CN1010093B - 主要用于在支撑电线的塑料杆上实现纤维绕线的装置 - Google Patents

Abstract

本装置包括把在非凝聚态树脂中浸过的纤维层相对于一个垂直于塑料杆轴线的平面成一定角度(α)地拉向塑料杆的器具，使杆绕其轴线转动的器具以及当杆转动时平行于杆的轴线，从杆的底部到上部移动纤维束的器具，上述装置包括一些能同时把很多互相平行的纤维束拉向杆的器具，和一些在纤维束移动于杆底部和上部之间时，逐渐增大它们之间距离的器具。本装置用于在塑料圆柱杆上形成纤维绕线结构，塑料杆在压力下被挤压成一整体件后由纤维缠绕加固。

Description

本发明涉及的是，在主要用于支撑电线的塑料杆上实现纤维绕线的装置。

人们熟悉沿杆的纵向伸展的充以玻璃纤维的塑料杆。这些杆有一个从底部到上部随弯曲力矩减小的截面，在这些杆中弯曲力矩是典型地存在的。

所以，这些杆一般来讲都是截锥形的。

人们熟悉前述类型的由纤维绕线外部加固的塑料杆。在已知的实现形式中，这种纤维绕线是这样实现的：将在非凝聚态树脂中浸过的一层纤维。相对于锥形杆以一定的角度拉向锥形杆上，让杆绕其轴线转动，在杆转动时平行于轴线地从杆的底部到上部移动纤维层。在已知的实现中，纤维绕线在杆的整个长度上形成一个不变的间距，以使纤维的密度分布在整个长度上是均匀的。

由于浸在纤维外边的树脂凝聚，这些纤维牢固地连结在塑料杆上。

根据法国专利证3039141（VULKANWERK），人们熟悉一种主要用于支撑电线的塑料杆，它是以纤维绕线加固的，绕线的纤维密度从杆的底部到上部逐渐减小。但是，此文献介绍的杆是由端部相接的杆件组成的，纤维绕线基本上用在实现端部和端部相接的杆件的结合上。

本发明的目的是提供实现在圆柱形杆上纤维绕线的装置，该装置包括：把在非凝聚态树脂中浸过的纤维相对于一个垂直于塑料杆轴线的平面成一定的角度地拉向杆的器具;使杆绕其轴线转动的器具;以及当杆转动时，和杆的轴线平行地从杆底部到上部移动纤维束的器具，这装置的特点在于;它有一些能同时把很多互相平行的纤维束拉向杆的器具，以及当这些纤维束在杆的底部和上部之间移动时逐渐增大纤维束之间距离的器具。

