專利名稱：一種無氣隙真空壓力浸膠棒(桿)型制品的一次成型制做法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是針對一種新型的復(fù)合絕緣材料制品的制作方法的發(fā)明，是真空壓力浸膠技術(shù)的一種特別的應(yīng)用方法。
采用真空壓力浸膠技術(shù)制作的復(fù)合材料，具有結(jié)構(gòu)致密，吸水性小，介電和機械強度高的特點，因而自上世紀(jì)中、后期以來已被廣泛地應(yīng)用于高壓電器設(shè)備中的結(jié)構(gòu)零部件的制作。例如，SF6高壓開關(guān)、斷路器中的絕緣操作桿、變壓器中的襯墊、鏍拴，高壓避雷器中的支撐桿，發(fā)電機中的墊塊、楔子等，真空壓力浸膠技術(shù)已成為高壓電器絕緣材料制作的一種不可或缺的技術(shù)。
有關(guān)本發(fā)明的理解，審查可參看有關(guān)使用真空壓力浸膠技術(shù)制作真空浸膠板、棒和管的傳統(tǒng)方法，可參看FRC(纖維樹脂復(fù)合制品)技術(shù)。
本發(fā)明是以更少的成本來制作更高質(zhì)量的棒(桿)型真空壓力浸膠制品為目的的。
本發(fā)明的內(nèi)容包含有特別定義的設(shè)備、制成品以及制品的制作方法和程序。
下面先舉一例對本發(fā)明的內(nèi)容進行一個初步的說明，然后在此基礎(chǔ)之上對本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)特征的內(nèi)涵及其取值范圍進行擴展式的解釋、說明，并加以確定。
以制作標(biāo)準(zhǔn)的園棒型制品為例(這里所說的“標(biāo)準(zhǔn)的園棒型”是指縱軸成一直線，并且制品沿縱軸的橫截面成園型，而且橫截面沿縱軸方向不發(fā)生大小和形狀的變化。)第一步將作為補強材料的絲狀纖維縱向穿入模具之中，并使它保持適宜的位置。①用纏制的方法獲得所需的紗卷。(參見附

圖1)附圖1中的(1)為待絞纏的紗綻，此纖維一般選用玻璃纖維，因其強度高、成本低，且電性能優(yōu)越；亦可根據(jù)需要選用聚酯、涂綸等呈長絲狀的纖維。絞纏的圈數(shù)根據(jù)制品的粗細(xì)來決定。(3)為一種絞纏專用的機械，對此機械沒有特別的要求，只要能完成功能即可。當(dāng)我們搖動絞纏機械(3)上的手把(4)時，則纖維便會逐圈的繞在上面，形成如(2)一樣的紗卷。
(5)為已經(jīng)從(3)上卸下的待用紗卷，它將被用作棒(桿)型浸膠制品的補強材料。②將補強材料(5)在專用機械上拉入輔助裝料管。(此工序過程的目的是為了讓補強材料與成型模具之間保持良好的脫膜劑介面層。如果直接將膨松狀態(tài)的補強材料拉入成型模具，則將劃擦掉模具內(nèi)腔的脫膜劑，而導(dǎo)致無法脫模。)下面參照附圖2來說明此工序過程附圖2中的(6)為輔助裝料管，它是一個一端帶有與引拉裝置相連接的附件(圖中為法蘭)的薄壁管子；其外徑略小于模具內(nèi)徑，長度略長于模具，本例中該管橫截面成園型，與成型模具相匹配。(10)為簡易的引拉機械，對此機械并無特別的要求，僅用于完成功能即可。首先將輔助裝料管安放到上述的引拉機械之上；將其法蘭卡在(8)位；然后用一根細(xì)鋼絲(9)如圖所示從其內(nèi)腔穿過并穿過紗卷后沿原路引回繞在軸(11)之上。此時轉(zhuǎn)動手把(12)，紗卷將被引入裝料管內(nèi)腔，當(dāng)紗卷引入裝料管一定長度后，我們將從(7)位剪斷紗卷，以便獲得精確的長度，此時進入輔助裝料管中的纖維將遠(yuǎn)比在自然狀態(tài)下的體積要小。
