CN202000722U - 一种复合材料杆塔 - Google Patents

Abstract

一种复合材料杆塔，包括本体，以及置于本体内的泡沫填充物，所述的本体为浸渍环氧改性有机硅树脂与绝缘纤维的复合材料；本实用新型提供的复合材料杆塔，由于采用的环氧改性有机硅树脂具有优异的抗紫外线、防水防潮、不粘自清洁及电气绝缘特性，所以制成的复合材料杆塔非常适合户外各种恶劣气象条件下的长期运行。

Description

一种复合材料杆塔

技术领域

本实用新型涉及一种复合材料杆塔，尤其涉及一种绝缘复合材料杆塔，可以作为电力线路、通讯设施，铁路电气化，轨道交通及公共事业及相关领域的绝缘支撑构件。

背景技术

目前，各个领域使用的传统杆塔、如输配电线路的铁塔，通讯杆塔，铁路电气化杆塔，都是采用钢筋混凝土或者钢铁制成，不仅重量重，而且这些杆塔都是导体，容易产生诸如雷电、大风、污秽、冰雪、盐雾等恶劣天气引起的运行事故。通讯杆塔由于屏蔽作用还会产生微波紊乱，影响通讯质量。铁路电气化传统杆塔的杂散电流还会造成对铁轨的腐蚀，等等。所有的短缺都将通过复合材料杆塔的绝缘特性得到克服。

目前也有一些技术，公开了采用复合材料制作电力杆塔或者类似产品，但是有的技术公开不够充分，如中国专利“200710168533.0”，名称为“10KV配电线路绝缘塔头”，公开了一种10KV配电线路绝缘塔头，其特征在于：采用憎水型高强度绝缘棒，用连接金具与针式绝缘子进行组装，形成一个绝缘塔头整体；或采用憎水型高强度绝缘棒直接与连接金具进行组装，形成一个绝缘塔头整体。对于憎水型高强度绝缘棒本身没有相应的介绍。

也有的技术，在应用中存在抗紫外线能力差，如中国专利“00131910.8”，名称为“一种用复合材料制作的电力杆塔”的专利申请所公开的一种用复合材料制作的电力杆塔，其特征是按照下述主要成份及重量比选取：聚酯树脂或环氧树脂或酚醛树脂40-60份，玻璃纤维或碳纤维40-60份，瓷粉或石英粉或轻质碳酚钙9-11份，颜料5-7份，阻燃剂6-10份，防老化剂3-5份，固化剂3-5份。不仅没有抗紫外线功能，而且碳纤维是导体不具有绝缘功能，故而其公开的电力杆塔不具备绝缘效果，并且碳纤维成本非常高，实际应用中不具备普遍推广的 价值。

此外，如中国专利“200620072440.9”，名称为“新型复合电杆”所公开的，是一种玻璃纤维与聚氨酯复合的新型电杆，包括中空杆体，杆体是浸渍聚氨酯的玻璃纤维股绕轴的缠绕体，所述浸渍聚氨酯的玻璃纤维股由内到外依次是内层玻璃纤维层、中层芳香族聚氨酯层、外层脂肪族聚氨酯层构成，聚氨酯固化后三层结为一整体。

实用新型内容

本实用新型的目的是揭示一种复合材料杆塔，本身强度高，绝缘性能好，并且通过高强度和具备强抗紫外线能力的环氧改性有机硅树脂的保护，使复合材料杆塔具有绝缘、高强度、抗紫外线、耐天候、憎水、阻燃、不粘自洁等一系列优异特性，尤其适合户外长期使用。

本实用新型的技术方案是，一种复合材料杆塔，包括本体，以及置于本体内的泡沫填充物；其特征在于，所述的本体为浸渍环氧改性有机硅树脂的绝缘纤维。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的本体还包括辅助材料。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的辅助材料为固化剂、促进剂、填料和颜料。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的泡沫填充物是闭孔的塑料泡沫。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的绝缘纤维为玻璃纤维。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的玻璃纤维为E类玻璃纤维。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的玻璃纤维为连续的E类玻璃纤维。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的复合材料杆塔用作电力、通讯、铁路电气化、轨道交通及公用设施中的杆塔；该杆塔是整塔或者横担或者塔头；或者塔杆、横担与塔头之间的不同组合。

