[發(fā)明專利]一種分段式復合材料電桿的連接裝置及連接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610301843.4
• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN105927632B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李仁府;曾利建;李毅超;廉大超
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: F16B7/18
• 分類號: F16B7/18;E04H12/02
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙)42224
• 代理人: 李佑宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復合材料電桿連接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分段式復合材料電桿的連接裝置及連接方法。

背景技術(shù)

纖維增強型復合材料是由樹脂和纖維增強材料構(gòu)成的一類復合材料，具有比強度和比剛度高、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能優(yōu)良以及結(jié)構(gòu)重量輕、使用壽命長等優(yōu)點，是輸電桿塔較為理想的材料。復合材料電桿主要承受壓力和彎曲，彎曲會在電桿外表面一側(cè)形成拉力，轉(zhuǎn)角導線會產(chǎn)生一定的扭矩。

在實際應用中，鋼筋混凝土或鋼管整桿的運輸難度大、費用高，尤其是在山區(qū)、車輛、機械無法使用的區(qū)域，只能靠人力搬運，這對技術(shù)人員的人身安全有著巨大隱患。

目前，復合材料圓管之間的連接是采用螺栓法蘭式連接，螺栓法蘭式連接是通過螺栓緊固兩個圓管端部的法蘭來實現(xiàn)圓管連接，存在開孔等二次機械加工處理，極易對復合材料圓管造成缺陷損傷，降低其力學性能。

專利申請?zhí)枮?01510699420.X的專利公開了一種用于復合材料薄壁圓管的卡箍式連接結(jié)構(gòu)，避免了對復合材料的開孔機械加工，但復合材料薄壁圓管與法蘭之間的相對轉(zhuǎn)動僅僅依靠摩擦力，不足以抵抗外力較大扭矩。此外，專利申請?zhí)枮镃N 201310208369的專利公開了一種復合材料空心軸與金屬法蘭聯(lián)接方法，抗扭性能好、聯(lián)接強度高，但其仍然在復合材料空心軸上進行二次開孔加工，該方式增大了孔邊的應力集中，使其抗疲勞性能下降。

因此，需要開發(fā)一種適合復合材料電桿連接的裝置，要求其無需進行開孔加工，且連接牢固可靠。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種分段式復合材料電桿的連接裝置及連接方法，其第一目的在于，設(shè)計特定形狀的法蘭將復合材料電桿連接成整體，其第二目的在于，提供一種將復合材料電桿連接成整體的方法。通過本發(fā)明連接裝置，可以有效避免對復合材料電桿的打孔，同時使連接后的整體具有較好的抗扭強度。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種分段式復合材料電桿的連接裝置，其特征在于，其包括第一法蘭和第二法蘭，其中，

所述第一法蘭包括第一法蘭筒、與第一法蘭盤筒連接的第一法蘭A盤以及與第一法蘭A盤連接的第一法蘭B盤，所述第一法蘭筒外壁上設(shè)置有多個螺旋狀的肋條，所述肋條用于嵌入并固定在待連接的第一復合材料電桿內(nèi)壁處，所述第一法蘭A盤與第一法蘭B盤間設(shè)置有用于加固的加勁板，

所述第二法蘭包括第二法蘭筒、與第二法蘭盤筒連接的第二法蘭A盤以及與第二法蘭A盤連接的第二法蘭B盤，所述第二法蘭筒外壁上設(shè)置有多個螺旋狀的肋條，所述肋條用于嵌入并固定在待連接的第二復合材料電桿內(nèi)壁處，所述第二法蘭A盤與第二法蘭B盤間設(shè)置有用于加固的加勁板，

第一法蘭A盤用于與第二法蘭A盤固定連接，以通過第一法蘭和第二法蘭將第一復合材料電桿和第二復合材料電桿連接成整體。

以上發(fā)明構(gòu)思中，所述的法蘭盤之間有加勁板，加強了法蘭的剛度。第一法蘭和第二法蘭的質(zhì)量分別比同尺寸的復合材料重100％或以上，在電桿舞動時，集中質(zhì)量塊有利于抵抗與衰減振動，有效降低連接區(qū)域的疲勞載荷。

進一步的，還包括抱箍，所述抱箍采用金屬材料制作，呈圓筒狀，其用于箍扎在第一法蘭和第二法蘭形成的連接段。所述的金屬抱箍對連接段施加環(huán)向預緊力，增大第一法蘭筒和第二法蘭筒分別與復合材料內(nèi)壁之間的約束力。

進一步的，所述第一法蘭筒外壁上的肋條和所述第二法蘭筒外壁上的肋條數(shù)量相同，均為六條。所述第一法蘭筒外壁上的肋條和所述第二法蘭筒外壁上的肋條的螺旋角均為35°。法蘭筒上設(shè)置有六個角度為35°的螺旋形的肋條，肋條處為壁厚增加區(qū)域，實際工程實踐中，第一法蘭筒和第二法蘭筒上預先涂上環(huán)氧樹脂，肋條與玻璃纖維緊密粘接，玻璃纖維在法蘭筒上沿著軸向纏繞，能夠最大限度的實現(xiàn)環(huán)向和軸向的載荷傳遞。由于玻璃纖維在法蘭筒上沿著軸向和環(huán)向纏繞，且浸漬了樹脂，也使得該處的壁厚較厚。

進一步的，第一法蘭A盤與第二法蘭A盤上均開設(shè)有螺栓孔，以供螺栓穿過而將第一法蘭A盤用于與第二法蘭A盤固定為一體。第一法蘭A盤與第二法蘭A盤通過六個沿環(huán)向均勻分布的高強度螺栓連接，這樣的設(shè)計在現(xiàn)場使用時便于安裝，連接強度高。

進一步的，所述抱箍外壁具有防銹層，以用于防止在大氣環(huán)境中銹蝕。法蘭盤外徑與復合材料電桿連接端的外徑一致，便于金屬抱箍的安裝。金屬抱箍上下端作密封處理，外側(cè)作防銹處理，防止法蘭與空氣接觸發(fā)生腐蝕，有效的保護了連接區(qū)域。

按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種利用如上所述裝置連接分段式復合材料電桿的方法，其特征在于，其包括如下步驟：