CN104134483B - 一种绞合型碳纤维复合芯软铝导线及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绞合型碳纤维复合芯软铝导线及其制作方法，包括线芯和包覆线芯的导电层，线芯包括碳纤维主芯和若干呈螺旋状紧密地绞合在碳纤维主芯外侧的碳纤维副芯，导电层包括至少一层软铝导线层，软铝导线层包括若干呈螺旋状紧密地绞合在线芯外侧的软铝导线。采用碳纤维主芯和若干绞合在碳纤维主芯外侧的碳纤维副芯形成的线芯作为整条导线的承重骨料，代替传统结构中的单碳纤维（棒型）复合芯，柔软性更好，能够保证工程顺利进行；同时，孤垂性能好，更适合特大跨越线路；此外，本发明由于线芯结构强度和柔软性的提升，可采用压接式的耐张金具，这比单碳纤维（棒型）复合芯的软铝导线采用的契型锁紧式耐张金具有更好的安全性及施工便利性。
Description
技术领域
本发明用于架空电缆领域，特别是涉及一种绞合型碳纤维复合芯软铝导线及其制作方法。
背景技术
传统的电力传输是通过钢芯铝导线进行的，由于这类导线在电力传输过程受温度影响较大，会产生弧垂问题，目前有一种新型的碳纤维复合芯导线，它由多数碳纤维为骨料，与由多种物质组成的树脂基料中复合而成，线芯被导电体包裹，由于这种线芯具有较高的弹性模量及较低的热膨胀系数，能够提高导线的安培容量，不但输电量大，而且耐高温，不会产生明显弧垂，使用效果好，寿命长，可以说这是电力传输导线的发展趋势。
现有的碳纤维复合芯软铝导线的碳纤维复合芯大多是由单碳纤维组成的，即用棒型碳纤维复合芯作为加强芯。由于其棒型碳芯结构及性能的限制，只能生产面积小于90mm2(直径小于10.6mm)的碳纤维复合芯，由其生产的导线最大规格为：1389/87，即：铝芯面积为：1389mm2，碳芯面积为：87mm2，最大拉断力为：266.4kN，重量为：4022kg/km，其拉重比为：(266.4*1000/9.80665)/4022＝6.75，其孤垂性能不能满足一些特定工程的需要。同时，现有棒型碳纤维软铝导线采用的耐张金具是契形结构，在温度或者风动情况下安全性不能保证。此外，现有棒型碳纤维软铝大规格导线采用的棒型碳芯形结构，其柔软性非常差，很难保证工程顺利进行。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种孤垂性能好，能够采用紧压结构金具，柔软性好，能够保证工程顺利进行的绞合型碳纤维复合芯软铝导线及其制作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种绞合型碳纤维复合芯软铝导线，包括线芯和包覆线芯的导电层，所述线芯包括碳纤维主芯和若干呈螺旋状紧密地绞合在所述碳纤维主芯外侧的碳纤维副芯，所述导电层包括至少一层软铝导线层，所述软铝导线层包括若干呈螺旋状紧密地绞合在所述线芯外侧的软铝导线。
进一步作为本发明技术方案的改进，紧贴所述线芯的软铝导线层的软铝导线绞合方向与碳纤维副芯绞合方向相反。
进一步作为本发明技术方案的改进，当所述导电层包括至少两层软铝导线层时，相邻两层软铝导线层中的软铝导线的绞合方向相反。
进一步作为本发明技术方案的改进，碳纤维副芯共设有6只或18只，所述导电层包括4层软铝导线层，所述软铝导线的截面为梯形，4层所述软铝导线层由内至外依次包括12、16、20和24只软铝导线。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述软铝导线的截面为梯形、Z 形或者圆形。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述软铝导线层分为内层和外层，所述内层的软铝导线的截面为凹形，所述外层的软铝导线的截面为与内层配合的凸形。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述软铝导线层分为内层和外层，所述内层的软铝导线的截面为凸形，所述外层的软铝导线的截面为与内层配合的凹形。
本发明还提供一种上述绞合型碳纤维复合芯软铝导线的制备方法，包括以下步骤：
1.用拉丝机将导电率≥63%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Ｚ形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞合后的标称面积大5%～7%，拉丝速度控制在≤5m/s；
2.将截面为梯形或者Ｚ型的软铝导线放入退火炉中退火，其退火温度在400～450℃，保温时间4～5小时，保证退火后截面为梯形或者Ｚ形软铝导线的抗拉强度在60～75MPa，伸长率≥30%，电阻率≤0.027367Ω·mm2/m；
3.通过绞线机在碳纤维主芯的外侧呈螺旋状紧密地绞合6只或18只碳纤维副芯，以获得线芯；
4.将截面为梯形或者Ｚ形的软铝导线盘装在绞线机上，依次将12、16、20和24只所述软铝导线分四层由内至外呈螺旋状紧密地绞合在所述线芯外侧，紧贴所述线芯的第一层软铝导线层的软铝导线绞合方向与碳纤维副芯绞合方向相反，且相邻两层软铝导线层中的软铝导线的绞合方向相反，第一层软铝导线层的外径为：23.9±0.1mm，第二层软铝导线层的外径为：231.8±0.1mm，第三层软铝导线层的外径为：39.5±0.1mm，第四层软铝导线层的外径为：47.0±0.1mm，同时保证梯形或者Ｚ形软铝导线的抗拉强度在65～95MPa，伸长率≥20%，电阻率≤0.027367Ω·mm2/m，电阻≤0.01935Ω/km；
