CN207517450U - 一种高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子，包括采用环氧树脂材料制成芯棒和采用聚合晶硅材料制作的绝缘子伞裙，芯棒的两端设置有上法兰、下法兰，绝缘子伞裙包覆在芯棒上，绝缘子伞裙包括自上而下等间距设置的多个绝缘子伞，最下端的绝缘子伞的直径大于其余绝缘子伞，最下端绝缘子伞的底面上具有环形凸起，环形凸起与该绝缘子伞一体成型，沿着芯棒轴向向上观察凸起位于下法兰外围。通过社会自凸台，绝缘子上的雨水滑落到环形凸起上并形成水滴滴下，不会滴到下法兰上，同时增大绝缘子的爬电距离、提高了其雷电冲击电压以及工频闪络电压，防止绝缘子伞裙发生撕裂现象，保护下端法兰使其免受污秽物影响导致腐蚀放电击穿。

Description

一种高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子

技术领域

本实用新型属于高铁机车线路建设技术领域，具体涉及高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子。

背景技术

我国高铁运行里程居世界第一，“四纵四横”高铁骨架基本建成，随着高速铁路的快速发展，对高铁机车开关柜用绝缘子需求量日益增加，动车组安全可靠运行是车辆运营维护的重点。现有高铁机车开关柜用绝缘子多采用硅橡胶复合绝缘子，该绝缘子由上、下金属法兰、玻璃纤维芯棒、硅橡胶伞套构成。比较瓷和玻璃绝缘子，硅橡胶绝缘子在电气性能方面有很大的上提高。但在长时间运行后，也发现硅橡胶绝缘子出现的一些问题：(1)芯棒与硅橡胶界面的密封性能不良，使芯棒易受污水或酸性物质腐蚀，长时间运行会造成芯棒脆断；(2) 在冬季大雾天气，开关柜硅橡胶绝缘子在高速运行，其下法兰表面以及伞裙凝结有水和灰尘，盐分等污染物，绝缘子表面很潮湿，水珠沿着绝缘子表面滑落后滴落到下法兰，下法兰长期受潮湿污秽物影响，使其场强不均匀放电。长此以往，造成绝缘子耐受电压能力下降，最终形成绝缘闪络击穿。严重时导致动车停运，大面积晚点。(3)在户外运行时间长以后，硅橡胶绝缘子容易发生老化，其伞裙为软质硅橡胶，不能做大伞，否则在高速运行中容易撕裂，在高压端产生电晕，使其外表腐蚀越来越严重，最后发生击穿，严重影响机车运行安全。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子，解决现有高铁机车开关柜用绝缘子容易老化、侵蚀、密封性能不良，下法兰易锈蚀导致其场强不均匀放电，造成绝缘子耐受电压能力下降，最终形成绝缘闪络击穿的技术问题。

本实用新型为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子，包括采用环氧树脂材料制成芯棒和采用聚合晶硅材料制作的绝缘子伞裙，所述芯棒的上端设置有上法兰、芯棒的下端设置有下法兰，芯棒、上法兰和下法兰经过压接机压接之后为一体，上法兰和下法兰采用不锈钢材料制成。

所述绝缘子伞裙包覆在芯棒上，绝缘子伞裙包括自上而下等间距设置的多个绝缘子伞，最下端的绝缘子伞的直径大于其余绝缘子伞，最下端绝缘子伞的底面上具有环形凸起，环形凸起与该绝缘子伞一体成型，沿着芯棒轴向向上观察凸起位于下法兰外围。

聚合晶硅材料本体具有机械强度高、吸水能力低、体积电阻率高、抗老化能力好、抗污闪能力强等优良性能，其材料为硬质特性，所以伞裙可以做大。用聚合晶硅材料制成绝缘子，增加了爬电距离，无论是电气性能还是机械性能都大于同类的复合绝缘子。