最終我們將把紗卷引入輔助裝料管，并從另一側(cè)露出數(shù)公分的長度，此時鋼絲已被抽出，附圖2中的所示(14)即為已裝填好補強纖維的輔助裝料管的透視圖，(15)為原來穿過鋼絲的地方；(13)為剪斷的地方。③將已裝填好補強纖維的輔助裝料管中的纖維絲轉(zhuǎn)移入成型模具之中。(參看附圖3、4)附圖3中的(16)為帶有補強材料的輔助裝料管的側(cè)視圖，其內(nèi)部的纖維絲最終將被轉(zhuǎn)移入成型模具之中；(19)為兩端帶有法蘭的成型模具的側(cè)視圖，該模具具有光滑的內(nèi)腔，本例中其內(nèi)腔為“標(biāo)準(zhǔn)的園棒型”，即縱軸成一直線，并且沿縱軸的橫截面成園型，而且橫截面沿縱軸方向不發(fā)生大小和形狀的變化。(18)為成型模具法蘭上的鏍絲孔。(22)為放置和固定模具的平臺。
此步驟中，我們先要將模具(19)固定在平臺(22)之上，使之不能移動(細(xì)節(jié)圖略)；并且要在其內(nèi)腔均勻的涂抹脫模劑。然后，再將帶纖維絲的輔助裝料管(16)穿入模具(19)之中，并從另一側(cè)露出，如附圖3。
下一步我們在露出的紗卷頭中穿入1個鋼釬(21)；此時我們用機械將輔助裝料管的法蘭(17)扣住，并向(a)方向拉動。(細(xì)節(jié)圖略)此時由于成型模具(19)被固定在平臺(22)之上，輔助裝料管將被逐步拉出；隨著裝料管向a方向移動，鋼釬(21)將被卡在模具法蘭(20)之上；并且由于鋼釬(21)卡住了纖維，輔助裝料管內(nèi)的纖維紗將被留于模具之內(nèi)。本例中使用鋼釬(21)是一種卡住纖維紗的簡易方法，但本發(fā)明并不排除其它機械方法；如用夾具夾住，或用鋼絲捆扎等。
附圖4中的(25)為已裝填好縱向補強纖維的模具。(23)和(26)為帶有通膠嘴的模具兩側(cè)法蘭，其中一端較大，以便容下膨大的絲頭和鋼釬。此時，我們再將模具兩側(cè)的法蘭與模具通過鏍絲孔連接，當(dāng)然它們之間要使用密封圈，此時裝料過程方為完成。這樣一來，從輔助裝料管的緊束中褪出的補強纖維由于膨脹將自然的貼緊模具內(nèi)腔，并在它們之間保持良好的脫膜劑介面層(24)，這一點在實際工作中是很重要的。第二步使用如附圖5所示系統(tǒng)采用真空、壓力浸漬的方法來完成灌注成型的過程。
如附圖5所示，首先將膠釜(27)中的樹脂沿方向(b)進行脫氣處理，同時將模具(29)進行預(yù)熱，并沿(g)方向抽真空，以排空纖維中的殘余水氛；此時閥門(d)與(e)均關(guān)閉，(f)打開。
在完成脫氣之后，我們打開閥門(d)、(e)，并沿(c)方向?qū)渲M行加壓，同時保持閥門(f)的打開狀態(tài)與(g)方向的抽空；待樹指從閥門(f)處流出時，將閥門f關(guān)閉；并繼續(xù)保持加溫加壓，使膠液充滿模具內(nèi)腔并與纖維結(jié)合良好，然后關(guān)閉閥門(e)。
此時加溫使模具內(nèi)樹脂固化，然后脫模，截去兩頭即可獲得標(biāo)準(zhǔn)的園棒型的一次成型的制品。
如附圖5所示，在灌注過程中，模具大的一端(28)將朝下放置，這樣做，可以使其中的鋼釬或其它機械固定件起到防止纖維上沖的目的，使補強材料保持平整。
以上僅是本發(fā)明的一個特別實施例，事實上本發(fā)明的實施，適用范圍要遠(yuǎn)大于上例。第1、采用內(nèi)腔形狀不同的成型模具和相應(yīng)的輔助裝料管可制得各種不同的產(chǎn)品。
