CN1014624B - 电线杆绝缘装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

绝缘装置包括一挠性悬臂(1)，在悬臂的其中一端有一将其连结到电线杆上用的构件，在另一端有一将沿垂直于悬臂的方向伸展的电线吊装在悬臂上用的构件。悬臂(1)的厚度从连结到电线杆上的装置处向连接电线的装置处有规则地缩小，而悬臂横截面的高度则是恒定的。悬臂(1)在其厚度方向上有一系列沿着悬臂长度方向伸展的连续性矿物纤维层，并且在每两层纤维层中隔有任意方向分布的短矿物纤维层。这些敷层用合成树脂结合起来。在悬臂(1)的两侧，在第一层短纤维和下一层连续性纤维之间，插入一层矿物纤维构件。

Description

本发明属于一种电线杆上的绝缘设备及其制造方法。

用于传导高、中和低电压电流的电线是利用称做为“装置”的绝缘托架由电线杆或铁塔支撑着的。

在至今的使用中，这种装置是用金属件制成，将其连接到电线杆上，以及沿垂直于该装置的方向悬挂电线。

这些支撑杆是刚性的，所以不能被施加于电线上的力弄弯。但是，由于冰霜、雪或风的原因，这些电线要承受很重的负荷。

由于这些负荷不会导致装置的任何变形，所以，上述很重的负荷会使电线折断，而且，由此形成的扭矩会造成电线杆断裂。

为了避免这些问题，提出一种设备，它是用一种玻璃纤维增强合成树脂的挠性材料做成的，其横截面从电线杆处规则地缩小。

理想的话，这种设备要具有最大可能的纵向挠性、而能支承最大可能的垂直向负荷。实际上，这种综合考虑是难以实现的。

从美国专利US-A-3574104已知，一种主要由可硬化的树脂粘起在一起的玻璃纤维组成的结构件包括：多根长的高密度玻璃纤维杆，每根杆由许多经受位伸的、沿纵向延伸的、用可硬化的粘结树脂互连在一起的玻璃纤维组成，和多层玻璃纤维织物材料铺层。所述诸纤维杆夹置在所述织物材料铺层之间，以及可硬化的粘结树脂浸渍了所述织物材料，以将所述材料的纤维粘在一起，将所述铺层粘在一起，并将所述织物材料粘于所述诸纤维杆上。

所述结构件结构比较繁复，且挠性尤其是小平面内的挠性较差。

本发明的目的是确立这种设备，使利用它来达到上述目的，而又不太贵。

本发明的设备是一根挠性臂，它的一端装有连结到电线杆上的构件，而在其另一端装有沿垂直于该臂的方向悬连电线的接头。该臂的横截面是一个矩形，矩形高度是沿垂直于电线的方向测定的，而矩形宽度是沿平行于电线的方向测定的，而且高大于宽。

根据本发明，该横截面的宽，从该设备连结到电线杆上的那一头向悬连电线的那一头有规则地缩小，而横截面的高度则是恒定的。在悬臂的厚度方向上有一系列沿着悬臂长度方向延伸的连续的矿物纤维层，每两层中间夹有一层任意方向排列的短矿物纤维，这些纤维和敷层用合成树脂粘结在一起。

用这种顺序组成的涂有合成树脂的矿物纤维层使该设备依靠它的几何形状具有大的纵向挠性和对垂直负荷的较高的耐受强度。

这些敷层含有沿设备的长度方向延伸的连续性纤维并且用合成树脂连成一体。由于这些敷层是分布于直立面内，使该设备能承受较大的垂直向负荷并且在挠曲较大时不致于折断。另外，由于设备的横截面的铅垂向尺寸比沿电线纵向的大，也由于该横截面从电线杆处开始有规则地缩小，所以该设备具有大的纵向挠性。

含有任意方向分布的短纤维的敷层能分散在上述连续性纤维敷层中的热应力和机械应力。

另外，这一任意方向分布的短纤维中间层使悬臂易于打孔。实际上，如果该设备仅有连续性的纵向纤维，打孔时会造成分层现象。

为了提高设备的抗扭性能，在悬臂的每一侧的第一层短纤维和下一层连续性纤维之间，均插入一矿物纤维夹层，该夹层包含有分别位于与装置长度方向成+45°和-45°方向上的长纤维，使其有最佳的抗扭性。

