CN110001076A - 一种纤维缠绕成型的电力杆塔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纤维缠绕成型的电力杆塔，包括电力杆塔主体，所述电力杆塔主体包括多层纤维缠绕层，由外至内依次包括表面功能层、第一纤维缠绕层、混合材料层和第二纤维缠绕层。本发明通过设置多层纤维缠绕的电力杆塔，解决了现有技术中电力杆塔质量过大的问题，加入石英砂树脂混合材料，增强电力杆塔的力学性能，提高刚度和抗变形作用，也进一步节省生产成本；且通过采用可调式电力杆塔加工设备可根据不同尺寸的电力杆塔来调节加工模具的尺寸，方便快捷，加快电力杆塔的生产效率，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于电力杆塔技术领域，具体涉及一种纤维缠绕成型的电力杆塔及其制备方法。
背景技术
目前，传统的杆塔普遍存在笨重、易腐烂、锈蚀或开裂、寿命短的缺点，且施工和运输困难，容易出现各种安全隐患，随着新材料技术及其制备工艺的发展，各种材料都得到了快速发展，其中纤维材料由于其质量小，力学性能优异，在各个行业都得到了广泛的应用。因此，开发一种能够降低电力杆塔的质量、提高电力杆塔的力学性能、降低生产成本的电力杆塔及其生产工艺具有重要的经济、社会和现实意义。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种纤维缠绕成型的电力杆塔及其制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种纤维缠绕成型的电力杆塔，所述电力杆塔主体包括多层纤维缠绕层，由外至内依次包括表面功能层、第一纤维缠绕层、混合材料层和第二纤维缠绕层，所述第一纤维缠绕层为玻璃纤维材料；
所述混合材料层设置于所述第一纤维缠绕层的内侧，包括石英砂和树脂材料；
所述第二纤维缠绕层设置于混合材料层的内侧，所述第二纤维缠绕层为玻璃纤维材料；
所述表面功能层设置于该电力杆塔的最外层，所述表面功能层为抗腐蚀、抗外力损坏材料。
通过采用上述技术方案,设置多层纤维和混合材料制成的电力杆塔，具有良好的力学性能和韧性，能够抵抗外力作用，此外，该电力杆塔相对于传统的电力杆塔来说，生产成本大幅降低，材料利用率提高。
作为本发明的进一步优化方案，所述石英砂与树脂材料配比为1-3:1，所述树脂材料为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂或酚醛树脂。
通过采用上述技术方案，加入石英砂与树脂混合的材料，能够增强该电力杆塔的力学性能，且这种混合材料的成本较低，可以一定程度上降低该电力杆塔的造价，节约成本。
一种如上述所述的纤维缠绕成型的电力杆塔的制备方法，该方法配合可调式电力杆塔加工模具使用，所述可调式电力杆塔加工模具包括外层固定模、缠绕装置和内部空气浮动模芯，所述固定模用于使各纤维缠绕层固定成型，所述缠绕装置用于将纤维缠绕在所述空气浮动模芯上，所述空气浮动模芯的大小及直径可通过控制内部空气的量来调节；所述纤维缠绕成型的电力杆塔的具体制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：浸渍材料预处理
将树脂材料按比例投放于电力杆塔缠绕装置下方，搅拌均匀并保温，获得待使用的树脂液；
步骤S2：纤维浸渍处理及首层纤维缠绕
将玻璃纤维粗纱浸渍在步骤S1内的树脂液内，浸泡，使树脂液充分吸附并浸渍到玻璃纤维上；待浸泡完成后，套摄在缠绕装置上，控制缠绕装置的转轴、芯轴及丝嘴的相对运动，玻璃纤维粗纱的缠绕角度与芯轴的轴向成一定缠绕角度；
步骤S3：加热固化后，调节模具大小，制备混合材料层
将步骤S2中获得的首层纤维缠绕的杆塔加热固化处理，获得固化成型的杆塔，调节空气浮动模芯大小，在首层纤维的内层与空气浮动模芯之间浇筑一层混合材料，再次加热固化，形成双层电力杆塔；
步骤S4：调节模具大小，再次制备纤维缠绕层
缩小空气浮动模芯尺寸，在混合材料层与空气浮动模芯之间进行纤维缠绕，调整缠绕角度，加热固定后获得三层电力杆塔；
步骤S5：表面涂刷功能层，干燥脱模