成型模具的內(nèi)腔垂直于縱軸的橫截面還可以是橢園、方型、長方型、梯形等各種形狀；并且該橫截面沿縱軸方向上的形狀與大小可以與上例一樣保持不變，也可以發(fā)生一些變化。
如果該橫截面沿縱軸方向的形狀與大小不變，并采用適宜的輔助裝料管與之相配合，即可制得橫截面成橢園、方形、長方形、梯形等形狀，并且筆直，而且沿縱軸方向，形狀與大小一致的棒桿型制品。附圖6中的幾個圖形表示在這種情況下成型模具與輔助裝料管的形狀及其配合；其中(30)為制作該橫截面成正方形產(chǎn)品時，成型模具與輔助裝料管的橫截面及其配合圖，圖形中外部為成型模具的橫截面，內(nèi)部為輔助裝料管的橫截面；(31)、(32)、(33)分別為制作該橫截面成長方形、梯形和一種有凹凸的多邊形產(chǎn)品時，成型模具與輔助裝料管的橫截面及其配合。由于引拉入輔助裝料管的絲狀纖維在抽出輔助裝料管后將會向外膨脹而與成型模具內(nèi)腔緊貼，所以輔助裝料管的形狀不必嚴(yán)格等同或相似于模具內(nèi)腔的形狀，例如(32)和(33)。
如果上述的成形模具的內(nèi)腔垂直于縱軸的橫截面沿縱軸方向發(fā)生了形狀和大小的變化，那么這種變化應(yīng)以不妨礙本發(fā)明的實施為限。附圖7中的幾個圖形表示在發(fā)生了這種變化后，成形模具與輔助裝料管的形狀及其配合的縱截面圖。其中(34)、(35)、(36)的成形模具內(nèi)腔垂直于縱軸的橫截面均為園形，但(34)由一側(cè)向另一側(cè)逐漸變大，(35)中是一側(cè)較細(xì)另一側(cè)較粗，(36)是中間較細(xì)，兩頭較粗；它們均適合于使用本發(fā)明，因為輔助裝料管抽出后，纖維絲將由于膨脹而充滿成型模具的內(nèi)腔，不妨礙制品的成型。(37)、(38)、(39)是幾個同樣模具內(nèi)腔橫截面成園形但不適于使用本發(fā)明的例子。在(37)的(h)位由于空腔過大，(38)的(i)位由于過于狹窄，補強材料均不能達到這些地方，而(39)的(j)位則使補強材料根本無法達到；因而均不適于使用本發(fā)明，除非在上述位置對制品的機械強度要求較低。附圖7中的(34)-(39)模具沿縱軸方向的橫截面發(fā)生了大小的變化，但未發(fā)生形狀的變化。如果發(fā)生了這種變化，例如，一側(cè)截面為正方形，另一側(cè)卻為園型，或是一側(cè)成長方形而另一側(cè)卻變成了梯形等等；那么這種變化的范圍同樣應(yīng)以不妨礙本發(fā)明的實施為限，即在輔助裝料管抽出后，纖維紗能充滿模具的內(nèi)腔。第2本發(fā)明可以用來制造完全以縱向的絲狀纖維作為補強材料的棒桿形制品(如上述)；也可以用來制造中央部位以縱向的絲狀纖維作為主要的補強材料，而在靠外部分使用包敷的纖維套或編織纖維布作為輔助的補強材料的棒桿形真空浸膠制品，這種情況下，所有的縱向絲狀纖維仍將被全部引拉入輔助裝料管，但是輔助裝料管的外部還需要包敷纖維編織布或編織套。
附圖8以制作標(biāo)準(zhǔn)的園棒形制品(外包編織纖維套或布的)為例來說明這種情況下制作制品的過程。(40)是已引拉入縱向絲狀纖維的輔助裝料管；我們在它的外部包敷編織纖維布或纖維套形成(41)；然后將(41)穿入成形模具，并從另一側(cè)露出，而后采用前述的方法在露出側(cè)插入鋼釬如(42)。某些時候尚需在(k)位捆扎鋼絲以固定住編織纖維布或套，然后如前述向另一側(cè)抽出輔助裝料管即可將內(nèi)、外補強材料裝填入成型模具。抽出輔助裝料管后，其內(nèi)部的縱向絲纖維向外膨脹與其外部的編織纖維布或套緊密的貼在一起，并向外自然的貼緊模具內(nèi)腔，此時只需扣上法蘭，即可完成裝填，如(43)。此時，同樣在模具內(nèi)腔與補強材料之間形成良好的脫模劑介面層(L)。
