一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构及其制作方法，端部金属件结构的外套筒套设于金属内嵌件的外部，金属内嵌件的一端伸出于外套筒，金属内嵌件的该端处于外套筒外的部分设有销孔，金属内嵌件的另一端与外套筒的另一端之间形成有第一环形空隙，纤维增强环氧复合管的一端从所述第一环形空隙中插入外套筒的内腔，纤维增强环氧复合管的外表面与外套筒的内壁之间形成有注胶空腔，所述注胶空腔的纵截面为一端大一端小的形状，注胶空腔的小端为靠近所述第一环形空隙的一端，所述注胶空腔内部填充有粘结剂。本发明专利技术解决了金属件和纤维增强环氧复合管之间界面粘接性能不佳而引发的机械以及绝缘问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构及其制作方法
本专利技术属于电力设备结构设计优化
，特别涉及特高压GIS用绝缘拉杆纤维增强环氧复合管与端部金属件的粘接结构，具体是一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构及其制作方法。
技术介绍
绝缘拉杆是特高压气体绝缘金属封闭开关设备(GasInsulatedSwitchgear,GIS)的关键部件，是联系GIS断路器触头和操作机构部分的纽带，在GIS断路器分闸、合闸过程中需要承受瞬时施加的冲击载荷，同时还受到运行时电场的长期作用，其机械、电气性能的优劣关系着系统运行的安全稳定。目前对于GIS断路器绝缘拉杆，当其采用芳纶-聚酯纤维增强环氧复合管作为主绝缘材料时，仅采用过盈装配、通过环氧型粘接剂将纤维增强环氧复合管与端部金属件进行连接，粘接界面在运行条件下主要承受剪切力，在长期作用下，粘接强度和稳定性难以满足特高压GIS的要求，现有特高压GIS绝缘拉杆金属件拉脱、放电等事故时有发生。特高压GIS绝缘拉杆端部金属件的结构涉及到金属件的组成和外形轮廓、金属件对金属-复合管-SF6气体三结合点屏蔽、金属件与纤维增强环氧复合管的粘接方法和工艺步骤等多种因素，需要从结构和制造流程上考虑包括安装固定、粘接强度、电场屏蔽等方面的因素，现有产品和设计难以满足GIS对上述性能的要求。现有技术存在的问题包括金属件与环氧纤维复合管粘接的剪切强度不足引发破坏，导致绝缘拉杆拉脱，即纤维增强环氧复合管从端部金属件中拉出；长期作用下在应力集中使粘接界面形成气隙或纤维增强环氧复合管内产生分层形成缺陷，在电场、应力场的作用下缺陷发展，由此发生贯穿性放电。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是为了提出一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构及其制作方法，以解决金属件和纤维增强环氧复合管之间界面粘接性能不佳而引发的机械以及绝缘问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构，包括外套筒、金属内嵌件和纤维增强环氧复合管，外套筒套设于金属内嵌件的外部，金属内嵌件的一端伸出于外套筒，金属内嵌件的该端处于外套筒外的部分设有销孔，金属内嵌件的另一端与外套筒的另一端之间形成有第一环形空隙，纤维增强环氧复合管的一端从所述第一环形空隙中插入外套筒的内腔，纤维增强环氧复合管的外表面与外套筒的内壁之间形成有注胶空腔，所述注胶空腔的纵截面为一端大一端小的形状，注胶空腔的小端为靠近所述第一环形空隙的一端，所述注胶空腔内部填充有粘结剂。优选的，金属内嵌件伸出于外套筒一端在位于外套筒内的一侧设有凸缘，凸缘与外套筒相抵，纤维增强环氧复合管伸入外套筒一端的端面与所述凸缘连接，所述纤维增强环氧复合管位于外套筒内的一端沿纤维增强环氧复合管的轴向具有拉预应力，纤维增强环氧复合管与粘结剂之间存在界面剪切预应力。