CN116313239A - 一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线，包括：芯棒和导电金属层，导电金属层包裹在芯棒外部，芯棒由多个呈螺旋绞合状的碳纤维复合芯组成。一种制备方法，包括如下步骤：步骤一、向热固性树脂中加入增韧剂，混合均匀；步骤二、将碳纤维束送入混合有增韧剂的热固性树脂中实现浸渍；步骤三、经过预成型模、成型模，再在外部包覆保护层，这个保护层可由纤维丝或者金属管组成；步骤四、多个呈螺旋绞合状的碳纤维复合芯组成芯棒，升温固化定型，冷却后制得碳纤维复合芯；步骤五、芯棒外包裹导电金属层。采用多根碳纤维复合芯，每根碳纤维复合芯的直径小，弯曲时产生的弯曲应力也就减小，芯棒弯曲卷绕性能得到提升，使用稳定性、可靠性显著提高。
Description
技术领域
本发明属于导线技术领域，具体涉及一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线及其制备方法。
背景技术
导线是用作电线、电缆的材料，工业上也指电线。一般由铜或铝制成，也有用银线所制，用来疏导电流或者是导热。碳纤维复合芯导线是一种架空输电线路用导线，重量轻、耐拉伸、热稳定性好、弛度小、单位面积通流能力强和抗腐蚀是其突出特点。
公开号为CN200965797的专利，公开了一种改进的碳纤维复合导线，包括碳纤维芯、包围此碳纤维芯的绝缘层、分层缠绕的铝合金线，其特征在于所述的铝合金线的截面为一侧带有凸起另一侧带有与此凸起相匹配的凹槽的梯形截面。所述的凸起和凹槽分别设在相对的梯形截面侧面，所述的凸起和凹槽的个数为1～2个，所述的凸起和凹槽的形状为齿形、三角形、多边形或圆弧形。本实用新型的优点是：由于设置了相互匹配的凸起和凹槽，使得相邻的铝合金线相互之间啮合紧密，不易松散，不易进水，减震性能好，导线表面积也由于凸起和凹槽的设置而增大，从而改善了导电性能。
但是，上述专利在实际使用过程中存在以下不足，线芯由一根碳纤维复合芯构成，韧性不能满足应用场景多变的需求，稳定性和可靠性差。
发明内容
因此，本发明要解决现有技术中线芯由一根碳纤维复合芯构成，韧性不能满足应用场景多变的需求，稳定性和可靠性差的问题。
为此，采用的技术方案是，本发明的一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线，包括：芯棒和导电金属层，导电金属层包裹在芯棒外部，芯棒由多个呈螺旋绞合状的碳纤维复合芯组成。
优选的，芯棒外侧的碳纤维复合芯的轴心连线为正多边形。
一种制备方法，适用于所述的一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线，包括如下步骤：
步骤一、向热固性树脂中加入增韧剂，通过混匀装置混合均匀；
步骤二、通过牵拉装置将碳纤维束送入混合有增韧剂的热固性树脂中实现浸渍；
步骤三、经过预成型模、成型模，成型模孔型形状是圆形或椭圆形或方形，再在外部包覆保护层，保护层由纤维丝或者金属管组成；
步骤四、多个呈螺旋绞合状的碳纤维复合芯组成芯棒，升温固化定型，冷却后制得碳纤维复合芯；
步骤五、芯棒外包裹导电金属层。
优选的，在步骤一中，热固性树脂为环氧树脂，增韧剂为酚醛树脂，增韧剂的加入量为热固性树脂质量百分含量的10-30％。
优选的，在步骤四中，升温的温度范围为60-260℃。
优选的，混匀装置包括：搅拌箱、壳体、第一电机、第一轮轴、第一套管、第一链轮、第二轮轴、第二链轮和链条，搅拌箱顶端设置有壳体，壳体顶壁设置有第一电机，第一电机输出轴向下与第一轮轴一端连接，第一轮轴另一端与第一套管转动连接，第一轮轴上设置有第一链轮，第二轮轴一端与壳体顶壁连接，第二轮轴另一端与第二链轮转动连接，第一链轮与第二链轮通过链条连接。
优选的，第一连杆一端与第一套管外壁连接，第一连杆另一端与第二套管外壁连接，链条的端面上设置有固定柱，第二连杆一端与固定柱转动连接，第二连杆另一端与转轴一端垂直连接，搅拌箱顶端设置有开口，转轴另一端依次穿过第二套管、开口与转筒同轴连接，转筒外壁上设置有若干搅拌柱，转轴与第二套管转动连接。
