專(zhuān)利名稱(chēng)：一種防覆冰接觸網(wǎng)導(dǎo)線及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線，尤其涉及一種防覆冰的接觸網(wǎng)導(dǎo)線及其制造
方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電氣化鐵路的接觸網(wǎng)導(dǎo)線主要有鋁包鋼、銅包鋼、銀銅合金或純銅等形式的 接觸導(dǎo)線。這些材質(zhì)的導(dǎo)線不具有發(fā)熱功能，在高寒或亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)遇到冷凝氣或雨、 雪、霧、霾容易結(jié)冰，在重力作用下使得接觸網(wǎng)導(dǎo)線負(fù)載加重或超重，導(dǎo)線弛度加大，弓網(wǎng)配 合參數(shù)受到不利影響。隨著高速鐵路的發(fā)展，對(duì)接觸網(wǎng)施工工藝和材料提出了更高要求，即 需要進(jìn)一步提高接觸線的張力，以提高接觸線的穩(wěn)定性、波動(dòng)傳播速度和機(jī)車(chē)受流質(zhì)量，要 求接觸線在具有良好的導(dǎo)電性的同時(shí)，還應(yīng)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐軟化性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種防覆冰接觸網(wǎng)導(dǎo)線及其制造方法，解 決現(xiàn)有接觸網(wǎng)導(dǎo)線無(wú)法自動(dòng)加溫、重量大、強(qiáng)度差的問(wèn)題。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種防覆冰的接觸網(wǎng)導(dǎo)線，該接觸網(wǎng)導(dǎo)線包括 碳纖維中心體，以及包覆在碳纖維中心體外部的導(dǎo)電介質(zhì)層。 所述碳纖維中心體是碳纖維棒、或單股的碳纖維束、或者多股碳纖維束。
所述導(dǎo)電介質(zhì)層是銅、鋁、銅合金、銀銅合金、或鋁合金。 所述接觸網(wǎng)導(dǎo)線整體為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述碳纖維中心體位于環(huán)形中心，所述導(dǎo)電介
質(zhì)層位于環(huán)形外部，且在外環(huán)的二分之一上部左右對(duì)稱(chēng)具有兩個(gè)V形缺口 。 本發(fā)明還提供一種制作所述防覆冰的接觸網(wǎng)導(dǎo)線的方法，具體為 采用制作銅包鋼接觸網(wǎng)導(dǎo)線的模具，利用連續(xù)擠壓包覆法生產(chǎn)工藝進(jìn)行制作，首
先，將碳纖維芯線和導(dǎo)電介質(zhì)桿進(jìn)行預(yù)熱，再將所述碳纖維芯線和導(dǎo)電介質(zhì)桿穿過(guò)型腔，將
導(dǎo)電介質(zhì)直接或間接的包覆在碳纖維芯線上，與芯線同時(shí)從?？跀D出。 其中，所述導(dǎo)電介質(zhì)桿是銅、鋁、銅合金、銀銅合金、或鋁合金制成的金屬桿。所述 導(dǎo)電介質(zhì)桿為銅桿時(shí)，銅桿的預(yù)熱溫度為750 900°C。 其中，所述碳纖維中心體是碳纖維棒、或單股的碳纖維束、或者多股碳纖維束。
本發(fā)明所述的防覆冰的接觸網(wǎng)導(dǎo)線，具有抗拉強(qiáng)度高，彈性模量大，溫差變化小， 柔韌性能好的特點(diǎn)，關(guān)鍵在于其具有自動(dòng)加熱防覆冰的功能。本發(fā)明運(yùn)用了電學(xué)、熱學(xué)和力 學(xué)原理，可以使得該接觸網(wǎng)導(dǎo)線具有良好的電學(xué)性能、熱學(xué)性能和力學(xué)性能。還具有施工便 捷，施工質(zhì)量易保證的特點(diǎn)。


圖1是一種銅-碳纖維復(fù)合接觸網(wǎng)導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步 地詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明提供一種防覆冰的接觸網(wǎng)導(dǎo)線，針對(duì)現(xiàn)有的鋁包鋼、銅包鋼、銀銅合金或純 銅接觸導(dǎo)線不具有發(fā)熱功能的缺點(diǎn)，該防覆冰接觸網(wǎng)導(dǎo)線采用銅_碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，中心 為碳纖維中心體，銅包覆在碳纖維中心體外部，在電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，激活碳纖維中的碳原子 做布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量對(duì)外層導(dǎo)電介質(zhì)進(jìn)行持續(xù)加熱，從而實(shí)現(xiàn)了自加溫防覆冰功能。