优选的，纤维增强环氧复合管的内表面在所述第一环形空隙处与金属内嵌件外壁之间过盈配合，纤维增强环氧复合管的外表面在所述第一环形空隙处与外套筒内壁之间过盈配合，纤维增强环氧复合管与金属内嵌件在第一环形空隙处的轴向接触长度和纤维增强环氧复合管与外套筒在第一环形空隙处的轴向接触长度相同。优选的，金属内嵌件在位于外套筒内的部分包括相邻设置的大径段和小径段，大径段的直径大于小径段的直径，所述大径段与纤维增强环氧复合管的内表面在所述第一环形空隙处过盈配合，所述小径段的直径小于纤维增强环氧复合管的内径，纤维增强环氧复合管的内表面与所述小径段之间形成有第二环形空隙，第二环形空隙中填充有粘结剂，纤维增强环氧复合管上开设有与所述第二环形空隙连通的溢胶孔。优选的，所述外套筒内轮廓包括相邻设置的平行段和倾斜段，平行段与纤维增强环氧复合管的外表面在所述第一环形空隙处过盈配合，倾斜段与纤维增强环氧复合管之间外套筒的内壁之间形成注胶空腔，外套筒的上开设有与所述注胶空腔连通的溢胶孔。优选的，所述环氧纤维复合管和外套筒的溢胶孔位置相对且同轴。优选的，所述注胶空腔纵截面的形状为楔形，金属内嵌件沿轴心开设有贯穿金属内嵌件的检视孔。优选的，金属内嵌件位于外套筒内的一端与外套筒的端部平齐，金属内嵌件该端的端面为光滑的曲面，该端面的边缘设有第一倒角；外套筒上与金属内嵌件之间形成所述第一环形空隙的一端从所述第一环形空隙处至端部的直径逐渐增大，外套筒该端的端面为光滑的弧面，外套筒的该端从所述第一环形空隙处至该端端部部分的内径大于纤维增强环氧复合管的外径，外套筒该端的内表面在所述第一环形空隙处设有第二倒角，第二倒角与所述第一倒角正对，第二倒角和第一倒角角度相同，第二倒角与纤维增强环氧复合管的夹角以及第一倒角与纤维增强环氧复合管的夹角不小于30°。本专利技术纤维增强环氧复合管的两端均设有所述外套筒和所述金属内嵌件，纤维增强环氧复合管两端的外套筒和所述金属内嵌件与纤维增强环氧复合管的连接方式相同。本专利技术如上所述用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构的制作方法，包括如下步骤：S1，将外套筒、金属内嵌件和纤维增强环氧复合管装配到位；S2，向注胶空腔内注入粘结剂，使粘结剂充满注胶空腔，待粘结剂固化。优选的，当本专利技术的金属内嵌件伸出于外套筒一端在位于外套筒内的一侧设有凸缘的情况下，装配外套筒、金属内嵌件和纤维增强环氧复合管时，将纤维增强环氧复合管的端部与所述凸缘连接，待外套筒、金属内嵌件和纤维增强环氧复合管装配到位后，通过金属内嵌件对纤维增强环氧复合管施加轴向拉力，然后再向外套筒的内腔注满粘结剂，粘结剂固化后，撤除对金属内嵌件上的拉力。此外，当本专利技术纤维增强环氧复合管的内表面与金属内嵌件的小径段之间形成有第二环形空隙时，在注入粘结剂前，通过对金属内嵌件对纤维增强环氧复合管施加轴向拉力，在注入粘结剂时需要将所述注胶空腔以及第二环形空隙均注满粘结剂，然后待粘结剂固化，撤掉施加在金属内嵌件上的拉力，制作完成。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构中，纤维增强环氧复合管的外表面与外套筒的内壁之间形成有注胶空腔，该注胶空腔的纵截面为一端大一端小的形状，因此当绝缘拉杆受拉时，外套筒、金属内嵌件和纤维增强环氧复合管之间会呈现越拉越紧的情况，使得金属内嵌件和纤维增强环氧复合管之间的连接更为可靠并且能够承受更高的拉力，进而保证了本专利技术用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构使用时的可靠性。进一步的，注胶空腔纵截面的形状为楔形，当粘接剂固化后，在拉杆承受拉伸作用力时，外套筒与粘接剂之间界面可形成法向力，使端部金属同时减小了拉伸时金属-粘接剂界面的剪切力，增强了金属-粘接剂-纤维增强环氧复合管的粘接强度。进一步的，纤维增强环氧复合管的内表面与小径段之间形成有第二环形空隙，第二环形空隙中填充有粘结剂，因此能够提高纤维增强环氧复合管与金属内嵌件之间的连接面积，提高连接的强度。