CN113882739A - 一种抗风化的复合材料杆塔及其制备方法 - Google Patents

一种抗风化的复合材料杆塔及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗风化的复合材料杆塔及其制备方法，包括若干个短节杆塔以及用于连接若干个短节杆塔的连接机构，所述短节杆塔均包括杆塔本体以及涂覆在杆塔本体外部的外涂层，所述连接机构上设有风力发电机构以及外涂层补刷机构，外涂层补刷机构可定时对外涂层表面进行涂刷并于外涂层表面形成保护层。该抗风化的复合材料杆塔及其制备方法，可以根据不同设计要求来调整整个杆塔中短节杆塔的数量，并在连接机构上设置了风力发电机构以及外涂层补刷机构，通过风力发电机构将风力转化成电能并供给外涂成补刷机构中的电机使用，并可定期通过外涂层补刷机构对杆塔的外涂层进行均匀的涂刷保护涂料，防止外涂层因风化而导致杆塔受损。

Description

一种抗风化的复合材料杆塔及其制备方法
技术领域
本发明属于杆塔制备技术领域，具体涉及一种抗风化的复合材料杆塔及其制备方法。
背景技术
国内外输电线路中使用较为广泛的杆塔主要有木质杆塔、混凝土或预应力混凝土杆塔、钢管混凝土杆塔、钢管杆和铁塔等几类。因此,传统的输电杆塔普遍存在质量大、易腐烂、锈蚀或开裂等缺陷，耐久性差，使用寿命较短并且施工运输和运行维护困难，容易出现各种安全隐患。木材杆会遭到腐蚀，钢材会生锈，因此需要定期的检查及维修。防锈复合剂的使用也对环境产生有害的作用。即使环境问题能解决，钢材比较重也不易于操作。混凝土杆比钢材更重。但其运输及操作混凝土杆塔的费用更大。
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。
目前常见的复合杆塔具有整体式和拼接式两种，整体式杆塔安装过程较为便捷，拼接式杆塔安装过程较为繁琐但具有可便捷调节杆塔长度的突出效果，但是目前的拼接式杆塔在长期使用后，其外表层任然会出现风化或者因为外物碰撞而导致外涂层破损的情况，但是目前的拼接式杆塔并无相应的处理手段来应对上述问题，从而导致杆塔风化严重并最终需要对其进行更换。
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抗风化的复合材料杆塔及其制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种抗风化的复合材料杆塔，包括若干个短节杆塔以及用于连接若干个短节杆塔的连接机构，所述短节杆塔均包括杆塔本体以及涂覆在杆塔本体外部的外涂层，所述连接机构上设有风力发电机构以及外涂层补刷机构，风力发电机构用于风力发电，外涂层补刷机构可定时对外涂层表面进行涂刷并于外涂层表面形成保护层；
所述连接机构包括半圆环形管体、连接在半圆环形管体下端的底置半圆环形板体以及连接在半圆环形管体上端的顶置半圆环形板体，所述底置半圆环形板体上设有若干个连接螺栓对接穿孔，连接螺栓对接穿孔对称分布在底置半圆环形板体上。
作为本发明的进一步优化方案，所述风力发电机构包括设于底置半圆环形板体内的发电腔室、设于发电腔室内的若干个小型发电机和蓄电池、连接在小型发电机转动轴上转轴以及连接在转轴中部位置若干个风力转子，所述转轴的一端贯穿底置半圆环形板体并延伸至发电腔室中与小型发电机转动轴连接，另一端活动连接在顶置半圆环形板体的下端面上。
作为本发明的进一步优化方案，所述外涂层补刷机构包括设于顶置半圆环形板体内的动力腔室、设于动力腔室内的小型电机、连接在小型电机输出轴上的连接法兰、可拆卸式连接在连接法兰上的螺杆、可拆卸式连接在顶置半圆环形板体上端的若干个限位杆、设于顶置半圆环形板体正上方的移动式半圆环形板体以及连接在移动式半圆环形板体内圆壁上的涂刷层，所述移动式半圆环形板体上设有与螺杆相配合的螺孔以及和限位杆相配合的限位孔，所述螺杆的一端设有与连接法兰相匹配设置的配合法兰，小型电机和蓄电池电连接，且小型电机和蓄电池之间连接有控制器。
