專利名稱：：碳纖維多用途復(fù)合絞線制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種輸電線路導(dǎo)線芯線，尤其是一種用于替代鋼芯鋁鉸線中的鋼芯的復(fù)合材料芯線的制造方法及設(shè)備，具體地說(shuō)是一種碳纖維多用途復(fù)合絞線制造方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，電力需求的不斷增長(zhǎng)，電力負(fù)荷不斷增加，電源容量和用電需求的增長(zhǎng)以及資源能源的日益緊張，環(huán)境保護(hù)的要求不斷提高，我國(guó)現(xiàn)有的輸電線路已不適應(yīng)傳輸容量快速擴(kuò)容的需求，電力傳輸己成為電力工業(yè)發(fā)展的瓶頸。進(jìn)一步提高電網(wǎng)的輸電能力，成為日益重要的世界性問(wèn)題。自從1800年開始，架空輸電用導(dǎo)線很少有大的革新，其中以鋼芯鋁導(dǎo)線使用量最大，作為承擔(dān)架空輸電電纜重量的鋼絞線，這種鋼絞線不僅本身重量大，而且易因磁損和熱效應(yīng)造成輸出線路的線損，此外鋼絞線的抗拉強(qiáng)度不高，今年我國(guó)南方出現(xiàn)的大面積輸出鐵塔倒塌導(dǎo)致供電線路癱瘓就是因?yàn)殇摻g線不能承重冰雪的重量拉斷后造成鐵塔倒塌。而碳纖維復(fù)合絞線，具有重量輕、熱膨脹系數(shù)小、強(qiáng)度高、容量大、耐高溫、低馳度、耐腐蝕、低線損等特點(diǎn)，是一種可替代傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線、鋁合金絞線、鋁包鋼絞線和殷鋼導(dǎo)線的全新產(chǎn)品。碳纖維復(fù)合導(dǎo)線技術(shù)的推廣，在提高輸電線路的輸送容量、提高輸電網(wǎng)的安全可靠性，降低架空輸配電工程總成本等方面具有十分重要的意義，將有效促進(jìn)電力領(lǐng)域向高科技方向的發(fā)展，滿足輸變電領(lǐng)域節(jié)能、安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性的更高要求。尤其在特高壓和大跨越輸電線路的建設(shè)中，具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，必將給輸電導(dǎo)線技術(shù)帶來(lái)前所未有的深刻變化。目前，這一新產(chǎn)品由于缺乏相應(yīng)的制造方法及其設(shè)備而難以實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)目前電力輸送線路采用鋼鉸線作為承重芯線存在的強(qiáng)度低、自重大、線損高的問(wèn)題，實(shí)用新型一種與現(xiàn)有的鋼絞線外形相同的碳纖維多用途復(fù)合絞線制造設(shè)備。一種碳纖維多用途復(fù)合絞線制造設(shè)備，其特征是它主要包括股線纏繞機(jī)構(gòu)1、合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、牽引旋轉(zhuǎn)收巻機(jī)構(gòu)3，線材纏繞機(jī)構(gòu)1的數(shù)量與最終成品碳纖維復(fù)合絞線的股數(shù)相等，各線材纏繞機(jī)構(gòu)1最終輸出的線材均同步送入同一合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的輸入端，合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的輸出的成品復(fù)合絞線送入牽引旋轉(zhuǎn)收巻機(jī)構(gòu)3中收巻；所述的股線纏繞機(jī)構(gòu)1主要依次由張力顯示控制紗架101、集紗器102、去濕器103、浸漬器104、予成型模105、拉擠模109、碳纖維纏繞機(jī)106、二次浸漬器107和固化烘箱108組成，固化烘箱108作為絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1的輸出接合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的輸入；所述的合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2主要依次由多股浸漬定型裝置201、多股絞線旋轉(zhuǎn)裝置202、定型烘箱203組成，其中的浸漬定型裝置201包括定型模具204，定型模具204的中心位置處設(shè)有與最終成型復(fù)合絞線股數(shù)相配的模腔205，在定型模具204上設(shè)有與模腔205相通的浸漬液注入口206和浸漬液出口207，浸漬液出口207正對(duì)浸漬槽208，浸漬槽208設(shè)有與浸漬液注入口206相通的循環(huán)口209，各股線纏繞機(jī)構(gòu)1中的固化烘箱108送來(lái)的線材浸漬固化后送入定型模具204中浸漬并由進(jìn)口端大、出口端小的模腔205擠壓進(jìn)行合股后送入多股絞線旋轉(zhuǎn)裝置202旋轉(zhuǎn)成帶有角度的、繩索狀復(fù)合絞線4，該復(fù)合絞線4然后進(jìn)入緊鄰的定型烘箱203中，定型烘箱203中設(shè)有兩段加熱定型溫度段，其中第一段的加熱溫度為16(TC18(TC，第二段的加熱溫度為200°C220°C，定型烘箱203作為合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的成品復(fù)合絞線4的輸出端與牽引旋轉(zhuǎn)收巻機(jī)構(gòu)3相鄰，牽引收巻機(jī)構(gòu)3由與多股絞線旋轉(zhuǎn)裝置202，同步牽引旋轉(zhuǎn)機(jī)301和收巻機(jī)302組成。