另外， 碳纖維抗拉強(qiáng)度是普通鋼材的8-10倍以上，彈性模量?jī)?yōu)于鋼材，具有優(yōu)異的抗蠕變性能， 耐腐蝕性和抗震性；碳纖維重量輕，重量?jī)H為鋼材的1/5 ;碳纖維韌性好，可以盤(pán)巻，單巻長(zhǎng) 度2000m而無(wú)須搭接。采用銅_碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的接觸網(wǎng)導(dǎo)線，還具有施工便捷，施工質(zhì)量 易保證的特點(diǎn)。 如圖l所示，顯示了本發(fā)明的防覆冰接觸網(wǎng)導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，包括核心組 件碳纖維中心體2，在碳纖維中心體外部包覆有導(dǎo)電介質(zhì)層1 ，此處導(dǎo)電介質(zhì)層1為銅，根據(jù) 需要也可以為鋁、或者銅合金、鋁合金、銀銅合金。電流通過(guò)時(shí)可以對(duì)導(dǎo)電介質(zhì)層形成良好 的熱保護(hù)層。 所述接觸網(wǎng)導(dǎo)線整體為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述碳纖維中心體位于環(huán)形中心，所述導(dǎo)電介 質(zhì)層位于環(huán)形外部，且在外環(huán)的二分之一上部左右對(duì)稱(chēng)具有兩個(gè)V形缺口 。
這種導(dǎo)電介質(zhì)層包覆碳纖維中心體的包覆形式，一方面符合集膚效應(yīng)原理，在同 樣截面積情況下，電流容量最大；另一方面，該包覆結(jié)構(gòu)的接觸網(wǎng)導(dǎo)線具有耐張強(qiáng)度大，工 藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，能充分利用現(xiàn)有的接觸線生產(chǎn)工藝和設(shè)備。 所述碳纖維可以為碳纖維棒、也可以是單股的碳纖維束或者多股碳纖維束。碳纖 維具有導(dǎo)電、發(fā)熱功能，抗拉強(qiáng)度高，柔韌性能好，熱脹冷縮系數(shù)小。在工頻狀態(tài)下，符合金 屬表面集膚效應(yīng)導(dǎo)電的特性，不影響接觸導(dǎo)線導(dǎo)電的性能。 當(dāng)導(dǎo)電介質(zhì)層為銅時(shí)，銅-碳纖維接觸導(dǎo)線，在性能上兼?zhèn)淞虽摰母邚?qiáng)度、耐高溫 軟化的機(jī)械性能和銅導(dǎo)電率高、接觸電阻小的電學(xué)性能，因而具有傳導(dǎo)效率高、抗拉強(qiáng)度 大，質(zhì)量輕、耐磨損的特點(diǎn)，適應(yīng)列車(chē)高速運(yùn)行的要求。 在制作上述的銅-碳纖維復(fù)合接觸網(wǎng)導(dǎo)線時(shí)，可以采用連續(xù)擠壓包覆法生產(chǎn)工 藝。 擠壓包覆時(shí)所用的模具與傳統(tǒng)的銅包鋼接觸網(wǎng)導(dǎo)線一樣，不需要重新制造模具。 實(shí)際生產(chǎn)中，關(guān)鍵是控制好模具的強(qiáng)度、擠壓輪轉(zhuǎn)速、碳纖維預(yù)熱溫度和銅的變形溫度。這 些需要根據(jù)導(dǎo)線的截面來(lái)調(diào)整參數(shù)。 連續(xù)擠壓是利用摩擦力作為動(dòng)力進(jìn)行擠壓。在連續(xù)擠壓工藝方法的基礎(chǔ)上，將靴 座置于擠壓輪的上部，允許芯線穿過(guò)型腔，從而使金屬直接或間接地包覆在碳纖維芯線上， 與芯線同時(shí)從?？跀D出，銅桿和碳纖維棒經(jīng)過(guò)預(yù)處理，進(jìn)入連續(xù)擠壓包覆機(jī)中完成銅包覆 碳纖維過(guò)程。 在擠壓包覆過(guò)程中，要注意以下幾點(diǎn) (1)控制銅的變形溫度。銅在750 90(TC時(shí)的塑性最好，因此，在此溫度范圍內(nèi) 既能使銅易于成型，又能減小變形力。為了保證在型腔中達(dá)到這一溫度，就要設(shè)計(jì)合適的有 效摩擦長(zhǎng)度。
