CN109572072A - 一种复合材料杆塔 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料杆塔技术领域，具体涉及一种复合材料杆塔，所述复合材料电力杆塔为多层复合材料缠绕而成，其由内到外分别包括第一柱体结构、第二柱体结构、第三柱体结构、第四柱体结构、第五柱体结构、第六柱体结构，克服了现有技术的不足，通过沿轴线缠绕和换向缠绕交替的方式来提高复合材料杆塔机械性能，再同等壁厚的情况下复合材料杆塔机械性能相对于现有的缠绕方法机械能力提高30%，既提高了机械性能，又降低了复合材料杆塔的原料成本，适用范围广阔。

Description

一种复合材料杆塔
技术领域
本发明属于复合材料杆塔技术领域，具体涉及一种复合材料杆塔。
背景技术
输电线路杆塔结构，是电力架空线路设施中特殊的支撑结构件，其结构性能直接影响着线路的安全性、经济性和运行可靠性。随着我国电网的发展，输电线路工程呈现出长距离、规模化、大型化的发展趋势。目前，输电线路杆塔一般由钢材和混凝土组成。特别是大量钢结构杆塔的使用，其对钢材的需求量也在逐年上升，消耗了大量矿产资源，造成生态环境的污染。同时，大量采用钢材作为铁塔材料，也给杆塔的施工运输、运行维护带来了诸多困难。因此，采用新型环保复合材料代替钢材成为输电行业的一种发展趋势。利用复合材料的绝缘性，不仅易于解决输电线路的污染事故，提高线路安全运行水平，减小塔头尺寸与走廊宽度；杆塔轻便，大幅度地降低杆塔的运输和组装成本；杆塔耐腐蚀、被盗可能性小的特点，可降低线路的维护成本；同时由于杆塔颜色可调，增强了线路的环境友好性。因此复合材料在一定程度上是建造输电杆塔结构的材料之一。但是现有的复合材料电力杆塔，其在内部结构上不能满足实际使用要求，尤其是相关机械性能达不到使用要求，这制约其推广应用，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合材料杆塔，克服了现有技术的不足，通过沿轴线缠绕和换向缠绕交替的方式来提高复合材料杆塔机械性能，再同等壁厚的情况下复合材料杆塔机械性能相对于现有的缠绕方法机械能力提高30%，既提高了机械性能，又降低了复合材料杆塔的原料成本，适用范围广阔。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种复合材料杆塔，包括外径较大的底部和外径较小的顶部，底部和顶部形成一个带有锥度的中空的杆塔，所述复合材料电力杆塔为多层复合材料缠绕而成，其由内到外分别包括第一柱体结构、第二柱体结构、第三柱体结构、第四柱体结构、第五柱体结构、第六柱体结构，所述第一柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料一沿复合材料杆塔轴线L-L方向环向缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第二柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料二沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第三柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料三沿复合材料杆塔轴线L-L方向环向缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第四柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料四沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第五柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料五沿复合材料杆塔轴线L-L方向环向缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第六柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料六沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm。
进一步，所述第六柱体结构外部还包裹有树脂层。
进一步，所述第一柱体结构和第二柱体结构位置互换，即第二柱体结构位于第一柱体结构内，所述第三柱体结构和第四柱体结构位置互换，即第四柱体结构位于第三柱体结构内，所述第五柱体结构和第六柱体结构位置互换，即第六柱体结构位于第五柱体结构内。
进一步，所述复合材料一缠绕方向与轴线L-L方向夹角为45°～90°；所述复合材料二缠绕方向与轴线L-L方向夹角为0°；所述复合材料三缠绕方向与轴线L-L方向夹角为45°～90°，且缠绕方向与复合材料一缠绕方向相逆；所述复合材料四缠绕方向与轴线L-L方向夹角为0°；所述复合材料五缠绕方向与轴线L-L方向夹角为45°～90°且缠绕方向与复合材料三缠绕方向相逆；所述复合材料六缠绕方向与轴线L-L方向夹角为0°。
进一步，所述复合材料一为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料二为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料三为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料四为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料五为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料六为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种。
本发明与现有技术相比较，具有以下有益效果：
本发明所述一种复合材料杆塔，通过沿轴线缠绕和换向缠绕交替的方式来提高复合材料杆塔机械性能，再同等壁厚的情况下复合材料杆塔机械性能相对于现有的缠绕方法机械能力提高30%，既提高了机械性能，又降低了复合材料杆塔的原料成本，适用范围广阔。
附图说明
图1为一种复合材料杆塔的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图所示，本发明所述一种复合材料杆塔，包括外径较大的底部和外径较小的顶部，底部和顶部形成一个带有锥度的中空的杆塔，所述复合材料电力杆塔为多层复合材料缠绕而成，其由内到外分别包括第一柱体结构1、第二柱体结构2、第三柱体结构3、第四柱体结构4、第五柱体结构5、第六柱体结构6，所述第一柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料一沿复合材料杆塔轴线L-L方向环向缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第二柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料二沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第三柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料三沿复合材料杆塔轴线L-L方向环向缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第四柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料四沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第五柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料五沿复合材料杆塔轴线L-L方向环向缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第六柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料六沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm。
