专利名称：整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高压电力设备上的绝缘传动部件，尤其涉及高压断路器上传递拉 伸载荷的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管。
背景技术：
绝缘传动构件是高压断路器、GIS等电力设备上的关键部件，质量好坏直接影响上 述设备乃至整个电网运行的可靠性与安全性。所以，高压断路器等设备的生产厂家都 对绝缘传动构件提出了较高的机械性能与电气性能要求。
目前，高压断路器等设备使用的传递拉力绝缘传动构件大多采用无碱玻璃纤维增 强环氧树脂复合材料管为绝缘体，该复合材料管采用真空压力浸胶工艺生产，按设计 要求截取一定长度，复合材料管两端与金属嵌件之间靠胶粘剂粘结。为了提高粘结强 度，有人在金属嵌件上加工出多条深度为0.3 0.7111111环形沟槽，将绝缘管与金属嵌件 接触的部分加工粗糙，表面粗糙度Ra为12.5 50"m，然后在二者之间填充环氧胶粘 剂，将二者粘结在一起。受到胶粘剂性能的限制，这种粘结方式生产的产品的机械性 能仍然偏低，不能满足高机械负荷的开关设备的使用要求。同时，受到粘结工艺的限 制，绝缘管与金属嵌件的粘结过程容易产生胶粘剂流挂和填充不满等质量隐患。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种机械性能和质量 稳定性高、金属嵌件部与绝缘管之间的结合强度成倍增加、可减少金属嵌件部端部场 强集中的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案。
一种整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，它包括整体成型的带金属嵌件部 的复合材料绝缘管以及连接附件，所述金属嵌件部位于复合材料绝缘管的两端并镶嵌 于管体上，连接附件通过金属嵌件部与复合材料绝缘管相连。
所述管体由无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层和涤纶布增强环氧树脂复合材 料层构成，所述涤纶布增强环氧树脂复合材料层设有两层并分别位于管体的内壁和外 表面，无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层位于两层涤纶布增强环氧树脂复合材料
层之间，金属嵌件部镶嵌于该无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层中。 所述金属嵌件部上与管体的结合处开设有一条或一条以上的沟槽。
所述沟槽的截面为u型。
所述沟槽内填设有无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层。 所述沟槽为轴向沟槽、环向沟槽或轴向沟槽和环向沟槽。 所述金属嵌件部与管体相接的一端设有可避免场强集中的圆角。 与现有技术相比，本实用新型的优点就在于-
1、 复合材料绝缘管上带有一体成型的金属嵌件部，该复合材料绝缘管是通过复合 材料绝缘传动构件整体成型工艺制作而成的，它是先将金属嵌件部预埋在增强材料中， 在浸渍环氧树脂并固化后，形成金属嵌件部和管体结合为一体的整体结构，金属嵌件 部与管体之间的结合不需要通过胶粘实现，可免去粘结工序，避免出现粘结引起的许
多缺陷；同时，相比于现有技术中用胶粘剂将绝缘管和金属嵌件连接在一起的结构， 本实用新型的机械性能和质量稳定性都有较大提高，生产工艺得到简化，生产效率得 到提高。
2、 管体由无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层和涤纶布增强环氧树脂复合材料 层构成，涤纶布增强环氧树脂复合材料层设有两层并分别位于管体的内壁和外表面， 无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层位于两层涤纶布增强环氧树脂复合材料层之 间；涤纶布增强环氧树脂复合材料层包覆于无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层内 外表面，起到防腐的作用。
3、 金属嵌件部上与管体的结合处开设有沟槽，可根据传动构件的机械性能要求和 管体材料的力学性能设计沟槽的数量、方向和截面尺寸，在产品的制作过程中用无碱 玻璃纤维和无碱玻璃纤维布将沟槽填满，再浸渍树脂并固化形成复合材料，使复合材 料层与金属嵌件部粘结在一起，并形成环环相扣的整体结构，最终实现复合材料层与 金属嵌件部的机械咬合，从而提高该结合处的抗扭性能和抗拉性能。
4、 金属嵌件部与管体相接的一端设有圆角，该圆角根据金属嵌件部形状对电场分 布的影响设计，可减少金属嵌件部端部的场强集中。
图l是实施例l的立体图； 图2是实施例1的主视图
图3是图2中金属嵌件部与管体相接处的放大图4是实施例1的金属嵌件部的立体图5是实施例2的立体图6是实施例2的主视图7是图6中金属嵌件部与管体相接处的放大图8是实施例2的第一金属嵌件部的立体图9是实施例2的第二金属嵌件部的立体图IO是本实用新型复合材料绝缘管的坯体示意图11是本实用新型复合材料绝缘管的坯体经车削加工后的示意图。
图中各标号表示
I、 复合材料绝缘管 2、连接附件
II、 管体 12、金属嵌件部 13、金属芯模 14、沟槽
15、圆角 120、第一金属嵌件部
121、第二金属嵌件部
131、 无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层
132、 涤纶布增强环氧树脂复合材料层
141、轴向沟槽 142、环向沟槽
具体实施方式
