CN205075364U - 新型复合材料锥形电杆的加工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型复合材料锥形电杆的加工系统，包括有顺次设置的缠绕系统、固化炉和切割脱模机。缠绕系统在电杆模芯的表面缠绕带有一定比例和配方的内层胶和外层胶的玻璃纤维，缠绕完成后连同电杆模芯一起移入电热固化炉内进行固化定型，定型后将固化后的复合材料锥形电杆产品连同电杆模芯一起移入切割脱模机内，将复合材料电杆从电杆模芯上切割去头并脱离下来即可。本实用新型制作加工的复合材料锥形电杆具有低碳环保，质量轻（易运输、易安装），高强度，寿命长，耐候性、耐腐蚀性、绝缘性能好，抵御自然灾害能力强等优点；在输配电线路、通讯线路、通讯塔等工程中可以很好地取代传统的钢筋混凝土杆电杆和钢管塔。

Description

新型复合材料锥形电杆的加工系统

技术领域

本实用新型涉及锥形电杆加工领域，具体是一种新型复合材料锥形电杆的加工系统。

背景技术

传统的电杆普遍存在笨重、易腐烂、锈蚀或开裂、寿命不长的缺点，施工运输和运行维护困难，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，复合材料得到了快速发展，复合材料电杆具有质量轻、耐腐蚀、强度高、寿命更长等优点，维护成本低且能够承受极端的气候条件，在输配电线路、通讯线路、通讯塔等工程中可以很好地取代传统的木杆、钢筋混凝土杆和铁塔。目前复合材料电杆在输电杆塔中已经得到应用，然而复合材料锥形电杆加工工艺还存在许多关键的问题仍未解决，或造成生产成本较高，或导致生产的锥形电杆强度、刚度性能不够。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种新型复合材料锥形电杆的加工系统，其加工制作的复合材料锥形电杆强度高，使用寿命长。

本实用新型的技术方案为：

新型复合材料锥形电杆的加工系统，包括有顺次设置的缠绕系统、固化炉和切割脱模机；

所述的缠绕系统包括有模芯驱动定位单元以及缠绕加工单元；模芯驱动定位单元包括有连接于电杆模芯的一端且用于驱动电杆模芯转动的床头箱，连接于电杆模芯的另一端用于定位电杆模芯尾端的尾端定位座；所述的缠绕加工单元包括有水平轨道、滑动设置于水平轨道上的缠绕小车、设置于缠绕小车内部的纱架和浸胶系统、伸出到缠绕小车外部且与浸胶系统连接的伸缩管、连接于伸缩管外端上的丝嘴、以及控制机柜，所述的丝嘴相对于电杆模芯的外壁，所述的水平轨道与电杆模芯的中心轴平行，所述的缠绕小车的驱动机构、伸缩管的驱动机构和床头箱均与控制机柜连接；

所述的固化炉包括有炉体、连接于炉体顶部的炉盖、设置于炉体内的旋转支架、设置于炉体外壁上的热风总成、设置于炉体上的新风进出口、设置于炉体内壁上的热风出口和回风进口、以及控制柜，所述的热风总成、旋转支架的驱动机构均与控制柜连接，所述的新风进出口通过进风管道与热风总成的输入端连接，所述的热风出口通过热风输送管道与热风总成的输出端连接，所述的回风进口通过回风管道与热风总成的输入端连接，所述的新风进出口与进风管道的连接处设置有三通阀，三通阀的一进口端与新风进出口连接，两个出口端分别与炉体内部、进风管道的输入端连接；

所述的切割脱模机包括有机架，设置于机架前端上的床头箱，设置于机架后端上的尾端支撑单元，设置于机架上的轨道，滑动设置于轨道上的头端切割锯、尾端切割锯、伸缩月牙卡板和顶出缸；所述的顶出缸的顶出头相对于伸缩月牙卡板。

所述的切割脱模机还包括有设置于机架下方且伸入到机架内的支模小车；支模小车包括有可升降的车体，车体的底部装有万向轮，顶端设置有V形支撑座。

所述的切割脱模机的轨道上滑动设置有脱模小车，所述的伸缩月牙卡板为两个，每个伸缩月牙卡板包括有与脱模小车上的伸缩驱动气缸连接的伸缩杆、以及连接于伸缩杆内端的月牙卡板体，且两个月牙卡板体的内端面相对且均为圆弧卡面。

所述的切割脱模机还包括有辅助支撑单元，所述的辅助支撑单元包括有升降杆、可调固定螺栓、固定于机架上且与升降杆连接的支撑气缸、以及连接于升降杆顶端用于支撑电杆模芯的支撑滚轮架，可调固定螺栓用于连接支撑滚轮架和支架。

