【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力设备，具体为一种耐老化的高压绝缘子及其制造工艺。
技术介绍
1、在电力系统中，高压绝缘子是保证电力传输安全和稳定的关键设备，其主要功能是支撑和隔离导电部分，防止电流泄漏和短路事故。然而，由于长期暴露在恶劣的自然环境下，包括高温、紫外线辐射、湿气、污染物质等，传统的高压绝缘子容易老化、性能退化，从而影响整个电力系统的安全和可靠性。
2、传统绝缘子通常采用陶瓷或玻璃材料制成，虽然这些材料具有良好的绝缘性能和机械强度，但它们的耐老化性和自清洁能力较差，需要频繁的维护和清洁。此外，陶瓷和玻璃绝缘子在极端温度下容易破裂，且对温度变化的适应性较差。
3、为了解决这些问题，一些现有技术尝试通过改进绝缘子的材料和设计来提高其性能和耐用性。例如，一些技术采用复合材料作为绝缘体的主要材料，以提高其耐候性和抗冲击性能。另一些技术则在绝缘子表面涂覆特殊涂层，以提高其疏水性和抗污染能力。
4、然而，现有技术仍存在一些不足。例如，虽然复合材料和特殊涂层能在一定程度上改善绝缘子的耐老化和自清洁性能，但它们通常无法根据环境条件自动调节绝缘子的性能，且在极端温度下仍可能出现性能退化。此外，现有技术中的绝缘子通常缺乏有效的温度调节机制，无法主动散热和调节表面温度，这在高温环境下尤为不利。
5、因此，存在一种迫切需求，开发一种新型高压绝缘子，能够有效抵抗环境老化，自动调节表面温度，并提供更好的性能和更长的使用寿命。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种耐老化的高压绝缘子，包括位于中心的芯杆和套设在芯杆外的多个上下间距设置的绝缘伞；所述绝缘伞上端面为上凸的弧面，下端面为上凹的弧面；所述绝缘伞表面涂覆有涂层；所述涂层由聚二甲基硅氧烷基体组成，其中包含有至少一种疏水性添加剂和至少一种耐老化剂。
4、其中，所述疏水性添加剂选自氟化硅烷或氧化硅纳米粒子，用以提高涂层的疏水性能；所述耐老化剂选自苯并三唑类化合物或苯酮类紫外线吸收剂，用以提高涂层的抗紫外线能力和热稳定性。
5、其中，所述聚二甲基硅氧烷基体的重量百分比为90-98％；所述疏水性添加剂由0.5-2重量百分比的氟化硅烷和0.5-2重量百分比的氧化硅纳米粒子组成，其总量不超过4重量百分比；所述耐老化剂由0.1-1重量百分比的苯并三唑类化合物和0.1-1重量百分比的苯酮类紫外线吸收剂组成，其总量不超过2重量百分比；
6、其中，涂层采用多层涂覆结构，每层厚度约为10-50微米，总涂层厚度不超过200微米。
7、其中，相邻两绝缘伞之间的芯杆外固定套设有双扩口套筒；所述双扩口套筒与芯杆围合出竖直环形风道；所述双扩口套筒上端向外弯曲延伸出上裙片；所述上裙片与位于其上方的绝缘伞的下端弧面围合出上过风环道；所述双扩口套筒下端向外弯曲延伸出下裙片；所述下裙片与位于其下方的绝缘伞的上端弧面围合出下过风环道；所述上过风环道的缝隙高度大于下过风环道的缝隙高度，使外部气流穿过上过风环道的气流流速小于穿过下过风环道的气流流速，致使外部气流通过时上过风环道的气压大于下过风环道的气压，该压差引导气流从上过风环道进入竖直环形风道并从下过风环道吹出；吹出的气流沿双扩口套筒下方的绝缘伞上端弧面附面流动；所述双扩口套筒通过若干支柱与绝缘伞或芯杆连接，与绝缘伞连接时所述支柱设置在绝缘伞靠近根部的位置；所述绝缘伞内嵌设有热形变驱动结构；所述热形变驱动结构一端与芯杆固定连接，另一端延伸至绝缘伞中部，在热膨胀时驱动绝缘伞向上偏转变形以增大上过风环道的间隙高度，并减小下过风环道的间隙高度，增大气压差。
8、其中，所述热形变驱动结构为热膨胀系数较大的刚性杆，且刚性杆的姿态整体倾斜朝上，使其在热膨胀时推动绝缘伞向上偏转变形；所述刚性杆为铝杆、铜杆、钾钠铌酸盐陶瓷杆或钛酸铅陶瓷杆。
9、其中，所述热形变驱动结构为可在两个不同的温度下反复切换形状镍钛形状记忆合金，以使其温度高于上阈值时向上弯曲形变带动绝缘伞向上偏转变形，在温度低于下阈值时回复初始形态；所述上阈值为镍钛形状记忆合金中马氏体开始转变为阿氏体的温度；所述下阈值为镍钛形状记忆合金中阿氏体开始转变为马氏体的温度。
10、其中，所述热形变驱动结构为小型气缸，且气缸的姿态整体倾斜朝上，温度高时气缸中的空气受热膨胀推动推杆前移，使绝缘伞向上偏转变形。
11、其中，所述热形变驱动结构为双金属条结构，所述双金属条结构由两种具有不同热膨胀系数的金属紧密结合在一起构成；当温度变化时，两种金属以不同的速率膨胀或收缩，导致整个条形弯曲，使绝缘伞偏转变形。
12、其中，所述高压绝缘子的制备工艺包括：
