專利名稱：真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓真空電器元件真空滅弧室，尤其是采用液體硅橡膠通過自動(dòng)壓力凝膠工藝(APG)來成型真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法。
背景技術(shù)：
真空滅弧室是電流開斷的一種最為重要的高壓真空電器元件，是真空開關(guān)的心臟。
真空滅弧室采用真空作為絕緣滅弧介質(zhì)，利用電流過零瞬間熄弧原理來實(shí)現(xiàn)真空滅弧的功能。真空滅弧室通常呈圓柱體，具有開、合功能。真空滅弧室的動(dòng)端觸頭、靜端觸頭置于真空狀態(tài)的容器中，此容器兩端通常采用不銹鋼罩和中間為陶瓷(或玻璃)材料的圓環(huán)管段焊接而成，并與附屬物共同組成一體。
真空滅弧室在通常的環(huán)境條件下使用，當(dāng)外絕緣性能要求不高時(shí)，直接依靠空氣作為絕緣介質(zhì)。但是，當(dāng)用于高海拔地區(qū)以及戶外等環(huán)境較為特殊的場(chǎng)合時(shí)，對(duì)外絕緣性能提出更高的要求，這是由于海拔高，大氣壓力低，真空滅弧室的外絕緣的介電強(qiáng)度下降，空氣冷卻效果降低，而環(huán)境的溫度、濕度及污染等改變電氣間隙和爬電距離，也會(huì)導(dǎo)致真空滅弧室的外絕緣性能下降。為了提高真空滅弧室的外絕緣性能，已有較為普遍的方法是1、將真空滅弧室放置密閉容器中，并在容積填充絕緣介質(zhì)，如SF6氣體，變壓器油，硅脂，N2或N2與SF6混合物氣體等；2、將真空滅弧室外表涂覆粘接劑后套硅橡膠來增加爬距。其中采用真空滅弧室外表涂覆粘接劑后套硅橡膠來增加爬距方法的產(chǎn)品存在嚴(yán)重的空氣間隙被擊穿及真空滅弧室被擊穿的質(zhì)量隱患。由于真空滅弧室外表面與硅橡膠套的粘接劑涂覆層以及真空滅弧室的陶瓷外殼圓度失真都造成存留封閉的空氣間隙，很難將空氣排除干凈；而空氣的介電常數(shù)比硅橡膠和陶瓷的低，從而絕緣介質(zhì)在正常工作電場(chǎng)強(qiáng)度下，間隙上的電壓超過其擊穿值而引起間隙擊穿。當(dāng)間隙空氣擊穿時(shí)，其電荷將破壞外施電場(chǎng)強(qiáng)度的分布均勻性，引起局部電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生嚴(yán)重畸變，從而可能導(dǎo)致絕緣陶瓷外表面或陶瓷厚度方向被擊穿，造成嚴(yán)重用電事故。電壓等級(jí)越高，其擊穿的幾率也越高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高外絕緣性能的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣的方法。
本發(fā)明采用真空滅弧室整體式外包封硅橡膠，由液體硅橡膠通過自動(dòng)壓力凝膠的工藝。
本發(fā)明的步驟為1、將真空滅弧室裝入模具中，并加熱，溫度為110～250℃，最好為120～240℃；2、將液體硅橡膠與固化劑的混合物注入模腔中，其注入速度最好為1.0～3.0L/min；3、固化后脫模，制成一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室，固化溫度為110～250℃，最好為120～240℃；4、液體硅橡膠與固化劑按質(zhì)量比的含量為1∶(0.8～1.2)，最好為1∶(0.9～1.1)。
所說的固化時(shí)間最好≥10min。
液體硅橡膠是以聚硅氧烷為主鏈，分子量大約2000～10000之間，其分子內(nèi)和/或分子末端都帶有活性官能基。這類聚合物可在多官能基鏈增長(zhǎng)劑(同時(shí)又是交聯(lián))的作用下，同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)鏈和交鏈反應(yīng)，獲得一種沒有分子末端的閉合交聯(lián)網(wǎng)，既形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
所說的活性官能基有羧基、羥基、硫醇基、氨基、壞氧基、異氰酸酯基、乙烯基、溴基等。
所說的固化劑可采用正硅酸丁酯，含硫的硫化劑或過氧化物等。所說的過氧化物可選自過苯甲酸叔丁酯，叔丁基碳酸異丙酯，過氧化氰異丙苯，過氧化叔丁基或過氧化異丙苯等。當(dāng)使用正硅酸丁酯為固化劑時(shí)，可加催化劑，例如有機(jī)錫等。
液體硅橡膠和固化劑也可采用現(xiàn)成的市售產(chǎn)品，例如德國(guó)(GE)有機(jī)硅公司提供的液體硅橡膠和固化劑雙組份(A/B)產(chǎn)品LSR2010A/B，LSR2020A/B，LSR2030A/B，LSR2040A/B，LSR2050A/B，LSR2060A/B，LSR2070A/B，LSR2080A/B，LSR2345A/B，LSR2610A/B，LSR2620A/B，LSR2630A/B，LSR2640A/B，LSR2650A/B，LSR2670A/B，LSR2680A/B，Electro2430A/B，Electro2440A/B，Electro242A/B，Electro245A/B，Electro 241 TP3610，Electro242-1 TP3717，Electro242-2 TP3750，Electro242-3 TP3751，Electro245 TP3609，XE20-B7146 TSE260，EL170-1，TP3790/52A TP3790/52B；或由道康寧公司提供的液體硅橡膠和固化劑雙組份(A/B)產(chǎn)品HV1650/50A/B，HV1551/55PA/B。