这样，按照本发明，该设备的依次排列的各层的共同作用使该设备具备了所需的机械性能。

按照最佳实施例，具有连续性纤维的这部分大于具有短纤维的那部分。

为了获得探求的机械性能，这个部分是以连续性纤维的首要作用为基础的。如使用最大可能的数量的连续性纤维则是适当的。

根据本发明的最佳方案，要用附加的短纤维层将一定层数的短纤维与下一层长纤维隔开，所述附加短纤维层是从与电红杆连结之处开始延伸到仅占悬臂长度的一部分。这些短纤维层的长度从悬臂厚度的外端向中间处逐渐减小，使悬臂厚度从电线杆向悬装电线的接头有规则地缩小。

最好，悬臂的外表面上涂一层能耐受电弧、恶劣气候和紫外线的塑性涂层，这种涂层可采用乙烯-丙烯-二烯-亚甲基（EPDM）共聚物。

根据本发明的另一设想，制造用于电线杆的绝缘设备的方法包括下列各步：

做几根带，这种带子包括一层沿着带子长度方向延伸的连续性纤维和一层预先浸过聚脂树脂的任意方向分布的短纤维，以及可能还有几根和带子长度方向成±45°夹角的纤维构件带;

将这些带切割成若干段，每段的尺寸按照设备所需的长度和高度确定;

按照所需的布局将不同的带段重叠起来;

将这一叠带预热到低于聚脂树脂聚合温度的一个温度值;

将此一叠带放到一模子中，加热并加压，使此叠带成型;

本发明的其他特点和优点将在下面阐述。

下面的附图用作不限制的实例：

图1是表示装上本发明所述的设备的电线杆的上部的正视图;

图2是图1的顶视图;

图3是用放大比例绘出的设备的横截面的正视图;

图4是表示含有连续性纵向纤维的纤维层的部分示意正视图;

图5是表示含有任意方向分布的连续性纤维的纤维层的部分示意正视图;

图6是表示含有以±45°方向分布的长纤维构件的一部分的示意正视图;

图7是表示图4、5和6所示的各敷层并列后的纵剖面的示意平面图;

图8是表示本发明的设备中的不同敷层的、沿设备纵剖面的示意平面图;

图9是表示制造本发明的设备的方法所需的模子的纵剖面图。

在图1和2所示的实施例中，横向装置100是由一挠性悬臂1组成的，在悬臂的一端有一支架2，连结到电线杆3上，而在悬臂的另一端有一接头4，其上带有一电缆夹5，在夹子5上悬连有沿垂直于悬臂1的方向伸展的电线6。悬臂1有一矩形横截面（见图3）。在垂直于电线6的平面内测得的该横截面的高度1明显大于在沿平行于图2所示电线6平面的方向测得的该截面的宽度e。

如从图2中能看到的，悬臂1横截面的宽度e从固定到电线杆3上的支架2起向用于连结电线6的接头处有规则地缩小。此外，该截面的高度1是恒定的（见图1）。

悬臂1在其厚度e方向即图2所示的平面内，有一系列含有沿悬臂1的长度L方向延伸的连续性玻璃纤维10（见图4、7、8）的夹层7a、7b、7c、7d。这些夹层7a、7b、7c、7d是用任意方向分布的短玻璃纤维层隔开的（见图5、7、8）。这两种夹层和它们的纤维是用如聚脂树脂这样的合成树脂粘结在一起的。

另外，在悬臂1的每侧第一短矿物纤维11的夹层8a和下一层 连续性矿物纤维10的夹层7b之间有玻璃纤维构件的矿物纤维夹层9a、9b，（见图8）。

各种不同敷层对于悬臂1的中心纤维层N说来是两侧对称分布的。

诸如7a、8a、9a的不同夹层，是利用下面要描述的加压模制操作方法靠合成树脂的聚合而粘结在一起的。

连续性纤维10部分最好比短纤维部分11大。连续性纤维10约占所有纤维的总重的80%。因此，短纤维11约占总重的20%。

连续性纤维10和短纤维11最好占总的材料的50～60%，而合成树脂占40～50%。

矿物纤维夹层9a（或9b）（见图6）具有一第一系列长纤维12a和一第二系列长纤维12b，第一系列的平行的玻璃纤维按与悬臂1的长度方向L成±45°方向排列的，而第二系列的平行的纤维按与悬臂1的长度方向L成-45°的方向排列的。

