專利名稱：高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種輸電線路中使用的電桿的生產(chǎn)方法，具體地說是一種高強 度復合材料電桿的生產(chǎn)方法。
背景技術：
傳統(tǒng)的輸電桿塔普遍存在質(zhì)量重、易腐爛銹蝕或開裂等缺陷，耐久性差， 使用壽命較短，施工運輸和運行維護困難，容易出現(xiàn)各種安全隱患。因此，隨 著新材料技術及其制備工藝的發(fā)展，迫切需要一種新的材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電桿 材料，目前市場常采用纖維螺旋纏繞技術，該工藝只能限于自來水管道、壓力 容器等產(chǎn)品，不能滿足電桿的撓度要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于尋求一種高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法，以便利用復 合材料來生產(chǎn)高強度的用于輸電線路上的電桿。
按照本發(fā)明提供的技術方案，所述高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法包括
a、 將鋼體空心電桿定位在轉動架的轉軸上，然后開啟傳動裝置，帶動轉軸 轉動；
b、 在鋼體空心電桿的表面涂刷乙烯基酯粘接劑；
c、 涂刷后，開始纏繞高強單向布，高強單向布的接搭部位應控制在2.5 3.5 公分，單向布的纏繞軌跡是螺旋型，在纏繞過程中不斷向單向布上涂刷樹脂(含 膠量應富、浸漬要完善)，并用排泡棍盡可能排除其中汽泡；
d、 第一遍纏繞到頭后，再纏繞第二層單向布，纏繞第二層單向布時的螺旋 角與第一層單向布的螺旋角不同，但第二層單向布的螺旋方向應與第一層單向 布的纏繞方向相同；
e、 在第二層單向布纏繞結束后，將裁制好的方格布糊制在單向布上，二層 方格布糊制結朿后，將經(jīng)過浸膠槽浸漬的長纖維連續(xù)埋入方格布與單向布之間；
f、 再纏繞二層單向布，此時FRP(玻璃鋼復合材料的簡稱)厚度已達4-4.5mm 停止纏繞，待固化，此時糊制雖停止，但設備運轉不能停，直到固化；
g、 避過FRP放熱峰(固化時釋放的熱量)，進入下次單向布的纏繞，周而 復始，直至所需厚度，形成復合電桿。
在加工最后3mm厚度的FRP時，在樹脂中加入銀灰色或淡灰色的色漿，色 漿的用量為樹脂的7%-9%，確保打磨后FRP表面色澤的一致性。 FRP的實用厚度為20mm，但毛坯厚度應為21-22mm。 所述單向布的門幅最好要定做為寬度0.3M-0.35M，以便于纏繞。 在埋入連續(xù)長纖維時，每次的排列最好錯位。
在形成復合電桿后，在復合電桿的上端設置防水帽，下端設置防水墊，以 防止水和水蒸氣及有腐蝕性的氣體進入鋼體空心電桿內(nèi)，腐蝕金屬內(nèi)壁。
在所述鋼體空心電桿與轉軸之間設置內(nèi)支架，并利用內(nèi)支架將鋼體空心電 桿與轉軸連接在一起。確保鋼體空心電桿在纏繞中運行的牢固性和穩(wěn)定性 在轉軸或內(nèi)支架上設置長纖維固定夾，使長纖維組按定向埋入。 在鋼體空心電桿的側面設置平行于鋼體空心電桿的活動架，所述單向布放 置在該活動架上，所述活動架包括位于兩端的支承架與擱在兩個支承架間的轉 動桿，所述轉動桿的長度大于鋼體空心電桿的長度。
10KV高強度復合材料電桿(簡稱HMC電桿)是利用HMC材料的高強度 和鋼的高剛度特點，采用一種新的生產(chǎn)工藝將兩者復合之后，形成一種新的電 桿產(chǎn)品。這是一種高強度、高剛度、重量輕、耐腐蝕、抗老化、經(jīng)濟性好的復 合電桿，這種復合電桿具有單純的鋼電桿或者單純的玻璃鋼電桿無法實現(xiàn)的優(yōu) 良性能。