优选的，搅拌箱侧壁上设置有进料管和排料管，排料管上设置有阀门。
优选的，牵拉装置包括：浸渍箱、进束管、出束管、导向轮、箱体、动力箱、第二电机，浸渍箱外壁上设置有进束管和出束管，浸渍箱内设置有四个导向轮，浸渍箱外壁上设置有箱体，出束管位于箱体内，箱体顶端设置有动力箱，动力箱内壁上设置有第二电机，第二电机输出轴与转柱一端连接，转柱另一端与圆盘连接，转柱外壁上设置有拨柱，圆盘周向外壁与连接条一端连接，连接条另一端与圆环内侧连接，圆环设置有缺口，拨柱穿过缺口。
优选的，动力箱内设置有固定块，固定块与动力箱内壁连接，驱动轴穿过固定块，并与固定块转动连接，驱动轴一端延伸至箱体内与缠绕盘连接，驱动轴另一端与圆盘连接，圆盘顶端同轴连接有圆柱，圆盘上间隔设置有四个导向口，圆柱外壁上设置有四个螺旋槽，螺旋槽下端与导向口连通，圆环能穿过导向口，拨柱能穿过导向口和螺旋槽。
本发明技术方案具有以下优点：本发明的一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线，包括：芯棒和导电金属层，导电金属层包裹在芯棒外部，芯棒由多个呈螺旋绞合状的碳纤维复合芯组成。芯棒外侧的碳纤维复合芯的轴心连线为正多边形。由于采用多根碳纤维复合芯，每根碳纤维复合芯的直径减小，弯曲时产生的弯曲应力也就减小，芯棒弯曲卷绕性能得到提升，导线更加柔软，使用稳定性、可靠性显著提高。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中的椭圆形碳纤维复合芯的结构示意图；
图3是本发明中方形碳纤维复合芯的结构示意图；
图4是本发明中梯形碳纤维复合芯的结构示意图；
图5是本发明中混匀装置的结构示意图；
图6是本发明中壳体的内部结构示意图；
图7是本发明中第一连杆和第二连杆的连接示意图；
图8是本发明中牵拉装置的结构示意图；
图9是本发明中牵拉装置的驱动结构示意图；
其中，1-芯棒，2-导电金属层，3-碳纤维复合芯，4-搅拌箱，5-壳体，6-第一电机，7-第一轮轴，8-第一套管，9-第一链轮，10-第二轮轴，11-第二链轮，12-链条，13-第一连杆，14-第二套管，15-固定柱，16-第二连杆，17-转轴，18-开口，19-转筒，20-搅拌柱，21-进料管，22-排料管，23-阀门，24-浸渍箱，25-进束管，26-出束管，27-导向轮，28-箱体，29-动力箱，30-第二电机，31-转柱，32-圆盘，33-拨柱，34-连接条，35-圆环，36-缺口，37-固定块，38-驱动轴，39-缠绕盘，40-圆盘，41-圆柱，42-导向口，43-螺旋槽。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明提供了一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线，如图1-4所示，包括：芯棒1和导电金属层2，导电金属层2包裹在芯棒1外部，芯棒1由多个呈螺旋绞合状的碳纤维复合芯3组成。芯棒1外侧的碳纤维复合芯3的轴心连线为正多边形。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：由于采用多根碳纤维复合芯，每根碳纤维复合芯的直径减小，弯曲时产生的弯曲应力也就减小，芯棒弯曲卷绕性能得到提升，导线更加柔软，使用稳定性、可靠性显著提高。
一种制备方法，适用于所述的一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线，包括如下步骤：
步骤一、向热固性树脂中加入增韧剂，通过混匀装置混合均匀；热固性树脂为环氧树脂，增韧剂为酚醛树脂，增韧剂的加入量为热固性树脂质量百分含量的10-30％，增强导线的韧性；
步骤二、通过牵拉装置将碳纤维束送入混合有增韧剂的热固性树脂中实现浸渍；
步骤三、经过预成型模、成型模，成型模孔型形状是圆形或椭圆形或方形等形状，再在外部包覆保护层，保护层由纤维丝或者金属管(比如：金属铝、不锈钢等)组成；