本实用新型的优点：

(1)、本实用新型的内层壁和外层壁分别采用不同配方的聚氨酯胶料，内层胶的主要提高复合材料锥形电杆的强度，外层胶主要提供复合材料电杆优异的耐候性能(防紫外线)和提高氧指数(阻燃)，从而提高了整个复合材料锥形电杆的使用寿命；

(2)、缠绕系统通过模芯驱动定位单元以及缠绕加工单元的准确设置和配合，从而确定缠绕角度和玻璃纤维组成纱片的缠绕宽度，从而保证了复合材料锥形电杆的强度和刚度需求，且整体缠绕步骤简单快速，缠绕后的产品合格率高；

(3)、本实用新型选用的玻璃纤维和聚氨酯树脂具有很好的界面，从而能够提高各项力学性能；同时该款玻璃纤维在成型工艺过程中，表现出更好的工艺性能，如低毛羽，良好的浸润性以及更优异的外观；

(4)、本实用新型的固化炉可对复合材料锥形电杆的粗坯进行快速的固化，且固化均匀，固化产品的合格率高，固化后产品的整体物理和化学性能显著提高；

(5)、本实用新型的切割脱模机集合了切割和脱模于一体，且准确控制切割深度和切割位置，且切割后产品经顶出缸顶出，脱离电杆模芯，从而快速准确地将产品脱离模芯，且模芯上包覆有脱膜层，更有利于脱模的效果。

本实用新型制作加工的复合材料锥形电杆具有低碳环保，质量轻(易运输、易安装)，高强度，寿命长，耐候性、耐腐蚀性、绝缘性能好，抵御自然灾害能力强等优点；在输配电线路、通讯线路、通讯塔等工程中可以很好地取代传统的钢筋混凝土杆电杆和钢管塔。

附图说明

图1是本实用新型缠绕系统的俯视图。

图2是本实用新型缠绕角度α的角度分析图。

图3是本实用新型固化炉的主视图。

图4是本实用新型固化炉打开状态下的立体图。

图5是本实用新型切割脱模机的主视图。

图6是本实用新型切割脱模机的俯视图。

图7是本实用新型支模小车的结构示意图。

图8是本实用新型脱模小车上伸缩月牙卡板的结构示意图。

图9是本实用新型辅助支撑单元的结构示意图。

具体实施方式

新型复合材料锥形电杆的加工系统，包括有顺次设置的缠绕系统、固化炉和切割脱模机；

见图1，缠绕系统包括有模芯驱动定位单元以及缠绕加工单元；模芯驱动定位单元包括有连接于电杆模芯1的大头端且用于驱动电杆模芯转动的床头箱21，连接于电杆模芯的小头端用于定位电杆模芯1尾端的尾端定位座22；缠绕加工单元包括有水平轨道23、滑动设置于水平轨道23上的缠绕小车24、设置于缠绕小车24内部的纱架25和浸胶系统26、伸出到缠绕小车24外部且与浸胶系统26连接的伸缩管27、连接于伸缩管27外端上的丝嘴28、以及控制机柜29，丝嘴28相对于电杆模芯1的外壁，水平轨道23与电杆模芯1的中心轴平行，缠绕小车24的驱动机构、伸缩管27的驱动机构和床头箱21均与控制机柜29连接；

见图3和图4，固化炉包括有炉体31、连接于炉体31顶部的炉盖32、设置于炉体31内的旋转支架33、设置于炉体31外壁上的热风总成34、设置于炉体31上的新风进出口35和回风进口36、设置于炉体31内壁上的热风出口37、以及控制柜38，热风总成34、旋转支架33的驱动机构均与控制柜38连接，新风进出口35通过进风管道与热风总成34的输入端连接，回风进口36通过回风管道与热风总成34的输入端连接，热风出口37通过热风输送管道与热风总成34的输出端连接，新风进出口35与进风管道的连接处设置有三通阀，三通阀的一进口端与新风进出口35连接，两个出口端分别与炉体31内部、进风管道的输入端连接；

见图5和图6，切割脱模机包括有机架41，设置于机架41前端上的床头箱42，设置于机架41后端上的尾端支撑单元43，设置于机架41上的轨道44和两个辅助支撑单元45，滑动设置于轨道44上的头端切割锯46、尾端切割锯47、脱模小车48和顶出缸49，设置于机架41下方且伸入到机架41内的支模小车；支模小车包括有可升降的车体410，车体410的底部装有万向轮411，顶端设置有V形支撑座412(见图7)；见图8，脱模小车48上设置有伸缩月牙卡板，伸缩月牙卡板为两个，每个伸缩月牙卡板包括有与脱模小车48上的伸缩驱动气缸连接的伸缩杆413、以及连接于伸缩杆413内端的月牙卡板体414，且两个月牙卡板体414的内端面相对且均为圆弧卡面，顶出缸49的顶出头朝向尾端支撑单元43且相对于月牙卡板体414；见图9，辅助支撑单元45包括有升降杆451、可调固定螺栓454、固定于机架41上且与升降杆451连接的支撑气缸452、以及连接于升降杆451顶端用于支撑电杆模芯1的支撑滚轮架453，可调固定螺栓454用于连接支撑滚轮架453和支架41。