本項目通過有限元計算模型、理論分析(武漢理工大學提供)確定了工藝， 采用長線纖維合股技術，單向布浸脂系統(tǒng)，用微控纏繞機按一定規(guī)律進行纏繞， 達到了預期設計要求，取得了重大的技術突破。


圖1是HMC電桿。
圖2是單向布纏繞存放架。
具體實施例方式
HMC材料具有強度高、質(zhì)量輕、耐腐蝕以及耐疲勞性能、耐久性能和電絕 緣性能好等特點，非常適于制造輸電桿塔。與鋼電桿相比，HMC電桿主要具有 以下特點
1、 質(zhì)量輕。HMC的密度為1700 2000kg/m3，而鋼材的密度為7800 kg/m3， 同體積時，HMC的重量為鋼的1/4~1/3。質(zhì)量輕是HMC桿塔突出的優(yōu)點之一, 由于質(zhì)量輕,可大幅度降低運輸和施工安裝成本。尤其適于山區(qū)和軟弱土質(zhì)地區(qū) 的輸電線路使用。
2、 強度高。HMC主方向的強度可以達到800MPa以上，遠高于普通鋼材的 抗屈服強度。同時具有優(yōu)良的耐疲勞性能。
3、 耐腐蝕。HMC電桿對酸堿鹽及有機溶劑等腐蝕介質(zhì)的耐腐蝕性能和耐 候性能優(yōu)良，幾乎適用于各種氣象條件而不改變性能，不會出現(xiàn)鋼桿的低溫冷 脆破壞現(xiàn)象。
4、 電絕緣性能好。HMC電桿電氣絕緣性能優(yōu)良，可以減少導線與塔身間 隙使輸電線路結構更為緊湊。
5、 可設計性好。HMC電桿有別于其它桿塔的重要特點是其材料可設計性， 可以根據(jù)特殊的結構性能要求選擇基體和纖維材料及其相對質(zhì)量分數(shù)和鋪層方 向等進行合理的設計，以滿足對桿塔強度、剛度、耐疲勞特性、產(chǎn)品色彩等多 方面的要求。
6、 維護性好。HMC電桿由于耐久性好，其本上是一種免維護的結構，這 對保障線路安全和降低輸電線路的維護成本很有意義。
但是采用HMC材料制作電桿存在剛度問題，剛度低是HMC材料的主要缺
陷。我們利用鋼的高剛度特性作為HMC電桿的內(nèi)層，從而可以解決這個問題。 HMC電桿包覆所需材料如下
a) 無堿或中堿玻纖制品單向布。
b) 無堿或中堿玻纖制品0.4方格布。
c) 無堿或中堿的玻璃纖維多股連續(xù)長絲。
d) 乙烯基酯樹脂，具有熱變形溫度高和玻纖及制品浸透、親和性好、耐水、 耐候、耐腐蝕等諸多優(yōu)點。
e) 輔助材料采用E4促進劑、H-B環(huán)己酮過氧化物、進口色粉研制的高性 能色漿、偶聯(lián)劑HK-570氣相法白炭黑、5%封面苯乙烯石蠟液。
HMC電桿在包覆前的準備工作如下
1、 首先必須對鋼體空心電桿作內(nèi)外的除銹、除油、除污垢工作。
2、 鋼體空心電桿的內(nèi)壁因跨距長，并受內(nèi)腔直徑的控制，許多地方人工除 銹、除油、除污垢無法達到理想效果，所以可采用化學法來解決，其中可采用噴 淋法和灌裝法，但鋼體空心電桿內(nèi)腔的中必須加裝金屬清洗鏈或清洗球，邊滾動 邊清洗直至滿意為止。
3、 鋼體空心電桿4的外表可用人工打磨法及化學法，但內(nèi)外表面處理后都 應用清水漂洗干凈，并用干布或干毛巾除去殘留水漬，確保鋼體空心電桿4的干 燥和千凈方可交付糊制。
4、 鋼體空心電桿4的外表如存有焊接的毛剌，或局部有凸點，應先用角向 磨光機去除或磨平。
HMC電桿復合工藝如下
1、 將己處理并合格的鋼體空心電桿4用吊車放置轉動架2上，在鋼體空心 電桿4的二頭都用內(nèi)支架5固定在轉動架2的轉軸1上，如鋼體空心電桿4的 本體焊接縫有明顯開口處，應用乙烯基酯樹脂和鎂粉調(diào)成膩子糊狀(固化系統(tǒng) 己加入)，用批灰刀將縫填刮平，固化后用0#鐵砂紙打磨平整并清除殘留物。
2、 各項工作就緒后，開啟傳動裝置，通過轉軸1帶動鋼體空心電桿4轉動， 然后準備糊制。
3、 整體FRP (玻璃鋼復合材料的簡稱)的厚度(實用厚度)為20mm，在 設備運轉正常情況下，向鋼體空心電桿4的表面涂刷配制好的乙烯基酯粘接劑。
