复合绝缘子的制作方法

专利名称：复合绝缘子的制作方法
技术领域：
本发明涉及在输电线路的杆塔上悬挂导线并起绝缘作用的由瓷或钢化玻璃制造的盘形悬式绝缘子以及粘接(固定)在其上的由硅橡胶等高分子材料制造的合成伞裙。具体地说，本发明涉及悬式绝缘子与合成伞裙之间的粘接结构。
背景技术：
硅橡胶是优越的电力外绝缘防污闪材料，将硅橡胶制造的合成伞裙粘接到绝缘子上，既能发挥这种材料的优越性，还可增加绝缘子的爬电距离，从而大幅度地提高绝缘子的污闪电压。1991年9月11日公告、名称为“复合绝缘子”、申请号为90227039.7的专利是较早期的背景技术文件。
在瓷或钢化玻璃单层伞盘形悬式绝缘子上粘接硅橡胶合成伞裙的方案有多种，其中的两种在粘接完成后具有双层伞造型，与本发明较为接近。2004年12月1日公告、名称为“复合绝缘子”的ZL03204556.5号专利较详细地介绍了粘接后具有双层伞造型的优越性以及具体的结构方案。
方案一是将合成伞裙设置在已有绝缘子的铁帽的腰部，并且将合成伞裙的中间孔以筒状向下延伸，延伸部的端面与绝缘子伞盘的上表面粘实。该方案的缺点是巡线人员无法透过硅橡胶去观察铁帽的情况，不能发现铁帽出现的裂纹。
方案二是特制适合于粘接合成伞裙的盘形悬式绝缘子，这种绝缘子的伞盘的上下表面都是平坦的，在其伞盘的下表面设置有向下伸出的圆环形粘接座，将合成伞裙的中间孔套装粘接在该粘接座上，获得的产品的造型与传统双层伞盘形悬式绝缘子相同。该方案的缺点之一是特制绝缘子需要较多的研制开发经费和时间；缺点之二是该方案不能应用于已在电网上运行的绝缘子和库存绝缘子，不能对这些数量巨大的传统造型的绝缘子进行改造；缺点之三是表面平坦的伞盘的爬电距离较短，不如伞盘下表面有伞棱的长。

发明内容
本发明的目的是提供在单层伞盘形悬式绝缘子上粘接硅橡胶合成伞裙的新方案，粘接后既可获得具有双层伞造型的绝缘子，又可改善上述缺点。
所说的单层伞盘形悬式绝缘子的特征是在其伞盘的下表面具有多个向下伸出的环形伞棱。这种绝缘子占挂网运行和库存的由瓷或钢化玻璃制造的单层伞盘形悬式绝缘子的绝大多数。本发明是要将合成伞裙粘接在这种绝缘子的伞盘的下表面，并形成一个独立的新生伞盘。(注此处所说的“独立的新生伞盘”也可以称为“独立伞盘”，是指区别于单层伞盘形悬式绝缘子原有伞盘的第二层伞盘，与之相对的技术方案是将原有伞盘的直径扩大而不形成第二层伞盘，即90227039.7号专利的方案)；(注少数特殊造型的单层伞盘形悬式绝缘子，比如球面型或空气动力型，不是本发明的涉及对象)。
(在本说明书的以下部分，有时将这种在其伞盘的下表面具有多个向下伸出的环形伞棱的单层伞盘形悬式绝缘子简称为“已有绝缘子”。)在电网运行和绝缘子制造领域，本发明的目标是人们一直渴望解决的课题。该课题长期未能解决的原因是人们的思维受到传统绝缘子设计条框的束缚。
这些条框中的一条是盘形悬式绝缘子的伞盘的最低点应高于钢脚的最低点。它的意思是，在绝缘子串中，伞盘不应将位于其钢脚的下方的锁紧销包裹隐减，而应让锁紧销暴露在视野之中并可以方便地触及，有利于方便地装拆锁紧销从而方便地装拆绝缘子串，特别是带电作业装拆绝缘子串。(有时电网运行单位在万般无奈的情况下会使用稍微突破这一条框的绝缘子，由于这会增加带电作业的工作难度，所以基本的要求仍然是伞盘对锁紧销的包裹隐藏越小越好)。
当受此条框约束的技术人员考虑在已有绝缘子的伞盘的下表面粘接合成伞裙，并形成一个独立的新生伞盘时，他会认为制成的绝缘子不可能被电网接受，这是因为设计者还必须遵守另一设计要求相邻伞盘的伞间最小距离(注此词为科技术语)应大于30毫米。思维受到约束的技术人员很自然地认为，在已有绝缘子的伞盘的最低点的下方30毫米以外再加一个伞盘将把锁紧销深深地包裹隐藏起来，这种绝缘子的带电作业装拆串性能十分低劣，必然被电网拒绝。(注以下有时将“带电作业装拆串性能”简称为“装拆串性能”)。
本发明的贡献之一是通过实验证明上述关于伞盘最低点与钢脚最低点关系的设计条框是一百多年来一直使用瓷或玻璃等刚性材料(弹性模量大的材料)制造绝缘子而形成的技术偏见，它只对刚性材料制造的绝缘子适用，而当使用硅橡胶等挠性(弹性)材料来制造绝缘子伞盘时，此设计条框可以被大幅度突破。
这是一个很简单的实验，将普通大小的悬式绝缘子按使用状态垂直(铅直)固定，由人双手握持2.5米长木棒的一端，两握点距离0.55米，用木棒的另一端去挑动绝缘子伞盘的外沿。如果绝缘子伞盘是用瓷或玻璃制造的，该伞盘外沿可被木棒挑动的位移不可见；如果绝缘子伞盘是用硅橡胶材料制造的，该伞盘外沿可被木棒挑动的向上位移不小于40毫米，且可在撤除挑动力后完好复原。
