CN107370074B - 碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置及方法，碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置包括固定架、止挡板和驱动件，固定架上设有至少一个限位板，限位板上开设有用于外锥座穿过的限位孔；止挡板能拆装的与固定架相接并平行于限位板设置，止挡板对应于限位孔处开设有止挡孔，止挡孔的孔径大于内锥夹的小端外径，且小于外锥座的外径；驱动件具有能伸缩的伸缩杆，伸缩杆能插入外锥座抵接于内锥夹的大端端面上，通过伸缩杆的伸出顶抵内锥夹，内锥夹的内表面能紧贴芯棒外周面，内锥夹的外周面能紧贴外锥座的内表面。该碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置及方法，实现了每次操作内锥夹与外锥座、芯棒的预紧力一致。

Description

碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置及方法

技术领域

本发明涉及电力线路技术领域，特别涉及一种碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置及方法。

背景技术

碳纤维复合芯导线，具有重量轻、强度高、容量大、耐高温、耐腐蚀、低线损等特点，是一种可替代传统的钢芯铝绞线、铝合金绞线、铝包钢绞线和殷钢导线的全新架空导线。碳纤维复合芯导线技术的推广，在提高输电线路的输送容量、提高输电网的安全可靠性，降低架空输配电工程总成本等方面具有十分重要的意义。将有效促进电力领域向高科技方向的发展，满足输变电领域节能、安全、环保和经济性的更高要求。

碳纤维复合芯导线的特性，取决于其特殊的复合材料单芯棒状结构，芯棒的横截面由碳纤维增强复合层和玻璃纤维增强复合层构成，这种层状结构赋予了碳纤维复合芯较高的强度、耐热老化性、及尺寸稳定性；又具有很好的卷绕韧性，以满足碳纤维导线的架线施工需求。

由于芯棒的强度很高，可达2600MPa，其强度传递对金具的握持方式要求严格。目前国内外碳纤维复合芯导线定型的配套金具(耐张、接续)，均采用楔型握紧方式连接，即导线的芯棒由内锥夹和外锥座构成的楔型结构夹紧形成握力，耐张线夹通过内锥夹、外锥座夹紧芯棒并通过螺纹与钢锚连接，将导线的受力传递到铁塔上；接续管是通过连接器的螺纹将左右两侧的外锥座连在一起。

导线外层铝股，通过液压铝管传递出铝股的受力，并输送电流，因碳纤维复合芯导线拉力的75％-80％是由芯棒承担，所以，金具对芯棒的夹持状态、形成的握力大小，直接决定了导线的拉断力的大小。

在过去十多年时间，国内已施工了大大小小上千个碳纤维导线工程，挂线约2万公里。因耐张线夹和接续直线管的安装质量误差，出现了很多问题，甚至出现掉线事故。

现有技术中，耐张线夹的内锥夹、外锥座夹紧芯棒的状态，是由外锥座与钢锚间螺纹扣的旋紧程度决定；同样，接续管左右侧的内锥夹、外锥座夹紧芯棒的状态，也是由左右侧外锥座与连接器间螺纹扣的旋紧的程度决定。旋紧的程度决定了金具对芯棒的握力和导线拉力大小，这是架线施工隐蔽的关键环节。目前该关键环节的操作，是现场施工人员用两把扳手靠臂力控制，旋紧到操作人臂力最大为止。这种控制受操作人员的个体差异、熟练程度，场地操作环境(塔上、塔下)的影响非常大，直接影响金具的安装质量，给线路的运行造成隐患。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够实现每次操作内锥夹与外锥座、芯棒之间的预紧力一致的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置。

本发明的另一个目的是提供一种采用上述碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，所述配套金具包括能套设于碳纤维复合芯导线的芯棒外部的内锥夹和套设于所述内锥夹外部的外锥座，所述内锥夹呈锥状，所述外锥座呈直筒状并沿轴向开设有内锥孔，所述碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置包括：固定架，所述固定架上设有至少一个限位板，所述限位板上开设有用于所述外锥座穿过的限位孔；止挡板，所述止挡板能拆装的与所述固定架相接并平行于所述限位板设置，所述止挡板对应于所述限位孔处开设有允许所述碳纤维复合芯导线穿过的止挡孔，所述止挡孔的孔径大于所述内锥夹的小端外径，且小于所述外锥座的外径；驱动件，所述驱动件具有能伸缩的伸缩杆，所述伸缩杆能插入所述外锥座抵接于所述内锥夹的大端端面上，通过所述伸缩杆的伸出顶抵所述内锥夹，所述内锥夹的内表面能紧贴所述芯棒外周面，所述内锥夹的外周面能紧贴所述外锥座的内表面。