13、①采用高强度玻璃纤维增强复合材料或等效材料制作芯杆；
14、②在芯杆上固定热形变驱动结构；
15、③采用注射成型技术配合模具一体注塑出绝缘伞并使其固着在芯杆上；绝缘伞将热形变驱动结构包覆在内；所述双扩口套筒可与绝缘伞一同注塑或第二次注塑或后续组装；
16、④采用喷涂、刷涂、浸涂的方法对绝缘伞进行涂覆；
17、⑤对完成的高压绝缘子进行视觉和结构完整性检查；进行绝缘测试和电压耐受测试，并在模拟环境中测试热形变驱动结构的响应特性和气流动力学特性。
18、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
19、1、本专利技术的高压绝缘子设计包含了多个创新组件和材料，旨在提升其性能、耐久性和可靠性：
20、提高绝缘性能和安全性：
21、优化的绝缘伞设计：上凸的弧面和下凹的弧面结合提供了更长的漏电路径和改善的电场分布，从而增强了绝缘性能，减少电弧和放电的风险。
22、多层涂层：每层约10-50微米的多层涂覆结构进一步提高了绝缘性能，总厚度控制在200微米以内，保证足够的绝缘强度而不牺牲设备的响应灵敏度。
23、增强耐老化能力和长期稳定性：
24、疏水性添加剂：氟化硅烷或氧化硅纳米粒子的加入显著提高了表面的疏水性，有效减少了水分和污染物的积累，从而降低了长期使用中的老化和磨损。
25、耐老化剂：苯并三唑类化合物或苯酮类紫外线吸收剂的使用增强了涂层对紫外线和热氧化的抵抗力，延长了绝缘子的使用寿命。
26、提升结构强度和可靠性：
27、高强度材料：采用玻璃纤维增强复合材料或等效材料制作的芯杆提供了卓越的机械强度和耐腐蚀性能，确保了绝缘子在恶劣环境下的稳定性和可靠性。
28、注射成型技术：采用注射成型技术一体注塑出绝缘伞确保了零件的精确度和一致性，减少了组装误差和潜在的故障点。
29、减少维护需求和成本：
【技术保护点】
1.一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：包括位于中心的芯杆(1)和套设在芯杆(1)外的多个上下间距设置的绝缘伞(2)；所述绝缘伞(2)上端面为上凸的弧面，下端面为上凹的弧面；所述绝缘伞(2)表面涂覆有涂层；所述涂层由聚二甲基硅氧烷基体组成，其中包含有至少一种疏水性添加剂和至少一种耐老化剂。
2.如权利要求1所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：所述疏水性添加剂选自氟化硅烷或氧化硅纳米粒子，用以提高涂层的疏水性能；所述耐老化剂选自苯并三唑类化合物或苯酮类紫外线吸收剂，用以提高涂层的抗紫外线能力和热稳定性。
3.如权利要求2所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷基体的重量百分比为90-98％；所述疏水性添加剂由0.5-2重量百分比的氟化硅烷和0.5-2重量百分比的氧化硅纳米粒子组成，其总量不超过4重量百分比；所述耐老化剂由0.1-1重量百分比的苯并三唑类化合物和0.1-1重量百分比的苯酮类紫外线吸收剂组成，其总量不超过2重量百分比。
4.如权利要求3所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：涂层采用多层涂覆结构，每层厚度约
5.如权利要求1所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：相邻两绝缘伞(2)之间的芯杆(1)外固定套设有双扩口套筒(3)；所述双扩口套筒(3)与芯杆(1)围合出竖直环形风道(35)；所述双扩口套筒(3)上端向外弯曲延伸出上裙片(31)；所述上裙片(31)与位于其上方的绝缘伞(2)的下端弧面围合出上过风环道(32)；所述双扩口套筒(3)下端向外弯曲延伸出下裙片(33)；所述下裙片(33)与位于其下方的绝缘伞(2)的上端弧面围合出下过风环道(34)；所述上过风环道(32)的缝隙高度大于下过风环道(34)的缝隙高度，使外部气流穿过上过风环道(32)的气流流速小于穿过下过风环道(34)的气流流速，致使外部气流通过时上过风环道(32)的气压大于下过风环道(34)的气压，该压差引导气流从上过风环道(32)进入竖直环形风道(35)并从下过风环道(34)吹出；吹出的气流沿双扩口套筒(3)下方的绝缘伞(2)上端弧面附面流动；所述双扩口套筒(3)通过若干支柱(36)与绝缘伞(2)或芯杆(1)连接，与绝缘伞(2)连接时所述支柱(36)设置在绝缘伞(2)靠近根部的位置；所述绝缘伞(2)内嵌设有热形变驱动结构(21)；所述热形变驱动结构(21)一端与芯杆(1)固定连接，另一端延伸至绝缘伞(2)中部，在热膨胀时驱动绝缘伞(2)向上偏转变形以增大上过风环道(32)的间隙高度，并减小下过风环道(34)的间隙高度，增大气压差。
