Quins són els reptes en el disseny dels accessoris d'extrem aïllants de cautxú de silicona?

El disseny de accessoris metàl·lics per a aïllants de silicona ha d'equilibrar múltiples requisits, com ara el segellat, l'optimització del camp elèctric i la connexió mecànica. També està limitat pels processos de fabricació i entorns extrems. Qualsevol descuit pot provocar fallades com la fractura de la barra del nucli i la ruptura de l'aïllament. Els reptes bàsics del disseny es concentren en els aspectes següents:

La qualitat del segellat determina directament si la vareta del nucli aïllant està corroïda, cosa que el converteix en un repte bàsic en el disseny de l'ajust. El segellat extern consisteix a unir una funda de goma de silicona a la superfície exterior de l'accessori. Aquesta capa de segellat està exposada al medi ambient, vulnerable a la descàrrega de corona, l'arc i l'erosió natural, la qual cosa comporta un alt risc de danys. El segellat intern es basa en una combinació de ranures de segellat i segellador per evitar l'entrada d'aigua, però la producció requereix l'aplicació d'un agent d'acoblament dins de l'accessori-la uniformitat i la integritat del recobriment intern són difícils d'inspeccionar. A més, l'atracció d'aire durant la injecció de cautxú de silicona a l'accessori consumeix agents vulcanitzants, provocant una no vulcanització parcial. Els defectes de vulcanització interna després de l'emmotllament no es poden detectar visualment, augmentant significativament el risc de fallada del segellat.

La concentració del camp elèctric acostuma a produir-se a la unió de l'extrem i la barra del nucli dels aïllants compostos. Si la força del camp elèctric supera la força de ruptura de l'aire, es produirà una descàrrega de corona, accelerant l'envelliment de la vareta del nucli i els danys del segell. Els anells d'equalització de tensió són clau per millorar la distribució del camp elèctric, però els seus paràmetres de disseny són molt exigents. Per exemple, un diàmetre de tub massa petit no aconsegueix reduir eficaçment la força del camp elèctric final; un diàmetre exterior insuficient augmenta la força del camp en llocs específics; i una profunditat excessiva a la faldilla del paraigua escurça la distància de l'arc sec, reduint la tensió de descàrrega d'impuls del llamp. Mentrestant, no hi ha cap estàndard tècnic de la indústria unificat per als anells d'equalització de tensió, la qual cosa comporta diferències significatives en el disseny d'estructura i mida entre els fabricants. Els problemes d'instal·lació, com ara el muntatge invers o els anells no coincidents, compliquen encara més l'adaptació del disseny a l'aïllant general.

 

Els accessoris han de suportar de manera estable el pes del conductor i transmetre càrregues mecàniques, amb cada estructura de connexió presentant reptes de disseny únics. Les estructures de falca externa no danyen la integritat de la vareta del nucli, però requereixen una precisió dimensional extremadament alta de la cavitat metàl·lica, la falca externa i la circumferència de la vareta del nucli. L'alta dificultat del procés provoca una resistència mecànica de la junta inestable. Les estructures de falca internes ofereixen una força estable però comprometen la integritat de la vareta del nucli, exigint un control precís sobre la posició i la força de la falca durant el disseny. L'estructura de crimpat principal requereix una gran concordança de propietats físiques entre els materials d'ajust i de la barra central. És necessària una extrusió precisa per controlar la deformació plàstica de l'accessori per generar suficient tensió pre-de compressió, que es converteix en força de fricció per suportar càrregues. Qualsevol desviació dels paràmetres afectarà la fiabilitat de la connexió.

D'una banda, l'adhesió interfacial entre accessoris, barres centrals i cautxú de silicona depèn dels agents d'acoblament. El gruix òptim de la capa adhesiva per a l'eficàcia de l'agent d'acoblament és de només 0,5 μm. El disseny ha de coincidir amb els processos de recobriment adequats-una capa adhesiva massa gruixuda provoca la fractura de la superfície d'unió, mentre que una capa massa prima no aconsegueix l'enllaç transversal-complet, la qual cosa condueix fàcilment a la desenganxament o a la ruptura de l'aïllament. D'altra banda, els entorns extrems a l'aire lliure agreugen les dificultats de disseny. Per exemple, les diferències de temperatura de dia-nit causen discrepàncies d'expansió i contracció tèrmiques entre els accessoris i el cautxú de silicona, que poden provocar esquerdes de les juntes amb el pas del temps. Els forts vents i el galop de la línia exerceixen un impacte extern continu sobre les connexions d'ajustament, la qual cosa requereix un disseny d'estructura amortidor. A més, el material metàl·lic dels accessoris ha d'equilibrar la resistència a la corrosió i la resistència mecànica per evitar una reducció de la capacitat de càrrega-i el rendiment elèctric a causa de les capes de corrosió.

Els esquemes de disseny s'han d'adaptar als processos de producció reals, en cas contrari poden sorgir perills de qualitat. Per exemple, les estructures de segellat externes requereixen una capa de cautxú de silicona relativament gruixuda per garantir l'eficàcia del segellat, donant lloc a una distribució desigual de la temperatura dins i fora de la cavitat del motlle durant la vulcanització i la vulcanització incompleta de les peces segellades. Tot i que es poden afegir dispositius de calefacció auxiliars, això augmenta els costos de producció, en conflicte amb els objectius de disseny econòmic. A més, els processos tradicionals com l'aplicació manual d'agents d'acoblament són propensos a capes adhesives desiguals i contaminació secundària. Fins i tot amb una estructura de connexió-ben dissenyada, els defectes del procés poden provocar un error en la connexió. Dissenyar estructures d'ajust compatibles amb processos de polvorització automatitzats requereix equilibrar la precisió dimensional i la viabilitat de la producció.