具有屏蔽功能的绝缘筒的生产方法与流程

本发明涉及电气设备领域，具体地说，是一种与变压器配套的具有屏蔽功能的绝缘筒的生产方法。

背景技术：

电力工业是支撑国民经济和社会发展的基础性产业和公用事业，而变压器则是输配电系统的十分重要设备。因此，对变压器的设计和制造工艺的创新，选择新材料，提高变压器质量，降低其成本，是促进我国电力工业发展的重要条件。

改革开放以来，我国变压器行业取得了长足发展，尤其是小容量变压器的生产拥有相当的实力，在国际市场竞争中占有重要地位，在欧美一些发达国家占有可观的份额。但在高容量、超高容量变压器方面，我国的技术实力还比较薄弱，阻碍我国变压器行业的发展。市场的需求推动了变压器向高频化、高容量、高效低耗、低成本和低噪声节能环保方向发展，这就需要生产变压器的产业链各环节都要努力朝着这个方向创造条件。

变压器与其它仪器仪表一样，也会受到高频交变磁场的影响。因此，必须尽量设法减少这种不利影响。目前，在变压器制造时，为了解决这个问题，通常采用铜罩来屏蔽高频交变磁场。玻璃钢绝缘筒早已被广泛用于变压器的制造，但具有屏蔽功能的玻璃钢绝缘筒未见报道。

中国专利文献cn204303515u公开了一种带有屏蔽功能绝缘筒的干式移相整流变压器，所述绝缘筒包括绝缘筒主体，绝缘筒主体的夹层内设有屏蔽层，绝缘筒主体与屏蔽层固化为一体；所述屏蔽层为一整张或多段铜箔或铝箔，多段铜箔或铝箔相邻位置有一定间距；屏蔽层端部距离绝缘筒端部有设定间距；绝缘筒还包括接地片，接地片焊接引出；接地片与绝缘筒主体底部的接触处设有凸台，确保不漏铜。中国专利文献cn102360841a公开了一种干式整流变压器的接地屏制作方法，制作外线圈绝缘筒时，先绕制绝缘筒，绝缘筒未绕完时，开始粘接接地屏；将接地屏铜箔放置半成品绝缘筒外侧，然后继续绕制绝缘筒，绕制完成后，接地屏随绝缘筒一起烘干成型。但是以上两件专利中都没有选择胶粘剂涂敷在铜箔上，使铜箔与玻璃钢有机紧密结合，而是直接将铜箔铺设在 玻璃钢筒体上。这样的产品，经高低温反复变化时，铜箔易起泡，会松动，影响绝缘筒的绝缘性能和屏蔽性能，产品质量稳定性差，而且铜箔铺设工艺可操作性也差。如果铜箔铺设不好，会影响产品的合格率和产品质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种与变压器配套的具有屏蔽功能绝缘筒，该绝缘筒以环氧树脂为基体，玻璃纤维增强，采用缠绕成型工艺和一种胶粘剂，设法将铜箔嵌入绝缘筒体，使玻璃钢筒具有绝缘和屏蔽两种功能，满足了变压器制造要求。

变压器的传统产品虽然还有一定的市场，但竞争很激烈，利润空间已很小，要想使变压器产品具有竞争能力占领市场，以适应电力工业发展的需求，必须开发高性价比新一代的高端产品。变压器的制造成本也是阻碍变压器向高频化、高容量发展的因素之一。因此，如何降低变压器的材料成本和人工成本的问题就凸现出来。

工业化的发展，对变压器的需求量越来越大，对其质量要求越来越高。变压器制造商在变压器的设计时都考虑到电绝缘和磁屏蔽问题，但解决的方法和措施则是分别考虑的。这样一来，在制造变压器时往往带来不便，既费工时又浪费材料。而且，如果在组装时不精益求精，还可能影响到变压器的整体质量和使用寿命。

本发明利用e51环氧树脂、甲基四氢苯酐固化剂、玻璃纤维、铜箔和专用胶粘剂等材料，采用缠绕成型工艺，生产直径100mm～1100mm具有屏蔽功能的绝缘筒。

本发明的第一方面，提供具有屏蔽功能的绝缘筒的生产方法，采用玻璃钢缠绕成型工艺，将浸过树脂胶液的玻璃纤维缠绕到芯模上，缠绕至一定的厚度纤维时，把浸渍过胶粘剂的半固化的铜箔铺设在玻璃纤维上，再继续缠绕，直至所要求的厚度，经过固化、脱模工艺制得所述的具有屏蔽功能的绝缘筒。所述的绝缘筒的直径为100mm～1100mm。