该实验表明，在已有绝缘子的伞盘的下表面粘接由硅橡胶等高分子弹性材料制造的合成伞裙，并形成一个独立的新生伞盘是可行的。虽然新生伞盘会把锁紧销深深地包裹隐藏，但它的外沿可以被向上挑起并暴露出锁紧销，所以这种绝缘子的装拆串性能并不低劣，可以带电作业顺利装拆绝缘子串。
本发明是已经粘接上合成伞裙的悬式绝缘子，它含有机绝缘材料，也含无机绝缘材料，因此可以将本发明视为是复合绝缘子。本发明的具体粘接结构是，所说的合成伞裙的中间孔以筒状向上延伸，该筒状延伸部的上部与所说的悬式绝缘子(已有绝缘子)的伞盘的下表面的某一环形部分相粘接，所说的“环形部分”是一个围绕着所说的悬式绝缘子的钢脚的闭合的环状面。
(注在本说明书的以下部分，有时将“合成伞裙的中间孔的筒状延伸部”简称为“筒状延伸部”；有时“合成伞裙”一词包括其筒状延伸部；有时用“合成伞裙”一词代替其筒状延伸部。)


图1是本发明第一个实施例的附图，是一个单层伞盘形悬式绝缘子粘接一个合成伞裙的局部剖视示意图。
图2是本发明第二个实施例的附图，是一个单层伞盘形悬式绝缘子粘接两个合成伞裙的局部剖视示意图。
图3是本发明第三个实施例的附图，是一个单层伞盘形悬式绝缘子粘接一个合成伞裙的局部剖视示意图。
图4是本发明第四个实施例的附图，是一个单层伞盘形悬式绝缘子粘接一个合成伞裙的局部剖视示意图。
在全部附图中，1铁帽、2钢脚、3(由瓷制造的或由钢化玻璃制造的、单层伞盘形悬式绝缘子的)伞盘、4胶装材料(水泥)、5合成伞裙、6胶粘剂、7、滴水沿、81外伞棱、82中伞棱、83内伞棱、9锁紧销销口(锁紧销的安放位置)。
本说明书将环形伞棱按其环的直径由大到小依次命名为外伞棱、中伞棱和内伞棱。当只有两个伞棱时，无中伞棱。无论一个已有绝缘子具有几个环形伞棱，内伞棱总是指环的直径最小的那个伞棱。
各附图所画的实施例均为旋转体(铁帽的上半部除外)。各附图对剖面后方的不重要的投影线按行业习惯有所省略。由于钢化玻璃绝缘子无须检测零值，各实施例主要针对钢化玻璃绝缘子，也适合于瓷绝缘子。
具体实施例方式
在附图1中，铁帽1、钢脚2、伞盘3和胶装材料4共同组成了一个单层伞盘形悬式绝缘子(9是锁紧销销口)。该悬式绝缘子的伞盘3的下表面具有两个向下伸出的环形伞棱即外伞棱81和内伞棱83，还有一个向下伸出的环形滴水沿7。该悬式绝缘子的结构高度(注此词为科技术语)为146毫米，伞盘3的直径为255毫米。合成伞裙5的中间孔以筒状向上延伸，该筒状延伸部的上部与所说的悬式绝缘子的伞盘3的下表面通过胶粘剂6相互粘接(本发明将环形伞棱的全部侧表面和下表面都视为是伞盘3的下表面的一部分)。除此之外，本实施例与附图3和附图4的实施例相比还有如下特征合成伞裙5的中间孔先以筒状向上延伸，再向筒的中心水平收缩延伸，整个延伸部的外表面的上部(包括外上表面)与伞盘3的下表面的在内伞棱83范围内的部分通过胶粘剂6相互粘接(此处所说的“在内伞棱83范围内的部分”包括内伞棱83的内侧表面在内)。在按本发明思路改造已有绝缘子时，若条件允许，应尽可能采用本实施例的粘接结构，这是因为与附图3和4的实施例相比，本结构粘接面的机电强度大，新生伞盘给已有绝缘子增加的爬电距离大。采用高温硫化硅橡胶制造合成伞裙成品，然后采用硅橡胶类胶粘剂进行粘接的本实施例是本发明的最佳实施例。
以上叙述是按一个已有绝缘子粘接一个合成伞裙来介绍的，这是为了叙述方便。按本发明的技术思路，对某些种类的已有绝缘子加装多个合成伞裙也是可行的。以下介绍一个已有绝缘子加装两个合成伞裙的实施例。
在附图2中，铁帽1、钢脚2、伞盘3和胶装材料4共同组成了一个单层伞盘形悬式绝缘子(9是锁紧销销口)。该悬式绝缘子的伞盘3的下表面具有两个环形伞棱即外伞棱81和内伞棱83，还有一个环形滴水沿7。该悬式绝缘子与附图1的悬式绝缘子同一型号。本实施例设置了两个合成伞裙5，它们的中间孔在以筒状向上延伸时合为一体。两个合成伞裙5的中间孔先以筒状向上延伸，再向筒的中心水平收缩延伸，整个延伸部的外表面的上部与伞盘3的下表面通过胶粘剂6相粘接，具体粘接部位与附图1的实施例相同。制得的绝缘子具有三层伞盘，虽然其最低点比钢脚底还低约25毫米，但依然能顺利装拆串。图2中的两个合成伞裙5被制成一体，实施时也可分别制造，再用硅橡胶类胶粘剂粘接成一体。实施时还可将图2中的两个合成伞裙5的伞间距离适当加大，并在两个合成伞裙5的伞间再增加一层合成伞裙(其直径宜小、厚度宜薄)。