本实用新型揭示的复合材料杆塔，由于采用了环氧改性有机硅树脂作为原 料的一部分，所以抗紫外线能力得到极大的提高，并且憎水，在户外长时间使用的环境下，不易老化，内部填充轻质的绝缘材料，使得复合材料杆塔重量轻，此外，提高了复合材料杆塔整体绝缘水平。

附图说明

附图1为本实用新型较佳实施例中复合材料杆塔的结构示意图；

附图2为本实用新型较佳实施例中复合材料杆塔制造方法的流程示意图。

本体1，填充层2。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本实用新型揭示的一种复合材料杆塔，可以应用在路灯杆、红绿灯杆、电子监控杆、输变电系统的塔头、杆塔、整塔及横担等各个产品上，本实施例中以杆塔为示例来说明，但本实用新型并不是以此为限，本实用新型的保护范围以权利要求的保护范围为准。

如图1所示，本实施例中的复合材料杆塔截面呈圆形，但是本实用新型并不限于此，可以是椭圆形、方形或者相关形状。在复合材料杆塔中包括本体1和填充层2。其中的本体1由浸渍环氧改性有机硅树脂的绝缘纤维组成。绝缘纤维优选为玻璃纤维，尤其是玻璃纤维中的E类纤维，但也可以是玄武岩纤维。

环氧改性有机硅树脂具有环氧树脂耐油、耐腐蚀、附着力强、机械强度好的特点，又具有有机硅树脂耐候性、耐热性和湿态绝缘特性等优点，是综合性能较好的树脂。因而在耐高温、防腐、粘接等方面有较广泛的应用价值。

目前国内的环氧改性有机硅树脂，例如含乙氧基硅中间物+环氧E-20的HW28、HW73环氧有机硅树脂，含乙氧基和羟基硅中间物+环氧E-20的HW65环氧有机硅树脂，含羟基硅中间物+环氧E-20的HW766环氧有机硅树脂。

表1环氧改性有机硅树脂性能

在本实用新型实施例中，由包含环氧改性有机硅树脂制造的有机绝缘体来 代替户外装置中的陶瓷制品、水泥及钢铁制品。与陶瓷相比，它具有重量轻、体积小，抗冲击性好等优点，而且可以较经济地制成大小、形状各异的产品。这类产品可以同时满足热冲击电阻良好、热变形温度高、临界电气特性优良的要求。

填充层2是采用绝缘泡沫材料进行填充，本实用新型实施例中，优选采用闭孔的绝缘泡沫塑料进行填充，也可以采用油或者SF6气体进行填充，但是后两者对于密封的要求相对更为严格，而绝缘泡沫塑料本身质量比较轻，成本也在可接受范围。

请参见附图2，此处示意了复合材料杆塔的制造工艺，分别有以下几个步骤组成。

缠绕浸渍环氧改性有机硅树脂的绝缘纤维S1，首先把环氧改性有机硅树脂置于树脂槽，将绝缘纤维经过分纱器后通过树脂槽，绝缘纤维经过树脂槽中树脂的浸渍后，再通过缠绕设备上的集纱器进行卷绕，所述的缠绕设备设置有芯棒，由缠绕设备的芯棒将上述浸渍树脂的绝缘纤维进行卷绕工作，待缠绕到一定程度后，就形成了复合材料杆塔的本体1。此处的缠绕有厚度和长度的要求，也即复合材料杆塔的长度以及本体的厚度，根据不同的应用场合，厚度及长度要求各不相同。由于环氧改性有机硅树脂是以液体形态添加入绝缘纤维中，因此树脂会渗透入绝缘纤维内。此处的绝缘纤维优选为E类玻璃纤维，但也可以是玄武岩纤维等。此处的芯棒可以采用不同形状，从而制造出来的最终的复合材料杆塔的形状也可以各种各样。

加温固化S2，对经过上述步骤后制成的构件进行加温固化，经过固化后，得到的构件是一体的，为了充分固化，再进行二次加热固化。二次固化(或者后固化)时间与固化温度条件有关，本实施例中，在固化温度为45℃～50℃条件下，固化时间在3小时左右；在固化温度为60℃～80℃条件下，固化时间在2小时左右；在固化温度为100℃～120℃条件下，固化时间为2小时左右；在固化温度为140℃～160℃条件下，固化时间为2小时左右。然后自然降温至常温，完成固化程序。但是也可以根据当时天气状况，如：空气湿度、温度、产品厚度等 条件调节温升程序。然后，抽出芯棒，形成中间品。