采用這種方式時，要求輔助裝料管要略細(xì)一些，以便在它與模具之間保留一定的空間；并且一般要求輔助裝料管的外部形狀與模具內(nèi)腔的形狀相類似，因為外包的纖維編織布，套的變形能力是有限的。參看附圖9，其中的幾個圖形中靠外部分是模具橫截面，內(nèi)部較細(xì)的線條是輔助裝料管的橫截面。(44)、(45)、(46)分別是三角形、正方形和園形模具及與其相匹配的輔助裝料管；在模具內(nèi)腔與輔助裝料管之間的空間將屬于編織纖維布或套，輔助裝料管內(nèi)部是縱向的絲纖維。如前述，外部的纖維編織布或套在裝入模具之前已被包敷于輔助裝料管之上。由于上述的包敷的纖維編織布、套的變形能力的有限性，在這種情況下模具內(nèi)腔及制品沿縱軸方向的垂直橫截面的形狀與大小的變化也將受到更大的限制。例如，附圖7中(37)、(38)、(39)形式的模具內(nèi)腔同樣不適于這種方式。這種方式可以用來制作一些特殊產(chǎn)品，例如，我們可以采用這種方式來制作內(nèi)部為玻璃纖維絲，而外為聚酯或滌綸層的浸膠棒；制成的產(chǎn)品將同時具有優(yōu)良的機械性能、電氣性能和耐SF6性能。第3為了增大產(chǎn)量，實際中我們采用類似于附圖5的單根方式一次并聯(lián)數(shù)根模具；或采用密集陣列的方式布置模具；但其基本方法與工藝過程保持不變。第4為了增加各個方向的機械強度，我們可以先將絲狀纖維扭轉(zhuǎn)編織后，再拉入輔助裝料管，然后再移入模具。例如可將其扭為鏍旋型或編為辮形。
如前所述使用本發(fā)明可以獲得多種形式的制品，附圖10提供了幾個制成品的例子。其中(47)、(48)、(49)分別是以純纖維絲補強的三角型、園型和六方型浸膠制品，(50)為外包纖維編織套的園型制品，(51)為外包纖維套的帶有鞘度的園棒型制品。(52)為純絲補強的兩端較粗的園棒型制品。
本發(fā)明采用上述方法制得的以纖維絲作為補強材料，或內(nèi)部以纖維絲作為主要的補強材料，外部包敷纖維套或編織纖維布的一次成型的真空浸膠棒(桿)型制品的主要優(yōu)點在于1、比傳統(tǒng)的采用真空浸膠板經(jīng)過鋸、車、銑、磨等機械加工過程獲得真空浸膠棒(桿)型制品的方法，完全省略了機械加工過程及費用，并且減少了材料的成本；例如標(biāo)準(zhǔn)的園棒型制品將節(jié)約材料用量40％以上。2、更重要的是，去除了機械加工過程中對產(chǎn)品內(nèi)、外部造成的機械損傷；這一點對于高抗電的產(chǎn)品是非常重要且有必要的。3、在實際中我們發(fā)現(xiàn)采用這種方法獲得的產(chǎn)品，樹脂和纖維的結(jié)合非常優(yōu)異；不僅外觀很好，而且電氣性能、機械性能也比傳統(tǒng)產(chǎn)品遠(yuǎn)為優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.一種用做電工絕緣材料的無氣隙真空壓力浸膠棒(桿)型制品的一次成型制作法，其特征在于①使用內(nèi)腔與制成后成品形狀相同的棒(桿)型成型模具。②使用輔助裝材管幫助完成所有補強材料的裝填。③完全使用縱向的絲狀纖維作為補強材料或者在制品的中央部位以縱向的絲狀纖維作為主要補強材料，而在沿縱軸靠外部分使用包敷的纖維套或纖維編織布作為輔助的補強材料；并且有特別的補強材料的裝填程序與方法。