4、 當?shù)淄空辰觿┤客克⑼旰箝_始纏繞高強單向布，單向布的接搭部位應 控制在3公分左右，單向布纏繞軌跡應是螺旋型，同時工人不斷向單向布上涂 刷樹脂(含膠量應富、浸漬要完善)，并用排泡棍應盡可能排除其中汽泡。
5、 第一遍纏繞到頭后，應改變纏繞角度，但方向應保持原來的順時針或逆 時針方向。
6、 二層單向布纏繞結束后，應將裁制好的0.4方格布糊制在單向布上，二 層0.4方格布糊制結束后，連續(xù)長纖維經(jīng)浸膠槽浸漬后埋入方格布與單向布之 間。
7、 緊接纏繞二層單向布，在FRP厚度達4-4.5mm時停止纏繞，待固化。 在固化時，糊制雖停止，但設備運轉不能停，直到固化結束。 8、 在FRP固化時會釋放熱量，因此，在進行下次纏繞時，應避過FRP的 放熱高峰，然后進入下次纏繞，并周而復始，直至所需厚度，連續(xù)長纖維的埋 入每次排列最好錯位。
9、 在做最后3mmFRP時，樹脂應加入高性能色漿(銀灰或淡灰)，用量為 樹脂的7 9%，確保打磨后FRP表面色澤的致性。
10、 FRP實用厚度為20mm，但毛坯厚度應為21-22mm。 在所述鋼體空心電桿4與轉軸1之間設置內(nèi)支架5，并利用內(nèi)支架5將鋼體
空心電桿4與轉軸1連接在一起。確保鋼體空心電桿在纏繞中運行的牢固性和 穩(wěn)定性。在轉軸1或內(nèi)支架5上設置長纖維固定夾3，使長纖維組按定向埋入。
在鋼體空心電桿4的側面設置平行于鋼體空心電桿4的活動架，所述單向 布放置在該活動架上，所述活動架包括位于兩端的支承架8與擱在兩個支承架8 間的轉動桿7，所述轉動桿7的長度大于鋼體空心電桿4的長度。使用時，相關 的輔料巻繞在轉動桿7上，當需要將相關輔料纏繞到鋼體空心電桿4上的時候， 拉動輔料即可。
附加要求如下
1、 單向布的門幅最好要定做為寬度0.3 0.35M，以便于纏繞。
2、 復合成型加工完畢后的制品應上有防水帽，下有防水墊，防止水和水蒸 氣及有腐蝕性氣體進入而腐蝕金屬內(nèi)壁。
3、 應設計和加工制作固定鋼體空心電桿的內(nèi)漲剎，確保鋼體空心電桿在纏 繞中運行的牢固性和穩(wěn)定性。
4、 兩端固定的內(nèi)漲剎上還須安裝一個長纖維定位機械手使長纖維組按定向 埋入。
5、 單向布應放置在活動架上跨距要大于鋼體空心電桿。 注意事項如下
1、 在裁剪0.4方格布時，應根據(jù)電桿的幾何圖形長度來裁剪，布的長度應 在原有長度基礎上放長5公分。
2、 乙烯基酯樹脂自身不含蠟，如做玻璃鋼固化后由于停留時間太長，表面 無粘手感時，而繼續(xù)要增加厚度時，原來的玻璃鋼表面就會作活化處理，提交 層與層之間的粘接力和自身整體剪切力。
3、 當制品剩余3-4mm厚度時，在做最后剩下的3-4mmFRP時，樹脂中應 加入高性能色漿和苯乙烯石蠟液，色漿可采用銀灰或淡灰，添加量為7%，苯乙 烯石蠟液5%添加量為5-6%。
4、 該制品增強材料以單向布為主，所以在制作FRP中，樹脂含量要大于--般FRP的用量，充分浸漬FRP制品。
權利要求
1.高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法，其特征是a、將鋼體空心電桿(4)定位在轉動架2的轉軸(1)上，然后開啟傳動裝置，帶動轉軸(1)轉動；b、在鋼體空心電桿(4)的表面涂刷乙烯基酯粘接劑；c、涂刷后，開始纏繞高強單向布，高強單向布的接搭部位應控制在2.5～3.5公分，單向布的纏繞軌跡是螺旋型，在纏繞過程中不斷向單向布上涂刷樹脂，并用排泡棍盡可能排除其中的汽泡；d、第一遍纏繞到頭后，再纏繞第二層單向布，纏繞第二層單向布時的螺旋角與第一層單向布的螺旋角不同，但第二層單向布的螺旋方向應與第一層單向布的纏繞方向相同；e、在第二層單向布纏繞結束后，將裁制好的方格布糊制在單向布上，二層方格布糊制結束后，將經(jīng)過浸膠槽浸漬的長纖維連續(xù)埋入方格布與單向布之間；f、再纏繞二層單向布，再玻璃鋼復合材料的厚度達4-4.5mm時，停止纏繞，待固化，同時轉軸(1)繼續(xù)轉動，直到固化完畢；g、避過FRP放熱高峰，進入下次單向布的纏繞，周而復始，直至所需厚度，形成復合電桿。
