CN210052550U - 一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，包括复合芯棒组及同心包裹在其外部的铝股绞合层，复合芯棒组包括一组圆形截面碳纤维复合单芯棒，碳纤维复合单芯棒的轴线平行排列设置，且复合芯棒组中的位于外层的碳纤维复合单芯棒的轴心连接组成正多边形结构，在复合芯棒组的外层还依次设置有集束纤维编织层、阻隔层，通过集束纤维编织层对多股碳纤维复合单芯棒进行包覆，在纤维编织线的张力作用下，使得集束纤维编织层中多股纤维编织线、碳纤维复合单芯棒之间有一定的移动自由度，在抬升导线的某一点时，集束纤维编织层能够随形产生形状的变化，不会对碳纤维复合单芯棒造成硬拉扯，减少了碳纤维复合单芯棒的损伤。

Description

一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线

技术领域

本实用新型属于架空导线技术领域，具体涉及一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线。

背景技术

导线芯棒作为导线的支撑芯材，随着材料技术的不断进步，使用有机复合材料作为芯棒芯材已经成为本领域众所周知的技术方案；但是现有的支撑芯棒普遍单股芯线形式或多股芯线绞合形式，单芯棒状芯线因易弯折受损，而造成导线断线事故多发；多股芯线绞合形式通过螺旋的方式将多股芯线进行绞合固定，甚至浸胶进行最终形态的加强固定，多股绞合形式芯棒相比于单根芯棒形式，其刚性和卷绕弯曲能力均有显著提高，相比于单根芯棒形式，等量材料制成的碳纤维复合芯棒导线的截面增加，极大提高导线的传输容量，能够显著减少线损；

但现有多股芯线绞合形式的芯棒，在一根芯线弯曲破损或断裂后，也易连带整体性受到破坏，在弯曲卷绕时剩余芯线承受的弯曲疲劳破坏会显著增加，极易发生破损，绞合形状整体性的优势不复存在。因此，现有的螺旋绞合芯棒结构的使用稳定性、可靠性并不高，另外，绞合形式因各单根路径不同，受力时不能保证同时断裂，整体强度小。但在一些特殊场合依然不能很好地满足使用需求。

现有技术中已出现了一种超柔多股并合碳纤维复合芯导线解决了上述不足，但其是在多股线之间使用带有胶体的包覆层并合，再使用铝管包覆，使用过程中发现，当抬升导线的某一点时，胶体的固定作用容易使芯棒产生拉扯损伤。成品使用工序中，导线端头与金具连接，该胶体粘合层会造成碳纤维复合芯棒与金具层间滑移，金具的握力下降显著。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，以编织层替代带带有胶体的包覆层，有效防止导线抬升、弯曲时发生拉扯损伤，避免了碳纤维复合芯棒与金具层间滑移。

本实用新型采用的技术方案是：

一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，包括复合芯棒组及同心包裹在其外部的导电金属层，所述复合芯棒组包括一组圆形截面碳纤维复合单芯棒，关键在于，所述的碳纤维复合单芯棒的轴线平行排列设置，且复合芯棒组中的位于外层的碳纤维复合单芯棒的轴心连接组成正多边形结构，在复合芯棒组的外层还依次设置有集束纤维编织层、阻隔层，所述的导电金属层包括同心包裹在阻隔层外围的铝股绞合层。

所述的集束纤维编织层的编织线为玻璃纤维、玄武岩纤维、有机纤维的长丝或纱线。

所述的碳纤维复合单芯棒的直径为1-5mm；强度为1900-3200MPa；按重量百分比计，所述的碳纤维复合单芯棒含碳纤维65-75％，树脂15-20％，玻璃纤维8-15％；DMA法储能模量玻璃化温度Tg值130-250℃。

所述的碳纤维复合单芯棒外围还设置有玻璃纤维带、玄武岩纤维带或碳纤维织物的包覆缠绕层。

所述的包覆缠绕层的厚度为0.05-1mm。

所述的集束纤维编织层的厚度0.05-1mm，编织密度为50-98％。

所述的阻隔层的厚度为0.05-0.2mm，材质为铝箔。

所述的碳纤维复合芯组中的碳纤维复合单芯棒的数量为7根、19根或37根。

所述的铝股绞合层设置为2-4层。

本实用新型的有益效果是：本架空导线的芯棒采用多股碳纤维复合单芯棒并合的排布方式，并通过集束纤维编织层对多股碳纤维复合单芯棒进行集束包覆固定为一体，使多根平行芯棒向心固定结构，可保证固定芯棒位置牢靠；该结构相比于绞合形状，并合后各单根芯彼此活络，弯曲时相互间不受阻碍，其弯曲卷绕性能得到提升，可承受的弯曲角度更大，因每根芯受力均匀，一致性好，表现出整体强度高；在碳纤维面积相同时，具有更高的强度，可提高10-25％。由于未含绞合结构用于单根芯棒粘接的低玻璃化温度的纤维层，因此，具有耐温更高，输电容量更高的性能；