此外，从图8可看出：诸如13a、13b、13c的一定数量的短纤维层是从连结电线杆3上的支架2起、仅仅沿着一部分悬臂1长度L伸展的。这些短纤维层13a、13b、13c的长度，从悬臂1的厚度的外端向中央处N逐渐减小，以形成一逐渐减小的厚度e，如图2所示。

另外，悬臂1的外表面上涂有（见图2）一层用弹性体制作的涂层14，该涂层能耐受电弧、恶劣气候和紫外线，其材料为如乙烯-丙烯-二烯-亚甲基（EPDM）共聚物。

将悬臂1连结到电线杆3上所用的支架2以及在悬臂端部4的接头，最好用铝制成并用粘结方法固定到悬臂1上。作为普通金属材料的铝，它的膨胀系数接近制作悬臂1用的复合材料（玻璃纤维、聚脂树脂）的膨胀系数，这样，将支架2和接头4连结到悬臂1上后，就不会有因温度变化影响其性能的危险。

下面是有关按照本发明制造该设备的方法的详细说明。

第一步，制作一带，该带依次包括有一沿着带的长度方向伸展的连续性玻璃纤维层10，一任意方向分布的短纤维层11和一玻璃长纤维12a、12b的夹层9a，其中玻璃长纤维12a、12b对于带的长度L方向形成±45°夹角。此后，将这些夹层一起浸渍聚脂树脂。

举例说，这种带的组成如下：

聚脂树脂：18%

抗收缩热塑性添加剂：12%

辅药，着色催化剂：3%

矿物填料：12%

玻璃纤维：55%

将预先浸渍过聚脂树脂的一些带切割成如悬臂1这样的长度。

然后，将这些切割后的带段按照图8所示排好，再将它们叠合一起。

然后，将上述叠合件放到一高频预热器中加温至约70℃（低于聚脂树脂聚合温度）。

这样的预热能使明显减小材料在模压加工中形成的热应力。

然后，将预热后的叠合件15放到一对安置在压机中的模子16和17中（见图9），再对其加热到聚脂树脂的聚合温度，此间仍始终加压（见图9中箭头F所示方向）。

然后，从模子中取出上述叠合件15，将其修整、冷却，再磨光，使获得可能的最好表面。

然后，将铝支架2和接头4连结到叠合件的两端。

为此而用的粘合剂可用半导体粘合剂，以避免部分放电问题发生。然后，在如此获得的悬臂外表面上涂上一层基本的粘合剂，再涂上一层EPDM。

鉴于获得的挠性，这样方法制得的设备比起如用模子拉出的具有恒定横截面和惯量的设备更能耐受垂直向负荷。

如此，按照本发明制造的这种设备，当其长L为150厘米，高1为90毫米，厚度e从25毫米缩到20毫米时，能承受大于240担（daN）的垂直向静负荷，其纵向挠度大于5毫米/担（daN）。

之所以能具有这些机械性能，是由于该设备包含有大部分的连续性纵向纤维10。含有沿与设备长度L成+45°和-45°夹角的方向排列的玻璃长纤维12a和12b的夹层，使设备的抗扭性能得以提高，而含有任意方向分布的短玻璃纤维层11使设备能分散在夹层和相邻的长纤维层中的热应力和机械应力，并能在悬臂1上打孔而不会有分层的危险。

如遇到设备用来承受较小的扭应力的情况，就不必采用夹层9a、9b。

应理解的是：本发明并不限于上面刚描述的这些实施例，只要在本发明的构思框架中，可有许多变化或改进方案。

此外，可用如岩石纤维这样的其他的矿物纤维代替玻璃纤维。

另外，可用热定型或热塑性树脂代替聚脂树脂。

此外，可根据要求修改悬臂1的尺寸。

还有，悬臂1可与电线杆成一倾斜角度，而不成垂直状。

此外，在制造设备的方法中，可不采用先将预先经浸渍处理的纤维带切割成设备的L和1尺寸后再将这些带段一个叠一个的方法，而采用如下一种工艺：

将一具有设备长L尺寸的、具有一连续性纤维层和一预先浸渍过树脂的短纤维层的薄片卷起来，以便做成一包含最大宽度为1并相互结合起来的带子的平整的螺线管，这样，就可做出包含有依次排列的连续性纤维层和短纤维层的叠合件。

为了使厚度规则地减小，可在螺线管的各层之间插进长度不同的带，如图8所示的短纤维层（13a、13b、13c）。

Claims (13)