2、 如權利要求1所述高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法，其特征是在加工 最后3mm厚度的FRP時，在樹脂中加入銀灰色或淡灰色的色漿，色漿的用量為 樹脂的7%-9%，確保打磨后FRP表面色澤的一致性。
3、 如權利要求1所述高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法，其特征是所述單 向布的門幅最好要定做為寬度0.3M-0.35M，便于纏繞。
4、 如權利要求1所述高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法，其特征是在埋入 連續(xù)長纖維時，每次的排列最好錯位。
5、 如權利要求1所述高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法，其特征是在形成 復合電桿后，在復合電桿的上端設置防水帽，下端設置防水墊，以防止水和水 蒸氣及有腐蝕性的氣體進入鋼體空心電桿(4)內(nèi)，腐蝕金屬內(nèi)壁。
6、 如權利要求1所述高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法，其特征是在所述 鋼體空心電桿(4)與轉軸(1)之間設置內(nèi)支架(5)，并利用內(nèi)支架(5)將鋼 體空心電桿(4)與轉軸(1)連接在一起，確保鋼體空心電桿在纏繞中運行的 牢固性和穩(wěn)定性。
7、 如權利要求6所述高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法，其特征是在轉軸 (1)或內(nèi)支架(5)上設置長纖維固定夾(3)，使長纖維組按定向埋入。
8、 如權利要求1所述高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法，其特征是在鋼體 空心電桿(4)的側面設置平行于鋼體空心電桿(4)的活動架，所述單向布放 置在該活動架上，所述活動架包括位于兩端的支承架(8)與擱在兩個支承架(8) 間的轉動桿(7)，所述轉動桿(7)的長度大于鋼體空心電桿(4)的長度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輸電線路中使用的電桿的生產(chǎn)方法，具體地說是一種高強度復合材料電桿的生產(chǎn)方法。所述方法包括a.將鋼體空心電桿定位在轉動架的轉軸上，然后開啟傳動裝置，帶動轉軸轉動；b.在鋼體空心電桿的表面涂刷乙烯基酯粘接劑；c.涂刷后，開始纏繞高強單向布；d.第一遍纏繞到頭后，再纏繞第二層單向布；e.在第二層單向布纏繞結束后，將裁制好的方格布糊制在單向布上，二層方格布糊制結束后，將經(jīng)過浸膠槽浸漬的長纖維連續(xù)埋入方格布與單向布之間；f.再纏繞二層單向布，此時FRP厚度已達4-4.5mm停止纏繞，待固化；g.避過FRP放熱峰，進入下次單向布的纏繞，周而復始，直至所需厚度，形成復合電桿。采用本發(fā)明后，可以利用復合材料來生產(chǎn)高強度的用于輸電線路上的電桿。
文檔編號E04H12/00GK101368453SQ200810022920
公開日2009年2月18日 申請日期2008年7月2日 優(yōu)先權日2008年7月2日
發(fā)明者凌惠民, 秦勇明, 章志鴻, 蔣杏君, 陸景德 申請人:江蘇省電力公司無錫供電公司