在附图3中，铁帽1、钢脚2、伞盘3和胶装材料4共同组成了一个单层伞盘形悬式绝缘子(9是锁紧销销口)。该悬式绝缘子的伞盘3的下表面具有三个向下伸出的环形伞棱即外伞棱81、中伞棱82和内伞棱83，还有一个向下伸出的环形滴水沿7。该悬式绝缘子的结构高度为146毫米，伞盘3的直径为320毫米。合成伞裙5的中间孔以筒状向上延伸，该筒状延伸部的上部与伞盘3的下表面通过胶粘剂6相粘接。本实施例的粘接结构特征是，筒状延伸部的上部伸入到中伞棱82和内伞棱83之间的环形沟槽中，该沟槽完全被胶粘剂6填充，以获得良好的粘接效果。这一粘接结构也可视为是筒状延伸部的上部既与中伞棱82的内侧表面相粘接又与内伞棱83的外侧表面相粘接，只是粘接面的间隙比较宽(即胶层较厚，胶粘剂6的用量较多)。实施者也可将筒状延伸部的上部仅与内伞棱83的外侧表面相粘接(或仅与中伞棱82的内侧表面相粘接)，并将粘接面的间隙改窄，以节约胶粘剂用量。实施者还可参照图2增加本实施例的合成伞裙的数量。
在附图4中，铁帽1、钢脚2、伞盘3和胶装材料4共同组成了一个单层伞盘形悬式绝缘子(9是锁紧销销口)。该悬式绝缘子的伞盘3的下表面具有两个向下伸出的环形伞棱即外伞棱81和内伞棱83，还有一个向下伸出的环形滴水沿7。该悬式绝缘子的结构高度为146毫米，伞盘3的直径为280毫米。在行业内，图示绝缘子被叫做钟罩式或深伞棱式绝缘子，它的伞棱比较发达，具有较长的爬电距离和保护爬电距离，但它的伞盘最低点低于钢脚最低点，因此装拆串性能不佳。电网运行单位只在特别严重的海洋雾污染区使用这种绝缘子。按本发明的思路对这种绝缘子进行改造时，应注意不得使其已经欠佳的装拆串性能进一步劣化。因此本实施例的合成伞裙5比较短小，且厚度较薄。合成伞裙5的中间孔以筒状向上延伸，该筒状延伸部的上部与所说的悬式绝缘子的伞盘3的下表面通过胶粘剂6相互粘接。本实施例具体的粘接结构特征是，筒状延伸部的上部套装到外伞棱81的外侧并与该外侧表面进行粘接。为了能用外力将合成伞裙5的外沿充分挑起，胶粘剂6只填充到外伞棱81的外侧表面的中部和上部，留出下部不予粘接。具体实施本实施例时，可以适当加大合成伞裙5的伞盘直径，以提高改造效果，但这会增加绝缘子运输和吊装施工的难度。
在具体实施本发明时，实施者可以穿插组合以上各方案的特征。比如，在附图4方案中，合成伞裙5的中间孔的筒状延伸部的上部套装到外伞棱81的外侧并与该外侧表面相粘接。实施者可以将这种特征使用到附图1的已有绝缘子上，将附图1的粘接结构改为合成伞裙5的中间孔的筒状延伸部的上部套装到内伞棱83的外侧并与该外侧表面进行粘接。另一种穿插组合的方法是将附图3的特征使用到附图1的已有绝缘子上附图3的合成伞裙5的中间孔的筒状延伸部先是以空芯圆台体(钢脚2在空芯内，下同)向上延伸，后改为以空芯圆柱体向上延伸，即，该筒状延伸部在剖视图上的投影线先以直线向斜上方延伸，到与内伞棱83的下沿持平时，改为以直线铅直向上延伸。实施者可以将附图1的筒状延伸部改按附图3的此形状制作，即，在剖视图上的投影线成为，先以直线向斜上方延伸，到与内伞棱83的下沿持平时，改为以直线铅直(或近似铅直)向上延伸，接近伞盘3的下表面时再拐向筒的中心水平延伸。把附图3的特征使用到附图1的另一方案是将合成伞裙5的中间孔的筒状延伸部的上部伸入到附图1的外伞棱81和内伞棱83之间的环形沟槽中，并与该沟槽的表面粘接(用胶粘剂填充沟槽)；也可以将附图1的粘接结构改为合成伞裙5的中间孔的筒状延伸部的上部伸入到内伞棱83的内侧并与该内侧表面相粘接(与附图1的原方案相同，但取消向筒的中心水平收缩延伸部分)。穿插组合各图特征的方案还有许多，实施者可自行安排，不再举例。另外，在穿插组合以上各图的特征时，实施者可以根据情况重新安排合成伞裙5的壁厚、倾斜角和伞盘直径，以及筒状延伸部的造型(比如剖视图投影线多几个折角)。
盘形悬式绝缘子几乎百分之百是旋转体(在不考虑铁帽上半部的前提下)，采用这一设计的好处是既节省材料便于加工，又不降低绝缘子的绝缘能力。同理，在以上四个附图中，合成伞裙5以及它的筒状延伸部(包括粘接面)也都被设计成与已有绝缘子共旋转轴的旋转体。也就是说，本发明的合成伞裙主体的俯视轮廓是圆形；筒状延伸部基本上由空芯圆台体(绝缘子的旋转轴在空芯内，下同)、空芯圆柱体等组合而成。如果实施者执意将合成伞裙主体制造成俯视轮廓为正多边形或者椭圆形，也同样可以实施本发明；甚至将中间孔故意设置在偏离正中间的位置也可以实施本发明。如果实施者执意将筒状延伸部制造成由空芯棱台体、空芯棱柱体等组合而成，也可以实施本发明(比如用有二十四个侧棱的空芯正梭柱体替换附图4的空芯圆柱体)。这种简单的几何形状的替换方案非常多(比如用空芯球台体制造筒状延伸部的某一段)，本说明书难以一一例举，但都应属于本发明的范围。本发明的关键之处是，筒状延伸部的上部与已有绝缘子的伞盘的下表面之间的粘接面应该是一个围绕着钢脚2的闭合的环状面，正如北京市的某一环城公路是围绕着天安门广场的闭合的环状面一样(不一定是几何学意义上的圆环形)。如此，就能保证合成伞裙5和它的筒状延伸部起到延长已有绝缘子的爬电距离的作用。