将步骤S4获得的三层电力杆塔表面涂刷功能涂料；表面干燥后进行脱模处理，获得该纤维缠绕成型的电力杆塔。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S2中纤维粗纱的浸泡时间为0.5-1h，所述电力杆塔的下半段的缠绕角度为0-15°，所述电力杆塔的上半段的缠绕角度为15-60°。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S4中电力杆塔的下半段的缠绕角度为0-15°，所述电力杆塔的上半段的缠绕角度为15-60°。
通过采用上述技术方案，使得电力杆塔的下半段力学性能增强，不易折断，且降低了里电力杆塔的重心，使用过程中更加稳定。
本发明的有益效果在于：
1)本发明通过设置多层纤维缠绕的电力杆塔，解决了现有技术中电力杆塔质量过大的问题，且通过加入石英砂树脂混合材料，增强电力杆塔的力学性能，提高刚度和抗变形作用，也进一步节省生产成本；
2)本发明通过采用可调式电力杆塔加工设备可根据不同尺寸的电力杆塔来调节加工模具的尺寸，方便快捷，加快电力杆塔的生产效率，提高工作效率；
3)本发明通过调控缠绕角度来改变杆塔上下两端的强度，降低电力杆塔的中心，使其在使用过程中更加稳定；
4)本发明结构简单，稳定性高，设计合理，便于实现。
附图说明
图1是本发明的剖面结构示意图；
图2是本发明的工艺流程图。
图中：11、表面功能层；12、第一纤维缠绕层；13、混合材料层；14、第二纤维缠绕层；15、空气浮动模芯。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1-2所示，一种纤维缠绕成型的电力杆塔，包括电力杆塔主体，所述电力杆塔主体包括多层纤维缠绕层，由外至内依次包括表面功能层11、第一纤维缠绕层12、混合材料层13和第二纤维缠绕层14，所述第一纤维缠绕层12为玻璃纤维材料，缠绕的玻璃纤维在加热固化后形成纤维缠绕层，相比于混凝土材料后钢制材料的电力杆塔来说，纤维缠绕层具有较轻的质量以外，其韧性强，且满足输电线路对电力杆塔的各项性能要求。
所述混合材料层13设置于所述第一纤维缠绕层12的内侧，包括石英砂和树脂材料，所述石英砂与树脂材料配比为1-3:1，所述树脂材料为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂或酚醛树脂，所述树脂具有良好的力学性能，使该电力杆塔具有一定抗外力性能，通过在第一纤维缠绕层12的外围设置一层混合材料层13，能够在一定程度上增强该电力杆塔的力学性能，此外，这种混合材料的成本较低，可以一定程度上降低该电力杆塔的造价，节约成本。
所述第二纤维缠绕层14设置于混合材料层13的内侧，所述第二纤维缠绕层14为玻璃纤维材料，在混合材料层13加热固化后在其表面缠绕一层玻璃纤维材料，所述玻璃纤维材料质量小，韧性强，进一步增强所述电力杆塔的耐外力性。
所述表面功能层11设置于该电力杆塔的最外层，所述表面功能层11为抗腐蚀、抗外力损坏材料，具有耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能。
一种如上述所述的纤维缠绕成型的电力杆塔的制备方法，该方法配合可调式电力杆塔加工模具使用，所述可调式电力杆塔加工模具包括外层固定模、缠绕装置和内部空气浮动模芯，所述固定模用于使各纤维缠绕层固定成型，所述缠绕装置用于将纤维缠绕在所述空气浮动模芯上，所述空气浮动模芯的大小及直径可通过控制内部空气的量来调节；所述纤维缠绕成型的电力杆塔的具体制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：浸渍材料预处理
将树脂材料按比例投放于电力杆塔缠绕装置下方，搅拌均匀并保持一定温度，为待使用的树脂液；
步骤S2：纤维浸渍处理及收层纤维缠绕
将玻璃纤维粗纱浸渍在步骤S1内的树脂液内，浸泡，使树脂液充分吸附并浸渍到玻璃纤维上；待浸泡完成后，套摄在缠绕装置上，控制缠绕装置的转轴、芯轴及丝嘴的相对运动，玻璃纤维粗纱的缠绕角度与芯轴的轴向成一定缠绕角度；
步骤S3：加热固化后，调节模具大小，制备混合材料层
将步骤S2中获得的首层纤维缠绕的杆塔加热固化处理，获得固化成型的杆塔，调节空气浮动模芯大小，在首层纤维的内层与空气浮动模芯之间浇筑一层混合材料，再次加热固化，形成双层电力杆塔；
步骤S4：调节模具大小，再次制备纤维缠绕层