进一步，所述第六柱体结构外部还包裹有树脂层。
进一步，所述第一柱体结构和第二柱体结构位置互换，即第二柱体结构位于第一柱体结构内，所述第三柱体结构和第四柱体结构位置互换，即第四柱体结构位于第三柱体结构内，所述第五柱体结构和第六柱体结构位置互换，即第六柱体结构位于第五柱体结构内。
进一步，所述复合材料一缠绕方向与轴线L-L方向夹角为45°～90°；所述复合材料二缠绕方向与轴线L-L方向夹角为0°；所述复合材料三缠绕方向与轴线L-L方向夹角为45°～90°，且缠绕方向与复合材料一缠绕方向相逆；所述复合材料四缠绕方向与轴线L-L方向夹角为0°；所述复合材料五缠绕方向与轴线L-L方向夹角为45°～90°且缠绕方向与复合材料三缠绕方向相逆；所述复合材料六缠绕方向与轴线L-L方向夹角为0°。
进一步，所述复合材料一为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料二为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料三为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料四为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料五为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料六为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种。
制备方法，包括如下步骤：
步骤一：复合材料浸泡：将复合材料一、复合材料二、复合材料三、复合材料四、复合材料五和复合材料六清理干净、洗净、晾干；将不饱和聚酯树脂、抗紫外线剂、阻燃剂按照重量份100:2:15比例搅拌均匀，再按照混合树脂中不饱和聚酯树脂的量加入1～2.5％的固化剂，搅拌均匀后待用；将所得复合材料一浸入混合树脂中；
步骤二：设备和模具选择：采购纱片宽度为200毫米的四维缠绕机，金属模具的直径要比电杆相应部位的外径小两倍的壁厚，表面镜面抛光处理；
步骤三、厚度渐变层缠绕：将处理过的复合材料一从所述根部开始按照一定的角度螺旋缠绕后加热固化，将处理过的复合材料二沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕后加热固化，将处理过的复合材料三从所述根部开始按照一定的角度螺旋缠绕后加热固化，将处理过的复合材料四沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕后加热固化，将处理过的复合材料五从所述根部开始按照一定的角度螺旋缠绕后加热固化，将处理过的复合材料六沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕后加热固化；
步骤四、外表面包裹：在第六柱体结构外部均匀的涂抹树脂层至表面平滑后，且涂抹过程中伴随45℃初步加热固化；
步骤五、固化和后处理：在摄氏60度的固化炉中固化，然后切割、倒角及表面修整，喷涂耐候层。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种复合材料杆塔，包括外径较大的底部和外径较小的顶部，底部和顶部形成一个带有锥度的中空的杆塔，其特征在于：所述复合材料电力杆塔为多层复合材料缠绕而成，其由内到外分别包括第一柱体结构、第二柱体结构、第三柱体结构、第四柱体结构、第五柱体结构、第六柱体结构，所述第一柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料一沿复合材料杆塔轴线L-L方向环向缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第二柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料二沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第三柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料三沿复合材料杆塔轴线L-L方向环向缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第四柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料四沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第五柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料五沿复合材料杆塔轴线L-L方向环向缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm；所述第六柱体结构由浸过聚酯树脂的复合材料六沿复合材料杆塔轴线L-L方向来回缠绕而成，其缠绕厚度为1mm～3mm。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料杆塔，其特征在于：所述第六柱体结构外部还包裹有树脂层。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料杆塔，其特征在于：所述第一柱体结构和第二柱体结构位置互换，即第二柱体结构位于第一柱体结构内，所述第三柱体结构和第四柱体结构位置互换，即第四柱体结构位于第三柱体结构内，所述第五柱体结构和第六柱体结构位置互换，即第六柱体结构位于第五柱体结构内。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料杆塔，其特征在于：所述复合材料一缠绕方向与轴线L-L方向夹角为45°～90°；所述复合材料二缠绕方向与轴线L-L方向夹角为0°；所述复合材料三缠绕方向与轴线L-L方向夹角为45°～90°，且缠绕方向与复合材料一缠绕方向相逆；所述复合材料四缠绕方向与轴线L-L方向夹角为0°；所述复合材料五缠绕方向与轴线L-L方向夹角为45°～90°且缠绕方向与复合材料三缠绕方向相逆；所述复合材料六缠绕方向与轴线L-L方向夹角为0°。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料杆塔，其特征在于：所述复合材料一为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料二为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料三为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料四为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料五为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种，所述复合材料六为复合毡、方格布、聚酯薄膜、玻纤粗纱或玻璃纤维中的一种。
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