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，在傳統(tǒng)復(fù)合材料制造方法的基礎(chǔ)上結(jié)合碳纖維和最終成形產(chǎn)品的繩狀特點(diǎn)通過(guò)合理設(shè)計(jì)工藝路線，所生產(chǎn)的繩狀復(fù)合絞線具有(1)比重小，重量不到傳統(tǒng)鋼芯的1/4，導(dǎo)線整體重量大大減輕；抗拉強(qiáng)度大，可滿足遠(yuǎn)距離架設(shè)的強(qiáng)度要求，如許多跨越江河和山(2)熱膨脹系數(shù)小，碳纖維具有接近為零的熱膨脹系數(shù)，基本上消除了導(dǎo)線的弧垂問(wèn)題，不受鋁的長(zhǎng)期蠕變影響；(3)導(dǎo)電率高，載流量大。由于復(fù)合材料不存在鋼絲材料引起的磁損和熱效應(yīng)，在輸送相同電力的條件下，具有更低的運(yùn)行溫度，可以減少電力損耗，節(jié)約能源成本。另外，相同直徑時(shí)碳纖維復(fù)合導(dǎo)線的鋁材截面積為常規(guī)鋼芯鋁絞線的1.2倍以上，因此可以提高載流量20%，大幅度提高導(dǎo)線傳輸容量；(4)耐候性好，耐高溫、耐摩擦、耐腐蝕。本實(shí)用新型的還具有以下意義(1)對(duì)解決我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)與改造所面臨的諸多技術(shù)問(wèn)題具有重大意義；(2)可以為我國(guó)輸電網(wǎng)改造和維護(hù)節(jié)省巨額投資；(3)可以提高我國(guó)輸電網(wǎng)的安全可靠性；(4)可以推進(jìn)我國(guó)輸電網(wǎng)的技術(shù)進(jìn)步，從而使我國(guó)輸電導(dǎo)線研制水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；(5)可以推進(jìn)我國(guó)復(fù)合材料高新技術(shù)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化；(6)有利于提高我國(guó)復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)和輸電導(dǎo)線產(chǎn)業(yè)的總體技術(shù)水平；(7)對(duì)我國(guó)電力事業(yè)的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。本實(shí)用新型的設(shè)備配置合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝、調(diào)試、維護(hù)方便。圖1是本實(shí)用新型的復(fù)合絞線產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的設(shè)備及工藝流程示意圖。圖3是本實(shí)用新型的浸漬定型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的左視結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖2、3、4所示。一種碳纖維多用途復(fù)合絞線制造設(shè)備，它主要包括股線纏繞機(jī)構(gòu)l、合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、牽引旋轉(zhuǎn)收巻機(jī)構(gòu)3,如圖2所示。線材纏繞機(jī)構(gòu)1的數(shù)量與最終成品碳纖維復(fù)合絞線的股數(shù)相等(如表1所示，它可為圖1所示的7股、19股、37股，相應(yīng)地所述的線材纏繞機(jī)構(gòu)1的數(shù)量也應(yīng)為7個(gè)，19個(gè)和37個(gè)，圖2所示的為7股結(jié)構(gòu)得合絞線的成型裝置示意圖，其中的線材纏繞機(jī)構(gòu)1的數(shù)量為7個(gè))，各線材纏繞機(jī)構(gòu)1最終輸出的線材均同步送入同一合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的輸入端，合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的輸出的成品復(fù)合絞線送入牽引旋轉(zhuǎn)收巻機(jī)構(gòu)3中收巻；所述的股線纏繞機(jī)構(gòu)1主要依次由張力顯示控制紗架101、集紗器102、去濕器103(