一种复合材料电气绝缘箱及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料电气绝缘箱及其制造方法，包括箱体、连接在箱体上面的箱盖、安装在箱体前侧面下部的输入输出接线柱，还包括用于安装箱体的箱体外部安装件；箱体的左侧面和右侧面均连接有箱体外部安装件；所述箱体和箱盖均为三明治结构，所述三明治结构包括由复合材料制作而成的表面层、由加强筋和泡沫制作而成的夹层。先制造箱体；然后制造箱盖，再在箱体上粘接好下法兰，在箱盖上粘接好上法兰；最后用螺栓将箱盖和箱体密封固定连接。本发明专利技术具有强度高、重量轻、绝缘性能好的优点，适合在轨道车辆的电气设备上的推广应用。采用本发明专利技术方法制成的电气箱具有很好的力学性能、耐腐蚀性能、绝缘性能和轻量化效果。

A Composite Electrical Insulation Box and Its Manufacturing Method

The invention discloses a composite material electrical insulating box and its manufacturing method, which comprises a box body, a box cover connected to the top of the box body, an input and output terminal installed at the lower part of the front side of the box body, and also an external installation for the box body; the left and right sides of the box body are connected with external installation parts of the box body; the box body and the box cover are sandwich structures. The sandwich structure consists of a surface layer made of composite materials, a sandwich made of stiffeners and foam. First, the box body is manufactured; then, the lid is manufactured; then, the lower flange is bonded on the box body, and the upper flange is bonded on the box lid; finally, the lid and the box body are sealed and fixed by bolts. The invention has the advantages of high strength, light weight and good insulation performance, and is suitable for popularization and Application on the electrical equipment of railway vehicles. The electric box made by the method of the invention has good mechanical properties, corrosion resistance, insulation performance and lightweight effect.

