專利名稱：整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高壓電力設備上的絕緣傳動部件，尤其涉及高壓斷路器上傳遞扭轉、 拉伸載荷的整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒。
背景技術：
絕緣傳動構件是高壓斷路器、GIS等電力設備上的關鍵部件，質量好壞直接影響上 述設備乃至整個電網運行的可靠性與安全性。所以，高壓斷路器等設備的生產廠家都對 絕緣傳動構件提出了較高的機械性能與電氣性能要求。
目前，高壓斷路器等設備使用的傳遞扭力的絕緣扭桿大多是氧化鋁填充環(huán)氧樹脂澆 鑄體鑲嵌金屬嵌件形式制品，該種結構形式產品不能承受大力矩載荷，且環(huán)氧樹脂澆鑄 體的質量分散性大，產品必須嚴格檢驗，即使如此，設備運行的可靠性也不高。如果采 用真空浸漬管粘結金屬嵌件形式的產品，測試結果顯示，受到膠粘劑性能的限制，這種 粘結方式生產的產品的金屬附件的粘結強度也不能滿足大扭轉載荷的要求。
高壓斷路器等設備使用的傳遞拉力的絕緣拉桿大多采用無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂 復合材料管為絕緣體，該復合材料管采用真空壓力浸膠工藝生產，按設計要求截取一定 長度，在復合材料管兩端與金屬嵌件之間靠膠粘劑粘結。為了提高復合材料管兩端與金 屬嵌件之間粘結強度，有人在金屬嵌件上加工出多條深度為03 0.7mm環(huán)形溝槽，將絕 緣管與金屬嵌件接觸的部分加工粗糙，表面粗糙度Ra為12.5 50lim,然后在二者之間 填充環(huán)氧膠粘劑，將二者粘結在一起。受到膠粘劑性能的限制，這種粘結方式生產的產 品的機械性能仍然偏低，不能滿足高機械負荷的開關設備的使用要求。同時，受到粘結 工藝的限制，絕緣管與金屬嵌件的粘結過程容易產生膠粘劑流掛和填充不滿等質量隱患。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種機械性能能夠滿足 設計要求，質量分散性小，性能穩(wěn)定可靠的整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒。 為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案。
一種整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，它包括一體成型的帶金屬嵌件部的 復合材料絕緣棒以及連接附件，所述金屬嵌件部位于復合材料絕緣棒的兩端，連接附件
通過金屬嵌件部與復合材料絕緣棒相連。
所述金屬嵌件部套設于無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料芯棒上并在芯棒和金屬 嵌件部的外表面包覆復合材料層后成型為復合材料絕緣棒。
所述復合材料層由無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層和滌綸布增強環(huán)氧樹脂復 合材料層構成，無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層包覆于芯棒和金屬嵌件部的外表 面，滌綸布增強環(huán)氧樹脂復合材料層包覆于無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層上。
所述金屬嵌件部上與復合材料層的結合處開設有一條或一條以上的溝槽。
所述溝槽的截面為u型。
所述溝槽內填設有無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層。 所述溝槽為軸向溝槽、環(huán)向溝槽或軸向溝槽和環(huán)向溝槽。 所述金屬嵌件部與復合材料層相接的一端設有可避免場強集中的圓角。 與現有技術相比，本實用新型的優(yōu)點就在于-
1、 復合材料絕緣棒上帶有一體成型的金屬嵌件部，它是通過將金屬嵌件部套設在無 堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料制成的芯棒上，在該芯棒和金屬嵌件部的外表面巻繞 增強材料，浸漬環(huán)氧樹脂并固化后， 一體成型為帶嵌件的復合材料絕緣棒。該種整體成 型結構的產品，金屬嵌件部與復合材料絕緣棒之間的結合不需要通過膠粘實現，可免去 粘結工序。同時，相比于現有技術中環(huán)氧澆鑄形式的產品，本實用新型可以承擔更高扭
轉載荷，而且產品質量穩(wěn)定和可靠性高；相比與真空浸漬管粘結金屬附件形式的產品， 本實用新型的復合材料與金屬嵌件部之間的結合強度成倍增加，通過復合材料與金屬嵌 件部結合界面的設計，可以使產品滿足不同載荷的電力設備的要求。
