專利名稱：新型頭部結(jié)構(gòu)盤形懸式瓷絕緣子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種盤形懸式瓷絕緣子(以下稱絕緣子)，特別是涉及用于輸電
線路的新型頭部結(jié)構(gòu)的盤形懸式瓷絕緣子。
背景技術(shù)：
近些年來，隨著中國電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，起絕緣和固定導(dǎo)線作用的盤形懸式絕 緣子在輸變電系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn)有技術(shù)中，大量使用的盤形懸式絕緣子由絕緣件、鐵帽和鋼腳用膠合劑膠裝而 成。鐵帽及鋼腳與膠合劑接觸表面涂一層緩沖層。鋼腳頂部粘有墊片。絕緣件表面覆釉。 鐵帽、鋼腳表面全部熱鍍鋅。 在輸變電系統(tǒng)中使用的絕緣子，若發(fā)生斷裂，會造成設(shè)備損壞甚至人身傷害事故， 導(dǎo)致變電站供電線路部分或全部停電，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。研究人員通過深入 分析與調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)其發(fā)生斷裂的絕緣子主要是絕緣件的損壞導(dǎo)致的，原因是輸電線路 上工作狀態(tài)下的絕緣子會受到多種力的作用，這些力由設(shè)計成一定形狀的鋼腳和鐵帽通過 膠合劑傳遞給絕緣件的。實(shí)際上絕緣子組件中絕緣件是受力的最薄弱部分，鐵帽、鋼腳和膠 合劑均好于絕緣件。也就是說，絕緣件所能耐受的強(qiáng)度高低直接決定了絕緣子在線路上工 作的可靠性。 怎樣提高絕緣子組件中絕緣件的機(jī)械強(qiáng)度，以保障絕緣子的可靠性，這對于絕緣 子的各組件結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了較高的要求。 盤形懸式瓷絕緣子是一種采用瓷材料作為絕緣件的絕緣子。瓷材料本身有著很高
的機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度，正因為如此，它被用來制造絕緣子已經(jīng)有上百年的歷史而至今還
深受歡迎。但是瓷作為脆性材料，如果所受到的應(yīng)力過分集中會導(dǎo)致其破碎。 絕緣件是由頭部位置來承受機(jī)械力的，因此人們在設(shè)計絕緣子頭部結(jié)構(gòu)的時候，
積極尋找在最大程度上減小應(yīng)力集中(即使頭部受力面應(yīng)力分布趨于均勻)的方法。經(jīng)過
分析與實(shí)驗驗證，其主要方法就是通過絕緣子組件中鋼腳和鐵帽合理的結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計，使
得通過鐵帽、鋼腳傳遞到絕緣件上的機(jī)械應(yīng)力最大程度的保證均勻，從而達(dá)到提高絕緣件
的機(jī)械強(qiáng)度耐受值。 現(xiàn)今廣為應(yīng)用的盤形懸式瓷絕緣子組件鋼腳和鐵帽的設(shè)計形狀如圖1和圖2所 示，工作中鋼腳設(shè)計的承力部分為A斜面、鐵帽設(shè)計的承力部分主要為B斜面(C斜面起輔 助承力作用，稱為"小凸臺")。絕緣子在工作狀態(tài)下是鋼腳和鐵帽軸向分別受到來自兩個方 向的拉應(yīng)力P和& (見圖3已有的絕緣子受力圖)，這兩個力通過鋼腳A斜面和鐵帽B斜面 的作用將力的方向改變?yōu)镻'和P/ ，P'和P/通過膠合劑將力傳遞到絕緣件上，圖4為 絕緣件的頭部形狀，粗糙面部分為設(shè)計承力部位。承力部位理想的應(yīng)力分布應(yīng)該是盡可能 的均勻，那樣可以避免有害的集中應(yīng)力對絕緣件造成損害導(dǎo)致整個絕緣子的破壞。 從圖3的受力情況來看，現(xiàn)行絕緣子的應(yīng)力分布狀況還有很大的提高空間。 