可采用周濾烘箱)、浸漬器104、予成型模105、拉擠模109、碳纖維纏繞機(jī)106、二次浸漬器107和固化烘箱108組成，它們通過(guò)制造過(guò)程中的復(fù)合絞線4相互串接成一個(gè)整體，固化烘箱108作為絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1的輸出接合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的輸入；所述的合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2主要依次由多股浸漬定型裝置201、多股絞線旋轉(zhuǎn)裝置202、定型烘箱203組成，其中的浸漬定型裝置201包括定型模具204，定型模具204的中心位置處設(shè)有與最終成型復(fù)合絞線股數(shù)相配的模腔205，在定型模具204上設(shè)有與模腔205相通的浸漬液注入口206和浸漬液出口207,浸漬液出口207正對(duì)浸漬槽208，浸漬槽208設(shè)有與浸漬液注入口206相通的循環(huán)口209(如圖3、4)，各股線纏繞機(jī)構(gòu)1中的固化烘箱108送來(lái)的線材浸漬固化后送入定型模具204中浸漬并由進(jìn)口端大、出口端小的模腔205擠壓進(jìn)行合股后送入多股絞線旋轉(zhuǎn)裝置202旋轉(zhuǎn)成帶有角度的、繩索狀復(fù)合絞線4，該復(fù)合絞線4然后進(jìn)入緊鄰的定型烘箱203中，定型烘箱203中設(shè)有兩段加熱定型溫度段，其中第一段的加熱溫度為16(TC18(TC，第二段的加熱溫度為20(rC22(rC，定型烘箱203作為合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的成品復(fù)合絞線4的輸出端與牽引收巻機(jī)構(gòu)3相鄰，牽引收巻機(jī)構(gòu)3由與多股絞線旋轉(zhuǎn)裝置202同步旋轉(zhuǎn)的牽引旋轉(zhuǎn)機(jī)301和收巻機(jī)302組成。具體實(shí)施時(shí)，上述設(shè)備中所涉及的張力顯示控制紗架IOI、集紗器102、去濕器103、浸漬器104、予成型模105、纖維纏繞機(jī)106、二次浸漬器107和固化定型模108、旋轉(zhuǎn)合股絞線裝置202、定型烘箱203均可采用現(xiàn)有成熟產(chǎn)品或申請(qǐng)人在先申請(qǐng)的有關(guān)碳纖復(fù)合材料成型設(shè)備中相同的裝置或機(jī)構(gòu)、模具加以實(shí)現(xiàn)。牽引收巻機(jī)構(gòu)3中旋轉(zhuǎn)的牽引旋轉(zhuǎn)機(jī)301和收巻機(jī)302可采用常規(guī)的牽引旋轉(zhuǎn)機(jī)和收巻機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的改造而成，即將牽引旋轉(zhuǎn)機(jī)和收巻機(jī)安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上即可。本實(shí)用新型的制造工藝為(如圖l所示)一種碳纖維多用途復(fù)合絞線制造工藝，包括以下步驟首先，設(shè)置與復(fù)合絞線股數(shù)(一般為7股、19股或37股，如表l所示)相等的張力紗架101，將碳纖維從每個(gè)有張力顯示并可集中控制張力的張力紗架上勻速牽出，并控制張力在l5kN;其次，將每個(gè)張力紗架上的碳纖維引出，經(jīng)過(guò)集紗器102集紗形成纖維束，引入周波烘箱103，以去掉浮在纖維束表面的斷纖維以增加連續(xù)碳纖維在制品中的體積比并除去纖維中的水份，控制纖維含水率小于3%，周波烘箱103的溫度控制在400。C500。C;第三步，將去過(guò)濕的碳纖維送入相應(yīng)的恒溫?zé)o損直線料槽104中浸潤(rùn)涂膠，控制浸潤(rùn)涂膠的纖維線速度在5001000mm/min之間；第四步，將浸漬過(guò)的碳纖維引入拉擠模予成型器105中，控制出口的含膠量在10%15%，然后送入拉擠模腔109內(nèi)加熱，所述的拉擠模腔中設(shè)有兩段加熱，其中靠近導(dǎo)紗器的一段的加熱溫度為50°C60°C，另一段的加熱溫度為80°C100°C，同時(shí)使兩個(gè)加熱段之間保持2040cm的間隔，得到預(yù)固化的碳纖維線材；第五步，使經(jīng)過(guò)預(yù)固化的碳纖維線材經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)纏繞機(jī)106，在預(yù)固化的碳纖維線材表面用耐高溫多股纖維纏繞包覆一層以增加碳纖線材制品界面強(qiáng)度，得到碳纖維預(yù)絞線線材;第六步，將上步所得的碳纖維預(yù)絞線線材引入浸漬容器107中再次浸潤(rùn)涂膠，控制浸漬容器107的溫度在40°C±1，使之以500mm/min—1000mm/min的速度再次通過(guò)烘箱加熱器108加熱，加熱溫度為16(TC180。