一种高强度柱式瓷绝缘子的制作方法

1.本发明涉及绝缘子技术领域，尤其涉及一种高强度柱式瓷绝缘子。


背景技术：

2.瓷绝缘子具有机械强度高、化学性能稳定、绝缘性能好、耐腐蚀性佳等优点，使其在绝缘子行业应用最为广泛，在铁路牵引网电力系统中的使用量越来越大。我国自然环境相对比较复杂，瓷绝缘子大多用于室外甚至野外环境，所以还要求瓷绝缘子产品能够适应复杂的环境条件。
3.绝缘子产品的工作环境和工作条件极其苛刻，饱受冷热急变、酷热、严寒、高酸碱度、高污秽等因素的影响。绝缘子产品在运行过程中，不仅要承受正常运行条件下的工频电压，还要经得起恶劣天气情况下的雷电冲击产生的暂态过电压影响；不仅要承受导线的重量，还要经得起导线覆冰状态、风力作用下导线剧烈甩动等极端因素的考验。绝缘子产品会在长期工作电压和工作负荷作用下产生劣化现象，即绝缘子产品的性能随着使用时间的延长而降低，最后导致产品劣化。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种高强度柱式瓷绝缘子。本发明目的基于以下技术方案实现：
5.本发明提供了一种高强度柱式瓷绝缘子，包括依次连接的上附件、瓷绝缘体和钢帽，所述上附件上设有线夹，所述瓷绝缘体包括异形瓷件和瓷体，所述瓷体包括柱体和若干伞裙，顶层的伞裙为大伞径，且顶层的伞裙上方设有异形瓷件，所述异形瓷件包括连接体和围绕连接体设置的针式伞裙，所述柱体顶端设有凹槽，所述异形瓷件通过连接体嵌设于凹槽内而与柱体连接，所述针式伞裙的直径大于顶层的伞裙；所述柱体、伞裙、连接体和针式伞裙的表面设有强化釉层，所述针式伞裙的表面还设有半导体釉层，所述连接体与凹槽之间由粘结釉层连接；所述强化釉层所用涂料包括以下重量份的原料：氟化溶胶溶液80～100份、硅灰石10～20份、三氧化二铝10～20份、磷酸二氢铵1～5份、氧化锌晶须1～5份、三聚磷酸钠0.5～3份、磷酸二氢钠0.5～3份，所述氟化溶胶溶液包括氟化sio
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2-la2o3复合溶胶、疏水气相纳米二氧化硅和硅烷偶联剂。
6.优选地，所述氟化溶胶溶液的制备方法包括以下步骤：将氧化镧溶于硝酸制成硝酸镧溶液，然后往其中滴加氨水调节溶液ph为8.5～9.5，过滤得到沉淀，洗涤，分散在蒸馏水中得到la(oh)3悬浮液；将氯氧化锆溶于水中，搅拌30min得到氯氧化锆水解液；将teos和乙醇混合，然后在其中滴加硝酸至ph为2～3，搅拌15～60min，然后将la(oh)3悬浮液和氯氧化锆水解液加入，滴加硝酸调节混合液的ph为3～4，在60～90℃下搅拌反应2～4h，冷却，得到sio
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2-la2o3复合溶胶；将氟化剂加入所得复合溶胶中，搅拌0.5～2h，得到氟化溶胶；将teos和盐酸混合并搅拌，将所得氟化溶胶、疏水气相纳米二氧化硅和硅烷偶联剂加入其中，超声分散1～3h，即得氟化溶胶溶液。
7.优选地，所述强化釉层所用涂料的制备方法包括：按配比将涂料的原料混合，加水球磨，所得混合浆料过300～500目筛，筛余0.1～1wt％，控制涂料的比重为1.75～1.95g/cm3。
8.优选地，所述柱体和伞裙为一体成型的结构。
9.优选地，所述伞裙为大小裙在柱体上交替分布的形状。
10.优选地，所述第二伞棱的高度低于第三伞棱的高度。
11.优选地，所述粘结釉层由连接体上涂覆的半导体釉与凹槽涂覆的强化釉一同烧制形成。
12.优选地，所述粘结釉层的厚度为90～150μm。
13.优选地，除凹槽外的所述强化釉层的厚度为1～5mm，所述半导体釉层的厚度为1～4mm。
14.优选地，所述线夹与上附件转动连接，所述线夹包括销轴、弧形夹紧件和固定件，所述弧形夹紧件的一端和上附件通过销轴连接，所述固定件固定设置在上附件上且弧形夹紧件的另一端可伸入固定件内部从而夹紧线缆；所述弧形夹紧件的另一端设有若干卡齿，所述固定件内部设有与卡齿匹配的卡槽。
15.优选地，所述固定件的两侧设有相对的垂直螺栓筒，所述垂直螺栓筒内设有螺栓柱。
