一种铁路接触网用多重雷击腕臂防雷绝缘子的制作方法

本发明涉及铁路接触网用防雷绝缘子，具体涉及一种铁路接触网用多重雷击腕臂防雷绝缘子。

背景技术：

1、随着社会的发展和人们对于交通的需求，铁路接触网越来越多，很多铁路接触网都伸展到了一些地形复杂、气候高寒的山区。当在这些地理环境特殊地区的线路遭遇恶劣天气时，线路很容易发生雷击跳闸、雷击断线或大面积绝缘子覆冰桥接导致的电流泄露事故，严重影响了铁路运输的安全。

2、现有技术中，可以在防雷绝缘子中设置内间隙结构进行防雷。内间隙结构是两片放电电极之间设置一定的距离，该距离之间存在空气，即为空气间隙，因为内间隙封闭于绝缘子内部，当防雷绝缘子遭到雷击时，两电极之间放电，但是放电会使绝缘子内部空气膨胀，绝缘子内部没有设置压力泄放装置，压力不能及时泄放，造成绝缘子炸裂，而且现有防雷绝缘子不能连续承受多次雷击，在遭受雷击崩溃之后没有警示标志，不方便检修人员筛查遭受雷击后的绝缘子的状态，而且绝缘子安装在在线路中承受的线的摆力很大，传统的复合绝缘子和瓷绝缘子抗弯（拉）强度已经不能满足要求，可以通过增加直径的方法提高抗弯（拉）强度，但是增加了绝缘子的体积和成本。而且现有陶瓷结构的防雷绝缘子不带有间隙和内部压力泄放装置，使用寿命很短，在内部热崩溃时不足以承受内部压力而造成爆炸，对周边其他防雷设备和人员的安全造成隐患。

3、为此，提供一种铁路接触网用防多重雷击腕臂防雷绝缘子，用于解决上述问题

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种铁路接触网用防多重雷击腕臂防雷绝缘子，本发明能够保证间隙放电过程中空气介质通过放电产生的膨胀压力能够及时得到泄放，不会造成瓷绝缘外套炸裂，而且能够及时的灭弧。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、一种铁路接触网用多重雷击腕臂防雷绝缘子，包括瓷绝缘外套、与瓷绝缘外套的顶部固定连接的上端盖、与瓷绝缘外套的底部固定连接的下端盖、位于瓷绝缘外套内且顶部通过弹簧与上端盖的内表面连接的内置芯体、与内置芯体连接的放电组件、位于弹簧上且两端分别与上端盖和内置芯体连接的导电带，所述瓷绝缘外套采用高密度高强度低气孔的氧化铝陶瓷，所述瓷绝缘外套包括位于上部且呈锥形的第一容纳腔、位于第一容纳腔下方且呈桶型的第二容纳腔，第一容纳腔和第二容纳腔之间设有使放电组件通过的连接孔，内置芯体位于第一容纳腔内，导电组件位于第二容纳腔内，上端盖上设有若干环形防爆口，下端盖上设有敞开式防爆口。

4、所述上端盖的内表面设有防爆板，上端盖与瓷绝缘套筒上部之间通过环形密封圈和加强密封沙浇筑密封固定，下端盖与瓷绝缘套筒下部之间通过加强密封沙浇筑密封固定，所述连接孔内设有锥形密封圈，放电组件与锥形密封圈密封接触。

5、所述放电组件包括与内置芯体的底部通过螺纹连接的第一放电杆、与第一放电杆的底部固定连接的第一放电球、与下端盖的内表面固定连接的第二放电杆、与第二放电杆的顶部固定连接第二放电球，第一放电杆、第一放电球、第二放电杆和第二放电球均位于第二容纳腔内，第一放电杆穿过连接孔。