介绍合成伞裙主体结构的技术文献已有许多。本发明的合成伞裙的主体是由硅橡胶制造的有一定厚度的中间有孔的伞状体(包括倾斜度为零的伞状体和碗形伞状体)。合成伞裙的结构可以是开口式或闭合式(参见90227039.7号专利)。开口式便于对已成串的绝缘子粘接施工，闭合式的可靠性较高。本发明推荐使用闭合式，并绘制在各附图中。对于已经在输电线路杆塔上使用的绝缘子实施改造时，本发明建议先将绝缘子拆卸下来，运到车间里进行粘接，以确保粘接质量。
在具体实施本发明时，为提高合成伞裙的强度，可在各合成伞裙的下表面设置轮辐状的加强筋；为倾泄雨水，可在各合成伞裙的外沿设置滴水沿；为加大爬电距离或防冰(雨)闪，合成伞裙的直径可以大于已有绝缘子的伞盘直径；为方便绝缘子运输和吊装施工，合成伞裙的直径可以小于已有绝缘子的伞盘直径；为加大爬电距离，可在合成伞裙的下表面设置一个或多个向下伸出的环形伞棱。
高温硫化硅橡胶制造的合成伞裙比室温硫化硅橡胶制造的合成伞裙机电强度高、成本低、抗电蚀损能力强，为首选。实施者也可以使用高强度的室温硫化硅橡胶制造合成伞裙，若用浇铸法制造可减少购买设备的资金投入。
硅橡胶合成伞裙与已有绝缘子之间的粘接技术是成熟的已有技术。为方便实施，适当介绍如下原则上各种温度硫化的硅橡胶类胶粘剂都适于硅橡胶合成伞裙自身以及硅橡胶合成伞裙与玻璃(或瓷釉)之间的粘接，能保证粘接面有足够的机械强度和电气绝缘强度。
涂胶前的表面预处理是十分重要的。对瓷釉或玻璃粘接面，总的要求是清洁干燥无油脂，一般可用丙酮擦拭，凉干后涂胶。若要进一步提高粘接强度，可先用喷砂等方法进行表面粗化处理并用丙酮擦拭，然后涂敷底涂剂KH-550硅烷偶联剂，凉干后再涂胶。
对硅橡胶合成伞裙的粘接面，可先用丙酮等溶剂清洁脱脂后再用以下两方法之一涂敷底涂剂1、涂敷5％-10％的钛酸叔丁酯的三氯乙烯溶液，凉于后涂胶；2、涂敷南大-42硅烷偶联剂，凉干后涂胶。必要时可在涂敷底涂剂前先用砂布、木锉等打磨粗化粘接面。若有条件，用等离子体进行表面活化处理更好。
在两个粘接面涂胶后，随即进行定位接触、压紧并保持到胶粘剂固化(或定位灌胶，并保持到胶粘剂固化)。若用单组分室温硫化硅橡胶胶粘剂，在粘接工序完成后应静置15天左右，待深部的胶粘剂固化后方可移动被粘接件。
对于合成伞裙的筒状延伸部的上部套装到已有绝缘子某一伞棱的外侧并与该外侧表面相粘接的结构(附图4等)，可以用热收缩硅橡胶或冷收缩硅橡胶工艺制造合成伞裙，通过其收缩勒紧力来与已有绝缘子相连接。这些已有技术已经广泛应用在变电站支柱和套管绝缘子配装合成伞裙施工现场，还广泛应用在电缆头施工现场。
使用热收缩硅橡胶工艺装配合成伞裙，在被连接的两个物体(即已有绝缘子和合成伞裙)的接触表面之间仍要涂胶粘剂，以帮助两个表面之间的连接和密封，此时维持两个物体连接的力既有胶粘剂的粘接力也有硅橡胶的收缩力，本说明书称该工艺为热收缩粘接固定。
使用冷收缩硅橡胶工艺装配合成伞裙一般不使用胶粘剂，此时维持两个物体连接的力只有硅橡胶的收缩力而没有胶粘剂的粘接力。为实现被连接的两个物体的接触表面之间的密封，通常在两接触表面之间涂无粘接力(或基本无粘接力)的绝缘密封膏。也就是说，这种连接已经不属于粘接范畴。由于可以采用此种连接方法实施本发明，本说明书以上所用的“粘接”措辞可以改用“固定”，以申请相应的覆盖范围。本说明书称这种连接方法为冷收缩固定。无粘接力的绝缘密封膏有多种，它们大多为长期不固化的膏状粘稠物，广泛应用在与电缆有关的领域，参考产品为无锡太湖通信材料厂生产的HY-1型光缆缆芯填充膏或四川晨光化工研究院生产的296硅脂。采用这种连接结构的优点是，当合成伞裙老化而与之固定的悬式绝缘子尚未老化，进入更换合成伞裙工序时，既容易撕下欲毁弃的合成伞裙又不必再费力铲除胶粘剂固化物(绝缘密封膏可继续使用或用溶剂擦洗掉)。将弹性良好的硅橡胶管状物在机器上进行予扩张并内置绕成螺旋状的塑料支撑条顶住其形状，现场施工时抽出支撑条，则硅橡胶管会收缩并勒紧在被包敷的物体上，此即冷收缩硅橡胶工艺。由此可见，以该工艺实施本发明时，应选用品质优良且弹性模量适当的硅橡胶并安排好收缩尺寸以获得满意的收缩勒紧力。另外，可以在装配前先用环氧树脂对已有绝缘子的伞棱的待包敷的外侧表面作形状修整使之利于勒紧固定，待环氧树脂固化定型后再装配合成伞裙。(若实施者执意在用冷收缩硅橡胶工艺装配合成伞裙时使用胶粘剂，也并非不可)。
