Jakie wyzwania wiążą się z projektowaniem końcówek izolatorów z gumy silikonowej?

Projekt metalowych złączek do izolatorów silikonowych musi uwzględniać wiele wymagań, w tym uszczelnienie, optymalizację pola elektrycznego i połączenie mechaniczne. Jest również ograniczony procesami produkcyjnymi i ekstremalnymi środowiskami. Jakiekolwiek niedopatrzenie może prowadzić do awarii, takich jak kruche pęknięcie pręta rdzenia i uszkodzenie izolacji. Podstawowe wyzwania projektowe skupiają się na następujących aspektach:

Jakość uszczelnienia ma bezpośredni wpływ na to, czy pręt rdzenia izolatora jest skorodowany, co stanowi główne wyzwanie przy projektowaniu złączek. Uszczelnienie zewnętrzne polega na przyklejeniu osłony z gumy silikonowej do zewnętrznej powierzchni kształtki. Ta warstwa uszczelniająca jest narażona na działanie środowiska, podatna na wyładowania koronowe, wyładowania łukowe i naturalną erozję, co powoduje wysokie ryzyko uszkodzeń. Uszczelnienie wewnętrzne opiera się na połączeniu rowków uszczelniających i szczeliwa zapobiegającego wnikaniu wody, ale produkcja wymaga zastosowania środka sprzęgającego wewnątrz złączki.-Jednolitość i kompletność powłoki wewnętrznej są trudne do sprawdzenia. Dodatkowo, uwięzienie powietrza podczas wtryskiwania gumy silikonowej do złączki powoduje zużycie środków wulkanizujących, powodując częściową niewulkanizację. Wewnętrznych wad wulkanizacyjnych po formowaniu nie można wykryć wizualnie, co znacznie zwiększa ryzyko uszkodzenia uszczelnienia.

Koncentracja pola elektrycznego zwykle występuje na styku końcówki i pręta rdzenia izolatorów kompozytowych. Jeśli natężenie pola elektrycznego przekroczy siłę przebicia powietrza, nastąpi wyładowanie koronowe, przyspieszające starzenie się pręta rdzenia i uszkodzenie uszczelnienia. Pierścienie wyrównujące napięcie są kluczem do poprawy rozkładu pola elektrycznego, ale ich parametry konstrukcyjne są bardzo wymagające. Na przykład zbyt mała średnica rury nie zmniejsza skutecznie końcowego natężenia pola elektrycznego; niewystarczająca średnica zewnętrzna zwiększa natężenie pola w określonych miejscach; a nadmierna głębokość w osłonie parasola skraca odległość suchego łuku, obniżając napięcie wyładowania impulsu piorunowego. Tymczasem nie ma jednolitego standardu technicznego dla pierścieni wyrównujących napięcie, co prowadzi do znacznych różnic w konstrukcji i wielkości pomiędzy producentami. Problemy z instalacją, takie jak odwrotny montaż lub niedopasowane pierścienie, dodatkowo komplikują dostosowanie projektu do całego izolatora.

 

Złączki muszą stabilnie wytrzymywać ciężar przewodu i przenosić obciążenia mechaniczne, a każda konstrukcja połączenia stwarza unikalne wyzwania projektowe. Zewnętrzne struktury klinowe nie niszczą integralności rdzenia, ale wymagają niezwykle dużej dokładności wymiarowej metalowej wnęki, zewnętrznego klina i obwodu rdzenia. Wysoka trudność procesu skutkuje niestabilną wytrzymałością mechaniczną złącza. Wewnętrzne struktury klinowe zapewniają stabilną wytrzymałość, ale zagrażają integralności rdzenia, co wymaga precyzyjnej kontroli nad położeniem klina i siłą podczas projektowania. Główna struktura zagniatania wymaga wysokiego dopasowania właściwości fizycznych pomiędzy materiałami złączki i rdzenia. Dokładne wytłaczanie w celu kontroli odkształcenia plastycznego złączki jest konieczne, aby wytworzyć wystarczające-naprężenie ściskające, które przekształca się w siłę tarcia przenoszącą obciążenia. Wszelkie odchylenia parametrów będą miały wpływ na niezawodność połączenia.

Z jednej strony przyczepność międzyfazowa pomiędzy kształtkami, prętami rdzeniowymi i gumą silikonową zależy od środków sprzęgających. Optymalna grubość warstwy kleju dla skuteczności środka sprzęgającego wynosi tylko 0,5 μm. Projekt musi odpowiadać odpowiednim procesom powlekania.-Zbyt gruba warstwa kleju powoduje pękanie powierzchni klejenia, natomiast zbyt cienka warstwa nie zapewnia pełnego usieciowania-, co łatwo prowadzi do odklejenia lub uszkodzenia izolacji. Z drugiej strony, ekstremalne warunki zewnętrzne zwiększają trudności projektowe. Na przykład różnice temperatur w ciągu dnia-w nocy powodują różnice w rozszerzalności cieplnej i kurczeniu się złączek i gumy silikonowej, co z czasem może prowadzić do pękania spoin. Silne wiatry i galopujące linie wywierają ciągły wpływ zewnętrzny na połączenia armatury, co wymaga zaprojektowania konstrukcji buforowej. Ponadto metalowy materiał łączników musi równoważyć odporność na korozję i wytrzymałość mechaniczną, aby uniknąć zmniejszenia nośności-i parametrów elektrycznych ze względu na warstwy korozji.

Schematy projektowe muszą być dostosowane do rzeczywistych procesów produkcyjnych, w przeciwnym razie mogą pojawić się zagrożenia jakościowe. Na przykład zewnętrzne konstrukcje uszczelniające wymagają stosunkowo grubej warstwy kauczuku silikonowego, aby zapewnić skuteczność uszczelnienia, co prowadzi do nierównomiernego rozkładu temperatury wewnątrz i na zewnątrz wnęki formy podczas wulkanizacji i niepełnej wulkanizacji uszczelnionych części. Chociaż można dodać pomocnicze urządzenia grzewcze, zwiększa to koszty produkcji, co jest sprzeczne z ekonomicznymi celami projektu. Ponadto tradycyjne procesy, takie jak ręczne nakładanie środka sprzęgającego, są podatne na nierówne warstwy kleju i wtórne zanieczyszczenia. Nawet przy dobrze-zaprojektowanej strukturze połączenia defekty procesu mogą powodować uszkodzenie połączenia. Projektowanie konstrukcji pasujących kompatybilnych z zautomatyzowanymi procesami natryskiwania wymaga zrównoważenia dokładności wymiarowej i wykonalności produkcji.