④在完成補強材料向成型模具的裝填后，以通用的真空壓力浸膠技術(shù)完成制品的成型過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，使用的成型模具的內(nèi)腔的縱軸將是一條直線，并且其長度至少大于成型模具內(nèi)腔中垂直于縱軸的任一橫截面上兩個最遠(yuǎn)點之間線段的10倍；上述橫截面的形狀可以是標(biāo)準(zhǔn)的園型、橢園型、方型、長方型、梯型或其它不妨礙權(quán)利要求1中第②、③、④小條實施的任何形狀；并且該橫截面的形狀與大小沿縱軸方向一般保持不變，如果發(fā)生變化，其變化范圍應(yīng)以不妨礙權(quán)利要求1中第②、③、④小條的實施為限。
3.根據(jù)權(quán)利要求1與2，使用的輔助裝材料管是一個等于或略長于成型模具并可穿入成型模具的、一端帶有與引拉裝置相連接的附件的薄壁管子。其內(nèi)腔要求能容下所有的縱向絲狀纖維補強材料。如果制成品沿縱軸的靠外部分使用包敷的纖維套或纖維編織布作為輔助的補強材料，那么還要求在輔助裝料管與成型模具之間要有能容下上述輔助補強材料的空間。該管一般采用外部形狀與模具內(nèi)腔相同，而尺寸略小的薄壁管子；但并不要求形狀一定相同或相近，大小必定在某一尺寸，其目的僅是為了能依本發(fā)明的方法幫助完成內(nèi)、外補強材料的裝填。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，如果制造的無氣隙真空壓力浸膠棒桿型制品完全以縱向的絲狀纖維作為補強材料，那么所有的補強纖維將首先被拉引入輔助裝料管；并且輔助裝料管將被穿入已涂有的脫模劑的成型模具并從另一側(cè)露出，并在露出一側(cè)固定住纖維絲，而后抽出輔助裝料管，完成裝填。如果制造的無氣隙真空壓力浸膠棒(桿)型制品的中央部位以縱向的絲狀纖維作為主要的補強材料，而在外部使用包敷的纖維套或纖維編織布作為輔助的補強材料；那么在已被拉引入縱向絲狀纖維的輔助裝料管被穿入成型模具之前，首先要在它的外部包敷編織纖維套或編織纖維布，然后將它們一起穿入已涂有脫模劑的成型模具的內(nèi)腔并從另一側(cè)露出；在露出端固定住內(nèi)、外補強材料，拉出輔助裝料管完成裝填。
5.根據(jù)權(quán)利要求4，在需要使用的縱向絲狀纖維被拉引入輔助裝料管之前對其進行扭制、編織而后移入成型模具以制作各向機械強度均好的制品的方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，采用多根模具或很多根模具密集陣列使用來增大制品產(chǎn)量的方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求1與6中1項或2項，采用自成型模具的頂部或底部灌注樹脂獲得制品的方法。
全文摘要
本發(fā)明屬于電工絕緣材料制造行業(yè),用于制作真空壓力浸膠棒(桿)型制品,該制品主要用于高壓電器的絕緣部件制造。本發(fā)明的特點在于完全以絲狀纖維作為制品的補強材料或以絲狀纖維作為主要的補強材料,而以纖維編織布或套作為輔助的補強材料;并且使用輔助裝料管依特別的程序幫助完成所有的補強材料的裝填。使用本發(fā)明比使用傳統(tǒng)方法所獲得的制品具有更優(yōu)良的機械電氣性能,并且可以一次獲得所需制品的主體形狀,省卻了機械加工過程及材料用量。
文檔編號B29C39/10GK1364686SQ0110670
公開日2002年8月21日 申請日期2001年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月9日
發(fā)明者冀小宇 申請人:冀小宇