專利名稱：一種機(jī)車車頂復(fù)合材料絕緣子及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力機(jī)車的受電弓和導(dǎo)電桿等車頂?shù)挠袡C(jī)復(fù)合材料絕緣子及制造方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代電力機(jī)車朝著大功率高速度和跨遠(yuǎn)距離運(yùn)行技術(shù)的飛躍發(fā)展，傳統(tǒng)的電力機(jī)車車頂?shù)奶沾山^緣子在機(jī)械強(qiáng)度和絕緣可靠性技術(shù)性能越來越不適用。車頂絕緣子在結(jié)冰、下雨、大霧天氣候或表面積塵后的情況下，經(jīng)常出現(xiàn)的炸瓶、漏電擊穿、斷裂等事故，對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩{很大，成為制約我國電力機(jī)車高速發(fā)展的瓶頸。近年來國內(nèi)相繼出現(xiàn)的機(jī)車車頂有機(jī)復(fù)合材料絕緣子，雖然通過吸收采用了電力工業(yè)合成絕緣子的許多技術(shù)，在提高其抗污閃和濕閃的技術(shù)上有很大突破。但現(xiàn)有的絕緣套采用簡(jiǎn)單的傘裙結(jié)構(gòu)，加之傘套材料本身的機(jī)械強(qiáng)度低，使用運(yùn)行中所受多種外力作用和惡劣環(huán)境影響，經(jīng)過一段時(shí)期后，傘裙易發(fā)生塌邊、撕裂破壞。同時(shí)現(xiàn)有的復(fù)合材料絕緣子的外絕緣套的工藝分模線沿軸向設(shè)置，不但工藝性較差，而且運(yùn)行中絕緣子沿分模線容易出現(xiàn)漏電閃絡(luò)，降低絕緣性能。同時(shí)由于電力機(jī)車頂部空間尺寸的限制和高速運(yùn)行中的沖擊與震動(dòng)，以及制造技術(shù)中遇到的一些工藝難題等多種原因，因而尚未能根本解決不同材料之間的界面高壓漏電閃絡(luò)擊穿以及金屬連接件與有機(jī)材料的連接穩(wěn)定可靠性問題。近幾年國家曾經(jīng)試圖引進(jìn)國外技術(shù)或產(chǎn)品解決這一難題，但由于一則價(jià)格昂貴，二則我國氣候與地貌復(fù)雜，成效也不大。解決電力機(jī)車車頂高壓合成絕緣子的絕緣和強(qiáng)度可靠性問題，是我國鐵路電力技術(shù)現(xiàn)代化中的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種械強(qiáng)度和絕緣可靠性能滿足現(xiàn)代高速機(jī)車使用要求有機(jī)復(fù)合材料絕緣子。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種有機(jī)復(fù)合材料高壓合成絕緣子的制造方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的機(jī)車車頂有機(jī)復(fù)合材料絕緣子，由外絕緣套、芯棒、連接裝置等組成。外絕緣套采用土紅色的高溫硫化硅橡膠作成傘裙?fàn)睿瑐闳拱济娉?，在凹面上設(shè)有環(huán)形加強(qiáng)筋，外絕緣套的工藝分模線采用橫向設(shè)置。采用加強(qiáng)筋的外絕緣套的強(qiáng)度加大，可有效的防止塌邊、撕裂現(xiàn)象。同時(shí)增加了表面絕緣路徑的長度，使外絕緣套的絕緣性能更好，橫向分模方式可以有效提高抗污閃和濕閃性能。