專利名稱：輸電線路碳纖維復(fù)合絞線增強(qiáng)芯電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輸電線路電纜，尤其是一種采用復(fù)合材料作為芯線的電纜， 具體地說是一種輸電線路碳纖維復(fù)合絞線增強(qiáng)芯電纜。
背景技術(shù)：
自從1800年開始，架空輸電用導(dǎo)線很少有大的革新，其中以鋼芯鋁導(dǎo)線使用量最 大，作為承擔(dān)架空輸電電纜重量的鋼絞線，這種鋼絞線不僅本身重量大，而且易因磁損和熱 效應(yīng)造成輸出線路的線損，此外鋼絞線的抗拉強(qiáng)度不高，2008年我國南方出現(xiàn)的大面積輸 出鐵塔倒塌導(dǎo)致供電線路癱瘓就是因?yàn)殇摻g線不能承重冰雪的重量拉斷后造成鐵塔倒塌。 為此有人根據(jù)復(fù)合材料的特性提出了利用碳纖維復(fù)合芯來代替鋼絞線，充分發(fā)揮其重量 輕、強(qiáng)度高、無磁損、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)有的芯線均為單根圓形，不僅制造難度大，而且綜 合強(qiáng)度不高，以致于難以推廣運(yùn)用，限制了此類電纜的推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有的復(fù)合材料芯線電纜主要呈單圓柱形存在的制造 難度大，綜合強(qiáng)度不高的問題，設(shè)計(jì)一種由多股復(fù)合材料芯絞合組成具有斜向角度的芯線 的輸電線路碳纖維復(fù)合絞線增強(qiáng)芯電纜。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種輸電線路碳纖維復(fù)合絞線增強(qiáng)芯電纜，它由起承載作用的芯線1和至少一層 起導(dǎo)電作用的金屬導(dǎo)線2組成，所述的芯線1包裹在金屬導(dǎo)線2中，其特征是所述的芯線1 由多股碳纖維復(fù)合芯3和至少一層玻纖帶防護(hù)層4組成，各股碳纖維復(fù)合芯3和玻纖帶防 護(hù)層4呈斜向擰合粘結(jié)成一體。所述的芯線1至少由7股直徑不小于1毫米碳纖維復(fù)合芯3組成；每股碳纖維復(fù) 合芯3及玻纖帶防護(hù)層4與軸心線的夾角不大于10度。所述的金屬導(dǎo)線2為鋁導(dǎo)線，它由多根鋁線斜向擠壓包覆纏繞在芯線1，當(dāng)所述的 金屬導(dǎo)線層的數(shù)量為兩層以上時，相鄰層的金屬導(dǎo)線2的纏繞方向相反。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型的電纜具有比重輕、強(qiáng)度大、耐高溫、耐腐蝕、線損低、馳度低、熱膨脹 系數(shù)小。本實(shí)用新型的方法簡單易，可在一條生產(chǎn)線上一次性成型。
圖1是本實(shí)用新型的輸電線路碳纖維復(fù)合絞線增強(qiáng)芯電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的電纜生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 (a)是芯線制造設(shè)備部分。圖2 (b)是電纜成形設(shè)備部分。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖1所示。一種輸電線路碳纖維復(fù)合絞線增強(qiáng)芯電纜，它由起承載作用的芯線1和至少一層 (圖中為2層)起導(dǎo)電作用的金屬導(dǎo)線2組成，所述的芯線1包裹在金屬導(dǎo)線2中，所述的芯 線1由多股碳纖維復(fù)合芯3組成，各股碳纖維復(fù)合芯呈斜向擰合粘結(jié)成一體。在碳纖維復(fù) 合絞線芯表面與鋁導(dǎo)線之間纏繞有一層起絕緣作用玻纖帶的保護(hù)層4。所述的芯線1至少 由7股直徑不小于1毫米碳纖維復(fù)合芯3組成；每股碳纖維復(fù)合芯3與軸心線的夾角不大 于10度。所述的金屬導(dǎo)線2為鋁導(dǎo)線，它由多根鋁線斜向擠壓包覆纏繞在芯線1，當(dāng)所述的 金屬導(dǎo)線層的數(shù)量為兩層以上時，相鄰層的金屬導(dǎo)線2的纏繞方向相反。