16.优选地，所述钢帽的底部连接固定装置，所述固定装置包括螺杆和设于螺杆上的螺母，所述螺杆上设有螺栓头，所述螺栓头设于钢帽的内部。
17.优选地，所述上附件和钢帽分别通过胶合剂与瓷绝缘体的两端连接。
18.本发明可至少取得如下有益效果其中之一：
19.1、本发明通过在瓷绝缘体上设置强化釉层，有效填充基体上的气孔，且具有较高的硬度，与基体结合良好，有效提高绝缘子表面的平整度和致密性，机械强度高；强化釉层还具有超疏水性能和自清洁性能，使得绝缘子表面始终保持清洁，大幅提升了绝缘子的防污闪性能。通过设置异形瓷件，保护瓷绝缘体减少雨雪冲刷，提高绝缘子的湿耐受电压，具有优异的绝缘效果；异形瓷件与瓷体之间通过粘结釉层牢固性连接，实现了一体化结合，有利于各釉层的涂覆，解决了异型结构的异形瓷件与瓷体之间结合强度不高的难题；半导体釉的表面电阻率较高，在运行中因通过电流而发热，使异形瓷件表面始终保持干燥，同时使表面电压分布较均匀，从而能保持较高的闪络电压。
20.2、本发明的线夹一端与上附件可转动连接，固定绝缘导线和安装时不需将线夹的零部件取下，另一端与固定件通过卡齿和卡槽配合锁紧，可根据绝缘导线的大小进行调节，连接牢固，安装十分方便。
21.3、本发明的瓷绝缘子，弯曲破坏负荷≥13.8kn、工频湿耐受电压≥70kv、雷电冲击耐受电压≥155kv，水滴在表面的静态接触角≥160.5
°
，在-50℃—-40℃的条件下冻融循环60次，表面光滑无裂纹。
附图说明
22.图1为本发明优选实施例的一种高强度柱式瓷绝缘子的结构示意图；
23.图2为本发明优选实施例的线夹结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.如图1～2所示，本发明的优选实施例，提供了一种高强度柱式瓷绝缘子，包括依次连接的上附件1、瓷绝缘体2和钢帽3，其中：上附件1上设有线夹4，钢帽3的底部连接固定装置5，用于接地固定；瓷绝缘体2包括异形瓷件23和瓷体，所述瓷体包括柱体21和若干伞裙22，顶层的伞裙22为大伞径，且顶层的伞裙22上方设有异形瓷件23，异形瓷件23包括连接体24和围绕连接体24设置的针式伞裙25，针式伞裙25包括从外到内依次设置的第一伞棱251、第二伞棱252和第三伞棱253，可进增加绝缘子的爬电距离，防止绝缘子出现爬电现象。柱体21顶端设有凹槽26，异形瓷件23通过连接体24嵌设于凹槽26内而与柱体21连接。针式伞裙25的直径大于顶层的伞裙22，为下方的瓷绝缘体阻挡雨雪和灰尘；通过设置异形瓷件，保护瓷绝缘体减少雨雪冲刷，提高绝缘子的湿耐受电压，具有优异的绝缘效果。柱体21、伞裙22、连接体24和针式伞裙25的表面设有强化釉层27，强化釉层可以有效填充基体上的气孔，提高机械强度；针式伞裙25的表面还设有半导体釉层28，连接体24与凹槽26之间由粘结釉层29牢固性连接，实现了一体化结合，异形瓷件23和瓷体具有不同的釉层和结构，因此二者分体式制备后再连接，有利于各釉层的涂覆，有利于各釉层的涂覆，解决了异型结构的异形瓷件与瓷体之间结合强度不高的难题。半导体釉层28在通电流后具有一定的温度，雨雪无法逗留，针式伞裙25表面始终保持干燥，从而使针式伞裙25伞裙22保持较高的闪络电压及确保良好的绝缘效果。
26.在本实施例中，强化釉层27所用涂料包括以下重量份的原料：氟化溶胶溶液80～100份、硅灰石10～20份、三氧化二铝10～20份、磷酸二氢铵1～5份、氧化锌晶须1～5份、三聚磷酸钠0.5～3份、磷酸二氢钠0.5～3份，氟化溶胶溶液包括氟化sio
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2-la2o3复合溶胶、疏水气相纳米二氧化硅和硅烷偶联剂。优选涂料包括氟化溶胶溶液90份、硅灰石13份、三氧化二铝16份、磷酸二氢铵3份、氧化锌晶须3份、三聚磷酸钠1.5份、磷酸二氢钠1.5份，氟化溶胶溶液中氟化sio