2、 復合材料絕緣棒的復合材料層由無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層和滌綸布 增強環(huán)氧樹脂復合材料層構成，無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層包覆于芯棒和金 屬嵌件部的外表面；滌綸布增強環(huán)氧樹脂復合材料層包覆于無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂 復合材料層上，起到防腐的作用。
3、 金屬嵌件部上與復合材料層的結合處開設有溝槽，可根據傳動構件的機械性能要 求和復合材料層的力學性能設計溝槽的數量、方向和截面尺寸，在產品的制作過程中用 無堿玻璃纖維布和無堿玻璃纖維將溝槽填滿，再浸漬樹脂并固化形成復合材料，使復合 材料層與金屬嵌件部粘結在一起，并形成環(huán)環(huán)相扣的整體結構，最終實現復合材料層與 金屬嵌件部的機械咬合，從而提高該結合處的抗扭性能和抗拉性能。
4、 以實芯棒為絕緣傳動構件，可以增強絕緣傳動構件的電氣絕緣能力，在同等長度
情況下，絕緣電壓等級更高。
5、金屬嵌件部與復合材料層相接的一端設有圓角，該圓角根據金屬嵌件部形狀對電 場分布的影響設計，可減少金屬嵌件部端部的場強集中。
圖l是實施例l的立體圖2是實施例1的主視圖3是圖2中金屬嵌件部與復合材料層相接處的放大圖； 圖4是實施例1的金屬嵌件部的立體圖； 圖5是實施例2的立體圖； 圖6是實施例2的主視圖7是圖6中金屬嵌件部與復合材料層相接處的放大圖8是實施例2的第一金屬嵌件部的立體圖9是實施例2的第二金屬嵌件部的立體圖IO是本實用新型復合材料絕緣棒的坯體示意圖11是本實用新型復合材料絕緣棒的坯體經車削加工后的示意圖。
圖中各標號表示
I、 復合材料絕緣棒 2、連接附件
II、 棒體 12、金屬嵌件部 13、復合材料層 14、溝槽
15、圓角 120、第一金屬嵌件部
121、第二金屬嵌件部
131、 無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層
132、 滌綸布增強環(huán)氧樹脂復合材料層
141、軸向溝槽 142、環(huán)向溝槽
具體實施方式
本實用新型的整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，它包括復合材料絕緣棒1 以及連接附件2，該復合材料絕緣棒1是通過將兩個金屬嵌件部12套設在芯棒11的兩 端，并在芯棒11和金屬嵌件部12的外表面覆蓋復合材料層13，采用復合材料絕緣傳 動構件整體成型工藝浸漬環(huán)氧樹脂并固化后， 一體成型的帶金屬嵌件部12的復合材料 絕緣棒l，該芯棒11用無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料制成，連接附件2通過金
屬嵌件部12與復合材料絕緣棒1相連。為了保證絕緣傳動構件的力學性能，可在金屬 嵌件部12上與復合材料層13的結合處開設截面為U型的溝槽14，溝槽14的數量、方 向和截面尺寸均根據傳動件的機械性能要求和復合材料層13的力學性能設計，在產品 的制作過程中用無堿玻璃纖維布和無堿玻璃纖維將溝槽14填滿，再浸漬樹脂并固化形 成復合材料，最終實現復合材料層13與金屬嵌件部12的機械咬合，從而提高該結合處 的抗扭性能和抗拉性能。該復合材料層13由無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層131 和滌綸布增強環(huán)氧樹脂復合材料層132構成，無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層 131包覆于芯棒11和金屬嵌件部12的外表面；漆綸布增強環(huán)氧樹脂復合材料層132包 覆于無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層131上，起到防腐的作用。在制作復合材料 絕緣棒1時，先將兩個金屬嵌件部12套設在芯棒11的兩端，用無堿玻璃纖維布和無堿 玻璃纖維將金屬嵌件部12上的溝槽14填滿，再用無堿玻璃纖維布和滌綸布巻繞，固定 該鋪層后放入模具中，真空干燥處理后，采用真空輔助樹脂傳遞模塑(Resin Transfer Molding)工藝專用的樹脂傳遞模塑注射機(即RTM注射機)進行環(huán)氧樹脂注射，并使 環(huán)氧樹脂完全浸漬無堿玻璃纖維、無堿玻璃纖維布和漆綸布，再將環(huán)氧樹脂固化形成復 合材料層13，并使復合材料層13、芯棒11和金屬嵌件部12結合成一體，脫模后得到 如圖IO所示的復合材料絕緣棒1的坯體，再用車床對該復合材料絕緣棒1的坯體進行 車削加工，去掉金屬嵌件部12上安裝連接附件2處的多余的復合材料和樹脂固化物， 形成如圖11所示的復合材料絕緣棒1,再將連接附件2與金屬嵌件部12裝配在一起， 形成整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒成品。