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料电气绝缘箱及其制造方法
本专利技术涉及轨道交通电气设备

技术介绍
电气系统是轨道车辆的关键中枢，保证其安全可靠是非常重要的，电气箱作为电气设备的安全防护装置，其结构的设计是非常关键的。一般的电气设备除了需要抵抗外部的振动和冲击外，还需要保证其与外界的绝缘。以往的电气箱箱体大多采用金属材料，虽然可抵抗外界的冲击，但其易腐蚀且无绝缘功能，电气设备与外界的绝缘还需要通过向电气箱中填充变压器油、硅胶等绝缘物质来实现，这不但使得整个电气系统显得笨重，且存在绝缘成本高、电气设备维护困难等问题。随着轨道交通的高速发展，轨道车辆速度的不断提升，对轨道交通电气设备的轻量化和安全性能提出了更高的要求，以往的电气箱大多采用金属材料，存在易腐蚀、绝缘性差、重量大以及维护困难等问题，特别在绝缘和维护上，需要花费较多的成本和精力。有鉴于此，提供一种强度高、重量轻、绝缘性能好的电气箱箱体已经非常必要。玻璃纤维或玄武岩纤维增强树脂基复合材料具有优异的力学性能、抗腐蚀性能和绝缘性能，是制造电气绝缘箱的极佳材料，但不同于金属电气箱的制造，复合材料电气箱有着其特殊的制造方法，因此，有必要提供一种轨道交通复合材料电气绝缘箱箱体的制造方法。现有技术中，申请号为CN201520309965.9的技术公开了一种用于安装道口控制器的复合材料箱，包括箱盖、箱体、底板、安装底座、二柱瓷端子；瓷端子座、电磁护管、压盖螺丝孔、电缆引入孔；箱体设计为内部镂空的长方体形状，压盖螺丝孔位于箱体上部前方，安装底座位于箱体下方四角位置，五个电缆引入位于箱体下部左侧后方，瓷端子座位于箱体内上部三分之一处，底板位于箱体内下部。申请号为CN201710466096.4的专利技术专利申请公开了一种电池箱体及其制造方法，电池箱体包括上盖和下箱体，上盖设于下箱体上；上盖的主体结构为连续纤维增强热塑性树脂基复合材料片材采用热压成型得到，上盖的边缘拼接结构为非连续纤维增强热塑性树脂基复合材料采用模内模内连续注塑成型得到；下箱体的主体结构为连续纤维增强热塑性树脂基复合材料片材采用热压制造得到，下箱体的加强筋结构和边缘拼接结构为非连续纤维增强热塑性树脂基复合材料采用模内连续注塑成型得到。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种强度高、重量轻、绝缘性能好的复合材料电气绝缘箱及其制造方法。本专利技术的技术方案是：一种复合材料电气绝缘箱，包括箱体、连接在箱体上面的箱盖、安装在箱体前侧面下部的输入输出接线柱，还包括用于安装箱体的箱体外部安装件，箱体的左侧面和右侧面均连接有箱体外部安装件；所述箱体和箱盖均为三明治结构，所述三明治结构包括由复合材料制作而成的表面层、由加强筋和泡沫制作而成的夹层。箱盖上面前部设有进出油口嵌件、后部一左一右设有两个圆盘嵌件，每个圆盘嵌件上连接有六根导柱；进出油口嵌件为长方体形，其中心处开有圆孔，进出油口嵌件嵌入在箱盖上；圆盘嵌件为圆盘状，圆盘嵌件嵌入在箱盖上，圆盘嵌件中心处开有圆形的中心孔，在中心孔外围均匀环布有6个用于连接导柱的螺纹孔；导柱为两端直径不同且两端都带有外螺纹的圆柱状或倒圆台状，其中直径小的一端连接在圆盘嵌件的螺纹孔中，每个圆盘嵌件的六个螺纹孔分别连接六根导柱。所述复合材料为纤维增强树脂基复合材料，纤维选用玻璃纤维和玄武岩纤维中的一种或几种，树脂为环氧树脂、不饱和树脂、酚醛树脂或乙烯基树脂；泡沫为PVC、PET、PMI、PEI中的一种或几种；加强筋为玻纤增强树脂基复合材料。箱体的侧壁厚度都为32mm，其中，复合材料厚度为12mm、泡沫厚度为20mm；箱体底部的厚度为40mm，其中，复合材料厚度为15mm、泡沫厚度为25mm；箱盖的厚度为35mm，其中，复合材料厚度为15mm、泡沫厚度为20mm。