綜上所述，需要通過鋼腳和鐵帽幾何形狀的改進(jìn)以使絕緣件承力部分的應(yīng)力分布更加均勻，保證絕緣子有著更好的工作穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型在現(xiàn)有絕緣子基礎(chǔ)上對組件中的鋼腳和鐵帽的形狀做出了改進(jìn)，其目 的在于均勻絕緣子組件中絕緣件承力部分的應(yīng)力分布，在提高絕緣件破壞負(fù)荷的同時，提 高絕緣子工作穩(wěn)定性。即提供一種機(jī)電性能更好的新型頭部結(jié)構(gòu)的盤形懸式瓷絕緣子。 本實(shí)用新型的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本實(shí)用新型是通過改變絕緣子組件中鋼腳和鐵帽的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)而改善絕緣件的 整體應(yīng)力分布和受力狀況，以達(dá)到提高了絕緣件的整體機(jī)械強(qiáng)度，延長了絕緣件的整體使 用壽命。 —種新型頭部結(jié)構(gòu)的盤形懸式瓷絕緣子，包括絕緣件、鐵帽和鋼腳，其特征在于所 說的圓柱形狀或者類似圓柱形狀鋼腳的回轉(zhuǎn)體承力面上或者/和鐵帽帽腔的回轉(zhuǎn)體內(nèi)側(cè) 壁承力面上，加工有螺紋或類似螺紋狀的圓環(huán)。該圓環(huán)的剖面形狀呈梯形狀或鋸齒形狀。 上述鋼腳圓環(huán)的螺紋或類似螺紋狀部分總承力面積是nD(D為單個圓環(huán)螺紋牙的 承力面積，n為鋼腳螺紋牙數(shù))。各部相關(guān)的尺寸關(guān)系如下 4)/4^ = 0. 9 1 ; S/T = 0.5 2.5; a = 35 75° 。 改變設(shè)計后的絕緣子組件鐵帽，它的圓柱形狀或者類似圓柱形狀的帽腔回轉(zhuǎn)體的 內(nèi)側(cè)壁承力面上，加工成螺紋或類似螺紋狀的圓環(huán)(見圖8)。該圓環(huán)的剖面形狀呈梯形狀 或鋸齒形狀。 上述鐵帽圓環(huán)的螺紋或類似螺紋狀部分總承力面積是n' D' (D'為單個圓環(huán)螺 紋牙的承力面積，n'為鐵帽螺紋牙數(shù))，相關(guān)的尺寸關(guān)系如下 =0. 9 1; S' /T' = 0. 5 2. 5 ; a ' = 35 75° 。 研究證明，由于本實(shí)用新型設(shè)計的鋼腳、鐵帽的承力面位置上，加工有螺紋或類似 螺紋狀的圓環(huán)，使得鋼腳、鐵帽和絕緣件的承力面相對位置更加合理，所以本實(shí)用新型絕緣 子較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的絕緣子應(yīng)力分布更加的均勻(見圖9)，整個絕緣件的設(shè)計受力部分被充分 有效的利用，有害應(yīng)力大大降低，絕緣件的機(jī)械強(qiáng)度得到顯著提高。由于絕緣件機(jī)械強(qiáng)度的 提高，從而使得絕緣子的性能得到提高。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、易于加工，受力面分布 合理等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了絕緣件的整體機(jī)械強(qiáng)度，延長了絕緣件的整體使用壽命。

圖1是已有盤形懸式瓷絕緣子組件鋼腳形狀和受力示意圖。 圖2是已有盤形懸式瓷絕緣子組件鐵帽形狀和受力示意圖。 圖3是已有盤形懸式瓷絕緣子整體受力示意圖。 圖4是已有盤形懸式瓷絕緣子剖面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本實(shí)用新型盤形懸式瓷絕緣子組件鋼腳形狀和受力示意圖。[0030] 圖6是圖5所示鋼腳受力面放大示意圖。 圖7是本實(shí)用新型盤形懸式瓷絕緣子組件鐵帽形狀和受力示意圖。 圖8是圖7所示鐵帽受力面放大示意圖。 圖9是本實(shí)用新型盤形懸式瓷絕緣子整體受力示意圖。 