[发明专利]一种支柱绝缘子

说明书

技术领域

本发明涉及一种支柱绝缘子。

背景技术

瓷瓶断裂所引起的事故严重影响电力系统的安全运行，据有关部门统计，支柱瓷绝缘子断裂的主要部位，在铸铁法兰和瓷绝缘子的结合部，即铸铁法兰外露约10mm至铸铁法兰内约20mm范围内，这是国内瓷瓶断裂的一个基本特点。产生裂纹的原因主要有二：一是因为陶瓷的热膨胀系数小而铸铁的膨胀系数相对较大，当温度骤降时，铸铁座对陶瓷绝缘子形成过大的拘紧力，因而形成裂纹；二是支柱瓷绝缘子是高温烧结成的电瓷产品，属于脆性材料，材料不够均匀，或加工使用过程中受力不均等，都会造成极为细小的孔洞或裂纹，成为断裂源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以有效降低绝缘子根部出现裂纹、断裂的几率并有效延长绝缘子使用寿命的支柱绝缘子。

本发明采用如下技术方案：

一种支柱绝缘子，其特征在于其包括绝缘子主体以及通过水泥固定层分别与绝缘子主体根部和顶部固定的铸铁座，所述的绝缘子主体由根部至顶部依次包括微米氧化锆陶瓷层、过渡层和普通陶瓷层；所述过渡层中由下至上微米氧化锆陶瓷含量逐渐降低，普通陶瓷含量逐渐增加。

所述微米氧化锆陶瓷层的厚度为高于根部的铸铁座10mm，过渡层的厚度不低于微米氧化锆陶瓷层至绝缘子主体上第一伞裙（1-4）之间距离的20%。

在泥坯烧结制造工艺中通过坯片叠层法来形成过渡层，具体步骤为：

（1）采用流延法制备不同成分配比的一系列坯片，坯片中微米氧化锆所占质量或体积配比由95%至5%按梯度变化，各层的变化梯度不应超过5%，单层坯片厚度根据过渡层的厚度H确定。其具体步骤包括:混料、料浆制备、流延、干燥。干燥后的坯片中固体物料含量应与绝缘子泥坯中固体物料含量在误差允许范围内保持一致，以保证烧结成型时变形一致。

（2）裁切、叠层——将制备好的坯片根据绝缘子根部的直径裁切成相应尺寸的坯片，并将坯片按成分梯度依次叠在一起并适当加压成型，形成过渡层。

将微米氧化锆陶瓷层、过渡层、普通陶瓷层组合并采取适当方法使三者紧密结合后烧结成型。

本发明的有益效果：（1）本发明与铸铁法兰胶装部位的根部采用高强微米氧化锆陶瓷，根部的纯度与致密度较绝缘子主体提高很多，减少了细小的孔洞或裂纹等原始缺陷出现的概率；（2）本发明绝缘子根部高强微米氧化锆陶瓷层（膨胀系数：9.4×10^-6/℃、弹性模量：190GPa）的热膨胀系数及弹性模量与铸铁（膨胀系数：10.4×10^-6/℃、弹性模量：120GPa）相近，有效降低了铸铁座对陶瓷绝缘子根部造成的拘紧力，从而改善支柱式绝缘子与铸铁座接合处应力状态，避免因铸铁座与绝缘子根部的膨胀系数差异太大而使绝缘子出现裂纹，延长绝缘子的使用寿命；（3）高强微米氧化锆陶瓷层与绝缘子普通陶瓷层之间的过渡层中，微米氧化锆陶瓷由95%至5%按梯度变化，且各层的变化梯度不超过5%，降低了绝缘子主体与根部之间因化学成分不同而产生的应力集中，机械强度得到有效保证。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

在附图中：1-1微米氧化锆陶瓷层、1-2过渡层、1-3普通陶瓷层、1-4第一伞裙、2铸铁座、3固定层。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括绝缘子主体以及通过水泥固定层3分别与绝缘子主体根部和顶部固定的铸铁座2，所述的绝缘子主体由根部至顶部依次包括微米氧化锆陶瓷层1-1、过渡层1-2和普通陶瓷层1-3；所述过渡层1-2中微米氧化锆陶瓷含量逐渐降低，普通陶瓷含量逐渐增加。所述微米氧化锆陶瓷层1-1的厚度为高于根部的铸铁座10mm，过渡层1-2的厚度H不低于微米氧化锆陶瓷层顶端至绝缘子主体上第一伞裙（1-4）高度之间距离的20%。

在泥坯烧结制造工艺中通过坯片叠层法来形成过渡层，具体步骤为：

（1）采用流延法制备不同成分配比的一系列坯片，坯片中微米氧化锆陶瓷所占配比由95%至5%按梯度变化，各层的变化梯度不超过5%，单层坯片厚度根据过渡层的厚度H确定；

（2）裁切、叠层——将制备好的坯片根据绝缘子根部的直径裁切处相应尺寸的坯片，并将坯片按成分梯度依次叠在一起并加压成型，形成过渡层。

将微米氧化锆陶瓷层、过渡层、普通陶瓷层组合并采取适当方法使三者紧密结合后烧结成型。

本发明可有效降低绝缘子根部出现裂纹、断裂的几率并有效延长绝缘子使用寿命。