一种复合绝缘子全自动底胶喷涂机的研究

引言

目前,在国际及国内电力建设与电气化铁路建设市场上,每年均有上万亿元的资本投入,而绝缘子作为电力输变电行业和电气化铁路电力输送的必需品,每年有数百亿元的需求。其中,有机复合绝缘子现占整个绝缘子应用市场的份额已达到50%以上,因此提供性能优良、品质稳定的有机复合绝缘子,对经济建设及保障电力输送的安全性具有非常重要的作用。

在有机复合绝缘子生产过程中,关键要解决硅橡胶伞裙护套与中间环氧树脂纤维棒和连接金具的粘接问题。硅橡胶伞裙护套与环氧树脂纤维棒和连接金具的粘接,是通过在环氧树脂纤维棒和连接金具表面涂抹一层偶联剂（底胶）,通过偶联剂的架桥作用,将几种不同性质的材料连接成一个整体,从而满足有机复合绝缘子的实用功能。

在现有的生产技术中,常用的粘接方法是通过人工利用布条或毛刷将偶联剂涂抹在环氧树脂纤维棒和连接金具表面上,但是这会造成涂抹的偶联剂胶层厚薄不一致,工人在操作过程中会二次污染芯棒,使布条纤维粘附在芯棒和金具上,造成产品硅橡胶伞裙护套粘接不牢、脱胶或埋下导电体颗粒,使得产品在应用时,内绝缘形成通路,使输电线路产生短路,或产品内部温升,烧蚀芯棒,发生掉线风险。在复合绝缘子的实际应用中,每年均会发生以上输变电安全事故。

鉴于偶联剂的使用特性和重要性,上述问题一直以来是困扰有机复合绝缘子生产厂家的技术难点,而本文研发的有机复合绝缘子底胶全自动喷涂机能很好地解决上述问题。

1目前复合绝缘子行业使用的底胶涂抹工艺分析

1.1目前使用的底胶涂抹工艺

目前,复合绝缘子在生产时一般是用布条、毛刷等工具,将工具蘸取盒中的底胶后,通过手工方式往芯棒和端部装配件上涂抹底胶,以操作人员的经验判断是否需要再次涂抹底胶。其整个工艺操作步骤如下:

（1）操作人员双手戴好胶皮手套,将干净的白色抹布放入盛放底胶的容器中浸渍底胶:（2）拿取浸渍好底胶的抹布,用手轻捏浸渍底胶的抹布至不滴下底胶,准备对金具、芯棒涂抹底胶:（3）对金具涂抹底胶,对芯棒涂抹底胶:（4）将涂好底胶的芯棒放入烘箱烘烤。

1.2目前底胶涂抹工艺的缺点

从以上现有操作方法和生产工艺来看,目前底胶涂抹工艺具有以下缺点:

（1）采用现有工艺方法,无法保证每次芯棒和金具上涂抹

的底胶厚度一致,而硅氧烷偶联剂底胶发挥功效的最佳要求是胶层厚度为0.5μm。由于抹布含胶不同、不同的人涂抹次数不同等因素,经常无法达到上述要求。底胶层太厚,粘接面会在底胶层断裂:底胶层太薄,不能使硅橡胶与环氧树脂棒和金具产生充分的交联反应。这些均会导致介面粘接不牢,产品在高电压电场中运行时,内绝缘被击穿,从而降低产品安全性。