實施例l:如圖1至圖4所示，本實用新型的一種主要用于承載拉力的整體成型的 帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，它包括一體成型的帶金屬嵌件部12的復合材料絕緣棒 1以及兩件連接附件2，金屬嵌件部12位于復合材料絕緣棒1的兩端，兩件連接附件2 分別與一金屬嵌件部12以螺紋方式連接。該復合材料絕緣棒1是通過將兩個金屬嵌件 部12套設在芯棒11的兩端，并在芯棒11和金屬嵌件部12的外表面覆蓋復合材料層 13，采用整體成型工藝浸漬環(huán)氧樹脂并固化后， 一體成型的帶金屬嵌件部12的復合材 料絕緣棒l，該芯棒11用無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料制成。該復合材料層13 由無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層131和滌綸布增強環(huán)氧樹脂復合材料層132構 成，無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層131包覆于芯棒11和金屬嵌件部12的外表 面；滌綸布增強環(huán)氧樹脂復合材料層132包覆于無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層 131上，起到防腐的作用。在金屬嵌件部12上與復合材料層13的結合處開設有截面為
U型的溝槽14，溝槽14的數量、方向和截面尺寸均根據傳動件的機械性能要求和復合 材料層13的力學性能設計。由于本實施例的絕緣傳動棒主要用于承載拉力，故在金屬 嵌件部12上設有三條環(huán)向開設的環(huán)向溝槽142，三條環(huán)向溝槽142沿金屬嵌件部12的 軸向分布，在輔設增強材料時用無堿玻璃纖維和無堿玻璃纖維布將三條環(huán)向溝槽142填 滿，注射樹脂時，環(huán)氧樹脂浸入環(huán)向溝槽142內的無堿玻璃纖維和無堿玻璃纖維布中， 再將環(huán)氧樹脂固化形成復合材料層13，并使復合材料層13和金屬嵌件部12結合成一 體，并形成環(huán)環(huán)相扣的整體結構，最終實現復合材料層13與金屬嵌件部12的機械咬合， 使本實施例的絕緣傳動棒的抗拉能力成倍提高；同時，金屬嵌件部12與復合材料層13 之間的結合不需要通過膠粘實現，可免去粘結工序；產品的機械性能和質量穩(wěn)定性都大 大提高，生產工藝得到簡化，生產效率得到提高。在金屬嵌件部12與復合材料層13相 接的一端設有圓角15，該圓角15根據金屬嵌件部形狀對電場分布的影響設計，可減少 金屬嵌件部12端部的場強集中。
實施例2:如圖5至圖9所示，本實用新型的一種主要用于承載扭力、同時還需要 承載一定拉力的整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣;專動棒，它包括一體成型的帶金屬嵌 件部12的復合材料絕緣棒1以及一件連接附件2，金屬嵌件部12包括分別位于復合材 料絕緣棒1兩端的第一金屬嵌件部120和第二金屬嵌件部121，第一金屬嵌件部120上 帶有與開關設備連接的六方頭，第二金屬嵌件部121與連接附件2通過銷釘連接。該復 合材料絕緣棒1是通過將第一金屬嵌件部120和第二金屬嵌件部121分別套設在芯棒 11的兩端，并在芯棒11、第一金屬嵌件部120和第二金屬嵌件部121的外表面覆蓋復 合材料層13，采用整體成型工藝浸漬環(huán)氧樹脂并固化后， 一體成型的帶金屬嵌件部12 的復合材料絕緣棒1，該芯棒11用無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料制成。該復合 材料層13由無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層131和滌綸布增強環(huán)氧樹脂復合材 料層132構成，無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層131包覆于芯棒11、第一金屬 嵌件部120和第二金屬嵌件部121的外表面；滌綸布增強環(huán)氧樹脂復合材料層132包覆 于無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層131上，起到防腐的作用。在第一金屬嵌件部 120和第二金屬嵌件部121上與復合材料層13的結合處均開設有截面為U型的溝槽14, 溝槽14的數量、方向和截面尺寸均根據傳動件的機械性能要求和復合材料層13的力學 性能設計。由于本實施例的絕緣傳動棒主要承載扭力、同時還需要承載一定拉力，故在 第一金屬嵌件部120和第二金屬嵌件部121上設有八條軸向溝槽141和四條環(huán)向溝槽 142，軸向溝槽141沿軸向開設，并沿周向均勻布置；環(huán)向溝槽142沿環(huán)向開設，并沿