所述的树脂胶液中的原料为e51环氧树脂、甲基四氢苯酐、二甲胺，重量比为(90-110)∶(75-85)∶(0.4-0.6)，优选为100∶80∶0.5。

虽然利用玻璃纤维和环氧树脂，采用缠绕成型玻璃钢筒体的工艺是成熟工艺，但是树脂胶液的配方根据树脂的种类各有不同。在我们的试验中发现，树 脂胶液中各物料的配比对缠绕成型工艺和产品的质量都有影响，本发明的树脂胶液配方是经过多次试验而确定的。本发明在研制过程中经过反复多次试验验证，当环氧树脂(e51)∶甲基四氢苯酐∶二甲胺为(90-110)∶(75-85)∶(0.4-0.6)时，采用本发明的缠绕成型工艺制得的产品的屏蔽性能、耐热性、绝缘性和稳定性都符合要求，其中环氧树脂(e51)∶甲基四氢苯酐∶二甲胺＝100∶80∶0.5(重量比)时产品各项性能最好。

以上比例是经过反复多次试验验证得到的符合本发明的制备工艺的最优比例，当三者比例超出以上范围时，例如：当环氧树脂(e51)∶甲基四氢苯酐∶二甲胺＝80∶90∶0.3时，产品合格，但造成甲基四氢苯酐大量浪费，而且开始反应速度较慢，对缠绕成型工艺造成许多困难；当环氧树脂(e51)∶甲基四氢苯酐∶二甲胺＝120∶60∶0.8时，环氧树脂固化不完全，绝缘筒质量达不到要求。

本发明同时筛选了一种胶粘剂，该胶粘剂与环氧树脂有较好的相容性，与铜箔有良好的粘接性，并具有耐热和室温固化的特性；实现了一种将铜箔引入玻璃钢的简易方法，确定了生产具有屏蔽功能绝缘筒的生产工艺。本发明所述的胶粘剂优选红星牌全透明509胶水。

胶粘剂的种类很多，各类胶粘剂都具有一定的特色，适用一定的应用场合。因此，对于使用单位来说，要根据产品的质量要求和成型工艺条件来筛选适合自己的胶粘剂。根据玻璃钢缠绕工艺和铜箔的嵌入方式，最好选把胶粘剂涂在铜箔上，在室温的条件下就可固化。当胶粘剂处在半固化状态时，铺设涂有胶粘剂的铜箔就便于操作，而且不会产生质量问题。另外，涂在铜箔的胶粘剂要与缠绕纤维用的环氧树脂相结合，这就要求所选的胶粘剂与e51环氧树脂有良好的相容性，这样才能使铜箔与玻璃钢紧密有机结合。

在筛选过程中，本发明尝试过不采用胶粘剂，直接将铜箔铺设在玻璃钢筒体上，但是成品的绝缘筒经高低温反复变化时，铜箔易起泡，会松动，影响绝缘筒的绝缘性能和屏蔽性能，产品质量稳定性差，而且铜箔铺设工艺可操作性也差。如果铜箔铺设不好，会影响产品的合格率和产品质量。

本发明选择胶粘剂的原则是：可室温固化，与环氧树脂(e51)相容性好、耐热性好、与铜箔粘接强度高。根据这种要求和我们的工作经验，本发明对市场供应的胶粘剂产品进行多次筛选比较，发现红星牌全透明509胶水的性能和应用范围符合要求，经过试验证明，该胶水完全能达到产品质量和成型工艺要 求，最终选择了红星牌全透明509胶水。509胶水是一种具有综合性能优异的双组分环氧树脂，耐热性能优良，可以室温固化，同e51环氧树脂有良好的相容性，与铜箔具有良好的粘接性。本发明先把铜箔浸渍调配好的环氧胶粘剂，当铜箔上的胶粘剂处在半固化状态，再进行铜箔铺设，实现了一种将铜箔嵌入玻璃钢有效规范的简易方法。采用红星牌全透明509胶水可以使铜箔方便地与玻璃钢有机结合，制得的绝缘筒经高低温试验，铜箔不起泡，不松动，玻璃钢筒的绝缘性能和屏蔽性能没有变化，质量稳定。