1、一种电线杆(3)上用于吊装电线(6)而构成一挠性悬臂(1)的绝缘设备，它包括将其一端连结到电线杆(3)上的支撑装置(2)及在其另一端上悬连电线(6)使电线基本上沿垂直于悬臂方向延伸的接头(4)，该悬臂(1)包括被其它纤维包住的、沿纵向(长方向)设置的纤维，所有这些纤维用合成树脂互连在一起，其特征在于，悬臂(1)具有一矩形横截面，该截面中在垂直于电线(6)的平面内测得的高l大于该截面中沿平行于电线(6)的方向测得的厚e，该截面的厚e从将悬臂(1)连结到电线杆(3)上的支撑装置(2)向将悬臂(1)连接电线(6)用的接头(4)有规则地缩小；该截面的高l是恒定的；悬臂(1)在其厚度方向上有一系列依次排列的、含有沿悬臂的长度(L)方向伸展的连续性矿物纤维(10)的夹层(7a、7b、7c、7d)，在每两层上述夹层中夹有一层含有任意方向分布的短矿物纤维(11)的夹层(8a、8b、8c、8d)，这些纤维和夹层用合成树脂连结在一起。

2、按权利要求1的绝缘设备，其特征在于，在悬臂（1）的每一侧，在第一短纤维层和下一个连续性纤维层之间，有一层矿物纤维夹层（9a、9b）。

3、按权利要求1的绝缘设备，其特征在于，连续性矿物纤维部分（10）大于短矿物纤维部分（11）。

4、按权利要求1的绝缘设备，其特征在于，矿物纤维（10，11）的质量占总质量的50～60%。

5、按权利要求1的绝缘设备，其特征在于，所用的合成树脂是聚脂树脂。

6、按权利要求2的绝缘设备，其特征在于，矿物纤维夹层（9a，9b）有第一系列平行长纤维（12a）和第二系列平行长纤维（12b），第一系列长纤维方向与悬臂（1）的长度L方向成+45°夹角，而第二系列长纤维方向与长度L方向成一45°夹角。

7、按权利要求1的绝缘设备，其特征在于，具有一定层数的短矿物纤维层（11），短矿物纤维层（11）与相邻的连续性矿物纤维层（10）之间被一层短纤维（13a，13b，13c）或连续性纤维层所隔离，短纤维层（13a，13b，13c）或连续性纤维层仅仅占从与电线杆连结的支撑装置（2）起的悬臂（1）的长度L的一部分，它们从悬臂厚度的外端向中央位置N逐渐缩短，致使厚度有规则地缩小。

8、按权利要求1的绝缘设备，其特征在于，悬臂（1）的外表面上要涂一层能耐受电弧、恶劣气候和紫外线的弹性体涂层（14）。

9、按权利要求8的绝缘设备，其特征在于，所用的涂层（14）是乙烯-丙烯-二烯-亚甲基共聚物。

10、一种制造如权利要求1所述的用于吊装电线（6）的电线杆（3）上的绝缘设备的方法，其特征在于，包括下列几步：

将包含有一连续性矿物纤维夹层（7a、7b、7c、7d）和一预先浸饱聚脂树脂的、按任意方向分布的短矿物纤维夹层（8a、8b、8c、8d）做成带子，该带子还可能包括有沿与带长L方向成±45°夹角的方向分布的矿物纤维夹层（9a、9b）;

将每根上述带子切割成如设备所需的长度L和宽度1要求的带段;

按照所要求的布局，将这些带段叠合起来;

将叠合件（15）放于一低于聚脂树脂聚合温度的温度中预热;以及

将叠合件（15）放到模子（16）中，并施加压力以使这叠合件成形。

11、按权利要求11的方法，其特征在于，将叠合件（15）放入高频预热炉中，在70℃中预热。

12、一种制造如权利要求1所述的用于吊装电线（6）的电线杆（3）上的绝缘设备的方法，其特征在于，包括下列几步：用一具有设备长L的一连续性纤维层和一预先浸渍树脂的短纤维层的薄片，将此薄片卷起来，以形成一平整的用带子相互结合起来的螺线管，这样，就按连续性纤维层和短纤维层的依次排列关系叠合起来。

13、按权利要求12的方法，其特征在于，它还包括一步骤，即：为了获得一减小的厚度，在组成螺旋管的各层之间加入长度不同的、具有短纤维（13a，13b，13c）或连续性纤维层。

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