在同步液壓自動(dòng)控制系統(tǒng)作用下，將液體硅橡膠與固化劑或其雙組份自動(dòng)同時(shí)計(jì)量并注入混料室進(jìn)行混合。計(jì)量和混合可同時(shí)并舉，但是，第一步計(jì)量和混合同時(shí)并舉與第二步計(jì)量和混合同時(shí)并舉，有一段時(shí)間間隔。間隔時(shí)間作為第二步的備料時(shí)間。
本發(fā)明所采用的自動(dòng)壓力凝膠工藝成型是指所在同步液壓自動(dòng)控制系統(tǒng)作用下，液體硅橡膠與固化劑自動(dòng)同時(shí)計(jì)量并注入混料室進(jìn)行自動(dòng)混合，可通過自動(dòng)控制裝置將混合物注入模腔，硫化凝膠成型。
在所說的一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室外再二次包封樹脂或其它塑料形成固封相柱，該樹脂或其它塑料可同時(shí)作為支撐體，外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室的硅橡膠作為彈性絕緣緩沖層。所說的樹脂選用熱固性環(huán)氧樹脂，所說的其它塑料選用聚四氟乙稀或聚酰胺。
由于液體硅橡膠在不同溫度下，其硫化周期也不同，即當(dāng)硫化溫度升高時(shí)，則硫化時(shí)間相應(yīng)地縮短。根據(jù)液體硅橡膠APG工藝的條件要求，液體硅橡膠正硫化溫度選為110～250℃。所謂“正硫化”是指為了使硅橡膠制品獲得最佳的性能和正確正硫化條件，必須按制品的性能要求、形狀、工藝性，選擇既能滿足制品特殊要求，又有良好綜合性能的最短硫化時(shí)間。經(jīng)多次試驗(yàn)得出，液體硅橡膠最佳硫化溫度為120～240℃，正硫化時(shí)間大大縮短，為室溫硫化時(shí)間的10倍以上，大大提高生產(chǎn)效率。
與采用真空滅弧室外表涂覆粘接劑后套硅橡膠來增加爬距方法相比較，本發(fā)明完全避免真空滅弧室與硅橡膠套內(nèi)層間的存留空氣間隙，從而消除了因空氣間隙所導(dǎo)致真空滅弧室外絕緣陶瓷外表面或陶瓷厚度方向被高電壓擊穿。外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室可以再二次包封樹脂或其它塑料形成固封相柱，外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室的硅橡膠作為彈性絕緣緩沖層。本發(fā)明解決了固封相柱中環(huán)氧樹脂或其它塑料與陶瓷或玻璃的真空滅弧室因熱脹冷縮而引起相對(duì)運(yùn)動(dòng)和真空滅弧室外絕緣不易被高壓電擊穿的問題。
采用本發(fā)明制造的真空滅弧室組裝的真空開關(guān)可以用于各種場(chǎng)合，如電力、機(jī)械、化工、冶金、礦山等輸配電力系統(tǒng)作控制和保護(hù)，特別適用于各種惡劣的環(huán)境，甚至經(jīng)二次包封后還可以用于下水道場(chǎng)合，或操作頻繁的場(chǎng)所。
經(jīng)試驗(yàn)未發(fā)生因外包封硅橡膠絕緣層造成存留封閉的空氣間隙導(dǎo)致真空滅弧室的絕緣陶瓷外表面或陶瓷厚度方向被擊穿等現(xiàn)象，使用安全、可靠。


圖1為真空滅弧室的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為采用本發(fā)明在包封模腔中裝配真空滅弧室的示意圖。
圖3為包封硅橡膠層的真空滅弧室的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為經(jīng)二次包封真空滅弧室相柱的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1首先將圖1的真空滅弧室進(jìn)行表面處理，然后將其裝入相應(yīng)的模具腔中(參見圖2)固定。模具結(jié)構(gòu)的動(dòng)定模腔2、4相同。真空滅弧室上下端的固定件1、3插入定位孔將其固定，并加熱至195～200℃。將已經(jīng)真空處理的液體硅橡膠與固化劑過氧化氰異丙苯按1∶1的含量置于壓注裝置中，在同步間歇壓力作用下，以1.5L/min的速度將混合物通過注嘴注入模腔。經(jīng)15min固化后脫模，制成一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室，其外形參見圖3。經(jīng)多次生產(chǎn)試驗(yàn)，未發(fā)生因外包封硅橡膠絕緣層造成存留封閉的空氣間隙導(dǎo)致真空滅弧室的絕緣陶瓷外表面或陶瓷厚度方向被擊穿的現(xiàn)象，使用安全、可靠。外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室可以再二次包封樹脂(如熱固性環(huán)氧樹脂)形成固封相柱，外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室的硅橡膠作為彈性絕緣緩沖層，參見圖4。