本實(shí)用新型的輸電線路碳纖維復(fù)合絞線增強(qiáng)芯電纜制備方法包括以下步驟首先，設(shè)置與復(fù)合絞線股數(shù)相等的張力紗架，將碳纖維從每個有張力顯示并可集 中控制張力的張力紗架上勻速牽出，并控制張力在廣5kN;其次，將每個張力紗架上的碳纖維引出，經(jīng)過集紗器集紗形成纖維束，引入周波烘 箱，以去掉浮在纖維束表面的斷纖維以增強(qiáng)連續(xù)碳纖維在制品中的體積比并除去纖維中的 水份，控制纖維含水率小于3%，周波烘箱的溫度控制在400°C ^500oC ；第三步，將去過濕的碳纖維送入相應(yīng)的恒溫?zé)o損直線料槽中浸潤涂膠，控制浸潤 涂膠的纖維線速度在50(Tl000mm/min之間；第四步，將浸漬過的碳纖維引入拉擠模預(yù)成型器中，控制出口的含膠量在 109Γ15%，然后送入拉擠模腔內(nèi)加熱，所述的拉擠模腔中設(shè)有兩段加熱，其中靠近導(dǎo)紗器的 一段的加熱溫度為50°C 60°C，另一段的加熱溫度為80°C 10(TC，同時使兩個加熱段之間 保持2(T40cm的間隙，得到預(yù)固化的碳纖維線材；第五步，使經(jīng)過預(yù)固化的碳纖維線材經(jīng)過旋轉(zhuǎn)纏繞機(jī)，在預(yù)固化的碳纖維線材表 面用耐高溫多股纖維纏繞包覆一層以增強(qiáng)碳纖線材制品界面強(qiáng)度，得到碳纖維預(yù)絞線線 材；第六步，將上步所得的碳纖維預(yù)絞線線材引入浸漬容器中再次浸潤涂膠，控制浸 漬容器的溫度在40 士 1°C，使之以500mm/min-1000 mm/min的速度再次通過烘箱加熱器加 熱，加熱溫度為160°C ^lSO0C ；第七步，將上步所得的纖維預(yù)絞線線材引入浸漬定型機(jī)構(gòu)中進(jìn)行浸漬定型；第八步，將上述從浸漬定型機(jī)構(gòu)中送出的碳纖維預(yù)絞線送入合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋 轉(zhuǎn)成帶有角度的、繩索狀復(fù)合絞線，然后再送入帶有兩段溫度控制的固化烘箱中進(jìn)行加熱 定型，兩段加熱定型溫度分別為160°C 180°C和200°C 220°C，并去除多余膠，得到復(fù)合絞 線芯并收卷在收卷盤上；如圖2 (a)所示。第九步，將纏繞有復(fù)合絞線芯的收卷盤安裝在電纜絞線機(jī)架尾部支架上；第十步，將復(fù)合絞線芯末端引入電纜絞線機(jī)中心軸后再用牽引帶引入電纜絞線機(jī) 頭孔中，然后引入電纜收卷盤上固定；第十一步，按照通用電纜絞線機(jī)通常加工方法，進(jìn)行絞線加工，控制進(jìn)線速度在 l(Tl5m/min，以防碳纖維復(fù)合絞線芯表面被擠壓受損。如圖2(b)所示。具體實(shí)施時還可在 碳纖維復(fù)合絞線芯表面與鋁導(dǎo)線之間纏繞有一層起絕緣作用玻纖帶的保護(hù)層4。
4[0030]圖2 (a)是本實(shí)用新型的芯線制造設(shè)備流程圖，它是本實(shí)用新型整個生產(chǎn)線的前 部，與圖2 (b)所示的電纜成型線一起組成整個生產(chǎn)線。圖2 (a)的碳纖維多用途復(fù)合絞 線制造設(shè)備，它主要包括股線纏繞機(jī)構(gòu)501、合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)502、牽引收卷機(jī)構(gòu)503，線 材纏繞機(jī)構(gòu)501的數(shù)量與最終成品碳纖維復(fù)合絞線的股數(shù)相等(它可為圖2 (a)所示的7 股、19股、37股，相應(yīng)地所述的線材纏繞機(jī)構(gòu)1的數(shù)量也應(yīng)為7個，19個和37個，圖中所示 的為7股結(jié)構(gòu)得合絞線的成型裝置示意圖，其中的線材纏繞機(jī)構(gòu)1的數(shù)量為7個)，各線材纏 繞機(jī)構(gòu)501最終輸出的線材均同步送入同一合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)502的輸入端，合股絞線旋 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的輸出的成品復(fù)合絞線送入牽引收卷機(jī)構(gòu)503中收卷；所述的股線纏繞機(jī)構(gòu)1主 要依次由張力顯示控制紗架101、集紗器102、去濕器103(可采用周濾烘箱)、浸漬器104、予 成型模105、拉擠模109、碳纖維纏繞機(jī)106、二次浸漬器107和固化烘箱108組成，它們通過 制造過程中的復(fù)合絞線504相互串接成一個整體，固化烘箱108作為絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)501的 輸出接合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)502的輸入；所述的合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2主要依次由多股浸漬定 