步骤四、多个呈螺旋绞合状的碳纤维复合芯3组成芯棒1，升温固化定型，升温的温度范围为60-260℃，，冷却后制得碳纤维复合芯；
步骤五、芯棒1外包裹导电金属层2。
在一个实施例中，如图5-7所示，混匀装置包括：搅拌箱4、壳体5、第一电机6、第一轮轴7、第一套管8、第一链轮9、第二轮轴10、第二链轮11和链条12，搅拌箱4顶端设置有壳体5，壳体5顶壁设置有第一电机6，第一电机6输出轴向下与第一轮轴7一端连接，第一轮轴7另一端与第一套管8转动连接，第一轮轴7上设置有第一链轮9，第二轮轴10一端与壳体5顶壁连接，第二轮轴10另一端与第二链轮11转动连接，第一链轮9与第二链轮11通过链条12连接。
第一连杆13一端与第一套管8外壁连接，第一连杆13另一端与第二套管14外壁连接，链条12的端面上设置有固定柱15，第二连杆16一端与固定柱15转动连接，第二连杆16另一端与转轴17一端垂直连接，搅拌箱4顶端设置有开口18，转轴17另一端依次穿过第二套管14、开口18与转筒19同轴连接，转筒19外壁上设置有若干搅拌柱20，转轴17与第二套管14转动连接。搅拌箱4侧壁上设置有进料管21和排料管22，排料管22上设置有阀门23。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：启动第一电机6，带动第一链轮9旋转，通过链条12的传动，带动第二链轮11旋转，链条12带动第二连杆16一端沿着链条的周向轨迹移动，第二连杆16带动第一连杆13绕着第一轮轴7周转，同时第二连杆16和第一连杆13相对往复摆动，使得转轴17、转筒19及搅拌柱20绕着第一轮轴7周向旋转的同时，搅拌柱20沿着转筒19的轴心正反转交替旋转，对搅拌箱4内的增韧剂和热固性树脂进行搅拌，由于搅拌杆旋转方向、旋转速度不断变化，易产生漩涡，不断周转扫描搅拌，混匀效率高。
在一个实施例中，如图8-9所示，牵拉装置包括：浸渍箱24、进束管25、出束管26、导向轮27、箱体28、动力箱29、第二电机30，浸渍箱24外壁上设置有进束管25和出束管26，浸渍箱24内设置有四个导向轮27，浸渍箱24外壁上设置有箱体28，出束管26位于箱体28内，箱体28顶端设置有动力箱29，动力箱29内壁上设置有第二电机30，第二电机30输出轴与转柱31一端连接，转柱31另一端与圆盘32连接，转柱31外壁上设置有拨柱33，圆盘32周向外壁与连接条34一端连接，连接条34另一端与圆环35内侧连接，圆环35设置有缺口36，拨柱33穿过缺口36。
动力箱29内设置有固定块37，固定块37与动力箱29内壁连接，驱动轴38穿过固定块37，并与固定块37转动连接，驱动轴38一端延伸至箱体28内与缠绕盘39连接，驱动轴38另一端与圆盘40连接，圆盘40顶端同轴连接有圆柱41，圆盘40上间隔设置有四个导向口42，圆柱41外壁上设置有四个螺旋槽43，螺旋槽43下端与导向口42连通，圆环35能穿过导向口42，拨柱33能穿过导向口42和螺旋槽43。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：碳纤维束经进束管25，绕过四个导向轮27，再经出束管26缠绕在缠绕盘39上，将混匀后的增韧剂和热固性树脂倒入到浸渍箱24内，启动第二电机30，带动拨柱33和圆环35旋转，当圆环35在导向口42内滑动时，圆柱41保持静止，当拨柱33沿着导向口42、螺旋槽43内滑动，就带动圆柱41旋转，圆柱41就带动缠绕盘39间歇旋转，缠绕盘39旋转时，带动碳纤维束移动缠绕在缠绕盘39上，当缠绕盘不转停歇时，位于浸渍箱24内的碳纤维束就能充分浸润，外壁包裹上保护层，保护层能减小碳纤维束之间的相互磨损，提高碳纤维束的使用寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线，其特征在于，包括：芯棒(1)和导电金属层(2)，导电金属层(2)包裹在芯棒(1)外部，芯棒(1)由多个呈螺旋绞合状的碳纤维复合芯(3)组成。