除硅橡胶外，也可以用乙丙橡胶按冷收缩工艺制造本发明的合成伞裙。乙丙橡胶是良好的绝缘弹性体。用冷收缩工艺制造的乙丙橡胶电缆附件广泛应用在电缆终端头和中间头的施工现场，其中不少是带有合成伞裙的管状物。
以下对本发明的合成伞裙的制造材料作一些补充说明。
首先对硅橡胶再作一些说明。
本说明书所说的硅橡胶(Silicone rubber)有时也被译为硅酮橡胶或聚硅氧烷橡胶。它包括许多品种，比如二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅橡胶、氟硅橡胶、腈硅橡胶、乙基硅橡胶、苯撑硅橡胶等。本发明是关于产品的发明，最终制成产品的硅橡胶是硫化(也可叫作固化或交联)了的硅橡胶，有时也被称为硅橡皮。
用模压成型法制造合成伞裙的大致过程为高温硫化硅橡胶生胶→配料(加入各种添加剂)→混炼→在金属模具中加压加温成型并一次硫化→加温并二次硫化→修整→成品。常用的添加剂有硫化剂、偶联剂、抗老化剂、颜料和填料，常用的填料有补强剂(二氧化硅等)、阻燃剂(氢氧化铝等)等。除模压法外，还可以用注射成型法、浇铸成型法制造合成伞裙。制造硅橡胶产品是已有技术，本说明书不再过多介绍。
能够制造本发明的合成伞裙的材料远不止硅橡胶一种。当上述绝缘子设计中的技术偏见被本说明书纠正后，实施者可以选用多种弹性良好的高分子化合物绝缘材料来制造本发明的合成伞裙。以下试举几种材料予以说明。
可以选用硫化天然橡胶来制造本发明的合成伞裙。硫化天然橡胶也被称为橡皮，是一种绝缘材料，它的电击穿强度可达20kV/mm以上，且有很好的弹性。用橡皮制造合成伞裙时，应注意选择好防老剂和抗臭氧剂，以延长使用寿命。用橡皮制造本发明的合成伞裙时，它与已有绝缘子之间可以用室温硫化硅橡胶类胶粘剂或聚氨酯类胶粘剂进行粘接。
还可以选用以硅橡胶为主体的硅橡胶与热塑性树脂的共混物来制造本发明的合成伞裙(硅橡胶质量应是树脂质量的4倍以上)，比如硅橡胶与聚乙烯的共混物、硅橡胶与乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混物、硅橡胶与聚硅苯撑硅氧烷的共混物等。这类共混物的弹性和绝缘性良好，用其制造的合成伞裙与已有绝缘子之间可以用室温硫化硅橡胶类胶粘剂进行粘接。
还可以选用硅橡胶与其它橡胶的共混并用橡胶来制造本发明的合成伞裙，比如硅橡胶与三元乙丙橡胶的共混并用橡胶(可提高硅橡胶的机械强度并降低成本，已经应用在键盘、胶辊的制造领域)、硅橡胶与天然橡胶的共混并用橡胶(可提高硅橡胶的机械强度)等。用以硅橡胶为主体的这两种共混并用橡胶制造的合成伞裙与已有绝缘子之间可以用室温硫化硅橡胶类胶粘剂进行粘接。
还可以选用乙烯-醋酸乙烯共聚物弹性体来制造本发明的合成伞裙。乙烯-醋酸乙烯共聚物又叫EVA树脂，其中的醋酸乙烯比例适当时即成为EVA弹性体，由于它具有热塑性，又称为热塑性EVA弹性体。EVA弹性体具有良好的柔软性，橡胶般的弹性，良好的严寒低温下的可挠性，良好的化学稳定性，耐老化、耐臭氧、无毒。它又是良好的绝缘材料，电击穿强度一般在15kV/mm以上。EVA弹性体在电缆制造业和制鞋业已被广泛应用。用EVA弹性体制造的合成伞裙与已有绝缘子之间可以用EVA类热熔胶胶粘剂进行粘接。粘接操作时应调控好环境温度、胶粘剂温度和被粘接物温度，以确保粘接质量。
EVA弹性体合成伞裙适合在气温较低的地区使用，为了提高EVA弹性体的软化点，扩大适用地区，可用EVA弹性体与其它(非EVA)橡胶的共混物制造合成伞裙，比如EVA弹性体与天然橡胶的共混物、EVA弹性体与三元乙丙橡胶的共混物、EVA弹性体与硅橡胶的共混物等。用以EVA弹性体为主体的这三种共混物制造的合成伞裙与已有绝缘子之间可以用EVA类热熔胶胶粘剂进行粘接。
还可以选用聚氨酯热塑性弹性体(以下简称聚氨酯弹性体)来制造本发明的合成伞裙。聚氨酯弹性体经常用于制造电缆和制鞋。聚氨酯也常用来制造漆包电线的绝缘漆。聚氨酯弹性体有良好的耐臭氧、耐低温、耐油、耐化学药品、耐环境性能，且强度高、弹性好。聚氨酯的电击穿强度为10-24kV/mm。