如上所述的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，其中，所述驱动件包括液压泵和千斤顶，所述液压泵与所述千斤顶相接并能驱动所述千斤顶的工作面升降，所述千斤顶的工作面上连接有所述伸缩杆。

如上所述的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，其中，所述驱动件还包括压力表，所述压力表连接于所述液压泵的出口端。

如上所述的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，其中，所述伸缩杆的伸出端设有能容置所述芯棒的凹槽。

如上所述的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，其中，所述伸缩杆设有外螺纹，所述千斤顶的工作面上设有内螺纹，通过所述外螺纹于所述内螺纹的螺纹配合，所述伸缩杆与所述千斤顶相接。

如上所述的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，其中，所述固定架内设有多个所述限位板，多个所述限位板平行且间隔设置。

如上所述的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，其中，所述固定架为由顶板、底板和两侧板围合形成的两端敞开的矩形框架，所述限位板平行于所述固定架的敞开端设置于所述固定架内，所述止挡板能插入所述固定架内并与所述固定架卡接。

本发明还提供了一种碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法，其采用上述碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，所述碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法包括以下步骤：

将碳纤维复合芯导线一端的铝绞线层剥离预设长度，并对露出的芯棒表面进行打毛处理；

将外锥座套设在露出的所述芯棒上，并将内锥夹穿入所述芯棒与所述外锥座之间，且所述外锥座的内锥孔的小径端和所述内锥夹的大端靠近所述碳纤维复合芯导线一端；

将所述外锥座插入固定架内，并使所述外锥座穿过所述固定架的限位板上的限位孔；

将止挡板穿过所述碳纤维复合芯导线插入所述固定架内，使所述止挡板顶抵于所述外锥座的内锥孔的大径端的端面上并与所述固定架卡接；

将驱动件的伸缩杆插入所述外锥座并抵接于所述内锥夹的大端端面上；

使伸缩杆以预设的压力伸出并以预设的时间顶推所述内锥夹。

如上所述的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法，其中，所述预设时间至少为5秒。

如上所述的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法，其中，所述预设压力为10MPa至15MPa。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，通过固定架和止挡板限制外锥座的移动，并通过液压泵驱动千斤顶带动伸缩杆伸出顶推动内锥夹轴向移动，实现了每次操作内锥夹与外锥座、芯棒的预紧力一致的目的，使得预顶紧之后的外锥座与钢锚、外锥座与连接器的连接，普通旋紧即可，因旋紧压力小于预压压紧力，则旋紧程度不影响芯棒的握力，从而解决了现有技术在耐张、接续安装时，因安装环境(塔上、塔下)、因施工操作人员个体差异、及使用工具的不同造成的安装后因旋紧程度不同，引起金具握力不稳定的问题，保证了碳纤维复合芯导线施工安装隐蔽操作的工作质量和输电线路的运行安全。

本发明提供的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法，操作简单方便，且能够确保每次操作内锥夹与外锥座、芯棒的预紧力一致，从而保证了碳纤维复合芯导线施工安装隐蔽操作的工作质量和输电线路的运行安全。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明一实施例提供的的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置的使用状态示意图；

