CN113997596B - 一种涂覆型复合材料杆塔及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涂覆型复合材料杆塔及其制备方法，包括杆塔本体以及涂覆在杆塔本体外部的外涂层，所述杆塔本体内设有若干个依次连接的加强机构；所述加强机构包括上加强环体、设于上加强环体正下方的下加强环体、连接在上加强环体和下加强环体之间的外层加强筋网和内层加强筋网，所述上加强环体的上端设有环形螺槽，所述下加强环体的下端连接有与环形螺槽相配合设置的环形连接件。该涂覆型复合材料杆塔及其制备方法，在制备杆塔本体时在其内部增设若干个加强机构，加强机构之间可以便捷的安装拆卸，可根据实际杆塔本体的长度进行适应性的调节加强机构的数量，使得杆塔的强度大大增加。

Description

一种涂覆型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，具体涉及一种涂覆型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。

但是目前常见的复合材料的杆塔多是采用玻璃纤维和树脂混合后缠绕制成，其强度不足，在受到外界较大冲击力的影响下容易出现断裂、变形的情况。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供的一种涂覆型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：

一种涂覆型复合材料杆塔，包括杆塔本体以及涂覆在杆塔本体外部的外涂层，所述杆塔本体内设有若干个依次连接的加强机构；

所述加强机构包括上加强环体、设于上加强环体正下方的下加强环体、连接在上加强环体和下加强环体之间的外层加强筋网和内层加强筋网，所述上加强环体的上端设有环形螺槽，所述下加强环体的下端连接有与环形螺槽相配合设置的环形连接件。

作为本发明的进一步优化方案，所述上加强环体和下加强环体的内圆壁上均连接有若干个等距分布的辅助限位机构；

所述辅助限位机构包括辅助限位塑胶体，所述辅助限位塑胶体与上加强环体和下加强环体的内圆壁之间均形成一气囊式腔室，上加强环体的上端壁上和下加强环体的下端壁上均开设有若干个竖向主气道，上加强环体和下加强环体的壁内均设有若干个与竖向主气道相连通的横向辅助连接气道，若干个横向辅助连接气道的一端分别延伸至相应位置的气囊式腔室处，竖向主气道通过横向辅助连接气道与气囊式腔室连通。

作为本发明的进一步优化方案，所述环形螺槽的内壁上设有第一螺纹，所述环形连接件的内圆壁上设有与第一螺纹相配合设置的第二螺纹。

作为本发明的进一步优化方案，所述环形连接件的下端连接有弹性层，弹性层的厚度与环形连接件的高度之和大于环形螺槽的深度。

作为本发明的进一步优化方案，所述外层加强筋网和内层加强筋网之间设有间隙，外层加强筋网的两端分别与上加强环体和下加强环体连接，内层加强筋网的两端分别与上加强环体和下加强环体连接，所述内层加强筋网的内圆直径大于上加强环体的内圆直径，所述外层加强筋网的外圆直径小于上加强环体的外圆直径。

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，缠绕至杆塔本体设计厚度的三分之一厚度时，停止缠绕并对其进行加温固化，形成初步杆体；

步骤S3、将若干个加强机构依次套设在初步杆体上，并将若干个加强机构进行连接，连接后向包裹有若干个加强机构的初步杆体上喷涂聚氨酯树脂直至完全覆盖加强机构后继续缠绕复合材料，直至达到杆塔本体的设计厚度时停止并对其进行加温固化，形成杆塔本体；

步骤S4、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，喷涂结束后加热固化。

本发明的有益效果在于：

1)本发明在复合材料制成的杆塔内部增设了若干个可便捷安装连接的加强机构，可根据杆塔的设计高度进行适应性的增加或减少加强机构的数量，适用性较广，并且可以大大增加复合材料杆塔的强度，耐冲击力和抗弯曲力均大大提升；

