本實用新型涉及一種絕緣子芯棒預(yù)制體，尤其涉及一種大直徑絕緣子芯棒預(yù)制體。

背景技術(shù)：

復(fù)合支柱絕緣子具有質(zhì)量輕、強度高、耐污閃等特點，其在高壓輸變電中的應(yīng)用越來越廣泛。隨著電壓等級的提高，要求復(fù)合支柱絕緣子的強度和剛度要足夠高，進而要求復(fù)合支柱絕緣子芯棒的直徑要足夠大。

絕緣子芯棒預(yù)制體是復(fù)合支柱絕緣子芯棒的重要部件?，F(xiàn)有的絕緣子芯棒預(yù)制體一般通過內(nèi)芯棒直接纏繞玻璃纖維形成。這樣的預(yù)制體工序長，強度不高。例如，CN104299731A公開了一種支柱型空心復(fù)合絕緣子制造工藝：將玻璃纖維原料纏繞在圓柱形體上，并使玻璃纖維的軸向和徑向分布均勻，形成直徑不小于絕緣子直徑的絕緣子坯體棒，圓柱形體的直徑等于圓筒形孔的直徑；然后通過真空浸膠、絕緣子坯體棒固化、加工成型等工序獲得產(chǎn)品。又如CN104299731A公開了一種二步成型的高電壓復(fù)合絕緣子實心芯棒的制備方法，其也是采用玻璃纖維纏繞，工序較長，絕緣子實心芯棒的強度不高。

因此，迫切需要一種絕緣子芯棒預(yù)制體，其強度相對比較高，并且工序合理。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種絕緣子芯棒預(yù)制體，其強度相對比較高；并且加工該預(yù)制體的工序更加合理。

本申請采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)了上述目的。

本實用新型提供一種絕緣子芯棒預(yù)制體，所述的預(yù)制體包括內(nèi)芯棒和布層，所述內(nèi)芯棒具有粗糙的外表面，所述布層包括由卷繞在所述內(nèi)芯棒的外表面的玻璃纖維單向布形成的多個卷繞層；所述的玻璃纖維單向布包括緯紗和玻璃纖維經(jīng)紗，該玻璃纖維經(jīng)紗與內(nèi)芯棒的中心軸之間的夾角為0±1°；在所述多個卷繞層中，相鄰的兩條玻璃纖維經(jīng)紗之間的間距d由內(nèi)向外逐層遞減。

以兩個相鄰的卷繞層為例，內(nèi)側(cè)卷繞層中的相鄰兩條玻璃纖維經(jīng)紗之間的間距d_i要大于外側(cè)卷繞層中的相鄰兩條玻璃纖維經(jīng)紗之間的間距d_i+1。亦即，d_i>d_i+1，其中i為自然數(shù)。

根據(jù)本實用新型的預(yù)制體，優(yōu)選地，在所述多個卷繞層中，相鄰的兩條玻璃纖維經(jīng)紗之間的間距由內(nèi)向外逐層遞減的幅度為1～5％；亦即Δ＝│d_i-d_i+1│/d_i＝1～5％。通過控制玻璃纖維經(jīng)紗之間的間距，從而調(diào)節(jié)纖維含量，進而改善芯棒預(yù)制體的強度。根據(jù)本實用新型的預(yù)制體，更優(yōu)選地，在所述多個卷繞層中，相鄰的兩條玻璃纖維經(jīng)紗之間的間距由內(nèi)向外逐層遞減的幅度為1～3％。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，所述幅度Δ為1～1.5％。在本實用新型中，可以通過調(diào)整卷繞張力來控制條玻璃纖維經(jīng)紗之間的間距。隨著卷繞張力的逐層遞減，二者之間的間距也隨之逐層遞減。

根據(jù)本實用新型的預(yù)制體，優(yōu)選地，所述玻璃纖維單向布的卷繞角為零，所述的卷繞角是所述緯紗的螺旋角。也就是說，各層玻璃纖維單向布重疊排列，以保證玻璃纖維單向布中的玻璃纖維能夠基本上均平行于內(nèi)芯棒的中心軸。本實用新型的緯紗可以由玻璃纖維或紡織纖維，所述紡織纖維可以選自棉纖維、滌綸纖維、尼龍纖維的一種或多種。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，所述紡織纖維為滌綸纖維。

根據(jù)本實用新型的預(yù)制體，優(yōu)選地，所述玻璃纖維單向布的幅寬與所述內(nèi)芯棒的長度之間的比例為1:0.9～1.2。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，所述玻璃纖維單向布的幅寬與所述內(nèi)芯棒的長度之間的比例為1:0.95～1.05，優(yōu)選為1:1。

根據(jù)本實用新型的預(yù)制體，優(yōu)選地，所述內(nèi)芯棒的直徑為70～130mm。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，所述內(nèi)芯棒的直徑為100～115mm。

根據(jù)本實用新型的預(yù)制體，優(yōu)選地，所述內(nèi)芯棒的長度為1500～5000mm。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，所述內(nèi)芯棒的長度為2500～3500mm。

根據(jù)本實用新型的預(yù)制體，優(yōu)選地，所述芯棒預(yù)制體的直徑為155～355mm；更優(yōu)選為200～350mm。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，所述芯棒預(yù)制體的直徑為300～330mm。在本實用新型中，布層的厚度為60～130mm，優(yōu)選為90～110mm。

