桿12連接豎向移動(dòng)裝置。第二噴嘴8和第三噴嘴外側(cè)分別設(shè)置紫外線燈管9，紫外線燈管9安裝在第二打印頭10上。豎向移動(dòng)裝置包括豎直設(shè)置的螺桿13，螺桿13上套裝螺母，螺母外周安裝滑塊11，滑塊11與螺母之間設(shè)有軸承，橫向移動(dòng)桿12貫穿滑塊11，螺桿13連接豎向伺服系統(tǒng)，橫向移動(dòng)桿12連接橫向伺服系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)4包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接主軸3。第一打印頭6和第二打印頭10采用現(xiàn)有角度可調(diào)打印頭即可。

實(shí)施例1：

檢查設(shè)備，換裝打印材料和打印頭，第一打印頭6的第一噴嘴7直徑0.8mm，第二打印頭10的第二噴嘴8和第三噴嘴14直徑0.5mm，打印材料采用自制瓷絕緣子無(wú)機(jī)材料，PVA0.1％、水分20％。開(kāi)啟設(shè)備，根據(jù)輸入的CAD數(shù)據(jù)調(diào)整第一打印頭6和第二打印頭10的基準(zhǔn)位置，設(shè)定反向打印絕緣子，傘傾角朝上，開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)承載臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)定轉(zhuǎn)速40r/min。開(kāi)啟自動(dòng)打印，主體提升桿5帶動(dòng)第一打印頭6打印絕緣子圓柱形主體，每層從平面圓心螺旋打印至最大圓周線，層厚0.8mm，每層用時(shí)30s，直至主體打印成型結(jié)束；當(dāng)圓柱形主體打印高度到300mm時(shí)，橫向伺服系統(tǒng)帶動(dòng)第二打印頭10開(kāi)始打印第一組傘裙，打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置，進(jìn)給到主體位置開(kāi)始打印第二組傘裙，依次循環(huán)直至打印完所有傘裙。把成型完的產(chǎn)品取下放入窯爐燒制成瓷，檢測(cè)該瓷絕緣子的體積密度為2.43g/cm³。

實(shí)施例2：

在承載臺(tái)2上固定好空心玻璃鋼圓管，用酒精清理干凈內(nèi)外表面，準(zhǔn)備成型空心復(fù)合絕緣子。檢查設(shè)備，換裝打印材料和打印頭，第一噴嘴7直徑0.5mm，第二打印頭10噴嘴的直徑0.4mm，打印材料采用自制硅橡膠材料，光引發(fā)劑0.02％、硅烷偶聯(lián)劑0.5％。開(kāi)啟設(shè)備，根據(jù)輸入的CAD數(shù)據(jù)調(diào)整第一打印頭6和第二打印頭10的基準(zhǔn)位置，設(shè)定反向打印絕緣子，傘傾角朝上，開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)承載臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)定轉(zhuǎn)速30r/min。開(kāi)啟自動(dòng)打印，主體提升桿5帶動(dòng)第一打印頭6打印內(nèi)孔隔離傘，從內(nèi)筒壁打印至中心原點(diǎn)，層厚0.8mm，每層用時(shí)50s，直至內(nèi)孔傘打印成型結(jié)束；同時(shí)，橫向伺服系統(tǒng)帶動(dòng)第二打印頭10開(kāi)始打印玻璃鋼空心管外第一組傘裙，打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置，進(jìn)給到主體位置開(kāi)始打印第二組傘裙，依次循環(huán)直至打印完所有傘裙。把成型完的產(chǎn)品取下，檢測(cè)該復(fù)合絕緣子傘裙的體積密度為1.21g/cm³。

實(shí)施例3：

在承載臺(tái)2上倒立放置并固定好實(shí)心玻璃鋼錐體，用酒精清理干凈表面，準(zhǔn)備成型空心復(fù)合絕緣子，使打印后的絕緣子傘傾角朝上。檢查設(shè)備，換裝打印材料和打印頭，第二打印頭10的噴嘴直徑0.5mm，打印材料采用自制硅橡膠材料，光引發(fā)劑0.03％、硅烷偶聯(lián)劑0.6％。開(kāi)啟設(shè)備，根據(jù)輸入的CAD數(shù)據(jù)調(diào)整第一打印頭6和第二打印頭10的基準(zhǔn)位置，提升第一打印頭6至指定高位，只使用第二打印頭10，開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)承載臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)定轉(zhuǎn)速50r/min。開(kāi)啟自動(dòng)打印，橫向伺服系統(tǒng)帶動(dòng)第二打印頭10開(kāi)始打印錐體外第一組傘裙，打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置，進(jìn)給到主體位置開(kāi)始打印第二組傘裙，依次循環(huán)直至打印完所有傘裙。把成型完的產(chǎn)品取下，檢測(cè)該復(fù)合絕緣子傘裙的體積密度為1.17g/cm³。

實(shí)施例4：

在承載臺(tái)2上倒立放置并固定好擠出成型的圓柱形泥段，表面用濕海綿擦拭一遍，準(zhǔn)備成型瓷絕緣子。檢查設(shè)備，換裝打印材料和打印頭，第二打印頭10噴嘴的直徑0.4mm，打印材料采用自制無(wú)機(jī)泥料，PVA0.2％、水分30％。開(kāi)啟設(shè)備，根據(jù)輸入的CAD數(shù)據(jù)調(diào)整第一打印頭6和第二打印頭10的基準(zhǔn)位置，設(shè)定絕緣子傘傾角朝上。提升第一打印頭6至指定高位，只使用第二打印頭10，開(kāi)啟轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)4帶動(dòng)承載臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)定轉(zhuǎn)速25r/min。開(kāi)啟自動(dòng)打印，橫向伺服系統(tǒng)帶動(dòng)第二打印頭10開(kāi)始打印錐體外第一組傘裙，打印完第一組傘裙后提升至下一組傘裙水平位置，進(jìn)給到主體位置開(kāi)始打印第二組傘裙，依次循環(huán)直至打印完所有傘裙。把成型完的產(chǎn)品取下燒制成瓷，檢測(cè)該瓷絕緣子傘裙的體積密度為2.45g/cm³。