圖10是本實(shí)用新型盤形懸式瓷絕緣子剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式—種新型頭部結(jié)構(gòu)的盤形懸式瓷絕緣子，包括絕緣件1、鐵帽2和鋼腳3，其圓柱形 狀或者類似圓柱形狀鋼腳3的回轉(zhuǎn)體承力面上或者/和鐵帽2帽腔的回轉(zhuǎn)體內(nèi)側(cè)壁承力面 上，加工有螺紋4或類似螺紋狀的圓環(huán)。該圓環(huán)的剖面形狀呈梯形狀或鋸齒形狀。 上述鋼腳圓環(huán)的螺紋或類似螺紋狀部分總承力面積是nD(D為單個圓環(huán)螺紋牙的 承力面積，n為鋼腳螺紋牙數(shù))。各部相關(guān)的尺寸關(guān)系如下 小/?。?= 0. 9 1 ; S/T = 0. 5 2. 5 ; a = 35 75° 。 上述鐵帽圓環(huán)的螺紋或類似螺紋狀部分總承力面積是n' D' (D'為單個圓環(huán)螺 紋牙紋牙的承力面積，n'為鐵帽螺紋牙數(shù))，相關(guān)的尺寸關(guān)系如下 =0. 9 1; S' /T' = 0. 5 2. 5 ; a ' = 35 75° 。 本實(shí)用新型設(shè)計的鋼腳、鐵帽的承力面位置上，加工有螺紋或類似螺紋狀的圓環(huán)， 使得鋼腳、鐵帽和絕緣件的承力面相對位置更加合理，絕緣子的應(yīng)力分布更加的均勻，整個 絕緣件的設(shè)計受力部分被充分有效的利用，有害應(yīng)力大大降低，且其結(jié)構(gòu)簡單、易于加工， 受力面分布合理，提高了絕緣件的整體機(jī)械強(qiáng)度，延長了絕緣件的整體使用壽命。
權(quán)利要求一種新型頭部結(jié)構(gòu)的盤形懸式瓷絕緣子，包括絕緣件[1]、鐵帽[2]和鋼腳[3]，其特征在于所說的圓柱形狀鋼腳[3]的回轉(zhuǎn)體承力面上或者/和鐵帽[2]帽腔的回轉(zhuǎn)體內(nèi)側(cè)壁承力面上，加工有螺紋[4]或螺紋狀的圓環(huán)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的絕緣子，其特征在于所說的圓環(huán)[4]的剖面形狀呈梯形狀或 鋸齒形狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣子，其特征在于所說的鋼腳[3]各部相關(guān)的尺寸如 下小/??！ = 0. 9 1 ;S/T = 0. 5 2. 5 ; a = 35 75° 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣子，其特征在于所說的鐵帽[2]各部相關(guān)的尺寸如 下(j)' /小r =o.9 l;S' /T' =0.5 2.5;a' =35 75° 。
專利摘要一種新型頭部結(jié)構(gòu)的盤形懸式瓷絕緣子，包括絕緣件、鐵帽和鋼腳，其特世所說的圓柱形狀或者類似圓柱形狀鋼腳的回轉(zhuǎn)體承力面上或者/和鐵帽帽腔的回轉(zhuǎn)體內(nèi)側(cè)壁承力面上，加工有螺紋或類似螺紋狀的圓環(huán)。該圓環(huán)的剖面形狀呈梯形狀或鋸齒形狀。本實(shí)用新型設(shè)計的鋼腳、鐵帽的承力面位置上，加工有螺紋或類似螺紋狀的圓環(huán)，使得鋼腳、鐵帽和絕緣件的承力面相對位置更加合理，較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的絕緣子應(yīng)力分布更加的均勻，整個絕緣件的設(shè)計受力部分被充分有效的利用，有害應(yīng)力大大降低，絕緣件的機(jī)械強(qiáng)度得到顯著提高。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、易于加工，受力面分布合理等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了絕緣件的整體機(jī)械強(qiáng)度，延長了絕緣件的整體使用壽命。
文檔編號H01B17/02GK201436667SQ20092001266
公開日2010年4月7日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者于清波, 王永暉, 金光林 申請人:大連電瓷集團(tuán)股份有限公司