C;第七步，將上步所得的纖維預(yù)絞線線材引入浸漬定型機(jī)構(gòu)201中進(jìn)行浸漬定型；第八步，將上述從浸漬定型機(jī)構(gòu)201中送出的碳纖維預(yù)絞線送入合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)202旋轉(zhuǎn)成帶有角度(與軸線的夾角為815度，軸向夾角確定)的、繩索狀復(fù)合絞線，然后再送入帶有兩段溫度控制的固化烘箱203中進(jìn)行加熱定型，兩段加熱定型溫度分別為16(rC18(TC和200。C22(rC,加溫時(shí)間由牽引速度控制，牽引速度由工藝要求確定，并去除多余膠，得到復(fù)合絞線。本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種碳纖維多用途復(fù)合絞線制造設(shè)備，其特征是它主要包括股線纏繞機(jī)構(gòu)(1)、合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2)、牽引旋轉(zhuǎn)收卷機(jī)構(gòu)(3)，線材纏繞機(jī)構(gòu)(1)的數(shù)量與最終成品碳纖維復(fù)合絞線的股數(shù)相等，各線材纏繞機(jī)構(gòu)(1)最終輸出的線材均同步送入同一合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2)的輸入端，合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2)的輸出的成品復(fù)合絞線送入牽引旋轉(zhuǎn)收卷機(jī)構(gòu)(3)中收卷；所述的股線纏繞機(jī)構(gòu)(1)主要依次由張力顯示控制紗架(101)、集紗器(102)、去濕器(103)、浸漬器(104)、予成型模(105)、拉擠模(109)、碳纖維纏繞機(jī)(106)、二次浸漬器(107)和固化烘箱(108)組成，固化烘箱(108)作為絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(1)的輸出接合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2)的輸入；所述的合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2)主要依次由多股浸漬定型裝置(201)、多股絞線旋轉(zhuǎn)裝置(202)、定型烘箱(203)組成，其中的浸漬定型裝置(201)包括定型模具(204)，定型模具(204)的中心位置處設(shè)有與最終成型復(fù)合絞線股數(shù)相配的模腔(205)，在定型模具(204)上設(shè)有與模腔(205)相通的浸漬液注入口(206)，各股線纏繞機(jī)構(gòu)(1)中的固化烘箱(108)送來(lái)的線材浸漬固化后送入定型模具(204)中浸漬并由進(jìn)口端大、出口端小的模腔(205)擠壓進(jìn)行合股后送入多股絞線旋轉(zhuǎn)裝置(202)旋轉(zhuǎn)成帶有角度的、繩索狀復(fù)合絞線(4)，該復(fù)合絞線(4)然后進(jìn)入緊鄰的定型烘箱(203)中，定型烘箱(203)中設(shè)有兩段加熱定型溫度段，其中第一段的加熱溫度為160℃～180℃，第二段的加熱溫度為200℃～220℃，定型烘箱(203)作為合股絞線旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2)的成品復(fù)合絞線(4)的輸出端與牽引旋轉(zhuǎn)收卷機(jī)構(gòu)(3)相鄰，牽引旋轉(zhuǎn)收卷機(jī)構(gòu)(3)由與多股絞線旋轉(zhuǎn)裝置(202)，同步旋轉(zhuǎn)的牽引旋轉(zhuǎn)機(jī)(301)和收卷機(jī)(302)組成。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維多用途復(fù)合絞線制造設(shè)備，其特征是復(fù)合絞線束旋轉(zhuǎn)后各股與軸線的夾角為8-15度。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維多用途復(fù)合絞線制造設(shè)備，其特征是所述的復(fù)合絞線的股數(shù)為7股、19股或37股。專利摘要本實(shí)用新型公開了一種碳纖維多用途復(fù)合絞線制造設(shè)備，它屬于一種電纜制造設(shè)備，其特征是所述的制造設(shè)備主要由股線纏繞機(jī)構(gòu)(1)和合股旋轉(zhuǎn)絞線機(jī)構(gòu)(2)、牽引旋轉(zhuǎn)收卷機(jī)構(gòu)(3)組成。本實(shí)用新型具有方法簡(jiǎn)單，配置合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝、調(diào)試、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)H01B13/06GK201204099SQ20082003712公開日2009年3月4日申請(qǐng)日期2008年6月19日優(yōu)先權(quán)日2008年6月19日發(fā)明者程正琿,程逸建申請(qǐng)人:南京諾爾泰復(fù)合材料設(shè)備制造有限公司