（2）环氧树脂棒在进入底胶涂抹工序前,是经过打磨的,本工艺无清洗过程,故打磨时产生的粉尘会粘附在芯棒上,会造成一个个底胶粘接盲点,为产品埋下了质量隐患。

（3）用抹布涂抹底胶,打磨芯棒的粗糙性,会在涂抹底胶过程中,在芯棒、金具表面留下抹布纤维,造成许多粘接盲点。

（4）工人在涂胶过程中,由于手套上会粘附生胶、汗渍或油污,会对芯棒、金具造成二次污染,影响产品的粘接性能。

（5）由于底胶的循环使用,经过多次使用后,底胶会变脏,溶剂挥发,对产品粘接性能造成不良影响。

2全自动底胶喷涂机的工作原理

复合绝缘子在我国电力工业上的运用已相当普遍,其产品质量直接影响电力输电线路的安全运行,尤其是产品的电气性能和机械性能。目前复合绝缘子生产过程中,硅橡胶伞裙护套与中间环氧树脂纤维棒和连接金具的粘接均采用涂抹偶联剂的方式来增强粘接性能。因为底胶涂抹时的涂层厚度和涂抹均匀性对粘接性能影响较大,所以制造过程中底胶涂抹不好会导致硅橡胶伞裙护套与中间环氧树脂纤维棒和连接金具的粘接性能不稳定。因此,对底胶的配置和涂抹工艺必须有严格的要求。而有机复合绝缘子全自动底胶喷涂机,是通过气压将贮存在底胶罐中的底胶压入环形底胶喷头中,再利用环形喷头中的气压管,将底胶雾化,通过PLC自动控制底胶雾化程度,从喷头喷出雾化的底胶,环形喷头通过喷胶嘴滑块与导轨连接,采用伺服电机传动,导轨两端安装限位开关,控制喷胶距离,伺服电机通过PLC控制环形喷头运行速度和往复次数,以此控制喷胶次数。

在环形喷头两侧加装气动清洗头,用来清洗芯棒和将喷到芯棒和金具上的成珠底胶吹匀,通过控制环形喷胶头往复次数以达到底胶所要求的厚度。环形喷胶头分为上、下两个斗圆喷胶头,将要喷涂的产品置于托架上,喷涂底胶时,通过PLC控制,合扰上、下喷胶头,形成一个圆环状,保证芯棒和金具的每个环形面均可喷上底胶。

喷涂的底胶通过置于产品底部的接胶盘回收底胶,接胶盘上加装透明罩,以防止底胶喷涂过程中底胶的挥发。回收的底胶通过一层滤网进行过滤后,回收至底胶罐中,循环使用。

3全自动底胶喷涂机的优势

全自动底胶喷涂机能弥补目前复合绝缘子行业底胶涂抹工艺的缺点,其优势具体如下:

(1）对打磨的芯棒进行自动清洗。(2）在涂底胶过程中,采用自制喷头喷涂底胶,对不同型号产品设定参数和自动程序,实现底胶全自动喷涂,保证了所喷涂底胶厚度的均匀一致性。（3）利用该设备,实现了底胶的自动回收、过滤。（4）避免了工人操作过程中,人手对产品的二次污染。(5）避免了工人操作过程中与底胶的接触,保障了工人的身体健康。

通过对利用全自动底胶喷涂机生产的产品进行检测,并与利用原底胶涂抹工艺生产的产品进行比较,发现产品粘接界面得到彻底改善,产品工频试验及水扩散试验的温升值、泄漏电流值大幅度降低,经解剖产品证明其粘接均匀、牢固,证明该设备达到了预期目标。

4结语

(1）通过人工利用布条或毛刷将偶联剂涂抹在环氧树脂纤维棒和连接金具表面上,会造成涂抹的偶联剂（底胶）胶层厚薄不一致。（2）人工涂胶操作过程中存在二次污染,使布条纤维粘附在芯棒和金具上,造成产品硅橡胶伞裙护套粘接不牢、脱胶或埋下导电体颗粒,从而使产品在应用时,内绝缘形成通路,使输电线路产生短路,或产品内部产生温升,烧蚀芯棒,发生掉线风险。（3）有机复合绝缘子全自动底胶喷涂机在涂底胶过程中,采用自制喷头喷涂底胶,对不同型号产品设定参数和自动程序,实现底胶全自动喷涂,保证了所喷涂底胶厚度均匀一致。（4）与原底胶涂抹工艺相比,对利用全自动底胶喷涂机生产的产品进行检测,发现使用全自动底胶喷涂机生产的产品粘接界面得到了彻底改善,在产品工频试验及水扩散试验中的温升值、泄漏电流值大幅度降低,对产品解剖发现其粘接均匀、牢固。