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2-la2o3复合溶胶、疏水气相纳米二氧化硅和硅烷偶联剂的质量比为10：2：1.5：1.5。强化釉层可以有效填充基体上的气孔，且具有较高的硬度，与基体结合良好，有效提高绝缘子表面的平整度和机械性能；强化釉层还具有超疏水性能和自清洁性能，使得绝缘子表面始终保持清洁，大幅提升了绝缘子的防污闪性能。
27.其中，强化釉层27所用涂料的制备方法包括：将氧化镧溶于硝酸制成硝酸镧溶液，然后往其中滴加氨水调节溶液ph为9，过滤得到沉淀，洗涤，分散在蒸馏水中得到la(oh)3悬浮液；将氯氧化锆溶于水中，搅拌30min得到氯氧化锆水解液；将teos和乙醇混合，然后在其中滴加硝酸至ph为2，搅拌30min，然后将la(oh)3悬浮液和氯氧化锆水解液(按摩尔比la:zr:si＝1:1:1)加入，滴加硝酸调节混合液的ph为3，在70℃下搅拌反应3h，冷却，得到sio
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2-la2o3复合溶胶；将氟化剂1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷加入所得复合溶胶中，搅拌1h，得到氟化溶胶；将teos和盐酸混合(体积比5：1，二者总体积：所加入物质总质量为1：1)并搅拌，将所得氟化溶胶、疏水气相纳米二氧化硅和硅烷偶联剂加入其中，超声分散2h，即得氟化溶胶溶液。按配比将涂料的原料混合，加水球磨，所得混合浆料过400目筛，筛
余0.3～0.35wt％，控制涂料的比重为1.8～1.85g/cm3，得到强化釉层27所用涂料。
28.在本实施例中，柱体21和伞裙22为一体成型的结构，结构强度高，耐污性更强。其中，伞裙22为大小裙在柱体21上交替分布的形状，此异形排列的大小伞裙使绝缘子具有高绝缘、高耐污、高强度、高耐久性，提高冰雪及暴雨天气下湿闪耐受电压的效果。
29.在本实施例中，第二伞棱252的高度低于第三伞棱253的高度，可以有效防止第三伞棱253以内的部位积污。
30.在本实施例中，半导体釉层28所用釉料为在普通电瓷釉中加入15wt％的氧化锡和15wt％的氧化锑得到。
31.在本实施例中，粘结釉层29由连接体24上涂覆的半导体釉与凹槽26涂覆的强化釉一同烧制形成，通过烧制的方式使两釉层熔合从而形成高强度的连接，实现了一体化结合，解决了异型结构的异形瓷件与瓷体之间结合强度不高的难题。其中，粘结釉层29的厚度为90～150μm，优选为120μm。
32.在本实施例中，除凹槽26外的强化釉层27的厚度为1～5mm，优选为3.5mm；半导体釉层28的厚度为1～4mm，优选为2mm。
33.在本实施例中，线夹4与上附件1转动连接，线夹4包括销轴41、弧形夹紧件42和固定件43，弧形夹紧件42的一端和上附件1通过销轴41连接，固定件43固定设置在上附件1上且弧形夹紧件42的另一端可伸入固定件43内部从而夹紧线缆；弧形夹紧件42的另一端设有若干卡齿45，固定件43内部设有与卡齿45匹配的卡槽44。本发明的线夹一端与上附件可转动连接，固定绝缘导线和安装时不需将线夹的零部件取下，另一端与固定件通过卡齿和卡槽配合锁紧，可根据绝缘导线的大小进行调节，连接牢固，安装十分方便。其中，固定件43的两侧设有相对的垂直螺栓筒45，垂直螺栓筒45内设有螺栓柱46，用于卡接好的对弧形夹紧件42辅助固定。
34.在本实施例中，固定装置5包括螺杆51和设于螺杆51上的螺母52，螺杆51上设有螺栓头53，螺栓头53设于钢帽3的内部，固定时将螺杆51贯穿安装架，然后将螺母52拧紧，完成固定。
35.在本实施例中，上附件1和钢帽3分别通过胶合剂6与瓷绝缘体2的两端连接。优选钢帽3的外表面设有缓冲垫7，在接地固定时起到保护钢帽3的作用。
36.本发明的绝缘子具有优异的防污闪、抗冻融和防雷性能，测试数据显示，弯曲破坏负荷≥13.8kn、工频湿耐受电压≥70kv、雷电冲击耐受电压≥155kv，水滴在表面的静态接触角≥160.5
°
，在-50℃—-40℃的条件下冻融循环60次，表面光滑无裂纹；安装和维修方便，适合推广应用。
37.最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。