作为本发明的进一步优化方案，所述移动式半圆环形板体内设有涂料输送腔室，且移动式半圆环形板体的外圆壁上设有涂料输送口，涂料输送口和涂料输送腔室连通，且涂料输送口和涂料输送腔室连通处设有单向阀，所述螺孔和限位孔均不与涂料输送腔室连通。
作为本发明的进一步优化方案，所述移动式半圆环形板体的内圆壁上开设有若干个涂料输出口，涂料输出口和涂料输送腔室连通，涂刷层覆盖若干个涂料输出口。
作为本发明的进一步优化方案，所述螺杆的上端连接有限位板，限位板的直径大于限位孔的直径。
一种如上述杆塔的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、将玻璃纤维和聚氨酯树脂混合浸润制成制备杆塔本体的复合材料；
步骤S2、将步骤S1中获得的复合材料缠绕在模具上，缠绕至杆塔本体的设计厚度和长度时停止并进行加温固化形成杆塔本体；
步骤S3、采用纳米金属材料和纳米非金属材料混合后均匀喷涂在杆塔本体形成基层，采用固化剂和稀释剂混合后均匀喷涂在基层外部并形成外涂层，喷涂结束后进行加热固化并脱模形成短节杆塔；
步骤S4、将若干个短节杆塔对齐并接触，采用若干个连接机构对称包裹在若干个短节杆塔的连接处，并采用连接螺栓将相对应设置的连接机构进行连接。
本发明的有益效果在于：
1)本发明在短节杆塔之间的连接机构上增设了风力发电机构以及外涂层补刷机构，风力发电机构将外界风力转化成电能存储，可供外涂层补刷机构使用，也可传输至其他电能储备装置中，外涂层补刷机构可定期的对杆塔外涂层裸露在空气中的部分进行涂刷，以此达到定期在外涂层表面形成一层保护层的效果，可以有效的防止外涂层因与外界空气接触而导致的风化现象，可以大大延长整个杆塔的使用寿命，并且在工人攀登杆塔时，可将外涂层补刷机构拆卸下来，便于工人攀登杆塔；
2)本发明在组装杆塔时，根据实际设计要求准备不同数量的短节杆塔以及连接机构，将短节杆塔依次对齐并接触，两个短节杆塔之间的连接需要两个连接机构的配合，将两个连接机构中的半圆环形管体包附在两个短节杆塔的连接处，然后将连接螺栓穿过底置半圆环形板体上的连接螺栓对接穿孔并锁紧两个连接机构，使得两个连接机构对两个短节杆塔施加充分且均匀的压力，达到连接限位两个短节杆塔的效果，同理，其他短节杆塔之间的连接同上述过程，在定期对短节杆塔的外涂层进行涂刷时，通过控制器连接小型电机和蓄电池之间的电路，使得小型电机驱动螺杆进行转动，螺杆转动后驱动移动式半圆环形板体以及其上连接的涂刷层沿着外涂层进行充分且均匀的涂刷，可以在外涂层表面形成一层有效的保护层，可有效的防止外特层出现风化现象，大大延长了杆塔的使用寿命；
3)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是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明连接机构的结构示意图。
图中：1、短节杆塔；101、杆塔本体；102、外涂层；2、连接机构；201、半圆环形管体；202、底置半圆环形板体；203、顶置半圆环形板体；204、连接螺栓对接穿孔；205、转轴；206、风力转子；207、螺杆；208、限位杆；209、移动式半圆环形板体；210、涂刷层；211、涂料输送口；212、限位板。
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，一种抗风化的复合材料杆塔，包括若干个短节杆塔1以及用于连接若干个短节杆塔1的连接机构2，短节杆塔1均包括杆塔本体101以及涂覆在杆塔本体101外部的外涂层102，连接机构2上设有风力发电机构以及外涂层补刷机构，风力发电机构用于风力发电，外涂层补刷机构可定时对外涂层102表面进行涂刷并于外涂层102表面形成保护层；
连接机构2包括半圆环形管体201、连接在半圆环形管体201下端的底置半圆环形板体202以及连接在半圆环形管体201上端的顶置半圆环形板体203，底置半圆环形板体202上设有若干个连接螺栓对接穿孔204，连接螺栓对接穿孔204对称分布在底置半圆环形板体202上。相对应的，为了达到调节连接机构2之间的连接强度的效果，可以在顶置半圆环形板体203上也设置连接螺栓对接穿孔204。