进一步的，由于金属与纤维增强环氧复合管粘接的拉伸与剪切强度不同，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构，其特征在于，包括外套筒(1)、金属内嵌件(2)和纤维增强环氧复合管(3)，外套筒(1)套设于金属内嵌件(2)的外部，金属内嵌件(2)的一端伸出于外套筒(1)，金属内嵌件(2)的该端处于外套筒(1)外的部分设有销孔(13)，金属内嵌件(2)的另一端与外套筒(1)的另一端之间形成有第一环形空隙，纤维增强环氧复合管(3)的一端从所述第一环形空隙中插入外套筒(1)的内腔，纤维增强环氧复合管(3)的外表面与外套筒(1)的内壁之间形成有注胶空腔，所述注胶空腔的纵截面为一端大一端小的形状，注胶空腔的小端为靠近所述第一环形空隙的一端，所述注胶空腔内部填充有粘结剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构，其特征在于，包括外套筒(1)、金属内嵌件(2)和纤维增强环氧复合管(3)，外套筒(1)套设于金属内嵌件(2)的外部，金属内嵌件(2)的一端伸出于外套筒(1)，金属内嵌件(2)的该端处于外套筒(1)外的部分设有销孔(13)，金属内嵌件(2)的另一端与外套筒(1)的另一端之间形成有第一环形空隙，纤维增强环氧复合管(3)的一端从所述第一环形空隙中插入外套筒(1)的内腔，纤维增强环氧复合管(3)的外表面与外套筒(1)的内壁之间形成有注胶空腔，所述注胶空腔的纵截面为一端大一端小的形状，注胶空腔的小端为靠近所述第一环形空隙的一端，所述注胶空腔内部填充有粘结剂。


2.根据权利要求1所述的一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构，其特征在于，金属内嵌件(2)伸出于外套筒(1)一端在位于外套筒(1)内的一侧设有凸缘(10)，凸缘(10)与外套筒(1)相抵，纤维增强环氧复合管(3)伸入外套筒(1)一端的端面与所述凸缘(10)连接，所述纤维增强环氧复合管(3)位于外套筒(1)内的一端沿纤维增强环氧复合管(3)的轴向具有拉预应力，纤维增强环氧复合管(3)粘结剂之间存在界面剪切预应力。


3.根据权利要求1或2所述的一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构，其特征在于，纤维增强环氧复合管(3)的内表面在所述第一环形空隙处与金属内嵌件(2)外壁之间过盈配合，纤维增强环氧复合管(3)的外表面在所述第一环形空隙处与外套筒(1)内壁之间过盈配合，纤维增强环氧复合管(3)与金属内嵌件(2)在第一环形空隙处的轴向接触长度和纤维增强环氧复合管(3)与外套筒(1)在第一环形空隙处的轴向接触长度相同。


4.根据权利要求3所述的一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构，其特征在于，金属内嵌件(2)在位于外套筒(1)内的部分包括相邻设置的大径段和小径段，大径段的直径大于小径段的直径，所述大径段与纤维增强环氧复合管(3)的内表面在所述第一环形空隙处过盈配合，所述小径段的直径小于纤维增强环氧复合管(3)的内径，纤维增强环氧复合管(3)的内表面与所述小径段之间形成有第二环形空隙，第二环形空隙中填充有粘结剂，纤维增强环氧复合管(3)上开设有与所述第二环形空隙连通的溢胶孔。


5.根据权利要求3所述的一种用于气体绝缘开关设备传动绝缘杆的端部金属件结构，其特征在于，所述外套筒(1)内轮廓包括相邻设置的平行段和倾...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭宗仁，吴泽华，靳守锋，朱思佳，吴青松，陈允，王浩然，廖巍，胡睿智，
申请(专利权)人：西安交通大学，国网上海市电力公司，中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61