本实用新型的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，它包括整体成型的带金 属嵌件部12的复合材料绝缘管1以及连接附件2，金属嵌件部12位于复合材料绝缘 管1的两端并镶嵌于管体11上，本实施例中金属嵌件部12镶嵌于管体11内，连接 附件2通过金属嵌件部12与复合材料绝缘管1相连。该管体11由无碱玻璃纤维增强 环氧树脂复合材料层131和涤纶布增强环氧树脂复合材料层132构成，涤纶布增强环 氧树脂复合材料层132设有两层并分别位于管体11的内壁和外表面，无碱玻璃纤维 增强环氧树脂复合材料层131位于两层涤纶布增强环氧树脂复合材料层132之间，金 属嵌件部12镶嵌于该无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层131中；涤纶布增强环 氧树脂复合材料层132包覆于无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层131内外表面， 起到防腐的作用。可在金属嵌件部12上与管体11的结合处开设一条或一条以上的截 面为U型的沟槽14，沟槽14的数量、方向和截面尺寸均根据传动构件的机械性能要 求和管体11材料的力学性能设计，在产品的制作过程中用无碱玻璃纤维等增强材料
将沟槽14填满，浸渍树脂并固化后，实现管体11与金属嵌件部12的牢固结合，从 而提高金属嵌件部12与管体11结合的抗扭性能、抗拉性能。在制作复合材料绝缘管 1时，将两个金属嵌件部12套设在一金属芯模13的两端，在进行增强材料铺层时， 先用无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布将金属嵌件部12上的沟槽14填满，并用涤纶布 将金属芯模13的外表面完全包覆，再用无碱玻璃纤维布将金属嵌件部12和位于管体 11的内壁的涤纶布完全包覆，再用涤纶布将无碱玻璃纤维布完全包覆，之后将被增强 材料完全包覆的金属芯模13和金属嵌件部12放入模具中，真空干燥处理后，采用真 空辅助树脂传递模塑(Resin Transfer Molding)工艺专用的树脂传递模塑注射机(即 RTM注射机)进行环氧树脂注射，并使环氧树脂完全浸渍无碱玻璃纤维、无碱玻璃 纤维布和涤纶布，再将环氧树脂固化形成管体11,并使该管体11与金属嵌件部12结 合成一体，脱模后得到如图IO所示的复合材料绝缘管1的坯体，再用车床对该复合 材料绝缘管1的坯体进行车削加工，去掉金属嵌件部12上安装连接附件2处的多余 的复合材料与树脂固化物，取出金属芯模13，形成如图11所示的复合材料绝缘管1, 将连接附件2与金属嵌件部12装配连接，形成整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传 动管成品。
实施例h如图1至图4所示，本实用新型的一种主要用于承载拉力的整体成型 的带嵌件的复合材料绝缘传动管，它包括整体成型的带金属嵌件部12的复合材料绝 缘管1以及两件连接附件2，金属嵌件部12位于复合材料绝缘管1的两端并镶嵌于管 体11上，两件连接附件2分别与一金属嵌件部12螺纹连接。该管体11由无碱玻璃 纤维增强环氧树脂复合材料层131和涤纶布增强环氧树脂复合材料层132构成，涤纶 布增强环氧树脂复合材料层132设有两层并分别位于管体11的内壁和外表面，无碱 玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层131位于两层涤纶布增强环氧树脂复合材料层132 之间，金属嵌件部12镶嵌于该无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层131中；涤纶 布增强环氧树脂复合材料层132包覆于无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层131内 外表面，起到防腐的作用。在金属嵌件部12上与管体11的结合处开设有截面为U型 的沟槽14，沟槽14的数量、方向和截面尺寸均根据传动构件的机械性能要求和管体 材料的力学性能设计。由于本实施例的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管主要 用于承载拉力，故在金属嵌件部12上设有三条环向沟槽142，该三条环向沟槽142 沿金属嵌件部12的轴向分布，在铺设增强材料时用无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布 将环向沟槽142填满，在树脂注射过程中环氧树脂浸入环向沟槽142内的无碱玻璃纤
维和无碱玻璃纤维布中，通过环氧树脂的固化，在环向沟槽142内形成复合材料，使 管体11与金属嵌件部12结合成环环相扣的整体结构，这不仅使本实施例的绝缘传动 管的抗拉能力成倍提高，同时还使得金属嵌件部12与管体11之间的结合也不需要再 通过胶粘实现，可免去粘结工序；相比于现有技术中用胶粘剂将绝缘管和金属嵌件连 接在一起的结构，本实用新型的机械性能和质量稳定性都有很大提高，生产工艺得到 简化，生产效率得到提高。在金属嵌件部12与管体11相接的一端设有圆角15,该圆 角15根据金属嵌件部12形状对电场分布的影响设计，可减少金属嵌件部12端部的 场强集中。
实施例2:如图5至图9所示，本实用新型的一种主要用于承载扭力、同时还需 要承载一定拉力的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，它包括整体成型的带金 属嵌件部12的复合材料绝缘管1以及一件连接附件2,金属嵌件部12包括分别位于 复合材料绝缘管1两端的第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121，第一金属嵌件 部120和第二金属嵌件部21均镶嵌于管体11内，第一金属嵌件部120上带有与开关 设备相连的六方头，第二金属嵌件部121与连接附件2通过销钉连接。该管体11由 无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层131和涤纶布增强环氧树脂复合材料层132构 成，涤纶布增强环氧树脂复合材料层132设有两层并分别位于管体11的内壁和外表 面，无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层131位于两层涤纶布增强环氧树脂复合材 料层132之间，第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121镶嵌于该无碱玻璃纤维增 强环氧树脂复合材料层131中；涤纶布增强环氧树脂复合材料层132包覆于无碱玻璃 纤维增强环氧树脂复合材料层131内外表面，起到防腐的作用。