5.将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2000mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的40倍。
本发明的有益效果：本绞合型碳纤维复合芯软铝导线采用碳纤维主芯和若干呈螺旋状紧密地绞合在所述碳纤维主芯外侧的碳纤维副芯形成的线芯作为整条导线的承重骨料，代替传统结构中的单碳纤维（棒型）复合芯，与现有技术相比，本发明柔软性更好，能够保证工程顺利进行；同时，线芯的面积可以做到250mm2以上，远大于单碳纤维（棒型）复合芯的最大面积90mm2，孤垂性能好，更适合特大跨越线路；此外，本发明由于线芯结构强度和柔软性的提升，可采用压接式的耐张金具，这比单碳纤维（棒型）复合芯的软铝导线采用的契型锁紧式耐张金具有更好的安全性及施工便利性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明第一实施例结构主视图；
图2是本发明第一实施例结构截面图；
图3是本发明第二实施例结构截面图；
图4是本发明第三实施例结构截面图；
图5是本发明第四实施例结构截面图；
图6是本发明第五实施例结构截面图；
图7是本发明第六实施例结构截面图；
图8是本发明第七实施例结构截面图；
图9是本发明第八实施例结构截面图；
图10是本发明第九实施例结构截面图；
图11是本发明第十实施例结构截面图；
图12是本发明第十一实施例结构截面图。
具体实施方式
本发明提供了一种绞合型碳纤维复合芯软铝导线，包括线芯和包覆线芯的导电层，所述线芯包括碳纤维主芯1和若干呈螺旋状紧密地绞合在所述碳纤维主芯1外侧的碳纤维副芯2，所述导电层包括至少一层软铝导线层，所述软铝导线层包括若干呈螺旋状紧密地绞合在所述线芯外侧的软铝导线3。紧贴所述线芯的软铝导线层的软铝导线3绞合方向与碳纤维副芯2绞合方向相反。
当所述导电层包括至少两层软铝导线层时，相邻两层软铝导线层中的软铝导线3的绞合方向相反。
参照图1、图2，碳纤维副芯2共设有6只或18只，所述导电层包括4层软铝导线层，所述软铝导线3的截面为梯形，4层所述软铝导线层由内至外依次包括12、16、20和24只软铝导线3。
此外，所述软铝导线3的截面还可为梯形、Z 形或者圆形，根据上述软铝导线3三种不同形状，可以将软铝导线层为两层时，该绞合型碳纤维复合芯软铝导线排列成如下所述的有十种不同的结构：
参照图 3，构成Z形软铝导线内层和Z形软铝导线外层；参照图 4，构成圆形软铝导线内层和圆形软铝导线外层；参照图5，构成梯形软铝导线内层和Z形软铝导线外层；参照图6，构成梯形软铝导线内层和圆形软铝导线外层；参照图 7，构成Z形软铝导线内层和梯形软铝导线外层；参照图8，构成 Z形软铝导线内层和圆形软铝导线外层；参照图 9，构成圆形软铝导线内层和梯形软铝导线外层；参照图10，构成圆形软铝导线内层和Z形软铝导线外层；参照图 11，所述软铝导线层分为内层和外层，所述内层的软铝导线3的截面为凹形，所述外层的软铝导线3的截面为与内层配合的凸形；参照图 12，所述内层的软铝导线3的截面为凸形，所述外层的软铝导线3的截面为与内层配合的凹形。在上述的凹、凸形结构中，内层的软铝导线3和外层的软铝导线3的条数数量相等，两者一一对应，使软铝导线内、外两层连接更加紧密。
本发明还提供一种上述绞合型碳纤维复合芯软铝导线的制备方法，包括以下步骤：
1.用拉丝机将导电率≥63%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Ｚ形的软铝导线3，保证软铝导线3的横截面积比绞合后的标称面积大5%～7%，拉丝速度控制在≤5m/s；
2.将截面为梯形或者Ｚ型的软铝导线3放入退火炉中退火，其退火温度在400～450℃，保温时间4～5小时，保证退火后截面为梯形或者Ｚ形软铝导线3的抗拉强度在60～75MPa，伸长率≥30%，电阻率≤0.027367Ω·mm2/m；
3.通过绞线机在碳纤维主芯1的外侧呈螺旋状紧密地绞合6只或18只碳纤维副芯2，以获得线芯；
4.将截面为梯形或者Ｚ形的软铝导线3盘装在绞线机上，依次将12、16、20和24只所述软铝导线3分四层由内至外呈螺旋状紧密地绞合在所述线芯外侧，紧贴所述线芯的第一层软铝导线层的软铝导线3绞合方向与碳纤维副芯绞合方向相反，且相邻两层软铝导线层中的软铝导线3的绞合方向相反，第一层软铝导线层的外径为：23.9±0.1mm，第二层软铝导线层的外径为：231.8±0.1mm，第三层软铝导线层的外径为：39.5±0.1mm，第四层软铝导线层的外径为：47.0±0.1mm，同时保证梯形或者Ｚ形软铝导线3的抗拉强度在65～95MPa，伸长率≥20%，电阻率≤0.027367Ω·mm2/m，电阻≤0.01935Ω/km；
5.将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2000mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的40倍。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (1)