具有屏蔽功能绝缘筒生产工艺流程：采用玻璃钢缠绕成型工艺，将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带等)按照一定规律缠绕到芯模上，然后经过固化、脱模等工序获得制品。其工艺流程方块图如图1所示。具体步骤：

1、根据制品的规格和要求，制造或选择芯模，涂脱模剂，安装；

2、胶液的配制∶环氧树脂(e51)∶甲基四氢苯酐∶二甲胺＝100∶80∶0.5(重量比)；

3、胶粘剂的配制：选用的胶粘剂是红星牌全透明509胶水，该胶粘剂由甲、乙两种组分组成，使用时按一定的比例进行配制；

4、将铜箔浸渍配制好的胶粘剂，并停留在空气中2-4个小时，使胶粘剂部分固化(通常称半固化)，即胶粘剂不流掛，不粘手；

5、启动玻璃纤维控制系统，使玻璃纤维经过浸胶槽，调节纤维速度，让胶液浸透纤维，一般控制在40-60米/分钟；

6、按照客户的要求，在芯模上缠绕一定的厚度纤维时，再把已半固化的铜箔按要求铺设在玻璃纤维上，再继续缠绕，直至所要求的厚度；

7、固化工艺：缠绕成型的玻璃钢筒体要放入烘炉加热进行固化，一般由室温慢慢升到指定温度停止加热，进行保温。由于产品的大小和壁厚都不完全一样，因此，固化温度和固化时间都不一样。一般温度控制在150～210℃范围内，固化时间在1.5～2.5小时之间；

8、脱模工艺：与普通缠绕制品脱模一样，通常采用顶出法脱模；

9、后处理工艺：采用打磨工艺对制品进行表面加工处理。

本发明的第二方面，提供一种具有屏蔽功能的绝缘筒，采用以上任一生产方法制备得到。

本发明优点在于：

本发明是在变压器普遍使用的绝缘筒的基础上，进行创新设计，该绝缘筒 以环氧树脂为基体，玻璃纤维增强，采用缠绕成型工艺和专用的胶粘剂，使铜箔方便地与玻璃钢有机结合，使玻璃钢筒具有绝缘和屏蔽两种功能，满足了变压器制造要求，经高低温试验，铜箔不起泡，不松动，玻璃钢筒的绝缘性能和屏蔽性能没有变化，质量稳定，完全达到与h级变压器配套的要求。

附图说明

图1是本发明的具有屏蔽功能绝缘筒的生产方法的工艺流程图。

图2是本发明制备的具有屏蔽功能的绝缘筒的成品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

实施例1

生产具有屏蔽功能的绝缘筒的工艺流程，下面以生产直径500mm具有屏蔽功能绝缘筒为例：

1、在选好的芯模上脱模剂295-3硅酯(生产厂家：上海树脂厂有限公司)并安装；

2、分别称取环氧树脂(e51)50公斤、甲基四氢苯胺40公斤、二甲胺0.25公斤放入配料釜，开启搅拌，搅拌10分钟，放入浸胶槽；

3、取509胶水甲组分2公斤，乙组分1公斤放入大盘容器，用刮刀进行调和约10分钟，然后将裁剪好的铜箔浸在盘内胶水中约2分钟，再慢慢地将铜箔从胶水中拖出掛起来。约2小时，铜箔胶水有些固化，不流掛了，可将铜箔按要求铺设在缠绕玻纤的筒体上；

4、调节玻纤运转速度为每分钟45米，使玻纤经过胶液槽中的胶液；

5、按一定的缠绕规律，当芯模上缠绕的玻纤约1mm厚度时，暂停车，把半固化的铜箔铺设好，并适当固定，然后继续缠绕，直到玻璃钢筒体壁厚达5mm停止；

6、将缠绕好的制品放入烘炉中，进行树脂固化，温度控制180℃，保温2小时，当温度冷却到50～60℃时，将制品取出；

7、对制品进行脱模和打磨后处理。

采用上述同样的胶液配方和生产工艺，生产不同直径规格的具有屏蔽功能绝缘筒，经测试，其主要性能参数如下：

检测方法：gb/t23100-2008

铜箔的铺设是按变压器制造单位设计要求进行，产品的屏蔽效能符合要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。