CN102839845B - 一种复合材料杆塔节点连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明目的在于提供一种复合材料杆塔节点连接装置及安装使用方法，所述连接装置采用全复合材料连接，解决了采用金属连接件连接主杆和横担时，对复合材料杆塔绝缘性能的影响，和金属连接件对杆塔重量和防雷布置带来的问题。装置主要包括连接装置包括主杆、抱箍和横担；抱箍包括抱箍主体、插接底座和加强壁，所述横担的横截面形状为圆心或多边形。所述主杆采用复合材料缠绕结构，整体采用拔梢形式；所述横担采用拉挤或缠绕成型，结构采用锥形或柱形两种形式，外部为伞裙结构；节点抱箍采用树脂传递模塑成型，与横担插接部位有凸台反向锁死结构。本发明充分利用塔头带电部分与接地部分的绝缘间隙，实现压缩走廊和提高防雷的效果。
Description
技术领域
本发明属于输电复合材料杆塔技术领域，具体涉及一种复合材料杆塔节点连接装置。
背景技术
目前国内外架空输电线路中使用较为广泛的杆塔主要有混凝土杆和铁杆等几类，我国110kV及以上电压等级的输电线路多采用铁塔，使用过程中铁塔已暴露出很多缺陷和亟待解决的问题，如体型笨重，安装成本高，维修成本大，且雷电、冰雪、大雾和大气污染都会对传统杆塔的安全输电造成威胁。
复合材料由于其优良的综合性能，如强度高、重量轻、耐腐蚀、绝缘性好等特点，非常适合用于杆塔结构，不仅可以克服传统的输电杆塔普遍存在的质量重、易锈蚀、耐介质性差、耐风能力差等缺陷，还能有效的利用绝缘性能压缩线路的走廊宽度。
然而，利用金属法兰连接的复合杆塔，不能充分利用复合材料的绝缘性，大大降低了复合杆塔的节约线路走廊效果，同时金属材料的出现为杆塔减重和防雷布置都带来了不便。
例如申请号为CN201120062137.1，发明名称为“一种复合材料杆塔用法兰”的专利，即公开了一种金属连接件-法兰，法兰包括法兰盘、加劲板和钢套管，钢套管上装有注胶孔，专利克服现有复合材料构件连接困难、可靠性差等缺点，同时保证轴向力、弯矩和抗扭强度的要求。但是连接件为金属材质，使得复合材料杆塔的绝缘性能下降，且需要考虑杆塔的防雷布置。
申请号为CN201120136559.9，发明名称为“一种带有工装连接件的复合材料杆塔”的专利，其解决的技术问题是在保证机械强度的前提条件下，避免在杆身打孔上螺栓；预埋连接件上具有凹槽，使缠绕的纤维能更好的加强金属件与杆身的加固；其技术方案是杆塔包括绝缘复合材料制作的杆塔和横担，杆塔塔身上设置有预埋连接件，在复合材料横担根部设置有带法兰盘的金属件，复合材料横担通过带法兰盘的金属件和预埋连接件连接到杆塔塔身上，复合材料横担与杆塔塔身形成一体化。带法兰盘的金属件同样会带来上述问题。
同样，申请号为CN201010118293.5，发明名称为“一种电网输电线用带斜拉杆的人字型绝缘塔”的专利中，主杆与横担之间的连接亦采用金属连接件。
主杆和横担之间除上述连接方式外，还可以采用粘接的方法，利用粘接方法构建大型复合材料结构中存在一个问题，就是接头处剪切强度较低，且粘合剂使用不方便、接头强度往往不能满足设计要求。
采用复合材料连接主杆和横担，其材料结构设计及成型工艺的选取和优化亟待深入研究，复合杆塔全复合连接的设计和应用具有必要性，也是复合杆塔应用的难点之一。
发明内容
本发明目的在于提供一种复合材料杆塔节点连接装置及安装使用方法，本发明的连接装置采用全复合材料连接，解决了采用金属连接件连接主杆和横担时，对复合材料杆塔绝缘性能的影响，和金属连接件对杆塔重量和防雷布置带来的问题；本发明充分利用塔头带电部分与接地部分的绝缘间隙，实现压缩走廊和提高防雷的效果。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：
一种复合材料杆塔节点连接装置，所述连接装置包括主杆、抱箍和横担；其改进之处在于所述主杆采用复合材料缠绕结构，所述抱箍包括抱箍主体、设置于所述抱箍主体外部的插接底座和加强壁，所述横担的横截面形状为圆心或多边形。
本发明的另一优选技术方案为：所述插接底座与横担的横截面形状相配合，所述抱箍通过插接底座与所述横担连接。
本发明的又一优选技术方案为：所述插接底座设有反向锁止斜台。
本发明的再一优选技术方案为：所述横担的外部设有伞裙，横担远离主杆的一端设有挂点金具联板。
本发明的又一优选技术方案为：所述主杆通过抱箍或斜拉杆与横担相连接。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1)绝缘性能提高
本发明的连接装置为全复合连接，有效提高了复合材料杆塔绝缘性能；可以充分利用塔头带电部分与接地部分的绝缘间隙，实现压缩走廊和提高防雷的效果；
2)连接装置重量减轻
由于本发明采用抱箍连接主杆和横担，复合材料制成的抱箍重量相对于金属法兰其重量相对减少；
3)具有良好的防雷击性能
连接装置采用全复合材料，绝缘性能有较大提高，故复合材料杆塔的整体防雷击性能有所提高。
4)装置安装使用便捷