6、所述防爆板为表面覆铜玻纤板，内部镶嵌有红色线条。

7、所述内置芯体采用的电阻片为带稀土元素sno2的jnb配方大通流电阻片，所述电阻片与电阻片之间用一种jnc配方端面焊接剂无缝连接。

8、所述氧化铝陶瓷包括以下组分，各组分按质量百分比计算，90-91%微米级α-氧化铝粉、2-2.5% 碳化硅粉体、2-2.5%氮化硅2-2.5%碳化硼、1-2%高岭土、1-2%aif3和v2o5作为添加剂。

9、所述氧化铝陶瓷的制备方法如下：包括以下步骤，步骤(1)按质量百分比称取上述材料；将配好的生料置于al2o3材质的球磨罐中，研磨球为氮化硅研磨球、氧化铝研磨球、玛瑙研磨球中的至少一种（它们具有高韧性、高强度、良好的耐磨性和绝热性能），加入与粉料等质量的去离子水和50%质量比的分散剂，以al2o3材质为磨介球磨，球磨时间为30-36h，球磨混合的转速为150～300rpm，更优选为150rpm～200rpm ，若转速较低（＜150rpm），球磨罐内的研磨球被提升的高度较小，由于研磨球本身的重力作用从球荷顶部滑滚下来，呈泻落状态（图3a），此时研磨球的冲击力很小，球磨效率很低：若转速较高（＞300rpm），球磨罐内的研磨球被提升的高度也高。研磨球就随筒体旋转而不下落，处于离心运转状态，研磨介质与研磨球贴附筒体与之一起转动(图3c)，此情形时研磨球对物料有极小冲击和研磨作用，球磨效率很低。经过我公司大量实验验证当球磨混合的转速为150～300rpm，更优选为150rpm～200rpm 时，研磨球上升到一定高度后脱离筒体，沿抛物线轨迹下落，处于抛落工作状态（图3b）。在抛落点具有较大的冲击作用，研磨介质不断地受研磨球冲击而被球磨，球磨效率很高。

10、球磨后粒径d50：小于0.310μm；d97：小于1.200μm；球磨结束后在放在真空干燥箱中干燥，干燥箱温度为120~150摄氏度，干燥时间为20-24h，使溶液变成块状固体；将上述块状固体粉碎后用100目筛网过滤，制得生料粉末；

11、步骤(2)按质量比聚乙烯醇（pva）粘结剂和去离子水（1：25），一次性加入到制备粘合剂溶液的不锈钢罐内；聚乙烯醇（pva）受热时软化，充分溶于热水，220℃时可分解成水，醋酸，成膜的拉力张力耐磨强度高；启动水浴加热和搅拌开关，温度为95~100℃，保温搅拌；时间不低于4小时；使聚乙烯醇充分溶解成透明状，关闭加热，直到温度降到35℃时关闭搅拌，将熬制好的聚乙烯醇水溶液过200目筛网（不锈钢）；

12、步骤(3)将步骤（1）制得的生料粉末中加入聚乙烯醇溶液,分散剂进行喷雾造粒，得到造粒粉料；（质量比12.5:1：0.3）。聚乙烯醇（pva）水溶液具有良好的成膜性和黏结性，不受有机溶剂的影响，利用pva的结合性可以把喷雾造粒料的强度以及成型胚体的强度提高一倍；生料粉末中的颗粒与溶液混合后处于一种胶体状态，颗粒之间既受引力的作用，又受斥力的作用，只有当斥力势能大于范德华引力势能势能时，浆料才是稳定分散的；斥力产生的机理有两种：双电层的电排斥稳定机理和高聚物大分子的空间位阻稳定机理；在水基浆料中，排斥能是两种机理共同作用的结果，主要由高聚物分子的位阻作用来提供；分散剂是一种高分子聚合物的表面活性剂，其非溶性基团锚固在固体颗粒表面，向介质中充分伸展，充当稳定因子，阻碍颗粒的沉降，使粉料均匀地分散在浆料中；喷雾造粒时用百倍镜检测喷片孔径，合格孔径范围为单枪：0.8mm≤孔径≤1.0mm，双枪：0.7mm≤孔径≤1.0mm； 造粒喷枪出口温度为100~110℃，雾化角度在30-60度之间；