采用互穿聚合物网络技术可以制造聚硅氧烷聚合物与聚氨酯的半互穿网络共混物(弹性体)。这种聚硅氧烷-聚氨酯弹性体的机械性能好于聚氨酯弹性体，也可制造本发明的合成伞裙。美国Petrarch Systems公司或Huls America公司以Rimplast PTUE为产品名称出售这种共混物。
用聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚技术获得的聚硅氧烷-聚氨酯弹性体也可以制造本发明的合成伞裙。“有机硅高分子及其应用”一书(冯圣玉、张洁等编著；化学工业出版社材料科学与工程出版中心出版；北京，2004年6月第一版，2005年9月第二次印刷)对聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚技术有较详细的介绍。
用聚氨酯弹性体或以聚氨酯为主体的聚硅氧烷-聚氨酯弹性体制造本发明的合成伞裙时，合成伞裙与已有绝缘子之间可以用聚氨酯类胶粘剂进行粘接。若欲提高粘接强度，可在涂胶前先在待粘接的合成伞裙表面和玻璃表面分别涂底涂剂。
在以上所举的各种材料中，硅橡胶最适宜制造本发明的合成伞裙。硅橡胶具有优秀的电绝缘性能，它的化学稳定性高、工作寿命长、使用温度宽，它还具有憎水性，并能使落到它表面上的灰尘也具有憎水性(被称为憎水性的迁移性)。添加适当填料的硅橡胶的机械强度、耐电蚀损性和阻燃性都能满足电力现场要求。国内电力企业使用硅橡胶制造的合成伞裙的时间已近20年，积累了丰富经验，并总结出技术指导性文件。因此，硅橡胶，特别是高温硫化硅橡胶，是制造本发明的合成伞裙的最佳材料(关键是硅橡胶具有憎水性的迁移性和工作寿命长两大优点)。
合成伞裙的风雨自洁性能好且可加大绝缘子的爬电距离。使用本说明书已述的非硅橡胶材料制造本发明的合成伞裙来改造已有绝缘子也能改善绝缘子的防污闪性能。应用在中、轻污染环境，既可有较长的合成伞裙工作寿命，又可延长绝缘子的清扫周期，减少清扫工作量。
本发明是关于产品的发明，最终制成的合成伞裙里的材料是硫化(或固化、交联)了的材料。为改善性能，最终制成的合成伞裙里的材料内大都含有各种添加剂，比如硫化剂、偶联剂、抗老化剂、颜料和填料，而不是单纯的橡胶、树脂或高分子共混物。橡胶、树脂或高分子共混物是最终制成的合成伞裙里的材料的主要成分，添加剂是次要成分。
从分子结构上讲，聚硅氧烷(包括硅橡胶)是主链上只有氧原子和硅原子、没有碳原子的高分子化合物，它可以被认为是有机高分子化合物，也可以被认为是无机高分子化合物或半有机半无机高分子化合物。由于“有机”、“无机”之间没有严格的划分界线，故本专利申请文件回避使用“有机”、“无机”这一分类方法，而使用“天然”、“合成”，即按来源进行分类的方法。
本说明书已提到的硅橡胶、硅橡胶与热塑性树脂的共混物(特别是硅橡胶与聚硅苯撑硅氧烷的共混物)、硅橡胶与其它橡胶的共混并用橡胶、EVA弹性体与硅橡胶的共混物、聚硅氧烷-聚氨酯弹性体可统称为含聚硅氧烷的绝缘弹性体。
本说明书已经提到的硅橡胶、硅橡胶与热塑性树脂的共混物、硅橡胶与其它橡胶的共混并用橡胶、EVA弹性体与硅橡胶的共混物可以统称为含硅橡胶的绝缘弹性体。
本说明书已经提到的(含有添加剂的)硅橡胶与热塑性树脂的共混物、硅橡胶与其它橡胶的共混并用橡胶、EVA弹性体与其它橡胶的共混物、聚硅氧烷-聚氨酯弹性体可以统称为以高分子共混物为主要成分的绝缘弹性体。
高分子化合物大都是绝缘体，但加入导电填料者除外(比如计算机按键专用橡胶)；有的高分子化合物是弹性体(比如天然橡胶)，有的高分子化合物是刚性体(比如尼龙)。本说明书已述的可以制造本发明的合成伞裙的材料可以全部统称为绝缘弹性体。在本发明的申请文件中，绝缘弹性体是指在最终制得的成型后的产品上的材料，不是指成型加工前的材料(成型加工前它们可能不是高分子)。
化工辞典(王箴主编，化学工业出版社，1979年12月北京第二版，1985年4月北京第2次印刷)对“弹性体”的解释为“具有高弹性的高分子化合物或混合物的总称。可分为天然弹性体(如天然橡胶)和合成弹性体(如合成橡胶)两类。”。
“弹性体”和“橡胶”两词并无明确区别，一般来讲，弹性体的含义比橡胶的含义更广。国际标准化组织将弹性体定义为在弱应力下形变显著，应力松弛后能迅速恢复到接近原有状态和尺寸的高分子材料。
在本发明申请文件中，“弹性体”既包含橡胶又包含以树脂名冠名的弹性体；“橡胶”包含天然橡胶和合成橡胶(硅橡胶和乙丙橡胶是合成橡胶)。本说明书已经提到的(含有添加剂的)硅橡胶、乙丙橡胶和天然橡胶可以统称为以橡胶为主要成分的绝缘弹性体。本说明书已经提到的(含有添加剂的)EVA弹性体和聚氨酯弹性体可以统称为以合成树脂为主要成分的绝缘弹性体。