图2是碳纤维复合芯导线与内锥夹及外锥座的组装结构示意图；

图3是碳纤维复合芯导线剥离预设长度的铝绞线层的结构示意图。

附图标号说明：

1-碳纤维复合芯导线；11-芯棒；12-铝绞线层；2-配套金具；21-內锥夹；22-外锥座；221-内锥孔；3-固定架；31-限位板；311-限位孔；4-止挡板；41-止挡孔；5-伸缩杆；6-胶带。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，该碳纤维复合芯导线1包括芯棒11和包覆在芯棒11外部的铝绞线层12，该配套金具2包括能套设于碳纤维复合芯导线1的芯棒11外部的内锥夹21和套设于内锥夹21外部的外锥座22，内锥夹21呈锥状，外锥座22呈直筒状并沿轴向开设有内锥孔221，碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置包括固定架3、止挡板4和驱动件，其中，固定架3上设有至少一个限位板31，限位板31上开设有用于外锥座22穿过的限位孔311，通过限位孔311与外锥座22的配合，限制外锥座22的径向移动，将外锥座22连接于固定架3上；止挡板4能拆装的与固定架3相接并平行于限位板31设置，止挡板4对应于限位孔311处开设有允许碳纤维复合芯导线1穿过的止挡孔41，止挡孔41的孔径大于内锥夹21的小端外径，且小于外锥座22的外径，使得在使用时，止挡环能套设于碳纤维复合芯导线1外并限制外锥座22的轴向移动；驱动件具有能伸缩的伸缩杆5，伸缩杆5能插入外锥座22抵接于内锥夹21的大端端面上，通过伸缩杆5的伸出顶抵内锥夹21，由于限位板31限制了外锥座22的径向移动，止挡环限制了外锥座22的轴向移动，使得仅有内锥夹21能够在伸缩杆5的驱动下轴向移动，从而使得内锥夹21的外周面能紧贴外锥座22的内表面，内锥夹21的内表面能紧贴芯棒11外周面，实现内锥夹21与外锥座22、芯棒11之间的预压紧。

在使用时，先将外锥座22套设于芯棒11上，并将内锥夹21插入外锥座22与芯棒11之间，其中外锥座22与内锥夹21的装配关系为现有技术，在此不再赘述，然后将外锥座22插入固定架3的限位板31的限位孔311内，限制外锥座22的径向移动，之后，将止挡板4套设于碳纤维复合芯导线1外部，使止挡板4抵接于外锥座22的端面，并使止挡板4与固定架3相卡接，此时，内锥夹21的小端口靠近止挡板4，由于止挡板4的止挡孔41孔径大于内锥夹21的小端口外径，且小于外锥座22的外径，因此止挡板4只限制了外锥座22的轴向移动，最后，将驱动件的伸缩杆5插入外锥座22内并抵接于内锥夹21的大端口的端面上，通过驱动件的伸缩杆5的伸出顶抵内锥夹21，使内锥夹21的外周面紧贴外锥座22的内表面、内锥夹21的内表面紧贴芯棒11外周面，从而实现内锥夹21、外锥座22和芯棒11之间的预压紧，对于相同尺寸的碳纤维复合芯导线1，可通过将伸缩杆5的伸出长度变，实现每次操作内锥夹21与外锥座22、芯棒11的预紧力一致的目的。

本发明提供的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，通过固定架3和止挡板4限制外锥座22的移动，并通过驱动件能定压驱动内锥夹21轴向移动，实现了每次操作内锥夹21与外锥座22、芯棒11的预紧力一致的目的，保证了配套金具2握力的稳定性，进而保证了碳纤维复合芯导线1拉力的稳定性。

在本发明的一种优选实施方式中，驱动件包括液压泵(图中未示出)和千斤顶(图中未示出)，液压泵与千斤顶相接并能驱动千斤顶的工作面升降，具体的，液压泵通过液压油管和专用接头与千斤顶相接，千斤顶的工作面上连接有伸缩杆5，伸缩杆5的设置能够避免因千斤顶的工作面面积过大，导致无法插入外锥座22内的情况发生，伸缩杆5能随千斤顶的工作面升降而伸缩，在使用时，通过液压泵驱动千斤顶的工作面上升，从而带动伸缩杆5伸出，伸缩杆5伸出顶抵内锥夹21，使内锥夹21轴向移动，通过设定液压泵的输出压力值，即可实现伸缩杆5顶抵内锥夹21的压力稳定，从而实现每次操作内锥夹21与外锥座22、芯棒11的预紧力一致的目的。

进一步，液压泵为手动液压泵，驱动件还包括压力表(图中未示出)，压力表连接于液压泵的出口端，通过观察液压表，即可准确得知液压泵输出压力，从而使得驱动件每次驱动内锥夹21轴向移动的输出压力更加稳定，确保了每次操作内锥夹21与外锥座22、芯棒11的预紧力一致。

进一步，考虑到伸缩杆5在顶推内锥夹21轴向移动时，可能出现由于芯棒11外露与内锥夹21部分过多，导致伸缩杆5同步顶推芯棒11的情况发生，在伸缩杆5的伸出端设有能容置芯棒11的凹槽，以使得伸缩杆5仅顶推内锥夹21轴向移动，此外，容置槽还能在伸缩杆5伸出时起到导向作用。