缩小空气浮动模芯尺寸，在混合材料层与空气浮动模芯之间进行纤维缠绕，调整缠绕角度，加热固定后获得三层电力杆塔；
步骤S5：表面涂刷功能层，干燥脱模
将步骤S4获得的三层电力杆塔表面涂刷功能涂料，使电力杆塔具有耐腐蚀、防老化、耐磨损、耐高温的性质；表面干燥后进行脱模处理，获得该纤维缠绕成型的电力杆塔。
需要说明的是，所述步骤S2中纤维粗纱的浸泡时间为0.5-1h，所述电力杆塔的下半段的缠绕角度为0-15°，所述电力杆塔的上半段的缠绕角度为15-60°；所述步骤S3中的混合材料包括石英砂和树脂，所述石英砂与树脂的分配比为1-3:1；所述步骤S4中电力杆塔的下半段的缠绕角度为0-15°，所述电力杆塔的上半段的缠绕角度为15-60°，这种设计使得电力杆塔的下半段力学性能增强，不易折断，且降低了里电力杆塔的重心，使用过程中更加稳定。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种纤维缠绕成型的电力杆塔，包括电力杆塔主体，其特征在于：所述电力杆塔主体包括多层纤维缠绕层，由外至内依次包括表面功能层(11)、第一纤维缠绕层(12)、混合材料层(13)和第二纤维缠绕层(14)，所述第一纤维缠绕层(12)为玻璃纤维材料；
所述混合材料层(13)设置于所述第一纤维缠绕层(12)的内侧，包括石英砂和树脂材料；
所述第二纤维缠绕层(14)设置于混合材料层(13)的内侧，所述第二纤维缠绕层(14)为玻璃纤维材料；
所述表面功能层(11)设置于该电力杆塔的最外层，所述表面功能层(11)为抗腐蚀、抗外力损坏材料。
2.根据权利要求1所述的一种纤维缠绕成型的电力杆塔，其特征在于：所述石英砂与树脂材料配比为1-3:1，所述树脂材料为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂或酚醛树脂。
3.一种如权利要求1-2任一所述的纤维缠绕成型的电力杆塔的制备方法，其特征在于，该方法配合可调式电力杆塔加工模具使用，所述可调式电力杆塔加工模具包括外层固定模、缠绕装置和内部空气浮动模芯，所述固定模用于使各纤维缠绕层固定成型，所述缠绕装置用于将纤维缠绕在所述空气浮动模芯上，所述空气浮动模芯的大小及直径可通过控制内部空气的量来调节；所述纤维缠绕成型的电力杆塔的具体制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：浸渍材料预处理
将树脂材料按比例投放于电力杆塔缠绕装置下方，搅拌均匀并保温，获得待使用的树脂液；
步骤S2：纤维浸渍处理及首层纤维缠绕
将玻璃纤维粗纱浸渍在步骤S1内的树脂液内，浸泡，使树脂液充分吸附并浸渍到玻璃纤维上；待浸泡完成后，套摄在缠绕装置上，控制缠绕装置的转轴、芯轴及丝嘴的相对运动，玻璃纤维粗纱的缠绕角度与芯轴的轴向成一定缠绕角度；
步骤S3：加热固化后，调节模具大小，填充混合材料层
将步骤S2中获得的首层纤维缠绕的杆塔加热固化处理，获得固化成型的杆塔，调节空气浮动模芯大小，在首层纤维的内层与空气浮动模芯之间浇筑一层混合材料，再次加热固化，形成双层电力杆塔；
步骤S4：调节模具大小，再次制备纤维缠绕层
缩小空气浮动模芯尺寸，在混合材料层与空气浮动模芯之间进行纤维缠绕，调整缠绕角度，加热固定后获得三层电力杆塔；
步骤S5：表面涂刷功能层，干燥脱模
将步骤S4获得的三层电力杆塔表面涂刷功能涂料；表面干燥后进行脱模处理，获得该纤维缠绕成型的电力杆塔。
4.根据权利要求3所述的一种纤维缠绕成型的电力杆塔的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中纤维粗纱的浸泡时间为0.5-1h，所述电力杆塔的下半段的缠绕角度为0-15°，所述电力杆塔的上半段的缠绕角度为15-60°。
5.根据权利要求3所述的一种纤维缠绕成型的电力杆塔的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中电力杆塔的下半段的缠绕角度为0-15°，所述电力杆塔的上半段的缠绕角度为15-60°。
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2019
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