连接装置的安装使用方法简洁，且安装过程中对抱箍进行螺栓限位以防止其受力时绕主杆周向旋转，使用性能安全可靠，为复合材料杆塔的推广应用提供条件。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明第一实施例复合材料横担插接复合节点示意图；
图2为本发明第一实施例抱箍结构主视图；
图3是本发明第一实施例抱箍结构俯视图；
图4为本发明第二实施例增加斜拉杆复合节点及锥形横担结构示意图；
图5为本发明第三实施例增加斜拉杆复合节点及柱形横担结构示意图；
附图标记：
1-主杆，2-抱箍，3-横担，4-挂点金具联板，5-抱箍主体，6-插接底座，7-加强壁，8-反向锁止斜台，9-斜拉杆。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行详细的说明。
本发明的目的是提供一种复合材料杆塔全复合连接技术，用于解决现有的金属法兰连接结构绝缘性能不理想的问题，达到提高复合材料杆塔绝缘性能的目的。
本发明提供了一种全复合材料连接装置，连接装置包括：主杆1、横担3和节点抱箍2。所述主杆1采用复合材料缠绕结构，整体采用拔梢形式，主杆1整体室温固化后，中温后处理，在大端部及横担3抱箍2区域连接处机加工，小端头部位，设置一个拱形顶帽，为防止雨水进入；所述横担3采用拉挤或缠绕成型，结构采用锥形或圆柱形两种形式，外部为伞裙结构，横担3在大小端连接区域的内孔，预置玻璃钢的复合材料块体，粘接密封固定，其中部填充低密度绝缘发泡复合材料(整体填充成型)；节点抱箍2采用树脂传递模塑成型，与横担3插接底座6的部位设有凸台反向锁死结构，即反向锁止斜台8。
复合材料横担3与主杆1的连接有两种形式，一种通过抱箍2与主杆1插接连接；另一种采用增加斜拉杆9形式，斜拉杆9与横担3连接采用挂点金具联板14和螺栓固定，与主杆1连接采用复合材料抱箍2插接形式，与横担3/主杆1连接形式相同。本发明通过全复合连接替代金属抱箍2，提高了杆塔的绝缘性能，可以充分利用塔头带电部分与接地部分的绝缘间隙，实现压缩走廊和提高防雷的效果。
本发明主要是以复合材料抱箍2与主杆1及横担3的连接形式，其中抱箍2、主杆1及横担3采用的材料不只限于玻璃纤维和环氧树脂，也可以选择具有相同功能的其他纤维及树脂原料。本发明针对各种纤维及树脂成型的节点结构进行说明。
本发明第一实施例以横担3直接通过抱箍2插接形式与主杆1连接的装置进行说明。图1为本发明第一实施例复合材料横担插接复合节点示意图，如图1所示，本实施例中的全复合节点连接装置具体包括主杆1、抱箍2、横担3和挂点金具联板4。抱箍2是根据主杆1尺寸及安装位置进行模具设计成型，施工过程首先安装主杆1后，进行抱箍2套装到位，为了防止抱箍2受力绕主杆1周向旋转，在抱箍2与主杆1的顺导线方向进行开孔并采用复合材料螺栓限位。然后将横担3根部插入抱箍2，插接过程中采用常温胶粘剂润滑配合，插入以后通过抱箍2的斜台反向限位结构防止横担受外力拔出。挂点金具联板4用来连接绝缘子和导线。
本实施例具体抱箍结构见图2和图3所示，抱箍2包括抱箍主体5、插接底座6和加强壁7，插接底座6的端部设有反向锁止斜台8；抱箍主体5为连接主杆1的锥桶结构，抱箍插接底座6为连接横担3的圆筒结构，外部由加强壁7进行加强，插接底座6与加强壁7之间用短纤维复合材料填充，增加整体强度和刚度。反向锁止斜台8用来防止横担3受到向外应力拔出。
本发明第二实施例采用在第一实施例基础上增加斜拉杆增强形式，图4为本发明第二实施例增加斜拉杆复合节点及锥形横担结构示意图。斜拉杆9采用拉挤工艺成型，外部覆盖伞裙结构，斜拉杆9与主杆1连接采用实施例一相似复合材料插接结构，与横担3连接采用金属螺栓连接。
图5为本发明第三实施例增加斜拉杆复合节点及柱形横担结构示意图。斜拉杆9与第二实施例相同结构，横担3采用拉挤工艺成型，为圆柱形结构，节点与第一实施例和第二实施例相同。
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
Claims (4)
1.一种复合材料杆塔节点连接装置，所述连接装置包括主杆(1)、抱箍(2)和横担(3)；其特征在于所述主杆(1)采用复合材料缠绕结构，所述抱箍(2)包括抱箍主体(5)、设置于所述抱箍主体(5)外部的插接底座(6)和加强壁(7)，所述横担(3)的横截面形状为圆心或多边形；
所述插接底座(6)设有反向锁止斜台(8)。
2.如权利要求1所述的一种复合材料杆塔节点连接装置，其特征在于所述插接底座(6)与横担(3)的横截面形状相配合，所述抱箍(2)通过插接底座(6)与所述横担(3)连接。
3.如权利要求1所述的一种复合材料杆塔节点连接装置，其特征在于所述横担(3)的外部设有伞裙，横担(3)远离主杆(1)的一端设有挂点金具联板(4)。
4.如权利要求1所述的一种复合材料杆塔节点连接装置，其特征在于所述主杆(1)通过抱箍(2)或斜拉杆(9)与横担(3)相连接。
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