軸向分布，在輔設增強材料時用無堿玻璃纖維和無堿玻璃纖維布將各軸向溝槽141和環(huán) 向溝槽142填滿，在樹脂注射過程中將環(huán)氧樹脂浸入軸向溝槽141和環(huán)向溝槽142內的 無堿玻璃纖維和無堿玻璃纖維布中，待環(huán)氧樹脂固化后在環(huán)向溝槽142內形成復合材 料，使復合材料層13與第一金屬嵌件部120和第二金屬嵌件部121粘結在一起，并形 成環(huán)環(huán)相扣的整體結構，最終實現復合材料層13與第一金屬嵌件部120和第二金屬嵌 件部121的機械咬合，使本實施例的整體成型復合材料絕緣傳動棒的抗扭能力和抗拉能 力成倍提高；同時，復合材料層13與第一金屬嵌件部120和第二金屬嵌件部121之間 的結合也不再需要通過膠粘實現，可免去粘結工序；相比于現有技術中用膠粘劑將絕緣 棒和金屬嵌件連接在一起的結構，本實用新型的機械性能和質量穩(wěn)定性都有提高，生產 工藝得到簡化，生產效率得到提高。在第一金屬嵌件部120和第二金屬嵌件部121與復 合材料層13相接的一端設有圓角15,該圓角15根據金屬嵌件部12形狀對電場分布的 影響設計，可減少第一金屬嵌件部120和第二金屬嵌件部121端部的場強集中。
權利要求1、一種整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，其特征在于它包括一體成型的帶金屬嵌件部(12)的復合材料絕緣棒(1)以及連接附件(2)，所述金屬嵌件部(12)位于復合材料絕緣棒(1)的兩端，連接附件(2)通過金屬嵌件部(12)與復合材料絕緣棒(1)相連。
2、 根據權利要求1所述的整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，其特征在于 所述金屬嵌件部(12)套設于無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料芯棒(11)上并在芯 棒(11)和金屬嵌件部(12)的外表面包覆復合材料層(13)后成型為復合材料絕緣棒(1)。
3、 根據權利要求2所述的整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，其特征在于 所述復合材料層(13)由無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層(131)和滌綸布增強環(huán) 氧樹脂復合材料層(132)構成，無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層(131)包覆于 芯棒(11)和金屬嵌件部(12)的外表面，滌綸布增強環(huán)氧樹脂復合材料層(132)包覆 于無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層(131)上。
4、 根據權利要求2或3所述的整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，其特征在 于所述金屬嵌件部(12)上與復合材料層(13)的結合處開設有一條或一條以上的溝 槽(14)。
5、 根據權利要求4所述的整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，其特征在于 所述溝槽(14)的截面為U型。
6、 根據權利要求5所述的整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，其特征在于 所述溝槽(14)內填設有無堿玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料層(131)。
7、 根據權利要求6所述的整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，其特征在于 所述溝槽(14)為軸向溝槽(141)、環(huán)向溝槽(142)或軸向溝槽(141)和環(huán)向溝槽(142)。
8、 根據權利要求2或3所述的整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，其特征在 于所述金屬嵌件部(12)與復合材料層(13)相接的一端設有可避免場強集中的圓角(15)。
9、 根據權利要求7所述的整體成型的復帶嵌件的合材料絕緣傳動棒，其特征在于 所述金屬嵌件部(12)與復合材料層(13)相接的一端設有可避免場強集中的圓角(15)。
專利摘要一種整體成型的帶嵌件的復合材料絕緣傳動棒，包括整體成型的帶金屬嵌件部的復合材料絕緣棒以及連接附件，金屬嵌件部位于復合材料絕緣棒的兩端，連接附件通過金屬嵌件部與復合材料絕緣棒相連。該整體成型的金屬嵌件部與復合材料層的結合強度可以根據絕緣傳動構件的要求進行設計，二者間的結合強度與膠粘劑粘結結構相比有成倍增加，且穩(wěn)定性與可靠性高。由于用整體成型工藝制作復合材料絕緣棒，免除了金屬附件的粘結過程，簡化了生產工藝。同時在環(huán)氧樹脂中添加了無堿玻璃纖維等增強材料，使復合材料絕緣棒的機械性能大幅度升高。金屬嵌件部與復合材料層結合端根據嵌件形狀對電場分布的影響設計成圓角，可減少金屬嵌件部端部場強的集中。
文檔編號H01B17/56GK201188335SQ20082005282
公開日2009年1月28日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權日2008年4月11日
發(fā)明者付智軍, 張長安 申請人:張長安;付智軍