以下詳述上述芯棒預(yù)制體的制造方法。

表面處理步驟：將內(nèi)芯棒的外表面進行噴砂處理和清潔處理，從而形成表面粗糙的內(nèi)芯棒；

卷繞步驟：將玻璃纖維單向布直接卷繞在所述表面粗糙的內(nèi)芯棒上得到芯棒預(yù)制體，卷繞張力逐層遞減。

在上述制造方法中，噴砂處理是指采用壓縮空氣將砂子噴在內(nèi)芯棒的外表面，從而使該外表面粗糙化，并可以除去該外表面的富樹脂層。噴砂處理所采用的壓縮空氣的壓力可以為0.4～1.0MPa，優(yōu)選為0.6～0.8MPa；所述噴砂處理的時間為20～60min，優(yōu)選為20～40min，更優(yōu)選為25～35min。清潔處理為采用易揮發(fā)的有機溶劑進行表面處理，這樣可以除去外表面的雜質(zhì)。這樣有利于內(nèi)芯棒與后期成型的材料粘接牢固。在本實用新型中，將玻璃纖維單向布直接卷繞在表面處理后的內(nèi)芯棒上，得到芯棒預(yù)制體。

在上述制造方法中，初始卷繞張力為350～500牛頓，卷繞張力逐層遞減以使得在所述多個卷繞層中相鄰的兩條玻璃纖維經(jīng)紗之間的間距由內(nèi)向外逐層遞減的幅度為1～5％，優(yōu)選為1～3％。

以下詳述利用上述芯棒預(yù)制體制造絕緣子的方法。

真空成型步驟：將所述芯棒預(yù)制體置于真空成型裝置中，在真空條件注入樹脂，直至所述芯棒預(yù)制體的布層被完全浸潤，從而得到浸潤體；

固化步驟：將浸潤體置于固化裝置進行固化。

在上述制造方法中，所述真空條件的相對真空度為-0.08～-0.1MPa，更優(yōu)選為-0.085～-0.095MPa。樹脂的注入速度可以為250～650g/min，優(yōu)選為350～450g/min。所述樹脂為聚氨酯樹脂或環(huán)氧樹脂；當(dāng)出膠管出膠在300mm以上停止灌注。

在上述制造方法中，所述的固化過程可以分為三個階段，第一階段為在50～63℃下固化4～6h，第二階段為在65～73℃下固化4～6h，第三階段為在75～85℃下固化3～6h。作為優(yōu)選，第一階段為在57～60℃下固化4～5h，第二階段為在67～70℃下固化5～6h，第三階段為在77～80℃下固化5～6h。

本實用新型將玻璃纖維單向布的玻璃纖維經(jīng)紗與內(nèi)芯棒的中心軸之間的夾角控制在合適范圍，并調(diào)節(jié)相鄰兩條玻璃纖維經(jīng)紗之間的距離，這樣可以獲得強度相對比較高的絕緣子芯棒。根據(jù)本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，玻璃纖維單向布的卷繞角為零，玻璃纖維單向布的幅寬與內(nèi)芯棒的長度接近，進一步改善了絕緣子芯棒的強度。此外，制造該芯棒預(yù)制體的工序合理，能夠避免材料浪費現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為本實用新型的芯棒預(yù)制體的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明如下：

1-內(nèi)芯棒；2-布層。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保護范圍并不限于此。

實施例1

圖1為本實用新型的芯棒預(yù)制體的結(jié)構(gòu)示意圖。該芯棒預(yù)制體的直徑為310mm，其包括內(nèi)芯棒1和布層2。內(nèi)芯棒1的直徑為110mm，長度為2600mm，具有粗糙的外表面。布層2包括由卷繞在內(nèi)芯棒1的外表面的玻璃纖維單向布形成的多個卷繞層。布層2的厚度為100mm。玻璃纖維單向布包括緯紗和玻璃纖維經(jīng)紗，該玻璃纖維經(jīng)紗與內(nèi)芯棒1的中心軸之間的夾角為0°。在多個卷繞層中，相鄰兩條玻璃纖維經(jīng)紗之間的間距d由內(nèi)向外逐層遞減，逐層遞減的幅度為1％；亦即，外側(cè)卷繞層的相鄰兩條玻璃纖維經(jīng)紗之間的間距d_i+1比內(nèi)側(cè)卷繞層的相鄰兩條玻璃纖維經(jīng)紗之間的間距d_i減小1％。玻璃纖維單向布的卷繞角(緯紗的螺旋角)為零。布層2中的玻璃纖維單向布的幅寬與內(nèi)芯棒1的長度之間的比例為1:1。

以下描述上述芯棒預(yù)制體以及絕緣子芯棒的制造方法：

(1)將拉擠芯棒的外表面進行噴砂處理，去除外表面的富樹脂層，用酒精擦洗外表面，除去其表面雜質(zhì)，從而形成表面粗糙的內(nèi)芯棒。噴砂處理所采用的壓縮空氣的壓力為0.7MPa，噴砂處理時間為30min。將玻璃纖維單向布卷繞至表面粗糙的內(nèi)芯棒上，卷繞角度為零，初始卷繞張力為450牛頓，卷繞張力采取逐層遞減的方式。

(2)將所述芯棒預(yù)制體置于真空成型裝置中，在真空條件注入樹脂，直至所述芯棒預(yù)制體的布層被完全浸潤，從而得到浸潤體；相對真空度為-0.085MPa以下；環(huán)氧樹脂的注入速度為400g/min。注膠完畢后，將所述浸潤體置于固化爐進行固化，固化過程為60℃固化4h，70℃固化5h，然后80℃固化5h。固化完畢后，脫模、表面加工形成絕緣子芯棒。

將所得產(chǎn)品中取出三個試件，進行性能測試，結(jié)果參見表1。

表1

本實用新型并不限于上述實施方式，在不背離本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何變形、改進、替換均落入本實用新型的范圍。