在內(nèi)絕緣芯棒的表面采用界面處理技術(shù)，涂覆有一層高附著力液體硅膠形成涂覆層，從而提高復(fù)合材料絕緣主體的表面電阻率、介電強(qiáng)度和界面化學(xué)鍵力；解決了合成材料絕緣子的內(nèi)部漏電閃絡(luò)擊穿的技術(shù)難題。連接裝置由連接套、鎖套組成。連接套的連接段是一個(gè)外大內(nèi)小的錐孔，端面為光滑圓弧過渡使電荷分布均勻，改善兩端的表面閃絡(luò)電場(chǎng)力；錐孔內(nèi)有一個(gè)導(dǎo)向斜面和一個(gè)環(huán)形槽，錐孔為盲孔，連接段的外形可以根據(jù)連接要求做成法蘭形或螺孔形。鎖套由內(nèi)錐和外錐組成，內(nèi)、外錐角方向相反。鎖套的周邊開有軸向變形槽，使鎖套能徑向伸縮變形。裝配時(shí)將外絕緣套套在芯棒上，中間用硅膠灌注密封粘接牢固。鎖套分為上、下鎖套，將上、下鎖套分別套在芯棒的兩頭。連接套分為上、下連接套，將上、下連接套分別對(duì)應(yīng)套在上、下鎖套上，從端部加力壓進(jìn)，使上、下鎖套產(chǎn)生徑向收縮而鎖緊芯棒。
本發(fā)明為提高連接裝置的鎖套與芯棒之間的連接力，在鎖套的內(nèi)錐作有牙形齒；在高壓合成絕緣子連接裝置的下鎖套的內(nèi)錐大頭端部還有一個(gè)直徑較小的限位臺(tái)階。當(dāng)芯棒進(jìn)入下鎖套鎖后由限位臺(tái)階限位，保證安裝可靠。
作為改進(jìn)，高壓合成絕緣子連接裝置的連接套錐孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)環(huán)形槽，與之對(duì)應(yīng)的鎖套的外錐的大頭設(shè)有一個(gè)環(huán)形槽。連接裝置設(shè)有一卡簧，卡簧為開口環(huán)形，可徑向伸縮變形?？ɑ山孛鏋榫匦?，能承受巨大的軸向力而不變形，外圓有一個(gè)裝配導(dǎo)向圓角。安裝時(shí)，當(dāng)鎖套壓入到位后，卡簧同時(shí)卡進(jìn)上、下連接套與上、下鎖套的環(huán)形槽中進(jìn)行定位?？ɑ赏瑫r(shí)卡進(jìn)上、下連接套與上、下鎖套的環(huán)形槽中進(jìn)行定位。
作為改進(jìn)，外絕緣套凹面的加強(qiáng)筋為設(shè)在凹面的邊緣和中間都有環(huán)形加強(qiáng)筋。在邊緣和中間設(shè)有環(huán)形加強(qiáng)筋，既保證了較好的機(jī)械強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)合理，又使外絕緣套美觀。外絕緣套分模線的位置設(shè)置在傘裙邊緣的加強(qiáng)筋上。在邊緣設(shè)立分模線，可以有效解決爬電問題，又方便脫模。
為了使外絕緣套固定芯棒可靠，保證芯棒與外絕緣套之間的空隙均勻，芯棒與外絕緣套的同心度，在外絕緣套的內(nèi)圓上的每個(gè)傘棒段均設(shè)有固定芯棒的三個(gè)或三個(gè)以上支撐點(diǎn)。三個(gè)支撐點(diǎn)可以決定一個(gè)圓心，使芯棒的圓心與外絕緣套的圓心重合，保證同心。
一種高壓有機(jī)復(fù)合材料絕緣子的制造方法，其步驟為(a)在內(nèi)絕緣復(fù)合材料芯棒的表面采用一種涂敷方式使芯棒表面涂覆有高附著力液體硅膠層；(b)將外絕緣套套在芯棒上，中間用硅膠壓注密封粘接牢固；(c)將上、下鎖套分別套在芯棒的兩頭；(e)將上、下連接套(3a、3b)分別套在上、下鎖套上，從端部加力壓進(jìn)，使上、下鎖套產(chǎn)生徑向收縮而鎖緊芯棒。