发明的其它特点和优点在下面的叙述中体现出来。

下面参照附图，附图只是作为实施例举出，并非本发明的一种限定。

-图1是用本发明的装置加固的杆的局部剖切图。

-图2是杆局部剖切的草图，它指出了和发明相符合的纤维加固装置的实施例。

-图3是一个透视图，指出了和发明相符的装置的一部分。

-图4是装置一部分的平面图，由于这个装置的一些可变形的平行四边形处于原始位置，在这个位置上纤维束是互相靠得很近的。

-图5和图4相仿是一个平面图，由于可变形平行四边形处于被拉长的位置，在这个位置上纤维束就彼此分离开了。

-图6是装置的仰视图，同样也指出了支撑纤维束的圆柱体和杆。

-图7是一个顺着图6中箭头F方向的视图。

在图1所示实施例中，支撑电线的杆（1）是由塑料物质制成的，在杆的纵向充以纤维。

杆（1）是圆筒形，是在拉力下挤压（挤压Pultrusion）而成的，并由纤维绕线（2）给以外部加固。

绕线纤维密度从杆的底部到上部是逐渐减小的，其结果使杆呈现微圆锥形状。

纤维密度的分布是这样的：使杆具有抗弯强度，在底部有最大的抗挠强度，抗弯强度随着向上逐渐减小，这和旧的圆锥杆的情况是一样的。

如人们在图2中看到的那样，相对于垂直于杆（1）轴线X-X′的平面的纤维绕线（2）的角度α，α从杆的底部到上部是逐渐增大的。

圆柱形杆（1）至少由两层纤维绕线迭加覆盖更好，第二层纤维绕线和第一层纤维绕线的角度（α₀，α）反向。

在图1所示的实施例中，同样可看到杆（1）的上部由电绝缘物质（如硅酮树脂）所做的套筒（3）所覆盖，套筒有一波浪形侧面，它包括一些固定电线的支架（4，5，6）。套筒（3）所覆盖杆的部分在线支架（4，5，6）水平上有区域（4a，5a，6a），在这些区域比在支架（4，5，6）之间的区域纤维绕线要强些。另外，最接近杆（1）顶端的区域（6a）比离顶端远的区域（5a，4a），纤维密度要大些。

参照图2到7，我们现在要对圆柱形杆（1）上实现纤维绕线（2）的属于本发明的装置进行描述。

公知的这种装置包括以下器具：将在非凝聚态树脂中浸过的纤维束（8、9、10…）组成的纤维层以一定的角度（开始时为α₀）拉向杆（1）一端的器具;使杆（1）绕其轴线X-X′转动的器具;以及在杆转动时，在平行于杆（1）轴线X-X′方向，将纤维束（8、9、10…）从杆（1）底部一直移动到杆上部的器具。

按照本发明，这个装置包括同时将若干互相平行的纤维束（8、9、10）拉向杆的装置11，以及在杆（1）底部和上部之间移动时逐渐增大纤维束间距的器具。

就象从图3到7看到的那样，上述器具包括一个可绕轴转动的螺杆（12），这螺杆和一系列互相连结的可变形的平行四边形（13、14、15、…20）（见图4和5）协作，在平行四边形两个相对的顶点上装有象（14a、14b）的块体，它为两相邻的平行四边形所共有，并能沿螺杆（12）滑动，每个块体（14a、14b）带有一个叉子（21a、21b），用以引导纤维束（如7和9）的移动（见图6和7）。螺杆处在杆（1）底部附近，位于螺杆（12）一个端头的可变形平行四边形的一个顶点固定在定点（22）上，而螺杆12另一端头附近的，可变形平行四边形（20）的顶点固定在块体23上，该块体旋紧在螺杆（12）上。

另外，每个可变形的平行四边形（如14）的另外两个顶点（如14c、14d）由一个对角杆（24）连在一起，对角杆固定在块体（25）上，该块体处于嵌在螺杆（12）轴上的两块体（14a、14b）之间。

块体（25）可沿螺杆（12）滑动，它带有一个为位于（7）和（9）之间的另一纤维束（8）（见图7）设置的引导叉子（26）。

另一方面，在图3、6、7上可以看到，象（7、8、9）这样的纤维束在被拉向杆（1）之前，要经过一个圆柱体（27），其作用是使纤维束变扁而呈现为很薄的带状物。

上述装置的运行情况如下：

开始时，装置（11）处在图4所示的位置上。这时，为了引导纤维束（7、8、9）带着叉子（21a、26、21b）的块体（14a、25、14b）是互相贴在一起的，以使纤维束（7、8、9）实际上是连起来的。

这些预先浸过非凝聚态树脂，由叉子（21a、26、21b）引导的纤维束被拉到杆（1）底部的端点处。纤维束（7、8、9）的总体和垂直于杆（1）的轴线X-X′的平面成α₀角度，并覆盖杆上等于L₀的长度。

使杆（1）绕其轴线转动，纤维束（7、8、9）就绕在杆（1）上。与此同时，纤维束的引导装置（11）以速度Vc平行于杆的轴线X-X′移动。在这移动的过程中，使装置（11）的螺杆（12）转动，以使可变形的平行四边形（13、14、15…20）逐渐变形。这样做的结果是使纤维束（7、8、9）的引导叉子（21a、26、21b）逐渐地 分离开来，就这样逐渐地把纤维束相互分开了，同时纤维束与垂直于杆（1）轴线的平面间的夹角逐渐地增大了。当象（7、8、9）那样的纤维束到达杆顶时，由装置（11）引导的纤维束整休和垂直于杆（1）轴线X-X′的平面所成之角等于a，a大于初始角a₀;纤维束总体覆盖杆（1）的长度等于L，L同样大于初始覆盖长度L₀。

