[發(fā)明專利]一種架空導(dǎo)線用纖維復(fù)合繩芯成型工藝與制造設(shè)備

有效

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• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104036877A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李愛軍;周正偉;白瑞成;孫晉良;戚景贊
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué);李愛軍
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00
• 代理公司: 上海宏威知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31250
• 代理人: 袁輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種架空導(dǎo)線用纖維復(fù)合繩芯成型工藝與制造設(shè)備，應(yīng)用于電線電纜領(lǐng)域。

背景技術(shù)

混雜玻璃纖維/碳纖維復(fù)合芯電纜是被用來取代鋼芯鋁絞線電纜的一種替代產(chǎn)品，這種復(fù)合芯電纜具有比強(qiáng)度大，線膨脹系數(shù)小，載流量大等優(yōu)點(diǎn)，但是在生產(chǎn)卷繞及安裝放線時會對復(fù)合芯表面造成損傷，而復(fù)合芯對表面損傷敏感，損傷后易發(fā)生災(zāi)難性斷裂，后果嚴(yán)重。為了減少災(zāi)難情況的發(fā)生，必須提高導(dǎo)線增強(qiáng)芯的安全性，這樣就需要充分利用復(fù)合材料的可設(shè)計性，將單根粗混雜纖維復(fù)合芯設(shè)計為由多根細(xì)小的纖維芯棒加捻而成，即復(fù)合繩芯，這種纖維復(fù)合繩芯能夠分散受力作用，使得安全性能更高，但目前這種復(fù)合繩芯成型工藝與制造設(shè)備還很少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種架空導(dǎo)線用纖維復(fù)合繩芯成型工藝與制造設(shè)備，纖維復(fù)合繩芯成型工藝由預(yù)熱/刻蝕、浸漬、單股預(yù)成型、絕緣層包覆、加捻成型、深度固化、牽引及卷繞過程組成，該成型工藝方法簡單，設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，復(fù)合繩芯能夠一次性成型，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

本發(fā)明纖維復(fù)合繩芯的成型工藝，包括如下步驟：

a.將碳纖維從可繞軸旋轉(zhuǎn)的紗架集束孔內(nèi)牽出，進(jìn)入預(yù)熱/刻蝕裝置中預(yù)

熱，同時對碳纖維表面進(jìn)行刻蝕；

b.將經(jīng)過上述步驟a中預(yù)熱并刻蝕過的碳纖維送入樹脂浸漬槽內(nèi)浸漬，然后使碳纖維分股進(jìn)入可繞軸旋轉(zhuǎn)的單股預(yù)成型模具中進(jìn)行碳纖維芯預(yù)成型，預(yù)成型的溫度設(shè)置為90-120℃，然后進(jìn)入可繞軸旋轉(zhuǎn)的絕緣層包覆模具，在包覆模具處用玻璃或者聚酯纖維對外層6根碳纖維芯進(jìn)行包覆，包覆時兩卷或多卷玻璃或聚酯纖維沿著設(shè)定的軌道運(yùn)動，其中浸漬槽內(nèi)的樹脂體系由環(huán)氧樹脂、固化劑、促進(jìn)劑和脫模劑組成，各組分的含量為，以其中的環(huán)氧樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100份，則固化劑為105-125份，促進(jìn)劑0.5-2份，脫模劑0.5-3份，通過樹脂體系/纖維復(fù)合制備得到外層6根芯股和內(nèi)層1根碳纖維芯股，再通過加捻工藝制得纖維復(fù)合繩芯；

c.將在上述步驟b中得到的纖維復(fù)合繩芯引入固化裝置中進(jìn)行固化，通過牽引裝置牽引，最后用卷繞裝置進(jìn)行收集。

本發(fā)明纖維復(fù)合繩芯成型工藝對應(yīng)的制造設(shè)備，包括依次連接的纖維紗架、纖維預(yù)熱/刻蝕裝置、樹脂浸漬槽、單股預(yù)成型模具、絕緣層包覆模具、成型裝置、固化裝置、牽引裝置及卷繞裝置，固化裝置由依次連接的第一固化裝置、第二固化裝置和第三固化裝置組成，將碳纖維從紗架集束孔內(nèi)牽出，然后使?fàn)砍龅奶祭w維進(jìn)入纖維預(yù)熱/刻蝕裝置中進(jìn)行預(yù)熱，同時對碳纖維表面進(jìn)行刻蝕，將經(jīng)過預(yù)熱/刻蝕過的碳纖維送入樹脂浸漬槽內(nèi)浸漬，然后使碳纖維分股進(jìn)入單股預(yù)成型模具中進(jìn)行碳纖維芯預(yù)成型，然后在絕緣層包覆模具處對外層6根芯進(jìn)行包覆，制備得到外層芯股，再將6根外層芯股和1根內(nèi)層碳纖維芯股進(jìn)行加捻成型，制得纖維復(fù)合繩芯，再將纖維復(fù)合繩芯依次引入第一、第二和第三固化裝置中進(jìn)行固化，用牽引裝置牽引，最后用卷繞裝置進(jìn)行收集。

作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，纖維紗架可繞軸旋轉(zhuǎn)，纖維紗架上碳纖維出口處設(shè)有集束孔，使碳纖維從纖維紗架的集束孔中牽出；纖維預(yù)熱/刻蝕裝置使用紫外烘箱，烘箱溫度設(shè)置范圍為100-300℃。

作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，樹脂浸漬槽的碳纖維進(jìn)口和碳纖維出口處設(shè)有可旋轉(zhuǎn)的帶開孔的轉(zhuǎn)盤，孔直徑為1-2mm，轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)角速度和方向與纖維紗架的旋轉(zhuǎn)角速度和方向相同。

作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，單股預(yù)成型模具的長度為10-15cm，中心孔徑為2-3mm，外層孔徑比中心孔徑小0.1-0.5mm，旋轉(zhuǎn)角速度和方向與纖維紗架的相同；玻璃或聚酯纖維放置于絕緣層包覆模具軌道處，纏繞時沿著固定軌道運(yùn)動，運(yùn)動方向相反，對外層6根纖維芯進(jìn)行絕緣層包覆，外層6個孔(5-3)孔徑相同，均為1.5-2.8mm，內(nèi)層碳纖維復(fù)合芯不需要進(jìn)行包覆；對于成型裝置，采用聚四氟乙烯制作，其長度為5-10cm，孔徑為6-9mm。

作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，第一、第二和第三固化裝置的長度皆為40-70cm，各固化裝置所設(shè)置的固化溫度皆為150-200℃；卷繞裝置的卷盤直徑為纖維復(fù)合繩芯直徑的50-100倍。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，纖維芯棒軸向強(qiáng)度更大，安全性能更高；生產(chǎn)工藝更加簡單，效率高。-

說明書附圖

圖1為本發(fā)明纖維復(fù)合繩芯橫截面示意圖。

圖2為本發(fā)明單根外層芯股筆直狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為本發(fā)明纖維復(fù)合繩芯的成型工藝流程示意圖。

圖4為本發(fā)明樹脂浸漬槽的纖維入口截面示意圖。