作為改進(jìn)，生產(chǎn)高壓復(fù)合材料絕緣子的步驟(c)部和(e)部之間增加有步驟(d)將卡簧套在上、下鎖套的環(huán)形槽內(nèi)；在步驟(e)部后增加有步驟(f)當(dāng)上、下鎖套均壓到位后，上、下卡簧同時(shí)卡進(jìn)上、下連接套與上、下鎖套的環(huán)形槽中進(jìn)行定位。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，步驟(a)所述的復(fù)合材料芯棒涂覆的方式包括刮涂、噴涂、浸涂、刷涂等任一方式。
步驟(b)所述的外絕緣套采用土紅色的高溫硫化硅橡膠作成傘裙?fàn)?，傘裙凹面朝下，在凹面上設(shè)有環(huán)形加強(qiáng)筋，外絕緣套的工藝分模線采用橫向設(shè)置。
步驟(c)所述的鎖套由內(nèi)錐和外錐組成，內(nèi)、外錐角方向相反。鎖套的周邊開有軸向變形槽，使鎖套能徑向伸縮變形。裝配時(shí)將外絕緣套套在芯棒上，中間用硅膠壓注密封粘接牢固，鎖套分為上、下鎖套，上、下鎖套分別套在芯棒的兩頭。
步驟(e)所述的連接套的連接段是一個(gè)外大內(nèi)小的錐孔，端面為光滑圓弧過渡使電荷分布均勻，改善兩端的表面閃絡(luò)電場(chǎng)力；錐孔內(nèi)有一個(gè)導(dǎo)向斜面，錐孔為盲孔，連接段的外形可以根據(jù)連接要求做成法蘭形或螺孔形；連接套分為上、下連接套，將上、下連接套分別對(duì)應(yīng)套在上、下鎖套上。
作為改進(jìn)，步驟(c)上、下鎖套的內(nèi)錐作有牙形齒；在高壓合成絕緣子連接裝置的下鎖套的內(nèi)錐大頭端部還有一個(gè)直徑較小的限位臺(tái)階。當(dāng)芯棒被壓進(jìn)入下鎖套鎖后由限位臺(tái)階限位，保證安裝可靠。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，步驟(d)連接套錐孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)環(huán)形槽，與之對(duì)應(yīng)的鎖套的外錐的大頭設(shè)有一個(gè)環(huán)形槽。連接裝置設(shè)有一卡簧，卡簧為開口環(huán)形，可徑向伸縮變形?？ɑ山孛鏋榫匦?，能承受巨大的軸向力而不變形，外圓有一個(gè)裝配導(dǎo)向圓角。安裝時(shí)，當(dāng)鎖套壓入到位后，卡簧同時(shí)卡進(jìn)上、下連接套與上、下鎖套的環(huán)形槽中進(jìn)行定位。
作為改進(jìn)，步驟(b)所述的外絕緣套凹面的加強(qiáng)筋為設(shè)在凹面的邊緣和中間都有環(huán)形加強(qiáng)筋。在邊緣和中間設(shè)有環(huán)形加強(qiáng)筋，既保證了較好的機(jī)械強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)合理，又使外絕緣套美觀。外絕緣套分模線的位置設(shè)置在傘裙邊緣的加強(qiáng)筋上。在邊緣設(shè)立分模線，可以有效解決爬電問題，又方便脫模。
作為改進(jìn)，步驟(b)所述的高壓合成絕緣子外絕緣套分模線設(shè)置在傘裙的凹面上。從傘裙的凹面脫模，可以保證外絕緣套傘面的光滑和外形美觀，有效地防止污閃。