这项操作之后，要继续进行纤维绕线，但是要反向进行，即从杆（1）的高处向底部进行。为此，最好是沿轴线X-X′侧移装置（11）一段被测量的长度：此长度大约是纤维束的宽度;并且使角度α反向以使装置（11）回头走向杆的底部时，纤维束能覆盖第一次所绕纤维束之间所留的空位置，并且这些纤维束和上次的纤维束要交叉在一起。

这样就可以连续地进行多次往返，至少也要有一来一往。

例如，在截面是恒定圆形的杆的情况下：

设：L₀纤维束总体覆盖杆（1）的初始长度，

α₀纤维绕线的初始角度，

X₀＝0装置（11）相对于杆轴X-X′的初始位置，

e₀纤维层的初始平均厚度。

设：L    纤维束总体相对于杆的轴线X-X′在位置X处的覆盖长度，

α    纤维绕线在此位置上的角度，

e    在这位置上时，纤维层的平均厚度。

如果在每一圈想使纤维层并排放置而又不重叠，就应满足下式：

${\mathrm{e\; =\; e}}_O\frac{{\mathrm{tga}}_O}{\mathrm{tg\; a}}$

L＝πDtgα

其中，D是杆的直径。

设Ω为杆的转动速度（单位：rd/s），Vc为装置（11）的前进速度，如果你想按角度α缠绕纤维层的话，应满足下式：

Vc＝Ω (D)/2 tgα

在实践中，初始角度α₀和终止角度之差小于10°。

当然，带动螺杆（12）转动的电机可由计算机驱动，以便随着在杆长度上的一个确定点对纤维密度分布的要求，以定速或变速或时有的停车来控制可变形的平行四边形（13、14、15…20）的拉长。

本发明不限于上述实施例，不超出发明的范围人们可以对上述例子进行很多的修改。因此，杆可以按照需要有其他的圆柱截面。

另外，本发明能适用于除电线杆之外的其它杆的情况。

Claims (2)

1、一种主要用于在支撑电线的塑料杆(1)上形成纤维绕线结构的装置，该塑料杆(1)在压力下被挤压成一整体件之后由纤维缠绕加固，该缠绕结构(2)的纤维密度是从杆底到杆顶慢慢降低，上述装置包括：把在非凝聚态树脂中浸过的纤维层相对于一个垂直于塑料杆(1)轴线的平面，成一定的角度(α)地拉向塑料杆(1)的器具，使杆(1)绕其轴线(X-X′)转动的器具，以及当杆转动时平行于杆的轴线，从杆的底部到上部移动纤维束的器具，其特征是：上述装置包括一些能同时把很多互相平行的纤维束(8，9，10)拉向杆(1)的器具(11)，以及一些在纤维束移动于杆底部和上部之间时，逐渐增大它们之间的距离的器具(13，14，15，…20)，上述器具包括一个能转动螺杆(12)，并和一系列可变形的平行四边形(13，14，15，…20)在其相对的二个顶点上带有一个沿螺杆滑动的块体(14a，14b)每个块体带有一个用以引导纤维束(7，9)移动的叉子(21a，21b)，位于螺杆(12)一端的可变形的平行四边形(13)的顶点固定在这点(22)上，而位于螺杆(12)另一端相邻可变形的平行四边形(20)的顶点连接在块体(23)上，块体旋紧在上述螺杆(12)上。

2、按照权利要求1的装置，其特征是：每个可变形的平行四边形的另外两个顶点（14c，14d）以对角杆（24）互相连接在一起，对角杆固定连在块体（25）上，它位于嵌在螺杆（12）上的两个块体（14a，14b）之间，上述块体（25）可滑动地安装在上述螺杆上，并且带有一个对另一纤维束（8）的引导叉子（26）。

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