2)本发明的加强机构在进行连接时，将加强机构套设在初步形成的杆体上，套设时，上加强环体和下加强环体上的辅助限位塑胶体与初步形成的杆体接触，并被压缩，其与环体之间形成的气囊式腔室中的空气会从横向辅助连接气道和竖向主气道中排出一部分，直至内外气压稳定，同理，再套设另一个加强机构，然后将另一个加强机构上的环形连接件旋入第一个加强机构中的环形螺槽中，当环形连接件完全进入环形螺槽时，环形连接件上的弹性层受压缩并反向施加一定的力在啮合的螺纹之间，可以使得两个加强机构之间的连接较为稳定，不会出现彼此之间出现相向转动的情况，于此同时，后套设的加强机构中的下加强环体和先套设的加强机构中的上加强环体紧密接触，下加强环体和上加强环体上的竖向主气道均被彼此密封，辅助限位塑胶体内部的气压处于稳定的状态，一方面可以起到防止加强机构在柱体上移动的效果，另一方面也具有一定的缓冲效果，可以防止在进行杆体后续加工的过程中，加强机构和杆体之间出现偏转以及相互撞击的情况，可以使得整个安装加工过程较为稳定，同理，根据杆塔实际长度进行连接不同数量的加强机构，适用于加工不同高度的杆塔，并且可以使得杆塔的强度和抗形变能力大大增加；

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是本发明中多个加强机构的连接示意图；

图3是本发明加强机构的结构示意图；

图4是本发明加强机构的剖面结构示意图；

图5是本发明图4中A处放大视图。

图中：1、模具；2、杆塔本体；3、外涂层；4、加强机构；401、上加强环体；402、下加强环体；403、外层加强筋网；404、内层加强筋网；405、环形螺槽；406、环形连接件；407、弹性层；408、辅助限位塑胶体；409、竖向主气道；410、横向辅助连接气道。

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1-5所示，一种涂覆型复合材料杆塔，包括杆塔本体2以及涂覆在杆塔本体2外部的外涂层3，杆塔本体2内设有若干个依次连接的加强机构4；

在加工该杆塔时，将玻璃纤维和聚氨酯树脂混合浸润制成制备杆塔本体2的复合材料；

将上述获得的复合材料缠绕在模具1上，缠绕至杆塔本体2设计厚度的三分之一厚度时，停止缠绕并对其进行加温固化，形成初步杆体；

将若干个加强机构4依次套设在初步杆体上，并将若干个加强机构4进行连接，连接后向包裹有若干个加强机构4的初步杆体上喷涂聚氨酯树脂直至完全覆盖加强机构4后继续缠绕复合材料，直至达到杆塔本体2的设计厚度时停止并对其进行加温固化，形成杆塔本体2；

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2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3，喷涂结束后加热固化；

随后将固化后的杆塔本体2和模具1脱离并封上封头。

其中，加强机构4包括上加强环体401、设于上加强环体401正下方的下加强环体402、连接在上加强环体401和下加强环体402之间的外层加强筋网403和内层加强筋网404，上加强环体401的上端设有环形螺槽405，下加强环体402的下端连接有与环形螺槽405相配合设置的环形连接件406。

上加强环体401和下加强环体402的内圆壁上均连接有若干个等距分布的辅助限位机构；

辅助限位机构包括辅助限位塑胶体408，辅助限位塑胶体408与上加强环体401和下加强环体402的内圆壁之间均形成一气囊式腔室，上加强环体401的上端壁上和下加强环体402的下端壁上均开设有若干个竖向主气道409，上加强环体401和下加强环体402的壁内均设有若干个与竖向主气道409相连通的横向辅助连接气道410，若干个横向辅助连接气道410的一端分别延伸至相应位置的气囊式腔室处，竖向主气道409通过横向辅助连接气道410与气囊式腔室连通。

环形螺槽405的内壁上设有第一螺纹，环形连接件406的内圆壁上设有与第一螺纹相配合设置的第二螺纹。

环形连接件406的下端连接有弹性层407，弹性层407的厚度与环形连接件406的高度之和大于环形螺槽405的深度。环形连接件406在完全旋入环形螺槽405中时，弹性层407处于一个压缩的状态，其可以反向施加弹力至第一螺纹和第二螺纹接触处，使得第一螺纹和第二螺纹之间的摩擦力增加，再无较大外力的作用下，两个彼此连接的加强机构4之间是不会出现相互转动的情况，连接强度较高，稳定性较强。

外层加强筋网403和内层加强筋网404之间设有间隙，外层加强筋网403的两端分别与上加强环体401和下加强环体402连接，内层加强筋网404的两端分别与上加强环体401和下加强环体402连接，内层加强筋网404的内圆直径大于上加强环体401的内圆直径，外层加强筋网403的外圆直径小于上加强环体401的外圆直径。加强筋网可以有效的提高整个杆塔的抗形变能力，并且在出现较大外力冲击的情况下，杆塔本体2也不会出现断裂的情况。