通过集束纤维编织层对多股碳纤维复合单芯棒进行集束包覆，在纤维编织线的张力作用下，将多股碳纤维复合单芯棒约束包裹成紧密结构，替代了现有技术中带有胶体的包覆层的使用，集束纤维编织层既对多股碳纤维复合单芯棒进行了约束，又使多股碳纤维复合单芯棒之间能够产生相对移动，集束纤维编织层不与碳纤维复合单芯棒固连，使得集束纤维编织层中多股纤维编织线、碳纤维复合单芯棒之间有一定的移动自由度，在抬升导线的某一点时，集束纤维编织层能够随形产生形状的变化，不会对碳纤维复合单芯棒造成硬拉扯，减少了碳纤维复合单芯棒的损伤。由于纤维编织层是通过编织线交织起到对芯棒的约束，无胶体粘合剂，避免了使用时碳纤维复合芯棒与金具层间滑移，提高了金具的握力，大大简便了导线金具安装过程，提高了安装的效率和成功率。

碳纤维芯导线是一种高温导线，导线高温运行或线路发生短路时，外层铝股绞合层和阻隔层温度很高，在导电金属层与芯棒间隔一层玻璃纤维层，可有效阻滞温度向内传导，减缓了芯棒热老化速度。

碳纤维复合芯导线使用安装过程中，一些情况下会造成导线铝股出现松股现象，铝股松股后，碳纤维复合芯棒就会暴露在空气中，空气中的有害气体、紫外线就会造成复合芯棒的加速老化。纤维编织层外边的阻隔层，可有效阻隔这些有害物质对复合芯棒的侵害，延长导线的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的复合芯棒组的结构示意图。

附图中，1、碳纤维复合单芯棒，2、集束纤维编织层，3、阻隔层，4、铝股绞合层，5、包覆缠绕层。

具体实施方式

本实用新型涉及一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，包括复合芯棒组及同心包裹在其外部的导电金属层，所述复合芯棒组包括一组圆形截面碳纤维复合单芯棒1，关键是，所述的碳纤维复合单芯棒1的轴线平行排列设置，且复合芯棒组中的位于外层的碳纤维复合单芯棒1的轴心连接组成正多边形结构，在复合芯棒组的外层还依次设置有集束纤维编织层2、阻隔层3，所述的导电金属层包括同心包裹在阻隔层3外围的铝股绞合层4。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明

实施例1，400/50规格，如图1所示，所述的碳纤维复合单芯棒1，是将8根T700 12K碳纤维长丝浸压高温树脂后与厚度0.6mm玻璃纤维带或织物拉挤成的直径为3.0mm芯棒；强度为2600MPa；按质量百分比计，碳纤维丝含量72％，树脂含量18％，玻璃纤维丝含量10％；DMA法储能模量玻璃化温度Tg值230℃。复合芯棒组中碳纤维复合单芯棒1的数量为7根，一根在中部，其他6根平行并合在其周围，呈环形阵列的布置形式。

所述的集束纤维编织层2的编织线优选玻璃纤维线，优选集束纤维编织层2的厚度为0.5mm，编织密度为85％。

阻隔层3为铝箔阻隔层，铝箔阻隔层的厚度优选0.15mm。

所述的碳纤维复合单芯棒1的直径为1-5mm；强度为1900-3200MPa；按重量百分比计，所述的碳纤维复合单芯棒1含碳纤维65-75％，树脂15-20％，玻璃纤维8-15％；DMA法储能模量玻璃化温度Tg值130-250℃。