本发明是跨行业的发明，由绝缘子制造行业、高分子材料成型加工行业和胶粘剂制造与应用行业三方面的技术人员协作完成。对后两行业的专业技术人员来讲，本说明书已述的各种制造合成伞裙材料的配方设计、成型工艺以及胶粘剂的制造与应用等都是已有技术，并有大量的文献书籍公开介绍。
在本说明书的以上叙述中，是按先将合成伞裙制造成型再用胶粘剂将其与已有绝缘子相粘接这一程序来介绍的，这算作是第一种粘接方法。除此之外，将已有绝缘子倒置在桌面上，再在已有绝缘子的伞盘的下表面(已经朝向上方)上固定好模具，然后将室温硫化硅橡胶等可流动的待固化材料浇铸进模具的模腔中，(有些材料须控制温度)待其固化后脱模，则合成伞裙成型且粘接在已有绝缘子的伞盘的下表面，从而获得本发明所要得到的绝缘子，这是第二种粘接方法，这种方法属于橡胶塑料等高分子材料成型加工技术中的浇铸成型嵌件粘接。在用注射成型机制造合成伞裙时，先将已有绝缘子与合成伞裙的模具位置调整好，让合拢后的模具紧贴着绝缘子的伞盘下表面，再将硅橡胶等可流动的待固化材料按要求注射进模具的模腔中，经过适当的温度压力时间后，获得既成型又已粘接在已有绝缘子的伞盘的下表面上的合成伞裙，从而获得本发明所要得到的绝缘子，这是第三种粘接方法，这种方法属于橡胶塑料等高分子材料成型加工技术中的注射成型嵌件粘接。(虽然在四个附图所画的实施例中，已有绝缘子的伞棱并未嵌入合成伞裙或其筒状延伸部，但后两种粘接方法的技术实质与嵌件粘接相同，故此处仍使用嵌件粘接这一科技术语。另外，在用后两种粘接方法实施本发明时，也可以将合成伞裙的筒状延伸部的壁厚加大，并发排已有绝缘子的伞棱嵌入厚壁的筒状延伸部，这属于四个附图之外的实施例)。双组分室温硫化硅橡胶、EVA弹性体、聚氨酯弹性体都是便于与玻璃或瓷釉进行浇铸成型嵌件粘接的高分子材料；高温硫化液体硅橡胶、EVA弹性体、聚氨酯弹性体都是便于与玻璃或瓷釉进行注射成型嵌件粘接的高分子材料。嵌件粘接是高分子材料成型加工专业的已有技术。
就先将合成伞裙制造成型再将其与已有绝缘子相粘接来说，还有不用胶粘剂的粘接方法，即热压粘接。此方法适于用聚氨酯弹性体或EVA弹性体制成的合成伞裙。具体的工艺是，先将合成伞裙的筒状延伸部的待粘接表面加热使其表层熔融，同时也将已有绝缘子的待粘接部位适当加热，然后将两者的粘接面接触定位，再通过形状适当的模具(或细砂粒)施加压力使粘接面接触紧密，冷却后即可。具体的加热方式有多种，包括电加热、热风加热、摩擦加热(绝缘子与筒状延伸部高速旋转摩擦)等。不加热筒状延伸部，只加热已有绝缘子的待粘接部位到适当温度，然后两者接触定位施压也可粘接。若欲用热压粘接法，则合成伞裙的筒状延伸部应按各附图所画的形状加上胶粘剂6的形状来制造。热压粘接是高分子材料成型加工专业的已有技术。
在本说明书中，无论是“固定”一词还是“粘接”一词，都包括连接、接触面密封、接触面绝缘三重含义。“固定”比“粘接”包括的范围更广，它还包括粘接之外的工艺方法(冷收缩固定等)。“粘接”一词既包括先将合成伞裙制造成型后再将其与已有绝缘子热压粘接或用胶粘剂粘接，也包括浇铸成型嵌件粘接、注射成型嵌件粘接等。
在本说明书中，“绝缘”一词是指电绝缘。
本说明书已提到的硅橡胶类胶粘剂、聚氨酯类胶粘剂和EVA类热熔胶胶粘剂可以统称为绝缘的合成胶粘剂。选择聚氨酯类胶粘剂和EVA类热熔胶胶粘剂时，应以粘接强度为主选指标，不必将固化后的胶层限制为弹性体。
关于粘接面的间隙。由于已述材料制造的合成伞裙有很好的弹性，而且已述三类胶粘剂又有良好的流动性和填充密封能力，故在以上各实施例中粘接面的间隙(即胶层的厚度)可以在较大的范围内变动而不影响粘接效果。图3的间隙较宽。图4的粘接结构以及合成伞裙的筒状延伸部的上部套装到某一伞棱的外侧并与该外侧表面相粘接的结构(因穿插组合各附图特征而形成)，筒状延伸部可以由于自身的弹性收缩而适当勒紧在伞棱的外表面上，间隙几乎为零。对于不同的间隙情况，应有区别地选择注胶工艺或涂胶工艺进行粘接。
除硅橡胶外，对于其它已述材料制造的合成伞裙与已有绝缘子用胶粘剂互相粘接，前面已介绍了可用的胶粘剂，再补充如下对瓷釉或玻璃粘接面的预处理是先用喷砂等方法进行表面粗化再用丙酮擦拭清洁脱脂；对合成伞裙的粘接面的预处理是，用砂布、木锉等打磨粗化并在粗化前后反复用甲醇(EVA用丙酮)清洁脱脂。粗化脱脂后不涂敷底涂剂直接涂(灌)胶是可以实施本发明的。用等离子体对合成伞裙的粘接面进行表面活化处理是成熟且显效的方法，对本说明书已述的各种材料制造的合成伞裙都能有效实施，且能与已有绝缘子之间获得满意的粘接。
