CN103531292A - 输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备 - Google Patents

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李爱军
周正伟
白瑞成
孙晋良
戚景赞
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Abstract

本发明涉及一种输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备,包括两大部分，第一部分包括依次连接的纤维纱架、纤维预热/除湿装置、树脂浸渍槽带预热功能、挤胶模具、成型模具、后固化装置、牵引装置和卷绕装置，第二部分包括依次连接的纤维棒用旋转盘、绝缘层纤维用旋转盘、固化装置及绳芯卷绕装置。本发明结构设置合理，维护方便，对纤维树脂基复合材料拉挤工艺的生产特点进行了合理的线路设计，既保证了产品的质量，又能够使生产过程顺畅，防止了在一次成型过程中因其中一根纤维棒堵模而造成整个生产过程终止的情况。用这种方式生产的产品性能满足服役的电缆芯的性能要求，而且比现有的复合芯电缆力学性能更优良，安全系数更高。

Description

输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备
技术领域
本发明涉及一种输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备。
背景技术
传统使用的输电架空导线以钢芯铝导线为主,但由于钢芯密度大,热膨胀系数高,使用时弧垂大,存在安全隐患,而且在通电过程中会造成电流的损耗,与铝导线之间还会发生电晕及金属间腐蚀等不良现象。因此各国相关研究人员一直在努力寻找新型输电导线，从上个世纪90年代开始，日本以及美国等研究人员开发了用混杂纤维复合材料来代替传统的钢芯作为架空导线的承载材料，混杂纤维复合芯导线具有密度小、强度大、弧垂低、载流大、线损低、耐腐蚀等优点。但由于使用的是单根混杂纤维复合芯，这种芯受力不均匀、对表面缺陷敏感，一旦发生开裂将会造成灾难性断裂。为了解决这个问题，就需要制造纤维复合绳芯电缆，它是由多根直径比较小的复合芯缠绕组成，
将其所承载的力分散在每一根小复合芯上，大大提高了导线的安全性能。但却缺乏相应的制造设备而难以实现。
发明的内容
由于现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提出一种输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备，以解决生产需要。
本发明的技术方案是：
一种输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备,其特征是它主要由两部分组成，第一部分包括依次连接的纤维纱架、纤维预热/除湿装置、树脂浸渍槽(带预热功能)、挤胶模具、成型模具、后固化装置、牵引装置和卷绕装置，第二部分包括依次连接的纤维棒用旋转盘、绝缘层纤维用旋转盘、固化装置及绳芯卷绕装置。
所述的纤维纱架为不带张力显示的纱架，纤维处于自由松弛状态，纱架最右端中部设有开口的导纱孔；所述的纤维预热/除湿装置使用红外线，树脂浸渍槽为可水浴的浸渍槽，温度设置范围为30-50℃；所述的挤胶模具的直径比成型模具的直径大1mm，成型模具采用两段加热，其直径为1-3mm；所述的后固化装置为调节纤维棒的固化度，使得纤维棒卷绕后截面不变，但同时固化度不宜过大，保证在第二部分加捻固化后形状保持不变；所述的牵引装置为气压控制装置；所述的卷绕装置的直径至少为单根纤维棒直径的50倍，绳芯卷绕装置的直径至少为绳芯直径的50倍；所述的纤维棒用旋转盘为圆形转盘，中心放置一卷纤维棒，周围对称放置6卷纤维棒；所述的绝缘层纤维用旋转盘带有能够给纤维浸渍树脂并挤胶的结构；所述的固化装置的长度为2-5m长，设置温度为150-200℃，以保证复合芯的进一步充分固化。
本发明的有益效果：
本发明经过多次实验，对纤维树脂基复合材料拉挤工艺的生产特点进行了合理的线路设计，既保证了产品的质量，又能够使生产过程顺畅，防止了在一次成型过程中因其中一根纤维棒堵模而造成整个生产过程中断、终止的情况。用这种方式生产的产品性能满足服役的电缆芯的性能要求，而且比现有的复合芯电缆力学性能更优良，安全系数更高。
附图说明
附图1为本发明第一部分制造设备组成结构示意图。
附图2为本发明第二部分制造设备组成结构示意图。
1、纤维纱架  2、纤维预热/除湿装置  3、树脂浸渍槽（带预热功能）  4、挤胶模具5、成型模具  6、后固化装置  7、牵引装置  8、卷绕装置  9、纤维棒用旋转盘10、绝缘层纤维用旋转盘  11、固化装置  12、绳芯卷绕装置
具体实施方式