實(shí)施例2其工藝步驟與實(shí)施例1類似，其不同在于加熱溫度為110～120℃。將已經(jīng)真空處理的液體硅橡膠與過氧化叔丁基按1∶0.9的含量置于壓注裝置中，在同步間歇壓力作用下，以3.0L/min的速度將混合物通過注嘴注入模腔。經(jīng)10min固化后脫模，制成一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室。
實(shí)施例3其工藝步驟與實(shí)施例1類似，其不同在于加熱溫度為230～240℃。將已經(jīng)真空處理的液體硅橡膠與過氧化異丙苯按1∶1.2的含量置于壓注裝置中，在同步間歇壓力作用下，以1.0L/min的速度將混合物通過注嘴注入模腔。經(jīng)20min固化后脫模，制成一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室。
實(shí)施例4其工藝步驟與實(shí)施例1類似，其不同在于加熱溫度為150～160℃。將已經(jīng)真空處理的液體硅橡膠與正硅酸丁酯按1∶0.8的含量置于壓注裝置中，在同步間歇壓力作用下，以2.0L/min的速度將混合物通過注嘴注入模腔。經(jīng)25min固化后脫模，制成一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室。也可適量加入催化劑以加速固化過程，催化劑可采用有機(jī)錫等。
實(shí)施例5其工藝步驟與實(shí)施例1類似，其不同在于加熱溫度為130～140℃。將已經(jīng)真空處理的液體硅橡膠與硫化物按1∶1的含量置于壓注裝置中，在同步間歇壓力作用下，以2.5L/min的速度將混合物通過注嘴注入模腔。經(jīng)18min固化后脫模，制成一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室。
實(shí)施例6其工藝步驟與實(shí)施例1類似，其不同在于加熱溫度為120～130℃。將已經(jīng)真空處理的液體硅橡膠與過苯甲酸叔丁酯按1∶1.1的含量置于壓注裝置中，在同步間歇壓力作用下，以3.0L/min的速度將混合物通過注嘴注入模腔。經(jīng)10min固化后脫模，制成一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室。
實(shí)施例7其工藝步驟與實(shí)施例1類似，其不同在于加熱溫度為220～230℃。將已經(jīng)真空處理的液體硅橡膠與叔丁基碳酸異丙酯按1∶1的含量置于壓注裝置中，在同步間歇壓力作用下，以1.0L/min的速度將混合物通過注嘴注入模腔。經(jīng)20min固化后脫模，制成一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室。
實(shí)施例8～20采用與實(shí)施例1相類似的方法，將經(jīng)過表面處理的真空滅弧室裝入相應(yīng)的模具腔中固定。真空滅弧室上下端的固定件插入定位孔將其固定，并加熱。將已經(jīng)真空處理的A、B雙組份液體硅橡膠在同步間歇壓力作用下，將混合物通過注嘴注入模腔。經(jīng)固化后脫模，制成一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室。外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室可以再二次包封其它塑料(如聚四氟乙稀或聚酰胺)形成固封相柱，外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室的硅橡膠作為彈性絕緣緩沖層，參見圖4。液體硅橡膠與固化劑材料采用德國(guó)(GE)有機(jī)硅公司及道康寧公司生產(chǎn)的雙組份(A/B)產(chǎn)品，實(shí)際生產(chǎn)工藝參數(shù)見表1。經(jīng)多次生產(chǎn)試驗(yàn)，未發(fā)生因外包封硅橡膠絕緣層造成存留封閉的空氣間隙導(dǎo)致真空滅弧室的絕緣陶瓷外表面或陶瓷厚度方向被擊穿的現(xiàn)象，使用安全、可靠。
表1

權(quán)利要求
1.真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于其步驟為1)、將真空滅弧室裝入模具中，并加熱，溫度為110～250℃；2)、將液體硅橡膠與固化劑的混合物注入模腔中；3)、固化后脫模，制成一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室，固化溫度為110～250℃；4)、液體硅橡膠與固化劑按質(zhì)量比的含量為1∶0.8～1.2。
2.如權(quán)利要求1所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于步驟1中所說的加熱溫度為120～240℃。
3.如權(quán)利要求1所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于步驟2中的混合物注入速度為1.0～3.0L/min。