6.如权利要求5所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：所述热形变驱动结构(21)为热膨胀系数较大的刚性杆，且刚性杆的姿态整体倾斜朝上，使其在热膨胀时推动绝缘伞(2)向上偏转变形；所述刚性杆为铝杆、铜杆、钾钠铌酸盐陶瓷杆或钛酸铅陶瓷杆。
7.如权利要求5所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：所述热形变驱动结构(21)为可在两个不同的温度下反复切换形状镍钛形状记忆合金，以使其温度高于上阈值时向上弯曲形变带动绝缘伞(2)向上偏转变形，在温度低于下阈值时回复初始形态；所述上阈值为镍钛形状记忆合金中马氏体开始转变为阿氏体的温度；所述下阈值为镍钛形状记忆合金中阿氏体开始转变为马氏体的温度。
8.如权利要求5所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：所述热形变驱动结构(21)为小型气缸，且气缸的姿态整体倾斜朝上，温度高时气缸中的空气受热膨胀推动推杆前移，使绝缘伞(2)向上偏转变形。
9.如权利要求5所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：所述热形变驱动结构(21)为双金属条结构，所述双金属条结构由两种具有不同热膨胀系数的金属紧密结合在一起构成；当温度变化时，两种金属以不同的速率膨胀或收缩，导致整个条形弯曲，使绝缘伞(2)偏转变形。
10.如权利要求5所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：所述高压绝缘子的制备工艺包括：
...【技术特征摘要】
1.一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：包括位于中心的芯杆(1)和套设在芯杆(1)外的多个上下间距设置的绝缘伞(2)；所述绝缘伞(2)上端面为上凸的弧面，下端面为上凹的弧面；所述绝缘伞(2)表面涂覆有涂层；所述涂层由聚二甲基硅氧烷基体组成，其中包含有至少一种疏水性添加剂和至少一种耐老化剂。
2.如权利要求1所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：所述疏水性添加剂选自氟化硅烷或氧化硅纳米粒子，用以提高涂层的疏水性能；所述耐老化剂选自苯并三唑类化合物或苯酮类紫外线吸收剂，用以提高涂层的抗紫外线能力和热稳定性。
3.如权利要求2所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷基体的重量百分比为90-98％；所述疏水性添加剂由0.5-2重量百分比的氟化硅烷和0.5-2重量百分比的氧化硅纳米粒子组成，其总量不超过4重量百分比；所述耐老化剂由0.1-1重量百分比的苯并三唑类化合物和0.1-1重量百分比的苯酮类紫外线吸收剂组成，其总量不超过2重量百分比。
4.如权利要求3所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：涂层采用多层涂覆结构，每层厚度约为10-50微米，总涂层厚度不超过200微米。
5.如权利要求1所述的一种耐老化的高压绝缘子，其特征在于：相邻两绝缘伞(2)之间的芯杆(1)外固定套设有双扩口套筒(3)；所述双扩口套筒(3)与芯杆(1)围合出竖直环形风道(35)；所述双扩口套筒(3)上端向外弯曲延伸出上裙片(31)；所述上裙片(31)与位于其上方的绝缘伞(2)的下端弧面围合出上过风环道(32)；所述双扩口套筒(3)下端向外弯曲延伸出下裙片(33)；所述下裙片(33)与位于其下方的绝缘伞(2)的上端弧面围合出下过风环道(34)；所述上过风环道(32)的缝隙高度大于下过风环道(34)的缝隙高度，使外部气流穿过上过风环道(32)的气流流速小于穿过下过风环道(34)的气流流速，致使外部气流通过时上过风环道(32)的气压大于下过风环道(34)的气压，该压差引导...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晖，黄新城，陈其松，
申请(专利权)人：福建和盛崇业电瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：
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