新型复合材料锥形电杆的加工方法，具体包括有以下步骤：

(1)、配制内层胶和外层胶：

原料包括有多元醇体系的A料和异氰酸酯体系的B料，见公式(1)将A料和B料在20—25℃下混合反应10-20分钟，得到内层胶；见公式(2)将A料和B料在20—25℃下混合反应20-30分钟，得到外层胶；

R-OH+Ar-NCO＝Ar-NH-COOR-R(1)；

R-OH+R’-NCO＝R’-NH-COOR-R(2)；

(2)、缠绕塑型，即采用缠绕系统将浸好内层胶或外层胶的玻璃纤维缠绕于电杆模芯上，玻璃纤维的杨氏模量≥81Gpa，原始纤维抗拉强度≥3750MPa，浸胶纱强度≥2495.7MPa，浸胶纱模量≥85.3GPa，层间剪切强度≥49.8MPa；具体步骤为：

首先将包裹有脱膜层的锥形电杆模芯1的大头端与驱动转动的床头箱21连接，小头端架设于尾端定位座22上，缠绕小车24上设置有相对于电杆模芯1的丝嘴28，缠绕小车24内部纱架25上的多团玻璃纤维引出后经过浸胶系统26并通过伸缩管27从丝嘴28中吐出形成纱片；然后向编程控制器29中输入产品所需的缠绕工艺参数，启动缠绕系统，电杆模芯1在床头箱21的带动下转动，同时缠绕小车24沿导轨23做往返直线运动，使丝嘴28吐出的纱片在电杆模芯1的两端之间做往复缠绕，在缠绕小车28做往复运动的同时，伸缩管27同时进行伸缩运动，保证丝嘴28与电杆模芯1在缠绕小车24运动的过程中，两者之间的距离恒定；其中，上述的内层胶或外层胶与玻璃纤维的重量比为25-35％：65-75％，浸渍有内层胶的玻璃纤维缠绕得到的内层壁厚度为10-15mm，浸渍有外层胶的玻璃纤维缠绕得到的外层壁厚度为2-3mm；

见图2，纱片螺旋缠绕一周后，玻璃纤维相对电杆模芯1母线的角度为ɑ，ɑ采用公式(3)计算得到：

$\mathrm{\α}=arctg\left|\right|\frac{1}{\sqrt{1+{\mathrm{ctg}}^2\mathrm{\β}}}\left|\right|\×\frac{V_C}{Vr}---\left(3\right),$

其中，β是电杆模芯1的锥度角，V_C是缠绕小车往复移动的速度，Vr是伸缩管做伸缩运动的径向速度；

Ф190×12I型复合材料电杆，采用工艺控制参数为：玻璃纤维的沙团数为60，环向缠绕的角度ɑ为55°，沙片宽200mm,角度，纵向缠绕的角度ɑ为7°，沙片宽110mm，层数为八环三纵，满足以下使用环境:承载导线LGJ-240，风速45m/s(台风级)，最大弯矩可达190kN.m，平地最大档距可按照100m跨距设计；山区最大档距可按照200米设计；

(3)、热固化成型：

将表面缠绕有复合材料的电杆模芯吊入固化炉内的旋转支架33上，启动固化炉，旋转支架33带动电杆模芯1转动，同时热风进入固化炉内对复合材料进行固化，从而锥形电杆热固化形成，其中，固定时间为2小时，固化温度为145-155℃，热风的换风次数大于或等于7次/分钟，空载升温速率大于或等于2℃/min，

(4)、切割和脱模：

将表面固化有复合材料的电杆模芯1放入切割脱模机内，且大头端与驱动转动的床头箱42连接，小头端架设于尾端支撑单元43上，同时将头端切割锯46相对电杆模芯1首端的切割处，尾端切割锯47相对电杆模芯1尾端的切割处，启动切割脱模机，床头箱42带动电杆模芯1转动，同时推动头端切割锯46和尾端切割锯47，将切割锯逐渐切入管体，直至完全切断，将头端切割锯46和尾端切割锯47退回原位，然后将伸缩月牙卡板移至并卡置于电杆模芯1大头端切割处电杆截面，顶出缸49抵住伸缩月牙卡板的月牙卡板体414并向电杆模芯1的小头端方向用力，伸缩月牙卡板在顶出缸49的作用向电杆模芯1的小头端移动，同时带动复合材料锥形电杆向电杆模芯1的小头端移动，从而与电杆模芯1分离，复合材料锥形电杆和电杆模芯1分离后，安装于脱模小车48上的伸缩月牙卡板在脱模小车的牵引下，继续推动复合材料锥形电杆向电杆模芯的小头端移动直至与电杆模芯完全分离，最后人工将复合材料锥形电杆搬离即可。