其中，在向初步杆体上套设加强机构4并将套设的加强机构4之间进行彼此连接时，上加强环体401和下加强环体402上的辅助限位塑胶体408与初步形成的杆体接触，并被压缩，其与环体之间形成的气囊式腔室中的空气会从横向辅助连接气道410和竖向主气道409中排出一部分，直至内外气压稳定，同理，再套设另一个加强机构4，然后将另一个加强机构4上的环形连接件406旋入第一个加强机构4中的环形螺槽405中，当环形连接件406完全进入环形螺槽405时，环形连接件406上的弹性层407受压缩并反向施加一定的力在啮合的螺纹之间，可以使得两个加强机构4之间的连接较为稳定，不会出现彼此之间出现相向转动的情况，于此同时，后套设的加强机构4中的下加强环体402和先套设的加强机构4中的上加强环体401紧密接触，下加强环体402和上加强环体401上的竖向主气道409均被彼此密封，辅助限位塑胶体408内部的气压处于稳定的状态，一方面可以起到防止加强机构4在柱体上移动的效果，另一方面也具有一定的缓冲效果，可以防止在进行杆体后续加工的过程中，加强机构4和杆体之间出现偏转以及相互撞击的情况，可以使得整个安装加工过程较为稳定，同理，根据杆塔实际长度进行连接不同数量的加强机构4，适用于加工不同高度的杆塔，并且可以使得杆塔的强度和抗形变能力大大增加。

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 (2)

1.一种涂覆型复合材料杆塔，包括杆塔本体（2）以及涂覆在杆塔本体（2）外部的外涂层（3），其特征在于：所述杆塔本体（2）内设有若干个依次连接的加强机构（4）；

所述加强机构（4）包括上加强环体（401）、设于上加强环体（401）正下方的下加强环体（402）、连接在上加强环体（401）和下加强环体（402）之间的外层加强筋网（403）和内层加强筋网（404），所述上加强环体（401）的上端设有环形螺槽（405），所述下加强环体（402）的下端连接有与环形螺槽（405）相配合设置的环形连接件（406）；

所述上加强环体（401）和下加强环体（402）的内圆壁上均连接有若干个等距分布的辅助限位机构；

所述辅助限位机构包括辅助限位塑胶体（408），所述辅助限位塑胶体（408）与上加强环体（401）和下加强环体（402）的内圆壁之间均形成一气囊式腔室，上加强环体（401）的上端壁上和下加强环体（402）的下端壁上均开设有若干个竖向主气道（409），上加强环体（401）和下加强环体（402）的壁内均设有若干个与竖向主气道（409）相连通的横向辅助连接气道（410），若干个横向辅助连接气道（410）的一端分别延伸至相应位置的气囊式腔室处，竖向主气道（409）通过横向辅助连接气道（410）与气囊式腔室连通；

所述环形螺槽（405）的内壁上设有第一螺纹，所述环形连接件（406）的内圆壁上设有与第一螺纹相配合设置的第二螺纹；

所述环形连接件（406）的下端连接有弹性层（407），弹性层（407）的厚度与环形连接件（406）的高度之和大于环形螺槽（405）的深度；

所述外层加强筋网（403）和内层加强筋网（404）之间设有间隙，外层加强筋网（403）的两端分别与上加强环体（401）和下加强环体（402）连接，内层加强筋网（404）的两端分别与上加强环体（401）和下加强环体（402）连接，所述内层加强筋网（404）的内圆直径大于上加强环体（401）的内圆直径，所述外层加强筋网（403）的外圆直径小于上加强环体（401）的外圆直径。

2.一种如权利要求1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（2）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（2）设计厚度的三分之一厚度时，停止缠绕并对其进行加温固化，形成初步杆体；

步骤S3、将若干个加强机构（4）依次套设在初步杆体上，并将若干个加强机构（4）进行连接，连接后向包裹有若干个加强机构（4）的初步杆体上喷涂聚氨酯树脂直至完全覆盖加强机构（4）后继续缠绕复合材料，直至达到杆塔本体（2）的设计厚度时停止并对其进行加温固化，形成杆塔本体（2）；

步骤S4、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（2）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（3），喷涂结束后加热固化。