进一步，伸缩杆5设有外螺纹，千斤顶的工作面上设有内螺纹，通过外螺纹于内螺纹的螺纹配合，伸缩杆5与千斤顶相接，螺纹连接的方式，简单可靠，从而使得伸缩杆5与千斤顶之间的连接简单可靠。

当然，伸缩杆5也可以通过其他方式与千斤顶相接，例如焊接、卡接等，在此不再赘述，但只要能够实现伸缩杆5与千斤顶相接的任何现有结构或其简单替换，均应在本发明的保护范围之内。

在本发明的一种实施方式中，如图1所示，为了提高固定架3与外锥座22之间配合的稳定性，固定架3内设有多个限位板31，多个限位板31平行且间隔设置，优选的，多个限位板31等间隔设置，以使得固定架3与外锥座22之间的连接更加稳定。

进一步，固定架3为由顶板、底板和两侧板围合形成的两端敞开的矩形框架，矩形框架的稳定性好，且便于放置，限位板31平行于固定架3的敞开端设置于固定架3内，止挡板4能插入固定架3内并与固定架3卡接。

当然，固定架3也可以是其它结构，比如呈两端敞开的桶状，或者呈平板状，在此不再赘述，但只要能够实现能与限位板31相接的任何现有结构或其简单替换，均应在本发明的保护范围之内。

下面结合附图具体说明本发明提供的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置的使用过程：

本发明提供的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，整体外形尺寸：60×30×25cm，总重15公斤，在使用时，先将碳纤维复合芯导线1剥离部分铝绞线层12形成图3所示结构，再将外锥座22套设于芯棒11外部，并将内锥夹21插入外锥座22与芯棒11之间形成图2所示结构，然后将外锥座22自固定座的敞开段插入固定座内，并依次穿过多个限位板31，之后将止挡板4套设于碳纤维复合芯导线1外并插入固定座内，使止挡板4抵接于外锥座22的端面，并使止挡板4与固定架3相接，此时，内锥夹21的小端口靠近止挡板4，由于止挡板4的止挡孔41孔径大于内锥夹21的小端口外径，且小于外锥座22的外径，因此止挡板4只限制了固定座的轴向移动，最后，将伸缩杆5插入外锥座22并抵接于内锥夹21的大端口的端面上，形成如图1所示结构，此时，芯棒11容置于伸缩杆5的容置槽内，手动驱动液压泵，使液压泵驱动千斤顶的工作面上升带动伸缩杆5伸出顶抵内锥夹21，使内锥夹21的外周面紧贴外锥座22的内表面、内锥夹21的内表面紧贴芯棒11外周面，同时观察压力表，当压力表显示压力值为预设压力值(例如10MPa至15MPa)时，定压保持一段时间(至少为5秒)后，将外锥座22从固定架3中移出即可完成内锥夹21与外锥座22、芯棒11的预压压紧。

本发明还提供了一种碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法，其采用上述的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法包括以下步骤：

将碳纤维复合芯导线一端的铝绞线层剥离预设长度，该预设长度优选为25mm，同时在靠近露出的芯棒的铝绞线层上绑扎胶带做记号，以防止下一步操作时导线铝股散股，影响穿管操作，并对露出的芯棒表面进行打毛处理，打毛处理具体为将芯棒表面由光亮状态打毛，并用绒布将该部分芯杆的表面擦拭干净；

将外锥座套设在露出的芯棒上，并将内锥夹穿入芯棒与外锥座之间，且外锥座的内锥孔的小径端和内锥夹的大端靠近碳纤维复合芯导线一端，即靠近芯棒露出端的端面，并使芯棒露出内锥夹大端面5mm，为下一步安装操作做准备；

将外锥座插入固定架内，并使外锥座穿过固定架的限位板上的限位孔；

将止挡板穿过碳纤维复合芯导线插入固定架并内，并使止挡板顶抵于外锥座的内锥孔的大径端的端面上并与固定架卡接；

将驱动件的伸缩杆插入外锥座并抵接于内锥夹的大端端面上；

使伸缩杆以预设的压力伸出并以预设的时间顶抵内锥夹。

进一步，预设时间至少为5秒。

进一步，装置的施工操作可根据碳纤维导线与配比芯棒的直径、导线的规格而选择预顶压力。该压力值由三因素(芯棒直径、导线直径、顶紧压力大小)和二水平(拉力值、拉力离散值)正交设计法试验结果，优选确定的，经实验验证，优选预设压力为10MPa至15MPa。