2.根据权利要求1所述的一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线，其特征在于，芯棒(1)外侧的碳纤维复合芯(3)的轴心连线为正多边形。
3.一种制备方法，适用于权利要求1至2任一项所述的一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、向热固性树脂中加入增韧剂，通过混匀装置混合均匀；
步骤二、通过牵拉装置将碳纤维束送入混合有增韧剂的热固性树脂中实现浸渍；
步骤三、经过预成型模、成型模，成型模孔型形状是圆形或椭圆形或方形，再在外部包覆保护层，保护层由纤维丝或者金属管组成；
步骤四、多个呈螺旋绞合状的碳纤维复合芯(3)组成芯棒(1)，升温固化定型，冷却后制得碳纤维复合芯；
步骤五、芯棒(1)外包裹导电金属层(2)。
4.根据权利要求3所述的一种制备方法，其特征在于，在步骤一中，热固性树脂为环氧树脂，增韧剂为酚醛树脂，增韧剂的加入量为热固性树脂质量百分含量的10-30％。
5.根据权利要求3所述的一种制备方法，其特征在于，在步骤四中，升温的温度范围为60-260℃。
6.根据权利要求3所述的一种制备方法，其特征在于，混匀装置包括：搅拌箱(4)、壳体(5)、第一电机(6)、第一轮轴(7)、第一套管(8)、第一链轮(9)、第二轮轴(10)、第二链轮(11)和链条(12)，搅拌箱(4)顶端设置有壳体(5)，壳体(5)顶壁设置有第一电机(6)，第一电机(6)输出轴向下与第一轮轴(7)一端连接，第一轮轴(7)另一端与第一套管(8)转动连接，第一轮轴(7)上设置有第一链轮(9)，第二轮轴(10)一端与壳体(5)顶壁连接，第二轮轴(10)另一端与第二链轮(11)转动连接，第一链轮(9)与第二链轮(11)通过链条(12)连接。
7.根据权利要求6所述的一种制备方法，其特征在于，第一连杆(13)一端与第一套管(8)外壁连接，第一连杆(13)另一端与第二套管(14)外壁连接，链条(12)的端面上设置有固定柱(15)，第二连杆(16)一端与固定柱(15)转动连接，第二连杆(16)另一端与转轴(17)一端垂直连接，搅拌箱(4)顶端设置有开口(18)，转轴(17)另一端依次穿过第二套管(14)、开口(18)与转筒(19)同轴连接，转筒(19)外壁上设置有若干搅拌柱(20)，转轴(17)与第二套管(14)转动连接。
8.根据权利要求6所述的一种制备方法，其特征在于，搅拌箱(4)侧壁上设置有进料管(21)和排料管(22)，排料管(22)上设置有阀门(23)。
9.根据权利要求3所述的一种制备方法，其特征在于，牵拉装置包括：浸渍箱(24)、进束管(25)、出束管(26)、导向轮(27)、箱体(28)、动力箱(29)、第二电机(30)，浸渍箱(24)外壁上设置有进束管(25)和出束管(26)，浸渍箱(24)内设置有四个导向轮(27)，浸渍箱(24)外壁上设置有箱体(28)，出束管(26)位于箱体(28)内，箱体(28)顶端设置有动力箱(29)，动力箱(29)内壁上设置有第二电机(30)，第二电机(30)输出轴与转柱(31)一端连接，转柱(31)另一端与圆盘(32)连接，转柱(31)外壁上设置有拨柱(33)，圆盘(32)周向外壁与连接条(34)一端连接，连接条(34)另一端与圆环(35)内侧连接，圆环(35)设置有缺口(36)，拨柱(33)穿过缺口(36)。
10.根据权利要求9所述的一种制备方法，其特征在于，动力箱(29)内设置有固定块(37)，固定块(37)与动力箱(29)内壁连接，驱动轴(38)穿过固定块(37)，并与固定块(37)转动连接，驱动轴(38)一端延伸至箱体(28)内与缠绕盘(39)连接，驱动轴(38)另一端与圆盘(40)连接，圆盘(40)顶端同轴连接有圆柱(41)，圆盘(40)上间隔设置有四个导向口(42)，圆柱(41)外壁上设置有四个螺旋槽(43)，螺旋槽(43)下端与导向口(42)连通，圆环(35)能穿过导向口(42)，拨柱(33)能穿过导向口(42)和螺旋槽(43)。
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