4.如權(quán)利要求1所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于所說的固化溫度為120～240℃。
5.如權(quán)利要求1所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于液體硅橡膠與固化劑按質(zhì)量比的含量為1∶0.9～1.1。
6.如權(quán)利要求1所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于所說的固化時(shí)間≥10min。
7.如權(quán)利要求1所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于所說的固化劑采用正硅酸丁酯，含硫的硫化劑或過氧化物。
8.如權(quán)利要求1所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于液體硅橡膠和固化劑采用現(xiàn)成的市售產(chǎn)品德國(guó)GE有機(jī)硅公司提供的液體硅橡膠和固化劑雙組份A/B產(chǎn)品LSR2010 A/B，LSR2020 A/B，LSR2030 A/B，LSR2040 A/B，LSR2050 A/B，LSR2060 A/B，LSR2070 A/B，LSR2080 A/B，LSR2345 A/B，LSR2610 A/B，LSR2620 A/B，LSR2630 A/B，LSR2640 A/B，LSR2650 A/B，LSR2670 A/B，LSR2680 A/B，Electro2430 A/B，Electro2440 A/B，Electro242 A/B，Electro245 A/B，Electro 241 TP3610，Electro242-1 TP3717，Electro242-2 TP3750，Electro242-3 TP3751，Electro245 TP3609，XE20-B7146TSE260，EL170-1，TP3790/52A TP3790/52B；或道康寧公司提供的液體硅橡膠和固化劑雙組份A/B產(chǎn)品HV1650/50A/B，HV1551/55PA/B。
9.如權(quán)利要求1所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于所說的過氧化物可選自過苯甲酸叔丁酯，叔丁基碳酸異丙酯，氧化氰異丙苯，過氧化叔丁基或過氧化異丙苯。
10.如權(quán)利要求7所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于所說的固化劑采用正硅酸丁酯時(shí)，加催化劑。
11.如權(quán)利要求10所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于所說的催化劑選自有機(jī)錫。
12.如權(quán)利要求1所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于在所說的一次外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室外再二次包封樹脂或其它塑料形成固封相柱，外包封硅橡膠絕緣層的真空滅弧室的硅橡膠作為彈性絕緣緩沖層。
13.如權(quán)利要求12所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于所說的二次包封樹脂或其它塑料同時(shí)作為支撐體。
14.如權(quán)利要求12所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于所說的樹脂選自熱固性環(huán)氧樹脂。
15.如權(quán)利要求12所述的真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，其特征在于所說的其它塑料選自聚四氟乙稀或聚酰胺。
全文摘要
真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法，涉及一種采用液體硅橡膠通過自動(dòng)壓力凝膠工藝成型真空滅弧室一次外包封硅橡膠絕緣層的方法。將滅弧室裝入模具加熱，液體硅橡膠與固化劑注入模腔，固化后脫模。完全避免滅弧室與緩沖層間存留空氣間隙，消除因空氣間隙所導(dǎo)致滅弧室外絕緣陶瓷外表面或陶瓷厚度方向被高電壓擊穿。滅弧室可再二次包封形成固封相柱，外包封硅橡膠絕緣層的滅弧室的硅橡膠作為彈性絕緣緩沖層。解決了固封相柱中環(huán)氧樹脂或其它塑料與陶瓷或玻璃的滅弧室因熱脹冷縮而引起相對(duì)運(yùn)動(dòng)和滅弧室外絕緣不易被高壓電擊穿的問題。特別適用于各種惡劣的環(huán)境，使用安全、可靠。明顯提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H01H33/664GK1681063SQ200410034428
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者莊順 申請(qǐng)人:廈門華電開關(guān)有限公司