下面参照附图和实施例对本发明作进一步的补充说明。
如图1、2所示。
一种输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备,其特征是它主要由两部分组成，第一部分包括依次连接的纤维纱架1、纤维预热/除湿装置2、树脂浸渍槽(带预热功能)3、挤胶模具4、成型模具5、后固化装置6、牵引装置7和卷绕装置8，第二部分包括依次连接的碳纤维复合芯用旋转盘9、绝缘层纤维用旋转盘10、固化装置11及绳芯卷绕装置12。
具体实施时纤维纱架1为不带张力显示的纱架，纤维处于自由松弛状态，4束东丽生产的12k T700碳纤维（纤维体积含量约60%）从纱架最右端中部开口的导纱孔穿出进入纤维预热/除湿装置2，接着穿过树脂浸渍槽3，浸渍槽采用水浴加热，温度设置为30℃，挤胶模具4的直径为3mm，长为10cm，入口为圆台形，以减少摩擦阻力，然后进入直径为2mm的成型模具5固化，成型模具5入口为圆台形，长为50cm，固化时设置两段加热，凝胶区130-150℃，固化区165-185o℃固化结束后进入后固化装置6，长度为100cm，该段温度设置为150-200℃，保证纤维棒经过后固化之后固化度为0.6-0.75，牵引装置7控制速度为0.3-1m/min，最后通过卷绕装置8进行收集。将收集好的7盘纤维棒安装在纤维棒用旋转盘9上，控制旋转速度使得缠绕的每股纤维棒与轴线的夹角为5-15度），经过绝缘层纤维用旋转盘10在7根纤维棒上缠绕至少0.1mm厚的玻璃纤维/热固性树脂复合层，并经过固化装置11进一步固化成型得到最终产品，固化装置11的长度为4m，设置温度为180℃，由卷绕装置12收卷最终产品。
对于本领域的技术人员来说，本发明不受上述例子的限制，可以在权利要求的范围内随意改动，如果在本发明专利的启发下直接导出的一些变形，而并非实质性的改动，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备，其特征在于：所述的制造设备包括两大部分，其中第一部分包括依次连接的纤维纱架(1)、纤维预热/除湿装置(2)、树脂浸渍槽(3)、挤胶模具(4)、成型模具(5)、后固化装置(6)、牵引装置(7)和卷绕装置(8)，第二部分包括依次连接的纤维棒用旋转盘(9)、绝缘层纤维用旋转盘(10)、固化装置(11)及绳芯卷绕装置(12)。
2.根据权利要求1所述的输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备，其特征在于：所述的纤维纱架(1)为不带张力显示的纱架，纤维处于自由松弛状态，纱架最右端中部设有开口的导纱孔。
3.根据权利要求1或2所述的输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备，其特征在于：所述的纤维预热/除湿装置(2)使用红外线，树脂浸渍槽(3)为可水浴的浸渍槽，温度设置范围为30-50℃。
4.根据权利要求3所述的输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备，其特征在于：所述的挤胶模具(4)的直径比成型模具(5)直径大1mm，成型模具(5)采用两段加热，直径为1-3mm。
5.根据权利要求4所述的输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备，其特征在于：所述的后固化装置(6)为调节纤维棒的固化度，使纤维棒在卷绕时截面不变形，同时在第二部分加捻固化后形态保持不变。
6.根据权利要求5所述的输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备，其特征在于：所述的牵引装置(7)为气压控制装置，能自动调节履带牵引力大小。
7.根据权利要求6所述的输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备，其特征在于：所述的卷绕装置(8)的直径至少为单根纤维棒直径的50倍，绳芯卷绕装置(12)的直径至少为绳芯直径的50倍。
8.根据权利要求7所述的输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备，其特征在于：所述的纤维棒用旋转盘(9)为圆形转盘，中心放置一卷纤维棒，周围对称放置6卷纤维棒。
9.根据权利要求8所述的输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备，其特征在于：所述的绝缘层纤维用旋转盘(10)带有能够给纤维浸渍树脂并挤胶的结构。
10.根据权利要求9所述的输电架空导线用纤维复合绳芯的制造设备，其特征在于：所述的固化装置(11)的长度为2-5m长，设置温度为150-200℃。
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