箱体的前侧面下部设有长方体接线柱嵌件，接线柱嵌件上设有用于嵌入输入输出接线柱的截面为梯形的接线柱孔，输入输出接线柱的两头均带有外螺纹、中间段为圆台形，输入输出接线柱的一头嵌入式连接在接线柱嵌件。接线柱嵌件采用具有绝缘性能的的玻纤增强环氧树脂复合材料，接线柱嵌件预埋在箱体上后与箱体一体成型；输入输出接线柱采用不锈钢材料，输入输出接线柱通过结构胶与接线柱嵌件相粘接。箱体的左侧面和右侧面对称安装有4个箱体外部安装件，每侧安装两个箱体外部安装件；箱体外部安装件为不锈钢材料，箱体外部安装件通过结构胶粘接在箱体上；箱体外部安装件为安装吊耳。所述的复合材料电气绝缘箱还包括下法兰、上法兰和设置在箱体与箱盖之间的密封条；箱体为长方体结构，箱体内部为长方体空腔；箱体顶部设有向外延伸的法兰边，在法兰边上设有密封槽，密封条位于密封槽内；法兰边上密封槽外围设有螺栓孔一，下法兰位于法兰边下面，下法兰上设置有与螺栓孔一相配合的螺栓孔二；箱盖为长方体平板状，箱盖顶面边缘附近设有法兰槽，上法兰安装在法兰槽内，上法兰上设有与与螺栓孔一相配合的螺栓孔三，箱盖与箱体通过螺栓密封连接。上法兰和下法兰均采用不锈钢材料，上法兰和下法兰分别通过结构胶粘接箱盖和箱体。箱体底部嵌有用于安装电气元件的电气元件安装嵌件；电气元件安装嵌件、进出油口嵌件和圆盘嵌件均为不锈钢材料，电气元件安装嵌件、进出油口嵌件和圆盘嵌件均预埋在箱体上后与箱体一体成型；箱体中填充有绝缘物质，绝缘物质为变压器油或六氟化硫气体。一种复合材料电气绝缘箱的制造方法，包括：制造箱体的步骤；制造箱盖的步骤；连接法兰的步骤；将箱盖和箱体连接的步骤；制造箱体的步骤包括：S1:准备内腔形状与电气绝缘箱箱体相配合的模具，在模具腔内涂覆脱模剂；根据箱体的形状，裁剪备用的纤维织物，加工泡沫和加强筋，并准备好需要的嵌件；S2:将纤维织物、泡沫、加强筋和嵌件根据预先设定的铺层顺序进行铺设；S3:铺设完成后，通过固化成型工艺，得到箱体成品；S4：对所得的箱体成品进行后加工，完成箱体的制造。连接法兰的步骤包括：在箱体上粘接好下法兰，在箱盖上粘接好上法兰；将箱盖和箱体连接的步骤包括：将密封条放入箱体顶部的密封槽内，用螺栓将箱盖和箱体密封固定连接，完成复合材料电气绝缘箱的制造；嵌件包括接线柱嵌件、电气安装嵌件；步骤S2中，铺层顺序为：纤维织物作为底层进行铺设，准备铺放嵌件的箱体侧壁的铺设厚度大于8mm，接着铺设加强筋和泡沫，再将嵌件铺放到预定位置，最后在加强筋和泡沫上面铺设纤维织物；具体铺层方法包括：箱体的四周侧壁先铺设厚度为1mm的玻璃纤维平纹布，箱体底部铺设厚度为12mm的玻璃纤维平纹布；然后在箱体底部和四周侧壁铺设预成型好的加强筋，接着在底部和四周侧壁铺设加工好了的PET泡沫；再将接线柱嵌件、电气安装嵌件铺放到预定位置；最后在四周侧壁铺设厚度为11mm玻璃纤维平纹布，在底部铺设厚度为3mm的玻璃纤维平纹布。在箱体上安装好输入输出接线柱；制造箱盖时，在箱盖中的预定位置铺放进出油口嵌件、圆盘嵌件；在圆盘嵌件上连接好导柱；步骤S1中，加工泡沫时，在泡沫上加工好与嵌件形状匹配的孔或槽；步骤S3中，固化成型工艺是指真空导入固化工艺、RTM工艺或热压罐工艺；采用热压罐工艺时，步骤S1中的备用的纤维织物是指用树脂固化液进行预浸后的玻璃纤维织物预浸料或玄武岩纤维织物预浸料；真空导入固化工艺的具体步骤包括：A;铺层完成后，在纤维织物铺层上依次铺设脱模布、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料电气绝缘箱，包括箱体、连接在箱体上面的箱盖、安装在箱体前侧面下部的输入输出接线柱，其特征是，还包括用于安装箱体的箱体外部安装件，箱体的左侧面和右侧面均连接有箱体外部安装件；所述箱体和箱盖均为三明治结构，所述三明治结构包括由复合材料制作而成的表面层、由加强筋和泡沫制作而成的夹层。