风力发电机构包括设于底置半圆环形板体202内的发电腔室、设于发电腔室内的若干个小型发电机和蓄电池、连接在小型发电机转动轴上转轴205以及连接在转轴205中部位置若干个风力转子206，转轴205的一端贯穿底置半圆环形板体202并延伸至发电腔室中与小型发电机转动轴连接，另一端活动连接在顶置半圆环形板体203的下端面上。发电时，外界风力驱动风力转子206转动并带动转轴205以及小型发电机的转动轴进行同向转动，以此达到将风力转化成电能的效果，电能储存至蓄电池中，可供小型电机使用，也可直接传输至外界其他电能储备装置中，如并入国家电网或外接大型蓄电池组。
外涂层补刷机构包括设于顶置半圆环形板体203内的动力腔室、设于动力腔室内的小型电机、连接在小型电机输出轴上的连接法兰、可拆卸式连接在连接法兰上的螺杆207、可拆卸式连接在顶置半圆环形板体203上端的若干个限位杆208、设于顶置半圆环形板体203正上方的移动式半圆环形板体209以及连接在移动式半圆环形板体209内圆壁上的涂刷层210，移动式半圆环形板体209上设有与螺杆207相配合的螺孔以及和限位杆208相配合的限位孔，螺杆207的一端设有与连接法兰相匹配设置的配合法兰，小型电机和蓄电池电连接，且小型电机和蓄电池之间连接有控制器。
螺杆207和限位杆208均可从顶置半圆环形板体203上拆卸下来，螺杆207拆卸式，将其上的配合法兰和连接法兰拆卸分离即可，而限位杆208和顶置半圆环形板体203之间可以采用螺纹连接，拆卸后可以便于维修人员攀登杆塔。
移动式半圆环形板体209内设有涂料输送腔室，且移动式半圆环形板体209的外圆壁上设有涂料输送口211，涂料输送口211和涂料输送腔室连通，且涂料输送口211和涂料输送腔室连通处设有单向阀，螺孔和限位孔均不与涂料输送腔室连通。可通过移动式半圆环形板体209定期向涂料输送腔室中输入涂料或在进行涂刷时输入均可，使得涂料输送腔室内充满涂料以供涂刷层210使用。
移动式半圆环形板体209的内圆壁上开设有若干个涂料输出口，涂料输出口和涂料输送腔室连通，涂刷层210覆盖若干个涂料输出口。涂刷层210可从涂料输出口吸取涂料并充满整个涂刷层210，通过涂刷层210上下移动来达到对外涂层102充分涂刷的效果。
在定期对短节杆塔1的外涂层102进行涂刷时，通过控制器连接小型电机和蓄电池之间的电路，使得小型电机驱动螺杆207进行转动，螺杆207转动后驱动移动式半圆环形板体209以及其上连接的涂刷层210沿着外涂层102进行充分且均匀的涂刷，可以在外涂层102表面形成一层有效的保护层，可有效的防止外特层出现风化现象，大大延长了杆塔的使用寿命。
螺杆207的上端连接有限位板212，限位板212的直径大于限位孔的直径。限位板212起到限位的效果。
在制备上述杆塔时，将玻璃纤维和聚氨酯树脂混合浸润制成制备杆塔本体101的复合材料；
将获得的复合材料缠绕在模具上，缠绕至杆塔本体101的设计厚度和长度时停止并进行加温固化形成杆塔本体101；
采用纳米金属材料和纳米非金属材料混合后均匀喷涂在杆塔本体101形成基层，采用固化剂和稀释剂混合后均匀喷涂在基层外部并形成外涂层102，喷涂结束后进行加热固化并脱模形成短节杆塔1；
将若干个短节杆塔1对齐并接触，采用若干个连接机构2对称包裹在若干个短节杆塔1的连接处，并采用连接螺栓将相对应设置的连接机构2进行连接；
其中，在组装杆塔时，根据实际设计要求准备不同数量的短节杆塔1以及连接机构2，将短节杆塔1依次对齐并接触，两个短节杆塔1之间的连接需要两个连接机构2的配合，将两个连接机构2中的半圆环形管体201包附在两个短节杆塔1的连接处，然后将连接螺栓穿过底置半圆环形板体202上的连接螺栓对接穿孔204并锁紧两个连接机构2，使得两个连接机构2对两个短节杆塔1施加充分且均匀的压力，达到连接限位两个短节杆塔1的效果，同理，其他短节杆塔1之间的连接同上述过程。