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(2)控制擠壓輪轉(zhuǎn)速。擠壓輪轉(zhuǎn)速?zèng)Q定著包覆速度。但轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)增加不均勻變 形程度和變形熱量，從而降低模具壽命。 (3)控制碳纖維預(yù)熱溫度。碳纖維預(yù)熱可以防止型腔中銅的溫降太快而增加擠壓 扭矩。 (4)控制模具強(qiáng)度。銅在變形時(shí)溫度很高，變形抗力也很大，并且擠壓包覆過(guò)程是 連續(xù)進(jìn)行的，模具冷卻比較困難。因此，對(duì)模具的高溫強(qiáng)度提出了很高的要求。能保證生產(chǎn) 合格產(chǎn)品又耐用的模具是成功的關(guān)鍵。 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種防覆冰的接觸網(wǎng)導(dǎo)線，其特征在于，該接觸網(wǎng)導(dǎo)線包括碳纖維中心體，以及包覆在碳纖維中心體外部的導(dǎo)電介質(zhì)層。
2. 如權(quán)利要求1所述的接觸網(wǎng)導(dǎo)線，其特征在于，所述碳纖維中心體是碳纖維棒、或單 股的碳纖維束、或者多股碳纖維束。
3. 如權(quán)利要求1所述的接觸網(wǎng)導(dǎo)線，其特征在于，所述導(dǎo)電介質(zhì)層是銅、鋁、銅合金、銀 銅合金、或鋁合金。
4. 如權(quán)利要求2所述的接觸網(wǎng)導(dǎo)線，其特征在于，所述導(dǎo)電介質(zhì)層是銅、鋁、銅合金、銀 銅合金、或鋁合金。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述接觸網(wǎng)導(dǎo)線，其特征在于，所述接觸網(wǎng)導(dǎo)線整體為環(huán) 形結(jié)構(gòu)，所述碳纖維中心體位于環(huán)形中心，所述導(dǎo)電介質(zhì)層位于環(huán)形外部，且在外環(huán)的二分 之一上部左右對(duì)稱(chēng)具有兩個(gè)V形缺口 。
6. —種制作權(quán)利要求1所述防覆冰的接觸網(wǎng)導(dǎo)線的方法，其特征在于， 采用制作銅包鋼接觸網(wǎng)導(dǎo)線的模具，利用連續(xù)擠壓包覆法生產(chǎn)工藝進(jìn)行制作，首先，將碳纖維芯線和導(dǎo)電介質(zhì)桿進(jìn)行預(yù)熱，再將所述碳纖維芯線和導(dǎo)電介質(zhì)桿穿過(guò)型腔，將導(dǎo)電 介質(zhì)直接或間接的包覆在碳纖維芯線上，與芯線同時(shí)從模口擠出。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電介質(zhì)桿是銅、鋁、銅合金、銀銅合 金、或鋁合金制成的金屬桿。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電介質(zhì)桿為銅桿時(shí)，銅桿的預(yù)熱溫度 為750 900°C。
9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述碳纖維中心體是碳纖維棒、或單股的碳 纖維束、或者多股碳纖維束。
10. 如權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述碳纖維中心體是碳纖維 棒、或單股的碳纖維束、或者多股碳纖維束。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了防覆冰的接觸網(wǎng)導(dǎo)線，該接觸網(wǎng)導(dǎo)線包括碳纖維中心體，以及包覆在碳纖維中心體外部的導(dǎo)電介質(zhì)層。所述碳纖維中心體是碳纖維棒、或單股的碳纖維束、或者多股碳纖維束。所述導(dǎo)電介質(zhì)層是銅、鋁、銅合金、銀銅合金、或鋁合金。所述接觸網(wǎng)導(dǎo)線整體為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述碳纖維中心體位于環(huán)形中心，所述導(dǎo)電介質(zhì)層位于環(huán)形外部，且在外環(huán)的二分之一上部左右對(duì)稱(chēng)具有兩個(gè)V形缺口。具有抗拉強(qiáng)度高，彈性模量大，溫差變化小，柔韌性能好的特點(diǎn)，關(guān)鍵在于其具有自動(dòng)加熱防覆冰的功能。
文檔編號(hào)B60M1/13GK101700744SQ20091008701
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者張世永 申請(qǐng)人:中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司;中鐵電氣化局集團(tuán)第一工程有限公司