采用本發(fā)明的高壓復(fù)合材料絕緣子制造方法生產(chǎn)制造的高壓復(fù)合材料絕緣子，具有絕緣強(qiáng)度高，無內(nèi)部閃絡(luò)擊穿，外部抗污閃和抗?jié)耖W電壓高，連接密封性好，機(jī)械強(qiáng)度高，抗懦變、抗老化，安全可靠，免維護(hù)清掃，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明高壓復(fù)合材料絕緣子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明局部B的放大視圖。
圖3是本發(fā)明局部C的放大視圖。
圖4是本發(fā)明局部的D放大視圖。
圖5是本發(fā)明局部E的放大視圖。
圖6是利用本發(fā)明受電弓支持絕緣子外觀圖。
圖7是利用本發(fā)明受電弓拉桿絕緣子外觀圖。
圖8是利用本發(fā)明導(dǎo)電桿支持絕緣子外觀圖。
具體實(shí)施例如圖6至圖8所示，其中從左至右依次為電力機(jī)車車頂受電弓支持絕緣子20、受電弓拉桿絕緣子21、導(dǎo)電桿支持絕緣子22。如圖1至圖5所示，高壓復(fù)合材料絕緣子包括芯棒1、外絕緣套2、上連接套31、下連接套32、上鎖套41、下鎖套42、卡簧5等組成。在內(nèi)絕緣芯棒1的表面采用一種涂覆高附著力液體硅膠的界面處理技術(shù)形成硅膠涂層15；涂覆的方式包括刮涂、噴涂、浸涂、刷涂等任一方式，外絕緣套2采用土紅色的高溫硫化硅橡膠作成外徑尺寸不同的傘裙?fàn)睿济娉?，凹面的邊緣和中間都有環(huán)形加強(qiáng)筋6，工藝分模線7作在傘裙邊緣的加強(qiáng)筋上；套內(nèi)有固定芯棒1的四個(gè)支撐點(diǎn)8，以便保證絕緣套2與芯棒1之間壓注密封硅膠均勻；上連接套31、下連接套32的連接段是一個(gè)外大內(nèi)小的錐孔，端面為光滑圓弧過渡，錐孔內(nèi)有一個(gè)裝配導(dǎo)向斜面和一個(gè)環(huán)形槽10，錐孔為盲孔。安裝段的外形根據(jù)連接要求不同而將受電弓支持絕緣子20的下連接套32做成法蘭形，上連接套31做成螺孔形；受電弓拉桿絕緣子21的上連接套31、下連接套32均做成螺孔形；導(dǎo)電桿支持絕緣子22的上連接套31、下連接套32均做成法蘭形。上鎖套41、下鎖套42由內(nèi)錐11和外錐12組成，內(nèi)、外錐角方向相反。為提高連接力，在錐套的內(nèi)錐11作有牙形齒。下鎖套42的錐孔大頭端部有一個(gè)直徑較小的限位臺(tái)階9；外錐的大頭有一個(gè)環(huán)形槽14。上鎖套41、下鎖套42的周邊開有軸向變形槽15，能徑向伸縮變形?？ɑ?為開口環(huán)形，可徑向伸縮變形?？ɑ?截面為矩形，外圓有一個(gè)用于裝配的導(dǎo)向圓角。裝配時(shí)將外絕緣套2套在芯棒1上，中間用硅膠壓注密封粘接牢固。然后將上鎖套41、下鎖套42分別套在芯棒1的兩頭，再將卡簧5套在上鎖套41、下鎖套42的環(huán)形槽14內(nèi)。將上連接套31、下連接套32分別套在上鎖套41、下鎖套42上，從端部加力壓進(jìn)，使上鎖套41、下鎖套42產(chǎn)生徑向收縮而鎖緊芯棒1。當(dāng)上鎖套41、下鎖套42均壓到位后，卡簧5同時(shí)卡進(jìn)上連接套31、下連接套32與上鎖套41、下鎖套42的環(huán)形槽中進(jìn)行定位。
權(quán)利要求