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 (7)

1.一种抗风化的复合材料杆塔，包括若干个短节杆塔(1)以及用于连接若干个短节杆塔(1)的连接机构(2)，其特征在于：所述短节杆塔(1)均包括杆塔本体(101)以及涂覆在杆塔本体(101)外部的外涂层(102)，所述连接机构(2)上设有风力发电机构以及外涂层补刷机构，风力发电机构用于风力发电，外涂层补刷机构可定时对外涂层(102)表面进行涂刷并于外涂层(102)表面形成保护层；
所述连接机构(2)包括半圆环形管体(201)、连接在半圆环形管体(201)下端的底置半圆环形板体(202)以及连接在半圆环形管体(201)上端的顶置半圆环形板体(203)，所述底置半圆环形板体(202)上设有若干个连接螺栓对接穿孔(204)，连接螺栓对接穿孔(204)对称分布在底置半圆环形板体(202)上。
2.根据权利要求1所述的一种抗风化的复合材料杆塔，其特征在于：所述风力发电机构包括设于底置半圆环形板体(202)内的发电腔室、设于发电腔室内的若干个小型发电机和蓄电池、连接在小型发电机转动轴上转轴(205)以及连接在转轴(205)中部位置若干个风力转子(206)，所述转轴(205)的一端贯穿底置半圆环形板体(202)并延伸至发电腔室中与小型发电机转动轴连接，另一端活动连接在顶置半圆环形板体(203)的下端面上。
3.根据权利要求1所述的一种抗风化的复合材料杆塔，其特征在于：所述外涂层补刷机构包括设于顶置半圆环形板体(203)内的动力腔室、设于动力腔室内的小型电机、连接在小型电机输出轴上的连接法兰、可拆卸式连接在连接法兰上的螺杆(207)、可拆卸式连接在顶置半圆环形板体(203)上端的若干个限位杆(208)、设于顶置半圆环形板体(203)正上方的移动式半圆环形板体(209)以及连接在移动式半圆环形板体(209)内圆壁上的涂刷层(210)，所述移动式半圆环形板体(209)上设有与螺杆(207)相配合的螺孔以及和限位杆(208)相配合的限位孔，所述螺杆(207)的一端设有与连接法兰相匹配设置的配合法兰，小型电机和蓄电池电连接，且小型电机和蓄电池之间连接有控制器。
4.根据权利要求3所述的一种抗风化的复合材料杆塔，其特征在于：所述移动式半圆环形板体(209)内设有涂料输送腔室，且移动式半圆环形板体(209)的外圆壁上设有涂料输送口(211)，涂料输送口(211)和涂料输送腔室连通，且涂料输送口(211)和涂料输送腔室连通处设有单向阀，所述螺孔和限位孔均不与涂料输送腔室连通。
5.根据权利要求4所述的一种抗风化的复合材料杆塔，其特征在于：所述移动式半圆环形板体(209)的内圆壁上开设有若干个涂料输出口，涂料输出口和涂料输送腔室连通，涂刷层(210)覆盖若干个涂料输出口。
6.根据权利要求3所述的一种抗风化的复合材料杆塔，其特征在于：所述螺杆(207)的上端连接有限位板(212)，限位板(212)的直径大于限位孔的直径。
7.一种如权利要求1-6任一所述杆塔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将玻璃纤维和聚氨酯树脂混合浸润制成制备杆塔本体(101)的复合材料；
步骤S2、将步骤S1中获得的复合材料缠绕在模具上，缠绕至杆塔本体(101)的设计厚度和长度时停止并进行加温固化形成杆塔本体(101)；
步骤S3、采用纳米金属材料和纳米非金属材料混合后均匀喷涂在杆塔本体(101)形成基层，采用固化剂和稀释剂混合后均匀喷涂在基层外部并形成外涂层(102)，喷涂结束后进行加热固化并脱模形成短节杆塔(1)；
步骤S4、将若干个短节杆塔(1)对齐并接触，采用若干个连接机构(2)对称包裹在若干个短节杆塔(1)的连接处，并采用连接螺栓将相对应设置的连接机构(2)进行连接。
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