绝缘子伞裙最下端的绝缘子伞的直径大于其余绝缘子伞，高铁机车高速运行时，绝缘子上的雨水滴落到最下端绝缘子伞上时，由于在最下端绝缘子伞的底面上具有且下端大伞增加一个环形凸台，且环形凸起的边缘尺寸大于下法兰的边缘尺寸，则雨水最后滑落到环形凸起上并形成水滴滴下，不会滴到下法兰上，保护下端法兰免受污染与侵蚀作用；同时，通过增加最下端绝缘子伞的尺寸和设置环形凸起，增大绝缘子的爬电距离、提高了其雷电冲击电压以及工频闪络电压，防止绝缘子伞裙发生撕裂现象，保护下端法兰使其免受污秽物影响导致腐蚀放电击穿，这是之前绝缘子无法比拟的，不会产生电晕现象，保护了机车的安全运行。

本申请所述高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子的生产过程如下：先将压接机设置好参数，然后将芯棒套进上法兰，在合适的压力下上法兰和芯棒紧紧压接在一起，接着用设置好参数继续压接下法兰，这样芯棒、上法兰和下法兰成为一体结构，压接式结构是当前最先进的形式，其相比嵌入式以及一体式结构，其的机械性能更加稳定，受力更加均匀。

压接完成后，将芯棒、上法兰和下法兰一起放置在制作开关柜用绝缘子的模具中，然后升温模具，将聚合晶硅原材料升温至熔融状态，并在高温下注入模具中，则经过一段时间保温、冷却后，形成采用聚合晶硅绝缘子伞裙包覆在芯棒上，最终形成高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子。在高温情况下聚合晶硅材料呈现熔融状态，芯棒温度升到一定以后，将聚合晶硅材料瞬间注射到模腔内，聚合晶硅材料紧密包覆在环氧树脂芯棒周围，使其密封更加牢固。相比复合绝缘子涂刷偶联剂，这种工艺更加先进，避免偶联剂涂刷不均导致存在界面包覆不牢固。增强了绝缘子的电气性能，同时因其密封性良好，不会让污秽物进入产品内部，增强了芯棒耐腐蚀性能。

所述高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子的上法兰、下法兰与芯棒均采用先进的压接技术使环氧树脂芯棒和上、下法兰一次成型制作，环氧树脂芯棒具有强度高、韧性好以及耐腐蚀、耐磨性的优点，其电气绝缘性能优良。芯棒与上法兰、下法兰压接后一体化设计，最大化提高绝缘子的机械性能，有效解决了传统绝缘子一体式的不足，且高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子一体化设计，减少了生产工序，降低了高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子的生产成本与时间，使其可以量产化。此外，上法兰、下法兰与芯棒经压接机压接成型以后，再注射成产品之后，其绝缘性能进一步提升。

进一步改进，所述环形凸起位于最下端绝缘子伞的边缘。保证环形凸起的边缘尺寸大于下法兰的边缘尺寸。

进一步改进，所述环形凸起的高度为2-10mm，保证雨水、污垢等不会沿着最下端绝缘子伞的底面流向下法兰。

进一步改进，所述上法兰为圆盘状，上法兰的中心两边开设有两个螺纹孔。采用螺栓与上法兰螺纹连接，通过螺栓使聚合晶硅绝缘子与机车开关柜固连。

进一步改进，所述上法兰、下法兰靠近芯棒的一端设置有连接套筒，芯棒的两端固定插设在上法兰和下法兰的连接套筒中，连接套筒外周设置有环形槽。因为芯棒两端为芯体与绝缘子本体的结合处，且芯棒两端的聚合晶硅包覆层厚度相对较薄，通过在芯体两端开设有环形槽提高芯体与绝缘子本体的结合力，增强聚合晶硅绝缘子的整体性，防止开裂；另外提高了绝缘子密封性，不会让污秽物进入绝缘子内部，增强了芯棒耐腐蚀性能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、聚合晶硅材料本体具有机械强度高、吸水能力低、体积电阻率高、抗老化能力好、抗污闪能力强等优良性能，其材料为硬质特性，所以伞裙可以做大。用聚合晶硅材料制成绝缘子，增加了爬电距离，无论是电气性能还是机械性能都大于同类的复合绝缘子。