检测试验：以190mmX12m复合材料锥形电杆为例：

产品抗老化试验：测试标准为ASTMG154-00的方法1。紫外线波长340纳米，强度为0.77W/m2/nm，测试温度8hUV60±3℃,另外4h50±3℃结露。经过5000小时老化后，性能没有任何下降，复合材料硬度可以达到＞80SHORED。

弯矩试验：使用MP10-A型电杆荷载扰度测试仪/121214，杆身加载弯矩至154.55N.m时杆身未发生裂纹，未发生破坏。

力学实验：依据GB/T1447-2005《纤维增加塑料拉伸性能试验方法》、GB/T1448-2005《纤维增强塑料压缩性能试验方法》、GB/T1449-2005、《纤维增强塑料弯曲性能试验方法》，其轴向拉伸强度均值为505.6MPa，技术要求≥300MPa；轴向压缩强度均值为299MPa，技术要求≥200MPa；轴向弯曲强度均值为415MPa，技术要求≥150MPa。

极限氧指数按照GB/T8924和GB/T1446的规定进行≥30％，实测值32％。

电阻率按照GB/T1410的规定进行测试，实测值为：表面电阻率≥1.0×10¹³Ω；体积电阻率≥1.0×10¹³Ω·cm。

工频淋雨性能按照GB/T13398的规定进行测试，实测值为50kV。

由检测试验得知，本实用新型制作加工的复合材料锥形电杆具有优良的抗老化性，强度高，耐候性、耐腐蚀性、阻燃、绝缘性能好。

Claims (4)

1.新型复合材料锥形电杆的加工系统，其特征在于：包括有顺次设置的缠绕系统、固化炉和切割脱模机；

所述的缠绕系统包括有模芯驱动定位单元以及缠绕加工单元；模芯驱动定位单元包括有连接于电杆模芯的一端且用于驱动电杆模芯转动的床头箱，连接于电杆模芯的另一端用于定位电杆模芯尾端的尾端定位座；所述的缠绕加工单元包括有水平轨道、滑动设置于水平轨道上的缠绕小车、设置于缠绕小车内部的纱架和浸胶系统、伸出到缠绕小车外部且与浸胶系统连接的伸缩管、连接于伸缩管外端上的丝嘴、以及控制机柜，所述的丝嘴相对于电杆模芯的外壁，所述的水平轨道与电杆模芯的中心轴平行，所述的缠绕小车的驱动机构、伸缩管的驱动机构和床头箱均与控制机柜连接；

所述的固化炉包括有炉体、连接于炉体顶部的炉盖、设置于炉体内的旋转支架、设置于炉体外壁上的热风总成、设置于炉体上的新风进出口、设置于炉体内壁上的热风出口和回风进口、以及控制柜，所述的热风总成、旋转支架的驱动机构均与控制柜连接，所述的新风进出口通过进风管道与热风总成的输入端连接，所述的热风出口通过热风输送管道与热风总成的输出端连接，所述的回风进口通过回风管道与热风总成的输入端连接，所述的新风进出口与进风管道的连接处设置有三通阀，三通阀的一进口端与新风进出口连接，两个出口端分别与炉体内部、进风管道的输入端连接；

所述的切割脱模机包括有机架，设置于机架前端上的床头箱，设置于机架后端上的尾端支撑单元，设置于机架上的轨道，滑动设置于轨道上的头端切割锯、尾端切割锯、伸缩月牙卡板和顶出缸；所述的顶出缸的顶出头相对于伸缩月牙卡板。

2.根据权利要求1所述的新型复合材料锥形电杆的加工系统，其特征在于：所述的切割脱模机还包括有设置于机架下方且伸入到机架内的支模小车；支模小车包括有可升降的车体，车体的底部装有万向轮，顶端设置有V形支撑座。

3.根据权利要求1所述的新型复合材料锥形电杆的加工系统，其特征在于：所述的切割脱模机的轨道上滑动设置有脱模小车，所述的伸缩月牙卡板为两个，每个伸缩月牙卡板包括有与脱模小车上的伸缩驱动气缸连接的伸缩杆、以及连接于伸缩杆内端的月牙卡板体，且两个月牙卡板体的内端面相对且均为圆弧卡面。

4.根据权利要求1所述的新型复合材料锥形电杆的加工系统，其特征在于：所述的切割脱模机还包括有辅助支撑单元，所述的辅助支撑单元包括有升降杆、可调固定螺栓、固定于机架上且与升降杆连接的支撑气缸、以及连接于升降杆顶端用于支撑电杆模芯的支撑滚轮架，可调固定螺栓用于连接支撑滚轮架和支架。