综上所述，本发明提供的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，通过固定架和止挡板限制外锥座的移动，并通过液压泵驱动千斤顶带动伸缩杆伸出顶推动内锥夹轴向移动，实现了每次操作内锥夹与外锥座、芯棒的预紧力一致的目的，使得预顶紧之后的外锥座与钢锚、外锥座与连接器的连接，普通旋紧即可，因旋紧压力小于预压压紧力，则旋紧程度不影响芯棒的握力，从而解决了现有技术在耐张、接续安装时，因安装环境(塔上、塔下)、因施工操作人员个体差异、及使用工具的不同造成的安装后因旋紧程度不同，引起金具握力不稳定的问题，保证了碳纤维复合芯导线施工安装隐蔽操作的工作质量和输电线路的运行安全。

本发明提供的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法，操作简单方便，且能够确保每次操作内锥夹与外锥座、芯棒的预紧力一致，从而保证了碳纤维复合芯导线施工安装隐蔽操作的工作质量和输电线路的运行安全。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (3)

1.一种碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，所述配套金具包括能套设于碳纤维复合芯导线的芯棒外部的内锥夹和套设于所述内锥夹外部的外锥座，所述内锥夹呈锥状，所述外锥座呈直筒状并沿轴向开设有内锥孔，所述芯棒由所述内锥夹和所述外锥座构成的楔型结构夹紧形成握力；其特征在于，所述碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置包括：

固定架，所述固定架上设有至少一个限位板，所述限位板上开设有用于所述外锥座穿过的限位孔；

止挡板，所述止挡板能拆装的与所述固定架相接并平行于所述限位板设置，所述止挡板对应于所述限位孔处开设有允许所述碳纤维复合芯导线穿过的止挡孔，所述止挡孔的孔径大于所述内锥夹的小端外径，且小于所述外锥座的外径；

驱动件，所述驱动件具有能伸缩的伸缩杆，所述伸缩杆能插入所述外锥座抵接于所述内锥夹的大端端面上，通过所述伸缩杆的伸出顶抵所述内锥夹，所述内锥夹的内表面能紧贴所述芯棒外周面，所述内锥夹的外周面能紧贴所述外锥座的内表面；

其中，所述伸缩杆能以预设的压力伸出并以预设的时间顶推所述内锥夹，所述预设的压力为10MPa至15Mpa；

所述驱动件包括液压泵和千斤顶，所述液压泵与所述千斤顶相接并能驱动所述千斤顶的工作面升降，所述千斤顶的工作面上连接有所述伸缩杆；

所述驱动件还包括压力表，所述压力表连接于所述液压泵的出口端；

所述伸缩杆的伸出端设有能容置所述芯棒的凹槽；

所述伸缩杆设有外螺纹，所述千斤顶的工作面上设有内螺纹，通过所述外螺纹于所述内螺纹的螺纹配合，所述伸缩杆与所述千斤顶相接；

所述固定架内设有多个所述限位板，多个所述限位板平行且间隔设置；

所述固定架为由顶板、底板和两侧板围合形成的两端敞开的矩形框架，所述限位板平行于所述固定架的敞开端设置于所述固定架内，所述止挡板能插入所述固定架内并与所述固定架卡接。

2.一种碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法，其特征在于，所述碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法采用如权利要求1所述的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧装置，所述碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法包括以下步骤：

将碳纤维复合芯导线一端的铝绞线层剥离预设长度，并对露出的芯棒表面进行打毛处理；

将外锥座套设在露出的所述芯棒上，并将内锥夹穿入所述芯棒与所述外锥座之间，且所述外锥座的内锥孔的小径端和所述内锥夹的大端靠近所述碳纤维复合芯导线一端；

将所述外锥座插入固定架内，并使所述外锥座穿过所述固定架的限位板上的限位孔；

将止挡板穿过所述碳纤维复合芯导线插入所述固定架内，使所述止挡板顶抵于所述外锥座的内锥孔的大径端的端面上并与所述固定架卡接；

将驱动件的伸缩杆插入所述外锥座并抵接于所述内锥夹的大端端面上；

使伸缩杆以预设的压力伸出并以预设的时间顶推所述内锥夹，所述预设的压力为10MPa至15Mpa。

3.根据权利要求2所述的碳纤维复合芯导线配套金具的预压压紧方法，其特征在于，

所述预设时间至少为5秒。