2、绝缘子伞裙最下端的绝缘子伞的直径大于其余绝缘子伞，高铁机车高速运行时，绝缘子上的雨水滴落到最下端绝缘子伞上时，由于在最下端绝缘子伞的底面上具有且下端大伞增加一个环形凸台，且环形凸起的边缘尺寸大于下法兰的边缘尺寸，则雨水最后滑落到环形凸起上并形成水滴滴下，不会滴到下法兰上，保护下端法兰免受污染与侵蚀作用；同时，通过增加最下端绝缘子伞的尺寸和设置环形凸起，增大绝缘子的爬电距离、提高了其雷电冲击电压以及工频闪络电压，防止绝缘子伞裙发生撕裂现象，保护下端法兰使其免受污秽物影响导致腐蚀放电击穿，这是之前绝缘子无法比拟的，不会产生电晕现象，保护了机车的安全运行。

附图说明

图1是本实用新型所述的高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子的结构示意图。

图2是芯棒的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1和具体实施方式做进一步的描述。

如图1、2所示，一种高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子，包括采用环氧树脂材料制成芯棒1和采用聚合晶硅材料制作的绝缘子伞裙2，所述芯棒1的上端设置有上法兰3、芯棒1的下端设置有下法兰4，芯棒1、上法兰3和下法兰4经过压接机压接之后为一体，上法兰3和下法兰4采用不锈钢材料制成。

所述绝缘子伞裙2包覆在芯棒1上，绝缘子伞裙2包括自上而下等间距设置的多个绝缘子伞，最下端的绝缘子伞的直径大于其余绝缘子伞，最下端绝缘子伞的底面上具有环形凸起 7，环形凸起7与该绝缘子伞一体成型，沿着芯棒轴向向上观察凸起位于下法兰外围。

在本实施例中，所述环形凸起位于最下端绝缘子伞的边缘。保证环形凸起的边缘尺寸大于下法兰的边缘尺寸。

在本实施例中，所述环形凸起的高度为5mm，保证雨水、污垢等不会沿着最下端绝缘子伞的底面流向下法兰。

在本实施例中，所述上法兰3为圆盘状，上法兰的中心两边开设有两个螺纹孔5。采用螺栓与上法兰螺纹连接，通过螺栓使聚合晶硅绝缘子与机车开关柜固连。

在本实施例中，所述上法兰3、下法兰4靠近芯棒1的一端设置有连接套筒，芯棒1的两端固定插设在上法兰3和下法兰4的连接套筒中，连接套筒外周设置有环形槽6。因为芯棒两端为芯体与绝缘子本体的结合处，且芯棒两端的聚合晶硅包覆层厚度相对较薄，通过在芯体两端开设有环形槽提高芯体与绝缘子本体的结合力，增强聚合晶硅绝缘子的整体性，防止开裂；另外提高了绝缘子密封性，不会让污秽物进入绝缘子内部，增强了芯棒耐腐蚀性能。

聚合晶硅材料本体具有机械强度高、吸水能力低、体积电阻率高、抗老化能力好、抗污闪能力强等优良性能，其材料为硬质特性，所以伞裙可以做大。用聚合晶硅材料制成绝缘子，增加了爬电距离，无论是电气性能还是机械性能都大于同类的复合绝缘子。

绝缘子伞裙最下端的绝缘子伞的直径大于其余绝缘子伞，高铁机车高速运行时，绝缘子上的雨水滴落到最下端绝缘子伞上时，由于在最下端绝缘子伞的底面上具有且下端大伞增加一个环形凸台，且环形凸起的边缘尺寸大于下法兰的边缘尺寸，则雨水最后滑落到环形凸起上并形成水滴滴下，不会滴到下法兰上，保护下端法兰免受污染与侵蚀作用；同时，通过增加最下端绝缘子伞的尺寸和设置环形凸起，增大绝缘子的爬电距离、提高了其雷电冲击电压以及工频闪络电压，防止绝缘子伞裙发生撕裂现象，保护下端法兰使其免受污秽物影响导致腐蚀放电击穿，这是之前绝缘子无法比拟的，不会产生电晕现象，保护了机车的安全运行。

