[发明专利]绝缘子芯棒预制体、绝缘子芯棒及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力行业输变电用预制体、芯棒及制备方法，尤其涉及一种大直径的绝缘子芯棒预制体、绝缘子芯棒及制备方法。

背景技术

随着特高压线路在我国逐年的增多，输变电用支柱绝缘子的用量也随之增加。现有输变电用的支柱绝缘子包括：全瓷型、瓷芯加硅橡胶伞裙型、复合材料内芯外加硅橡胶伞裙型。全瓷支柱绝缘子存在重量重，容易出现断裂和脆断，电压等级提高后长度加大等缺陷。瓷芯加硅橡胶伞裙型支柱绝缘子存在外伞裙硅橡胶材料与陶瓷芯粘接不牢，产生气泡的现象，影响产品的电气性能及寿命。随着输变电电压等级的提高，复合材料内芯外加硅橡胶伞裙型支柱绝缘子的用量占比随之增大。

复合材料内芯外加硅橡胶伞裙型支柱绝缘子的芯棒采用复合材料制成，由于直径较大，对于拉挤工艺很难一次拉挤成型。目前支柱绝缘子的芯棒采用的成型方式多为各种规格的小拉挤棒捆绑在一起进行整体灌注，但是此种工艺由于较细的多只内芯棒结构存在粘接层过多，在芯棒的横截面积中占据了较大的面积比例，固化过程中内部产生较大的内应力，应力不均导致内部产生裂纹等缺陷，在实际使用过程中很难达到理想使用效果。支柱绝缘子的芯棒还可以采用如下方式成型：内部为拉挤芯棒，外层分多次进行缠绕。这种成型方式虽然可以满足实际使用要求，但是生产效率较低，外层需进行多次缠绕即需多次固化，对于缠绕过程中的工序要求较多，且耗能较大，大大提高了产品的制造成本。此外，纤维在缠绕过程中有一定的磨损会大大降低芯棒的力学性能。

CN101740185A公开了大直径复合绝缘子内芯棒的制备方法：选取实心拉挤绝缘芯棒直径≤130mm；芯棒外表面加工粗糙，外表面用丙酮擦洗干净，放入烘箱中恒温；棒外表面再涂覆2％的无水酒精溶液，再放入烘箱中恒温1小时；树脂胶的配置按比例称重并倒入真空搅拌器内真空搅拌20分钟，静置50分钟；将处理的内芯棒安装到数控缠绕机上开始缠绕，待缠绕机缠绕到设计尺寸；然后抽真空注入树脂胶；注胶完毕关闭两端阀门放入固化炉中加温阶梯固化。上述方法仍然采用缠绕方式进行制备芯棒，使得玻璃纤维与内芯棒轴向存在较大夹角，最终产品的强度和刚度不高。此外，上述方法的表面处理工序冗长、固化工序不合理，仍然有进一步改进的空间。

此外，传统的复合支柱绝缘子芯棒通常包括多个纤维层，各个纤维层之间通过环氧树脂固化结合在一起，但是各个纤维层之间存在界面，导致各个纤维层之间容易发生滑移，从而影响绝缘子芯棒的弯曲性能。

因此，迫切需要一种预制体、绝缘子芯棒及制备方法，其可以用于生产出弯曲性能得到提高的复合支柱绝缘子。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种绝缘子芯棒预制体，其可以用于生产出弯曲性能高的复合支柱绝缘子。

本发明的另一个目的在于提供一种绝缘子芯棒预制体的制备方法，其工序合理，生产效率高。

本发明的再一个目的在于提供一种绝缘子芯棒的制备方法，其可以快速生产大直径绝缘子芯棒，能够避免材料浪费。

本申请采用如下技术方案实现了上述目的。

本发明提供一种绝缘子芯棒预制体，所述的绝缘子芯棒预制体包括内芯棒和在该内芯棒外表面形成的三维编织层；所述三维编织层主要由玻璃纤维编织而成，表面编织角α为1～90°，花节长度h为0.1～50mm；所述的玻璃纤维的纤度为500～9600tex；所述的表面编织角α是指玻璃纤维在三维编织层表面与三维编织层纵向之间的夹角，所述的花节长度h是指一个编织循环所编织出的三维编织层的长度。

在本发明中，α为表面编织角，h为花节长度。表面编织角是指纱线(例如玻璃纤维)在编织物表面与编织物纵向或编织物的成型方向之间的夹角；花节长度是指一个编织循环所编织出的编织物的长度(参见图1和2)。表面编织角和花节长度是两个重要的参数，它们可以控制三维编织物的内部编织角，从而控制纱线的走向，控制编织物和复合材料的纤维体积含量和复合材料不同方向的性能。

在本发明中，表面编织角α为1～90°，花节长度α为0.1～50mm；优选地，所述的表面编织角α为15～60°，花节长度h为1～5mm；更优选地，所述的表面编织角α为20～45°，花节长度h为2～5mm。将表面编织角和花节长度限制在上述范围内，可以有效地提高绝缘子芯棒的弯曲性能。

本发明的三维编织层主要由玻璃纤维编织而成，还可以含有其他高强度纤维，例如芳纶纤维、碳纤维、超高强聚乙烯纤维、碳化硅纤维等。根据本发明的一个具体实施方式，所述三维编织层仅由玻璃纤维编织而成。