1.一种绞合型碳纤维复合芯软铝导线的制作方法，绞合型碳纤维复合芯软铝导线包括线芯和包覆线芯的导电层，所述线芯包括碳纤维主芯和若干呈螺旋状紧密地绞合在所述碳纤维主芯外侧的碳纤维副芯，所述导电层包括至少一层软铝导线层，所述软铝导线层包括若干呈螺旋状紧密地绞合在所述线芯外侧的软铝导线，紧贴所述线芯的软铝导线层的软铝导线绞合方向与碳纤维副芯绞合方向相反，所述碳纤维副芯共设有6只或18只，所述导电层包括4层软铝导线层，所述软铝导线的截面为梯形，4层所述软铝导线层由内至外依次包括12、16、20和24只软铝导线，其特征在于包括以下步骤：
1）用拉丝机将导电率≥63%IACS的铝杆拉成截面为梯形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞合后的标称面积大5%～7%，拉丝速度控制在≤5m/s；
2）将截面为梯形的软铝导线放入退火炉中退火，其退火温度在400～450℃，保温时间4～5小时，保证退火后截面为梯形软铝导线的抗拉强度在60～75MPa，伸长率≥30%，电阻率≤0.027367Ω·mm2/m；
3）通过绞线机在碳纤维主芯的外侧呈螺旋状紧密地绞合6只或18只碳纤维副芯，以获得线芯；
4）将截面为梯形的软铝导线盘装在绞线机上，依次将12、16、20和24只所述软铝导线分四层由内至外呈螺旋状紧密地绞合在所述线芯外侧，紧贴所述线芯的第一层软铝导线层的软铝导线绞合方向与碳纤维副芯绞合方向相反，且相邻两层软铝导线层中的软铝导线的绞合方向相反，第一层软铝导线层的直径为：23.9±0.1mm，第二层软铝导线层的直径为：31.8±0.1mm，第三层软铝导线层的直径为：39.5±0.1mm，第四层软铝导线层的直径为：47.0±0.1mm，同时保证梯形软铝导线的抗拉强度在65～95MPa，伸长率≥20%，电阻率≤0.027367Ω·mm2/m，电阻≤0.01935Ω；
5）将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2000mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的40倍。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 511600 west of YingFo Road, Shijiao Town, Fogang County, Qingyuan City, Guangdong Province Patentee after: Guangdong Xinyuan Hengye power line equipment Co.,Ltd. Address before: 511600 west side of YingFo highway, Shijiao Town, Fogang County, Qingyuan City, Guangdong Province Patentee before: FOGANG XINYUAN HENGYE CABLE TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: The invention relates to a twisted carbon fiber composite core soft aluminum conductor and a manufacturing method thereof Effective date of registration: 20220424 Granted publication date: 20161019 Pledgee: Guangdong Fogang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Guangdong Xinyuan Hengye power line equipment Co.,Ltd. Registration number: Y2022980004735 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230110 Granted publication date: 20161019 Pledgee: Guangdong Fogang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Guangdong Xinyuan Hengye power line equipment Co.,Ltd. Registration number: Y2022980004735 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A stranded carbon fiber composite core soft aluminum wire and its manufacturing method Effective date of registration: 20230117 Granted publication date: 20161019 Pledgee: Guangdong Fogang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Guangdong Xinyuan Hengye power line equipment Co.,Ltd. Registration number: Y2023440000018 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |