一种预制式应力控制体内壁热处理改性装置与改性方法

本发明属于电工材料改性，特别是涉及一种预制式应力控制体内壁热处理改性装置与改性方法。

背景技术：

1、电缆附件是电缆系统的重要组成部分，起着连接电缆与电缆或连接电缆与其它电力装备的重要作用，按其工艺特点可分为绕包式、模塑式与预制式三类，预制式电缆附件又包含预制式电缆接头与预制式电缆终端。

2、电缆附件是电缆系统中电场分布最为集中的部分，电缆附件的绝缘老化与击穿破坏也大都由此产生。径向分布的电场会导致绝缘本体的击穿，而轴向分布的电场则可能在电缆附件绝缘(橡胶)与电缆本体绝缘(交联聚乙烯)间的界面上产生沿面放电或沿面击穿的现象，这对电缆附件的绝缘可靠性是极为不利的。因此，电缆附件的运行寿命和可靠性较大程度上依赖于电缆附件增强绝缘界面耐受沿面放电的能力。预制式电缆附件中最重要的绝缘界面是橡胶增强绝缘与电缆本体交联聚乙烯绝缘之间构成的界面。

3、预制式电缆附件应力控制体结构主要包括半导电应力锥和增强绝缘两部分，通常采用乙丙橡胶或硅橡胶材料制成，三元乙丙橡胶作为高压、超高压电缆附件常用的增强绝缘材料，目前迫切需求行之有效的改善其绝缘界面耐电性能的材料改性方法。为提升电缆附件应力控制体内表面的界面耐电性能，中国专利cn202010467340.0公开了一种预制式电缆附件橡胶应力控制体界面耐电压性能改善方法，从原理上提出了针对橡胶材料表面的改性方法，即对电缆附件应力控制体橡胶增强绝缘的内表面进行接枝改性，其主要步骤包括：1、按配方配制有机改性溶液；2、将有机改性溶液喷涂在预制式电缆附件应力控制体内表面；3、加热使有机改性溶液被预制式电缆附件橡胶应力控制体表面吸收；4、通过化学反应使有机改性化合物接枝在橡胶内表面的大分子上。

4、但其不足在于：电缆附件应力控制体是一个圆筒状的结构，其内径较小，由于其内壁是非开放性的，导致操作空间极为有限，在这种条件下，现有技术或工艺设备无法实现应力控制体内壁的均匀改性，目前仍缺乏专门设备可供实现应力控制体内壁的均匀接枝改性。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明旨在提供一种基于热引发接枝反应的简便、快捷、高效、均匀的预制式应力控制体橡胶增强绝缘内表面改性方法与装置。该方法适用于对预制式应力控制体内表面进行过氧化物热引发接枝处理，以提高其内表面耐电性能。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种预制式应力控制体内壁热处理改性装置，包括机械动力装置、可旋转笼形自定心夹具、可滑动支撑装置、液体喷涂装置和加热装置。

3、预制式应力控制体被固定在可旋转笼形自定心夹具中，所述机械动力装置驱动可旋转笼形自定心夹具实现预制式应力控制体绕其水平中心轴线旋转，所述液体喷涂装置固定在横纵可调节支撑架上，能够水平伸入到预制式应力控制体内，对预制式应力控制体内表面进行喷涂，所述改性液喷涂装置包括喷口、硅橡胶电热带、喷管和可加热容器，所述可加热容器内装有改性液，所述硅橡胶电热带缠绕在喷管的外周，在喷涂过程中硅橡胶电热带对喷管进行加热，以防止改性液在喷涂的过程中失温导致溶剂析出或结晶，堵塞喷口，喷涂完成后，将喷管取下换上加热装置，对预制式应力控制体进行加热。

4、更进一步地，机械动力装置包括台体、电动机、机械传动结构和传动轴，电动机固定在台体上，所述电动机驱动机械传动结构，传动轴在机械传动结构的带动下旋转。

5、更进一步地，传动轴与可旋转笼形自定心夹具的夹具底座固定连接。

6、更进一步地，所述可旋转笼形自定心夹具包括夹具底座和四根笼条，四根笼条一端固定在夹具底座上，并能在夹具底座上的四个滑道上同步滑动或锁定。

7、更进一步地，所述笼条为硅橡胶包裹的不锈钢条。

8、更进一步地，所述夹具底座包括八根连杆和四个滑道，当一根笼条在其所处滑道上滑动时，会通过与其相连的连杆带动其余笼条在其各自所处滑道上同步滑动。

9、更进一步地，可滑动支撑装置包括两条平行的滑轨、梯形支撑装置、中空顶盘和轴承紧固装置，所述滑轨固定于台体上，所述梯形支撑装置在滑轨上横向滑动或固定，所述轴承紧固装置固定在梯形支撑装置上，所述轴承紧固装置用于固定位于中空顶盘上的旋转轴承，笼条另一端固定在中空顶盘上。