13、步骤(4)将步骤（3）制得的造粒粉料倒入 240 目筛网中振动10~15分钟后称重加入含水机中含水（一次含水150kg~200kg），根据加入到含水机中造粒料的重量，按1.4±0.1%的含水率计算出所需加入的纯水的重量，并加入到塑料杯中，按0.45±0.05%的比例计算出所需脱模剂的重量加入到塑料杯中，搅拌均匀后加入到含水机储水罐内；（水的比重是1，每公斤水的体积是1000毫升，脱模剂的比重是0.9，每公斤脱模剂的体积是1110毫升，配制水和脱模剂混合液时，可以用量杯量取水和脱模剂。）将预混时间设定为30s，湿混时间设定为1800s，喷湿时间设定为360s； 启动含水机，开始工作；含水完后，将含水的造粒料由出料口放出，过筛后装入塑料桶中静置24小时；

14、步骤(5)将步骤（4）制得的含水的造粒料在液压机上进行干压成型，制得生胚，其中成型压力为80-100mpa，保压时间为1-10min；

15、步骤(6)将步骤（5）制得的生坯进行烧结，烧结温度为1600~1650℃，升温速率为2-5℃/mim，保温时间为20~24h，之后随炉冷却至室温，得到陶瓷试样；

16、步骤(7)将步骤（6）烧结好的陶瓷试样先进行外观检测，然后将瓷件试块、杨置于含0.5％品红的酒精溶液中，在压力不低于15mpa条件下维持一段时间，其时间(小时计)与压力的乘积应不小于60，然后将试块取出，冲洗、烘干后观察表面，击碎后检查其断面无品红渗透现象。然后用x射线探伤仪（或超声波探伤仪）检测陶瓷密度及气孔，气孔率≤1％，最后按照精细陶瓷弯曲强度试验方法检测陶瓷的抗弯（拉）强度＞12kn，比常规陶瓷的抗弯（拉）强度提高了一倍；

17、步骤(8) 将步骤（7）检测后的陶瓷进行打磨，上釉，氧化铝陶瓷制作完成。

18、本发明的有益效果是：1.本发明瓷绝缘外套采用一种高强度低气孔的氧化铝陶瓷，其具有很强的机械性能和防爆性能，气孔率降低到≤1％，抗弯强度提升到＞12kn，上半部分锥形内腔可以定向泄压，当内部芯体热崩溃时，锥形内腔通过喇叭口将气体压力引向上端防爆装置，通过防爆板，压力释放口泄放压力；而且瓷绝缘外套本身把导电部分和放电间隙分开，导电部分单独在一密闭空间内，增强了整体绝缘子的密封性能，间隙部分为敞开式间隙，能够保证间隙放电过程中空气介质通过放电产生的膨胀压力能够及时得到泄放，不会造成瓷绝缘外套炸裂，而且能够及时的灭弧；

19、2.本发明防爆板采用双面覆铜的玻纤板，内部镶嵌有红色线条，当内部压力通过防爆板释放时，内部镶嵌的红色警示带随着压力释放通过防爆口喷射出来，方便检修人员判断绝缘子状态；

20、3.本发明加强瓷沙配方采用65％无水石膏、30％石英砂、5％瓷粉、水充分混合后浇筑，操作简单，凝固时间短（15分钟），强度高，成本低，效益高；

21、4.本发明内置芯体用电阻片为一种带稀土元素sno2的jnb配方大通流电阻片，该配方使氧化锌电阻片的残压比从1.77～1.8降低到1.69～1.71，多重雷击转移电荷能力提高0.2c～0.4c，多重雷击后电压变化率从10％降低到5％以内，大电流耐受能力从100ka提高到120ka，不仅能进一步提高该氧化锌电阻片的电位梯度，降低残压比，而且通流能力及大电流耐受能力有显著提高，同时还限制泄露电流的增加，电阻片与电阻片之间通过一种jnc配方氧化锌端面焊接剂无缝连接，使电阻片之间紧密接触，不会产生局部放电。