1.一種電力機(jī)車車頂有機(jī)復(fù)合材料絕緣子，由外絕緣套、芯棒、連接裝置等組成，其特征在于外絕緣套采用土紅色的高溫硫化硅橡膠作成傘裙?fàn)?，傘裙凹面朝下，在凹面上設(shè)有環(huán)形加強(qiáng)筋，外絕緣套的工藝分模線采用橫向設(shè)置；在內(nèi)絕緣芯棒的表面有一層高附著力液體硅膠形成涂覆層；連接裝置由連接套、鎖套組成；連接套的連接段是一個(gè)外大內(nèi)小的錐孔，端面為光滑圓弧過渡；錐孔內(nèi)有一個(gè)導(dǎo)向斜面和一個(gè)環(huán)形槽，錐孔為盲孔，連接段的外形可以根據(jù)連接要求做成法蘭形或螺孔形；鎖套由內(nèi)錐和外錐組成，內(nèi)、外錐角方向相反；鎖套的周邊開有軸向變形槽；外絕緣套套在芯棒上，中間用硅膠壓注密封粘接，鎖套分為上、下鎖套，上、下鎖套分別套在芯棒的兩頭；連接套分為上、下連接套，將上、下連接套分別對(duì)應(yīng)套在上、下鎖套上使上、下鎖套鎖緊芯棒。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓有機(jī)復(fù)合材料絕緣子，其特征在于在鎖套的內(nèi)錐作有牙形齒；在高壓合成絕緣子連接裝置的下鎖套的內(nèi)錐大頭端部還有一個(gè)直徑較小的限位臺(tái)階。在連接套錐孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)環(huán)形槽，與之對(duì)應(yīng)的鎖套的外錐的大頭設(shè)有一個(gè)環(huán)形槽，設(shè)有一卡簧，卡簧為開口環(huán)形，卡簧截面為矩形，卡簧卡進(jìn)上、下連接套與上、下鎖套的環(huán)形槽中進(jìn)行定位。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的任一高壓復(fù)合材料絕緣子，其特征在于外絕緣套凹面的加強(qiáng)筋為設(shè)在凹面的邊緣和中間都有的環(huán)形加強(qiáng)筋；高壓合成絕緣子外絕緣套分模線設(shè)置在傘裙的邊緣環(huán)形加強(qiáng)筋或者傘裙的凹面上；在外絕緣套的內(nèi)圓上設(shè)有固定芯棒的三個(gè)或三個(gè)以上支撐點(diǎn)。
4.一種高壓有機(jī)復(fù)合材料絕緣子的制造方法，其特征在于步驟為(a)在內(nèi)絕緣復(fù)合材料芯棒的表面采用一種涂敷方式使芯棒表面涂覆有高附著力液體硅膠層；(b)將外絕緣套套在芯棒上，中間用硅膠壓注密封粘接牢固；(c)將上、下鎖套分別套在芯棒的兩頭；(e)將上、下連接套分別套在上、下鎖套上，從端部加力壓進(jìn)，使上、下鎖套產(chǎn)生徑向收縮而鎖緊芯棒。
5.如權(quán)利要求4所述的高壓復(fù)合材料絕緣子制造方法，其特征在于生產(chǎn)高壓復(fù)合材料絕緣子的步驟(c)部和(e)部之間增加有步驟(d)將卡簧套在上、下鎖套的環(huán)形槽內(nèi)；在步驟(e)部后增加有步驟(f)當(dāng)上、下鎖套均壓到位后，上、下卡簧卡進(jìn)上、下連接套與上、下鎖套的環(huán)形槽中進(jìn)行定位。
6.如權(quán)利要求5所述的高壓復(fù)合材料絕緣子制造方法，其特征在于步驟(a)所述的復(fù)合材料芯棒涂覆的方式包括刮涂、噴涂、浸涂、刷涂等任一方式；步驟(b)所述的外絕緣套采用土紅色的高溫硫化硅橡膠作成外傘裙?fàn)?，傘裙凹面朝下，在凹面上設(shè)有環(huán)形加強(qiáng)筋，外絕緣套的工藝分模線采用橫向設(shè)置；在外絕緣套的內(nèi)圓上設(shè)有固定芯棒的三個(gè)或三個(gè)以上支撐點(diǎn)。步驟(c)所述的鎖套由內(nèi)錐和外錐組成，內(nèi)、外錐角方向相反。鎖套的周邊開有軸向變形槽，使鎖套能徑向伸縮變形。裝配時(shí)將外絕緣套套在芯棒上，中間用硅膠壓注密封粘接牢固，鎖套分為上、下鎖套，上、下鎖套分別套在芯棒的兩頭。步驟(e)所述的連接套的連接段是一個(gè)外大內(nèi)小的錐孔，端面為光滑圓弧過渡使電荷分布均勻，改善兩端的表面閃絡(luò)電場(chǎng)力；錐孔內(nèi)有一個(gè)導(dǎo)向斜面，錐孔為盲孔，連接段的外形可以根據(jù)連接要求做成法蘭形或螺孔形；連接套分為上、下連接套，將上、下連接套分別對(duì)應(yīng)套在上、下鎖套上。