型裝置201、多股絞線旋轉(zhuǎn)裝置202、定型烘箱203組成，其中的浸漬定型裝置201包括定型 模具，定型模具的中心位置處設(shè)有與最終成型復(fù)合絞線股數(shù)相配的模腔，在定型模具上設(shè) 有與模腔相通的浸漬液注入口，各股線纏繞機(jī)構(gòu)1中的固化烘箱108送來的線材浸漬后送 入定型模具204中浸漬并由進(jìn)口端大、出口端小的模腔205擠壓進(jìn)行合股后送入多股絞線 旋轉(zhuǎn)裝置202旋轉(zhuǎn)成帶有角度的、繩索狀復(fù)合絞線504，該復(fù)合絞線4然后進(jìn)入緊鄰的定型 烘箱203中，定型烘箱203中設(shè)有兩段加熱定型溫度段，其中第一段的加熱溫度為160°C 180°C，第二段的加熱溫度為200°C 220°C，定型烘箱203作為合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)502的成 品復(fù)合絞線504的輸出端與牽引收卷機(jī)構(gòu)503相鄰，牽引收卷機(jī)構(gòu)503由與多股絞線旋轉(zhuǎn) 裝置202同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)301和旋轉(zhuǎn)收卷機(jī)302組成。具體實(shí)施時，上述設(shè)備中所涉及的張力顯示控制紗架101、集紗器102、去濕器 103、浸漬器104、予成型模105、纖維纏繞機(jī)106、二次浸漬器107和固化定型模108、旋轉(zhuǎn)合 股絞線裝置202、定型烘箱203均可采用現(xiàn)有成熟產(chǎn)品或申請人在先申請的有關(guān)碳纖復(fù)合 材料成型設(shè)備中相同的裝置或機(jī)構(gòu)、模具加以實(shí)現(xiàn)。牽引收卷機(jī)構(gòu)3中旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)牽引機(jī) 301和旋轉(zhuǎn)收卷機(jī)302可采用常規(guī)的牽引機(jī)和收卷機(jī)進(jìn)行簡單的改造而成，即將牽引機(jī)和 收卷機(jī)安裝在一個轉(zhuǎn)動裝置上即上。圖2 (b)所示的電纜生產(chǎn)線的入口與圖2 (a)所示的生產(chǎn)線的尾端的收卷盤8相 連，收卷盤8上的芯線穿過放線器4和絞頭5和固定盤6后與電纜收線盤7相連，放線器4 中放出的鋁導(dǎo)線通過絞頭纏繞在芯線上形成圖1所示的電纜，最后收在收線盤7上。本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種輸電線路碳纖維復(fù)合絞線增強(qiáng)芯電纜，它由起承載作用的芯線(1)和至少一層 起導(dǎo)電作用的金屬導(dǎo)線(2)組成，所述的芯線(1)包裹在金屬導(dǎo)線(2)中，其特征是所述的 芯線(1)由多股碳纖維復(fù)合芯(3)和至少一層玻纖帶防護(hù)層(4)組成，各股碳纖維復(fù)合芯 (3)和玻纖帶防護(hù)層(4)呈斜向擰合粘結(jié)成一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路碳纖維復(fù)合絞線增強(qiáng)芯電纜，其特征是所述的芯線 (1)至少由7股直徑不小于1毫米碳纖維復(fù)合芯(3)組成；每股碳纖維復(fù)合芯(3)與軸心線 的夾角不大于10度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路碳纖維復(fù)合絞線增強(qiáng)芯電纜，其特征是所述的金屬 導(dǎo)線(2)為鋁導(dǎo)線，它由多根鋁線斜向擠壓包覆纏繞在芯線(1)，當(dāng)所述的金屬導(dǎo)線層的數(shù) 量為兩層以上時，相鄰層的金屬導(dǎo)線(2)的纏繞方向相反。
專利摘要一種輸電線路碳纖維復(fù)合絞線增強(qiáng)芯電纜，它由起承載作用的芯線(1)和至少一層起導(dǎo)電作用的金屬導(dǎo)線(2)組成，所述的芯線(1)包裹在金屬導(dǎo)線(2)中，其特征是所述的芯線(1)由多股碳纖維復(fù)合芯(3)和至少一層玻纖帶防護(hù)層(4)組成，各股碳纖維復(fù)合芯(3)和玻纖帶防護(hù)層(4)呈斜向擰合粘結(jié)成一體。本實(shí)用新型的電纜具有比重輕、強(qiáng)度大、耐高溫、耐腐蝕、線損低、馳度低、熱膨脹系數(shù)小。
文檔編號H01B13/00GK201918215SQ20112002813
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者程正琿, 程逸建 申請人:南京諾爾泰復(fù)合材料設(shè)備制造有限公司