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料电气绝缘箱，包括箱体、连接在箱体上面的箱盖、安装在箱体前侧面下部的输入输出接线柱，其特征是，还包括用于安装箱体的箱体外部安装件，箱体的左侧面和右侧面均连接有箱体外部安装件；所述箱体和箱盖均为三明治结构，所述三明治结构包括由复合材料制作而成的表面层、由加强筋和泡沫制作而成的夹层。2.根据权利要求1所述的复合材料电气绝缘箱，其特征是，箱盖上面前部设有进出油口嵌件、后部一左一右设有两个圆盘嵌件，每个圆盘嵌件上连接有六根导柱；进出油口嵌件为长方体形，其中心处开有圆孔，进出油口嵌件嵌入在箱盖上；圆盘嵌件为圆盘状，圆盘嵌件嵌入在箱盖上，圆盘嵌件中心处开有圆形的中心孔，在中心孔外围均匀环布有6个用于连接导柱的螺纹孔；导柱为两端直径不同且两端都带有外螺纹的圆柱状或倒圆台状，其中直径小的一端连接在圆盘嵌件的螺纹孔中，每个圆盘嵌件的六个螺纹孔分别连接六根导柱。3.根据权利要求1所述的复合材料电气绝缘箱，其特征是，所述复合材料为纤维增强树脂基复合材料，纤维选用玻璃纤维和玄武岩纤维中的一种或几种，树脂为环氧树脂、不饱和树脂、酚醛树脂或乙烯基树脂；泡沫为PVC、PET、PMI、PEI中的一种或几种；加强筋采用玻纤增强树脂基复合材料；箱体的侧壁厚度为32mm，其中，复合材料厚度为12mm、泡沫厚度为20mm；箱体底部的厚度为40mm，其中，复合材料厚度为15mm、泡沫厚度为25mm；箱盖的厚度为35mm，其中，复合材料厚度为15mm、泡沫厚度为20mm。4.根据权利要求1所述的复合材料电气绝缘箱，其特征是，箱体的前侧面下部设有长方体接线柱嵌件，接线柱嵌件上设有用于嵌入输入输出接线柱的截面为梯形的接线柱孔，输入输出接线柱的两头均带有外螺纹、中间段为圆台形，输入输出接线柱的一头嵌入式连接在接线柱嵌件；接线柱嵌件采用具有绝缘性能的玻纤增强环氧树脂复合材料，接线柱嵌件预埋在箱体上后与箱体一体成型；输入输出接线柱采用不锈钢材料，输入输出接线柱通过结构胶与接线柱嵌件相粘接。5.根据权利要求1所述的复合材料电气绝缘箱，其特征是，箱体的左侧面和右侧面对称安装有4个箱体外部安装件，每侧安装两个箱体外部安装件；箱体外部安装件为不锈钢材料，箱体外部安装件通过结构胶粘接在箱体上；箱体外部安装件为安装吊耳。6.根据权利要求1所述的复合材料电气绝缘箱，其特征是，还包括下法兰、上法兰和设置在箱体与箱盖之间的密封条；箱体为长方体结构，箱体内部为长方体空腔；箱体顶部设有向外延伸的法兰边，在法兰边上设有密封槽，密封条位于密封槽内；法兰边上密封槽外围设有螺栓孔一，下法兰位于法兰边下面，下法兰上设置有与螺栓孔一相配合的螺栓孔二；箱盖为长方体平板状，箱盖顶面边缘附近设有法兰槽，上法兰安装在法兰槽内，上法兰上设有与与螺栓孔一相配合的螺栓孔三，箱盖与箱体通过螺栓密封连接；上法兰和下法兰均采用不锈钢材料，上法兰和下法兰分别通过结构胶粘接箱盖和箱体。7.根据权利要求1所述的复合材料电气绝缘箱，其特征是，箱体底部嵌有用于安装电气元件的电气元件安装嵌件；电气元件安装嵌件、进出油口嵌件和圆盘嵌件均为不锈钢材料，电气元件安装嵌件、进出油口嵌件和圆盘嵌件均预埋在箱体上后与箱体一体成型；箱体中填充有绝缘物质，绝缘物质为变压器油或六氟化硫气体。8.一种复合材料电气绝缘箱的制造方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元，刘波，李建林，严立专，樊凯，王遵，周升，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43