在第一金属嵌件部120 和第二金属嵌件部121上与管体11的结合处开设有截面为U型的沟槽14，沟槽14 的数量、方向和截面尺寸均根据传动件的机械性能要求和复合材料的力学性能设计。 由于本实施例的绝缘传动管主要承载扭力、同时还需要承载一定拉力，故在第一金属 嵌件部120和第二金属嵌件部121上均设有八条轴向沟槽141和四条环向沟槽142。 轴向沟槽141沿轴向开设，并沿周向均匀布置；环向沟槽142沿环向开设，并沿轴向 分布，在辅设增强材料时用无碱玻璃纤维布和无碱玻璃纤维将各轴向沟槽141和环向 沟槽142填满，在树脂注射过程中将环氧树脂浸入轴向沟槽141和环向沟槽142内的 无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布中，待环氧树脂固化后在环向沟槽142内形成复合材 料制成的管体11，并使管体11与第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121粘结在 一起，并形成环环相扣的整体结构，最终实现复合材料层13与第一金属嵌件部120
和第二金属嵌件部121的机械咬合，使本实施例的整体成型复合材料绝缘传动棒的抗 扭能力和抗拉能力成倍提高；同时，管体11与第一金属嵌件部120和第二金属嵌件 部121之间的结合也不再需要通过胶粘实现，可免去粘结工序；相比于现有技术中用 胶粘剂将绝缘管和金属嵌件连接在一起的结构，本实用新型的机械性能和质量稳定性 都有较大提高，生产工艺得到简化，生产效率得到提高。在第一金属嵌件部120和第 二金属嵌件部121与管体11相接的一端设有圆角15,该圆角15根据金属嵌件部形状 对电场分布的影响设计，可减少第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121端部的场 强集中。
权利要求1、一种整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，其特征在于它包括整体成型的带金属嵌件部(12)的复合材料绝缘管(1)以及连接附件(2)，所述金属嵌件部(12)位于复合材料绝缘管(1)的两端并镶嵌于管体(11)上，连接附件(2)通过金属嵌件部(12)与复合材料绝缘管(1)相连。
2、 根据权利要求1所述的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，其特征在于 所述管体(11)由无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层(131)和涤纶布增强环氧树脂 复合材料层(132)构成，所述涤纶布增强环氧树脂复合材料层(132)设有两层并分别 位于管体(11)的内壁和外表面，无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层(131)位于两 层涤纶布增强环氧树脂复合材料层(132)之间，金属嵌件部(12)镶嵌于该无碱玻璃纤 维增强环氧树脂复合材料层(131)中。
3、 根据权利要求1或2所述的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，其特征在 于所述金属嵌件部(12)上与管体(11)的结合处开设有一条或一条以上的沟槽(14)。
4、 根据权利要求3所述的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，其特征在于 所述沟槽(14)的截面为U型。
5、 根据权利要求4所述的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，其特征在于 所述沟槽(14)内填设有无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层(131)。
6、 根据权利要求5所述的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，其特征在于 所述沟槽(14)为轴向沟槽(141 )、环向沟槽(142)或轴向沟槽(141)和环向沟槽(142)。
7、 根据权利要求1或2所述的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，其特征在 于所述金属嵌件部(12)与管体(11)相接的一端设有可避免场强集中的圆角(15)。
8、 根据权利要求6所述的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，其特征在于 所述金属嵌件部(12)与管体(11)相接的一端设有可避免场强集中的圆角(15)。
专利摘要本实用新型公开了一种整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，它包括整体成型的带金属嵌件部的复合材料绝缘管以及连接附件，所述金属嵌件部位于复合材料绝缘管的两端并镶嵌于管体上，连接附件通过金属嵌件部与复合材料绝缘管相连。该整体成型的复合材料绝缘传动管的金属嵌件部与管体的结合强度可以根据绝缘传动构件的要求进行设计，二者之间的结合强度与胶粘剂粘结结构相比成倍增加，且稳定性与可靠性高。由于采用整体成型工艺整体成型，免除了金属附件的粘结过程，简化了生产工艺。另外，金属嵌件部与复合材料接触端根据嵌件形状对电场分布的影响设计成圆角，可以减少金属嵌件部端部场强的集中。
文档编号H01H33/02GK201188368SQ200820052828
公开日2009年1月28日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年4月11日
发明者付智军, 张长安 申请人:张长安;付智军