填充绝缘材料S3，在本体内部再填充绝缘材料，比如闭孔的绝缘泡沫塑料或者油等绝缘材料，形成填充层4，制成复合材料杆塔，然后进行检测和试验，看制成的复合材料杆塔是否合格，尤其在绝缘性能等方面。如果是填充了油或者SF6等，则还需要将复合材料杆塔两端的端口进行密封，以防止SF6或者油的泄漏。

此外，还可以采用干法缠绕制作复合材料杆塔，下面简单的进行介绍，将绝缘纤维浸渍环氧改性有机硅树脂，然后进行烘干，形成半固态的绝缘纤维与树脂的复合材料，经过加热后软化，再缠绕在芯棒上，形成复合材料杆塔的本体1；然后经过加温固化，抽出芯棒，在本体内填充泡沫填充物，形成填充层2。同样的，在环氧改性有机硅树脂中加入辅助材料，包括固化剂、促进剂、颜料和填料等。

此外，也可以采用浇铸法制作复合材料杆塔，此处仅作简单介绍。

将长的连续的绝缘纤维设置在模具的芯棒(或者称内模)上，根据要求均匀铺设，然后合上外模，整个模具形成以封闭的状态，对模具内腔进行抽真空处理，将内腔的空气抽走。将脂环族环氧树脂与辅助材料混合，搅拌均匀，以备下一步使用，此处的辅助材料包括固化剂、促进剂、颜料和填料，还可以适当添加阻燃剂等材料。在本实施例中，还涉及将脂环族环氧树脂与辅助材料的混合液进行脱气处理，从而将混合液中的气体排除，达到真空或接近真空状态。在模具的入口注入脂环族环氧树脂与辅助材料的混合液，由于模具内腔已是真空状态，因此，树脂混合物立即被吸入模具内腔内，混合液融入绝缘纤维中，从而形成复合材料杆塔的本体材料。利用模具外壁四周的加热装置，对模具进行加温固化，经过加温固化后，形成固态或接近固态的复合材料塔杆的本体1。加温固化可以与注入脂环族环氧树脂混合液同步进行，也可以在注入脂环族环氧树脂混合液之后进行，此处优选同步进行，以加快复合材料杆塔的制作速度。在本体内部再填充闭孔的塑料泡沫，形成复合材料杆塔。

在环氧改性有机硅树脂与绝缘纤维浸渍的过程中，需要添加辅助材料，辅 助材料包括适量的固化剂、促进剂、填料和颜料，也可以适当添加阻燃剂等材料，视实际的需求和应用而定。

此处制成的复合材料杆塔截面是圆形或接近于圆形的，但是同样可以采用上述方法，制成截面为椭圆形或方形或多边形的复合材料杆塔，只不过缠绕时采用的芯棒形状不同而已。此外，缠绕设备上的芯棒也可以采用异形的，比如芯棒上下不通粗细等，从而制造成其他所需要的复合材料杆塔。

本实用新型实施例制成的复合材料杆塔，其长度可以按照设计需要进行制作，或者可以制作不同直径或者尺寸的复合材料杆塔，然后将相配套的复合材料杆塔再次进行组装，比如套装或者法兰固定连接，从而制成比较高的杆塔或者下面粗、上面细的杆塔等。

本实用新型揭示的复合材料杆塔，由于采用了环氧改性有机硅树脂作为杆塔组成的一部分，所以抗紫外线能力得到极大的提高，并且憎水，不粘自清洁的能力强。在户外长时间使用的环境下，不易老化。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种复合材料杆塔，包括本体，以及置于本体内的泡沫填充物；其特征在于，所述的本体为浸渍环氧改性有机硅树脂的绝缘纤维。

2.根据权利要求1所述的复合材料杆塔，其特征在于，所述的泡沫填充物是闭孔的塑料泡沫。

3.根据权利要求1所述的复合材料杆塔，其特征在于，所述的绝缘纤维为玻璃纤维。

4.根据权利要求3述的复合材料杆塔，其特征在于，所述的玻璃纤维为E类玻璃纤维。

5.根据权利要求4所述的复合材料杆塔，其特征在于，所述的玻璃纤维为连续的E类玻璃纤维。 

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