关于本发明所用胶粘剂的具体产品。硅橡胶类胶粘剂的参考产品为上海橡胶制品研究所生产的D06RTV硅橡胶胶粘剂或锡山市胶粘剂厂生产的单组分室温固化Hz-706硅橡胶胶粘剂；聚氨酯类胶粘剂的参考产品为上海新光化工厂生产的101胶或上海华立胶粘剂厂生产的301胶粘剂；EVA类热熔胶胶粘剂的参考产品为上海印刷技术研究所生产的偏转线圈定位用热熔胶或华南工学院材料科学研究所生产的ME型热熔粘合剂。粘接面预处理技术属于胶粘剂应用领域的已有技术。胶粘剂的生产厂会指导用户进行包括粘接面预处理在内的整个粘接操作，也会按用户的用途供应(或推荐)底涂剂。
为进一步提高绝缘子的防污闪能力，对本发明的玻璃(瓷)质部分可涂硅橡胶防污闪涂料，也可在本发明的上伞盘的上表面粘接扩径式合成伞裙。
本发明是种关于产品的发明，同时也是对已有绝缘子进行改造的技术方案。已有绝缘子经改造后成为新型绝缘子，防污闪性能得到大幅度提高，装拆串性能又没有降低。对大量挂网绝缘子和库存绝缘子进行改造，能在保障电网安全经济运行方面产生巨大的效益。本发明的合成伞裙固定在已有绝缘子伞盘的下方，允许检修人员踩踏攀登绝缘子串。
在带电作业拆装本发明绝缘子串时，建议由一人握持绝缘操作杆向上挑起合成伞裙的外沿暴露锁紧销，另一人握持带拔销器的绝缘操作杆拔出或推入锁紧销。也可将所说的操作杆前端做成长短粗细合适的铅笔尖端的形状，由一人同时挑起合成伞裙的外沿并推拔锁紧销。此外同于典型操作。
权利要求
1.复合绝缘子，由一个瓷或钢化玻璃单层伞盘形悬式绝缘子和固定在其上的一个或多个由绝缘弹性体制造的合成伞裙组成，其特征在于，所说的悬式绝缘子的伞盘的下表面具有两个或两个以上向下伸出的环形伞棱；所说的合成伞裙以独立伞盘的形式固定在所说的悬式绝缘子的伞盘的下方；具体的固定结构是，所说的合成伞裙的中间孔以筒状向上延伸，该筒状延伸部的上部与所说的悬式绝缘子的伞盘的下表面的某一环形部分相固定，所说的环形部分是一个围绕着所说的悬式绝缘子的钢脚的闭合的环状面。
2.如权利要求1所述的复合绝缘子，其特征在于，所说的“具体的固定结构”是，所说的合成伞裙的中间孔以筒状向上延伸，该筒状延伸部的上部与所说的环形伞棱中的某一个环形伞棱的外侧表面相固定。
3.如权利要求2所述的复合绝缘子，其特征在于，所说的固定是冷收缩固定、或热收缩粘接固定、或粘接。
4.如权利要求1所述的复合绝缘子，其特征在于，所说的“具体的固定结构”是，所说的合成伞裙的中间孔以筒状向上延伸，该筒状延伸部的上部与所说的环形伞棱中的某一个环形伞棱的内侧表面相粘接。
5.如权利要求1所述的复合绝缘子，其特征在于，所说的“具体的固定结构”是，所说的合成伞裙的中间孔先以筒状向上延伸，再向筒的中心水平收缩延伸，整个延伸部的外表面的上部，包括外上表面，与所说的悬式绝缘子的伞盘的下表面的在内伞棱范围内的部分相粘接。
6.如权利要求3、4、5之一所述的复合绝缘子，其特征在于，所说的粘接是浇铸成型嵌件粘接、或注射成型嵌件粘接、或先将所说的合成伞裙制造成型再热压粘接、或先将所说的合成伞裙制造成型再用绝缘的合成胶粘剂粘接。
7.如权利要求6所述的复合绝缘子，其特征在于，所说的绝缘的合成胶粘剂是硅橡胶类胶粘剂、或聚氨酯类胶粘剂、或EVA类热熔胶胶粘剂。
8.如权利要求1所述的复合绝缘子，其特征在于，所说的绝缘弹性体是含聚硅氧烷的绝缘弹性体。
9.如权利要求8所述的复合绝缘子，其特征在于，所说的含聚硅氧烷的绝缘弹性体是含硅橡胶的绝缘弹性体。
10.如权利要求9所述的复合绝缘子，其特征在于，所说的含硅橡胶的绝缘弹性体是硅橡胶。
11.如权利要求1、8、9、之一所述的复合绝缘子，其特征在于，所说的绝缘弹性体是以橡胶为主要成分的绝缘弹性体、或以合成树脂为主要成分的绝缘弹性体、或以高分子共混物为主要成分的绝缘弹性体。
全文摘要
本发明提供了在有伞棱的玻璃或瓷质单层伞盘形悬式绝缘子的下表面粘接由硅橡胶等高分子材料制造的合成伞裙并获得双(多)层伞悬式绝缘子的技术方案。具体的结构是，合成伞裙的中间孔以筒状向上延伸，该筒状延伸部的上部与悬式绝缘子的伞盘的下表面相互粘接。使用该方案对已有单层伞盘形悬式绝缘子进行改造，既提高了绝缘子的防污闪性能，又没有降低其装拆串性能。
文档编号H01B17/02GK101030465SQ20071000415
公开日2007年9月5日 申请日期2007年1月6日 优先权日2006年3月3日
发明者赵辅 申请人:赵辅