所述的碳纤维复合单芯棒1外围还设置有玻璃纤维带、玄武岩纤维带或碳纤维织物的包覆缠绕层5。

所述的包覆缠绕层5的厚度为0.3mm。

所述的铝股绞合层4设置2层，每一层厚度为3.0mm，铝股绞合层4为软铝合金梯形绞线层。

如上所述的具有编织成的超柔多股并合碳纤维芯导线的制作工艺，包括：A、利用打纱机，将高强浸蜡200-500tex加捻外抽玻璃纤维纱倒成适合编织的锭筒，如70*210mm，其中70mm为锭筒卷装最大直径，210mm为最大卷装长度；B、将24或48筒玻璃纤维纱安装在编织机上，调整张力为200-600N，并将24或48根编织线(玻璃纤维纱)引出；C、取单根直径为Φ3mm的碳纤维复合单芯棒1分别从各自的卷装筒上退绕，该直径实际为包覆缠绕层5的外圆直径，碳纤维复合单芯棒1的数量为7，将7根碳纤维复合单芯棒1并合并经过孔径为Φ9.2mm的集束模具集束，形成复合芯棒组，复合芯棒组穿入定位模具；D、编织定位是在距离700mm长度上的两集束模具之间，两集束模具保持复合芯棒组为单芯，且相互位置稳定，作为预成型，便于编织线对其进行约束后形状达到设计要求；在两定位模具之间，将24或48根编织线的头端，绑扎在复合芯棒组表面；E、按照编织线覆盖率为85％，调节编织线的缠绕节距；F、复合芯棒组沿长度方向移动，编织线随编织机上24或48锭分组自传，实现编织线的相互交织，在复合芯棒组外层编织成圈，形成集束纤维编织层2，在编织线的张力作用下，编织线在复合芯棒组表面形成交织纱圈，将7根复合芯单棒形成的复合芯棒组约束包裹成紧密结构；G、将经过编织层约束成为整体的芯棒，均匀螺旋缠绕宽度20-50mm的铝箔包带，形成隔水、湿、光的阻隔层3，最后进行铝股绞合层4的缠绕；将经过编织层2约束、阻隔层3缠绕的碳纤维复合芯棒组，引入履带牵引机，通过履带的转动，握持牵引复合芯棒水平前进，将复合芯棒头端固定在收卷机的收卷轮上，随着收卷轮的顺时针回转，具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，均匀缠绕卷绕在收卷轮上。

碳纤维复合单芯棒1的制作工艺为：按质量百分比计，取碳纤维丝72％，树脂18％，玻璃纤维丝10％，经浸压树脂后与包覆玻璃纤维带或织物一次拉挤成型，制得碳纤维复合单芯棒1，其中玻璃纤维带或织物形成包覆缠绕层5。

实施例2，如图2所示，作为实施例1中碳纤维复合芯组的另一种形式，碳纤维复合芯组中的碳纤维复合单芯棒1的数量为19根，共设置三层，中心一根碳纤维复合单芯棒1，第二层6根，第三层12根。

第二层、第三层的碳纤维复合单芯棒1绕中心层在圆周上均匀设置，上述的三层结构中，位于第三层的碳纤维复合单芯棒1的轴心连接呈正多边形结构。

实施例3，所述的碳纤维复合芯组中的碳纤维复合单芯棒1的数量为37根，共设置四层；该四层结构中，中心一根碳纤维复合单芯棒1，第二层6根，第三层12根，第四层18根。位于第四层的碳纤维复合单芯棒1的轴心连线呈正多边形结构。

Claims (9)

1.一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，包括复合芯棒组及同心包裹在其外部的导电金属层，所述复合芯棒组包括一组圆形截面碳纤维复合单芯棒(1)，其特征在于：所述的碳纤维复合单芯棒(1)的轴线平行排列设置，且复合芯棒组中的位于外层的碳纤维复合单芯棒(1)的轴心连接组成正多边形结构，在复合芯棒组的外层还依次设置有集束纤维编织层(2)、阻隔层(3)，集束纤维编织层(2)不与碳纤维复合单芯棒(1)固连，所述的导电金属层为同心包裹在阻隔层(3)外围的铝股绞合层(4)。

2.根据权利要求1所述的一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，其特征在于：所述的集束纤维编织层(2)的编织线为玻璃纤维、玄武岩纤维、有机纤维的长丝或纱线。

3.根据权利要求1所述的一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，其特征在于：所述的碳纤维复合单芯棒(1)的直径为1-5mm；强度为1900-3200MPa；按重量百分比计，所述的碳纤维复合单芯棒(1)含碳纤维65-75％，树脂15-20％，玻璃纤维8-15％；DMA法储能模量玻璃化温度Tg值130-250℃。

4.根据权利要求1所述的一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，其特征在于：所述的碳纤维复合单芯棒(1)外围还设置有玻璃纤维带、玄武岩纤维带或碳纤维织物的包覆缠绕层(5)。

5.根据权利要求4所述的一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，其特征在于：所述的包覆缠绕层(5)的厚度为0.05-1mm。

6.根据权利要求1所述的一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，其特征在于：所述的集束纤维编织层(2)的厚度0.05-1mm，编织密度为50-98％。

7.根据权利要求1所述的一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，其特征在于：所述的阻隔层(3)的厚度为0.05-0.2mm，材质为铝箔。

8.根据权利要求1所述的一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，其特征在于：所述的碳纤维复合芯组中的碳纤维复合单芯棒(1)的数量为7根、19根或37根。

9.根据权利要求1所述的一种具有编织层的超柔多股并合碳纤维复合芯导线，其特征在于：所述的铝股绞合层(4)设置为2-4层。

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