本申请所述高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子的生产过程如下：先将压接机设置好参数，然后将芯棒套进上法兰，在合适的压力下上法兰和芯棒紧紧压接在一起，接着用设置好参数继续压接下法兰，这样芯棒、上法兰和下法兰成为一体结构，压接式结构是当前最先进的形式，其相比嵌入式以及一体式结构，其的机械性能更加稳定，受力更加均匀。

压接完成后，将芯棒、上法兰和下法兰一起放置在制作开关柜用绝缘子的模具中，然后升温模具，将聚合晶硅原材料升温至熔融状态，并在高温下注入模具中，则经过一段时间保温、冷却后，形成采用聚合晶硅绝缘子伞裙包覆在芯棒上，最终形成高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子。在高温情况下聚合晶硅材料呈现熔融状态，芯棒温度升到一定以后，将聚合晶硅材料瞬间注射到模腔内，聚合晶硅材料紧密包覆在环氧树脂芯棒周围，使其密封更加牢固。相比复合绝缘子涂刷偶联剂，这种工艺更加先进，避免偶联剂涂刷不均导致存在界面包覆不牢固。增强了绝缘子的电气性能，同时因其密封性良好，不会让污秽物进入产品内部，增强了芯棒耐腐蚀性能。

所述高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子的上法兰、下法兰与芯棒均采用先进的压接技术使环氧树脂芯棒和上、下法兰一次成型制作，环氧树脂芯棒具有强度高、韧性好以及耐腐蚀、耐磨性的优点，其电气绝缘性能优良。芯棒与上法兰、下法兰压接后一体化设计，最大化提高绝缘子的机械性能，有效解决了传统绝缘子一体式的不足，且高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子一体化设计，减少了生产工序，降低了高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子的生产成本与时间，使其可以量产化。此外，上法兰、下法兰与芯棒经压接机压接成型以后，再注射成产品之后，其绝缘性能进一步提升。

本实用新型中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。

Claims (5)

1.一种高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子，其特征在于，包括采用环氧树脂材料制成芯棒(1)和采用聚合晶硅材料制作的绝缘子伞裙(2)，所述芯棒(1)的上端设置有上法兰(3)、芯棒(1)的下端设置有下法兰(4)，芯棒(1)、上法兰(3)和下法兰(4)经过压接机压接之后为一体，上法兰(3)和下法兰(4)采用不锈钢材料制成；

所述绝缘子伞裙(2)包覆在芯棒(1)上，绝缘子伞裙(2)包括自上而下等间距设置的多个绝缘子伞，最下端的绝缘子伞的直径大于其余绝缘子伞，最下端绝缘子伞的底面上具有环形凸起(7)，环形凸起(7)与该绝缘子伞一体成型，沿着芯棒(1)轴向向上观察凸起位于下法兰(4)外围。

2.根据权利要求1所述的高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子，其特征在于，所述环形凸起(7)位于最下端绝缘子伞的边缘。

3.根据权利要求1或2所述的高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子，其特征在于，所述环形凸起(7)的高度为2-10mm。

4.根据权利要求3所述的高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子，其特征在于，所述上法兰(3)为圆盘状，上法兰的中心两边开设有两个螺纹孔(5)。

5.根据权利要求4所述的高铁机车开关柜用聚合晶硅绝缘子，其特征在于，所述上法兰(3)、下法兰(4)靠近芯棒(1)的一端设置有连接套筒，芯棒(1)的两端固定插设在上法兰(3)和下法兰(4)的连接套筒中，连接套筒外周设置有环形槽(6)。