10、更进一步地，所述液体喷涂装置包括喷口、硅橡胶电热带、喷管、横纵可调节支撑架、液体泵和可加热容器，所述喷管外壁缠绕若干硅橡胶电热带，所述喷管前端设置有喷口，喷口外径小于喷涂装置与加热装置进口内径，且喷口可360°喷洒，可使改性液均匀地喷洒在预制式应力控制体的内表面，所述喷管经由液体泵与存放改性液的可加热容器连接，所述喷管固定在横纵可调节支撑架上，所述横纵可调节支撑架可在滑轨上滑动或固定。

11、更进一步地，所述加热装置采用电热丝加热装置或红外线加热装置，所述电热丝加热装置包括一号温控装置、一号加热装置固定处、抗干扰屏蔽线、金属套管、电热丝和微型红外测温传感器，所述温控装置、抗干扰屏蔽线和金属套管与加热装置固定处连接，所述电热丝设置在金属套管外周，所述金属套管中部设置有微型红外测温传感器；所述红外线加热装置包括二号温控装置、热电偶信号线、二号加热装置固定处、钨丝、石英管和热电偶，所述二号温控装置、热电偶信号线和石英管固定在二号加热装置固定处，所述石英管内安装有钨丝，所述石英管中部外侧固定有热电偶。

12、一种利用预制式应力控制体内壁热处理改性装置的改性方法，具体包括以下步骤：

13、步骤1：将预制式应力控制体内壁清理干净后，横向固定于可旋转笼形自定心夹具上，使应力控制体按设定转速旋转，并使其轴线在旋转过程中保持水平；

14、步骤2：将改性液注入可加热容器内，将喷管固定在横纵可调节支架上，使喷管轴线与预制式应力控制体保持同轴，在滑轨上匀速滑动，使喷口探入预制式应力控制体内部，在液体泵的作用下，使改性液经过喷口均匀喷涂在预制式应力控制体内表面；

15、步骤3：喷涂完成后，将喷管取下换上加热装置，使电热丝或石英管的轴线与预制式应力控制体保持同轴，将电热丝或石英管水平探入预制式应力控制体的中空部分后，通过温控装置使预制式应力控制体的中空部分温度稳定在设定温度一，在温度一作用下，促使溶液向预制式应力控制体内表面内部渗透，或在更高的温度二下，使溶液中有机分子发生化学接枝反应；

16、步骤4：接枝反应完成后，将可加热容器内的改性液更换为清洗溶剂，然后重复步骤2，使清洗溶剂经过喷口均匀喷涂在预制式应力控制体内表面，喷涂完毕后，用高压风枪吹扫预制式应力控制体内表面，使清洗溶剂迅速流出和挥发，预制式应力控制体内表面热处理改性工作完成。

17、与现有技术相比，本发明所述的一种预制式应力控制体内壁热处理改性装置与改性方法的有益效果是：

18、(1)本发明解决了缺乏以加热为引发条件进行预制式应力控制体内表面化学接枝改性的相关技术手段的问题，提供了一种简便、高效的装置及方法，在预制式应力控制体的有限内部空间内，实现了对其内壁表面基于热引发的化学接枝改性。利用液体泵和喷口，沿着预制式应力控制体水平的轴线方向，将配置好的有机改性液喷涂在匀速旋转的预制式应力控制体内表面，在旋转作用以及由旋转所产生的离心力共同作用下，确保了改性液的均匀覆盖，之后在加热装置提供的高温作用下，促进改性液分子向预制式应力控制体材料内部渗透和扩散，加速预制式应力控制体内表面对改性液的均匀吸收，之后在更高的温度下加热预制式应力控制体内表面，使改性液中的过氧化物引发剂在高温下分解产生自由基，既而引发预制式应力控制体内壁浅表层中可接枝有机化合物的接枝反应，实现对预制式应力控制体内表面的化学接枝改性，进而改善其性能。

19、(2)本发明设计的液体喷涂装置，其盛装液体的容器和液体流通的管道均有加热功能，能保障液体始终具有良好的流动性，避免结晶点较高的液体在流动和喷涂过程中产生结晶，进而造成喷口堵塞和喷涂不均匀，适用的溶液类型更广，喷涂效果更优。

20、(3)本发明提供了两种方式的加热装置，其中电热丝加热装置采用电阻丝进行加热，采用红外光测温并反馈给温控装置，能较准确地测得预制式应力控制体内表面的温度，具有测温准确、控温稳定的特点；而红外线加热装置采用红外光进行加热，具有加热速率快，加热效率高的特点；本发明提供两种加热装置，使用范围不同，可以针对不同的改性液特性，提供不同的加热装置和加热方案，因此，本发明具有方案灵活、适应性强的特点。

21、(4)当喷涂过程不采用改性液而采用清洗溶剂时，本发明也可以单纯用于对预制式应力控制体内表面进行清洗；当不进行喷涂和清洗过程，仅对内表面进行加热时，本发明也可以单纯用于对预制式应力控制体内表面进行热处理，因此，本发明具有多功能的特点。