7.如權(quán)利要求6所述的高壓復(fù)合材料絕緣子制造方法，其特征在于步驟(c)上、下鎖套的內(nèi)錐作有牙形齒；在高壓合成絕緣子連接裝置的下鎖套的內(nèi)錐大頭端部還有一個(gè)直徑較小的限位臺(tái)階。當(dāng)芯棒被壓進(jìn)入下鎖套鎖后由限位臺(tái)階限位，保證安裝可靠。
8.如權(quán)利要求7所述的高壓復(fù)合材料絕緣子制造方法，其特征在于步驟(d)連接套錐孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)環(huán)形槽，與之對(duì)應(yīng)的鎖套的外錐的大頭設(shè)有一個(gè)環(huán)形槽。連接裝置設(shè)有一卡簧，卡簧為開口環(huán)形，可徑向伸縮變形?？ɑ山孛鏋榫匦?，能承受巨大的軸向力而不變形，外圓有一個(gè)裝配導(dǎo)向圓角。安裝時(shí)，當(dāng)鎖套壓入到位后，卡簧同時(shí)卡進(jìn)上、下連接套與上、下鎖套的環(huán)形槽中進(jìn)行定位。卡簧同時(shí)卡進(jìn)上、下連接套與上、下鎖套的環(huán)形槽中進(jìn)行定位。
9.如權(quán)利要求8所述的高壓復(fù)合材料絕緣子制造方法，其特征在于步驟(b)所述的外絕緣套凹面的加強(qiáng)筋為設(shè)在凹面的邊緣和中間都有環(huán)形加強(qiáng)筋，外絕緣套分模線的位置設(shè)置在傘裙邊緣的加強(qiáng)筋上或設(shè)置在傘裙的凹面上。
全文摘要
一種機(jī)車車頂有機(jī)復(fù)合材料絕緣子由內(nèi)絕緣芯棒、外絕緣套、上下連接套、上下鎖套等組成。芯棒的表面采用了一種涂覆液體硅膠的界面處理技術(shù)。外絕緣套硅橡膠作成傘裙?fàn)睿济娉?，設(shè)有環(huán)形加強(qiáng)筋；工藝分模線橫向設(shè)置。上下連接套的連接段是一個(gè)外大內(nèi)小的錐孔，錐孔內(nèi)有一個(gè)裝配導(dǎo)向斜面和一個(gè)環(huán)形槽。上下鎖套由內(nèi)錐和外錐組成。上、下鎖套的周邊開有軸向變形槽，能徑向伸縮變形。采用本發(fā)明的高壓復(fù)合材料絕緣子制造方法生產(chǎn)制造的高壓復(fù)合材料絕緣子，具有絕緣強(qiáng)度高，無內(nèi)部閃絡(luò)擊穿，外部抗污閃和抗?jié)耖W電壓高，連接密封性好，機(jī)械強(qiáng)度高，抗懦變、抗老化，安全可靠，免維護(hù)清掃、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B60M1/00GK1458007SQ0311427
公開日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2003年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月23日
發(fā)明者孫湘民, 謝學(xué)文, 楊躍華, 李國平, 伍華東, 彭軍鋒 申請(qǐng)人:廣州市時(shí)代橡塑實(shí)業(yè)有限公司