一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種應用于架空導線輸電領域的超柔性絞合型碳纖維復合芯及其制作方法。
【背景技術】
[0002]統的鋼芯鋁絞線(電纜)的芯棒為鋼棒，鋼芯棒重量重、熱膨脹系數大、不耐高溫、抗腐蝕能力差，制約了輸變業的發展。碳纖維復合導線與傳統導線相比具有重量輕、強度大、低線損、弛度小、耐高溫、耐腐蝕、與環境親和等優點，實現了電力傳輸的節能、環保與安全。隨著碳纖維復合導線的使用，碳纖維復合芯的缺陷也越來越明顯:一是復合芯是樹脂基纖維增強的單根結構，目前國家標準彎曲半徑為55D，當芯棒的彎曲過大時可能出現開裂，增加碳纖維復合導線的施工難度和運輸難度；二是目前的單芯棒結構在發生損傷和斷裂時，沒有可以替代的芯棒，增加掛網風險，導致線路中斷；三是目前單根芯棒的直徑在5-llmm，如果進一步增大復合芯棒的直徑，將大幅度增加芯棒的制造難度和降低產品的質量，在大跨越、重冰區地帶，使用單根的復合導線已經難以滿足工程的需要。
【發明內容】
[0003]本發明的第一個目的是提供一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法。
[0004]實現本發明的第一個目的的技術方案是一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯及其制作方法，包括以下步驟:
[0005]步驟一:生產單根小規格復合芯棒；采用碳纖維為增強纖維，外部纖維為玻璃纖維或者玄武巖纖維；環氧樹脂為基體樹脂；單根小規格復合芯棒的截面積為5?7_2，彎曲半徑< 40D ；
[0006]步驟二:將多根步驟一生產的單根小規格復合芯棒絞合為絞合型碳纖維復合芯棒，彎曲半徑< 35D。
[0007]所述步驟一的具體步驟為:
[0008]a、放紗；將碳纖維和外部纖維放在放紗架上；
[0009]b、分紗；分紗確保每股纖維保持固定張力，纖維根數為8?15根；
[0010]C、浸膠；
[0011]d、預成型；將經過浸膠的碳纖維通過預成型模進行預成型；
[0012]e、固化；將預固化后的碳纖維和浸膠后的外部纖維一起進入固化模固化；采用兩段固化，每段的固化模具長度為240?300mm，一段加熱溫度為130?150°C，二段加熱溫度為 190 ?210 0C ；
[0013]f、檢測；檢測單根小規格復合芯棒的外徑和彎曲性能是否滿足要求。
[0014]所述a步紡紗過程中，放紗架帶有自動張力調節器，紗架室內濕度范圍為40?50%。
[0015]所述c步浸膠過程中，采用真空孔注膠機進行環氧樹脂注膠。
[0016]所述d步預成型過程中，預成型模孔的面積為2.3?5mm2，溫度為45_60°C。
[0017]所述e步中，同時采用多個固化模固化。
[0018]所述步驟二的具體步驟為:復繞；將生產的小規格芯棒復繞到絞合盤具上；絞合；將復繞好的芯棒裝到籠絞機上進行絞制。
[0019]所述復繞過程中采用X射線檢測芯棒內部是否有裂紋。
[0020]在步驟一中，使用履帶牽引機，牽引速度為0.5?lm/min。
[0021]本發明的第二個目的是提供一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯。
[0022]實現本發明的第一個目的的技術方案是由多根小規格復合芯棒絞合而成，絞合層數至少為兩層；每根小規格復合芯棒截面積為5?7mm2，彎曲半徑< 3? ;每根小規格復合芯由8?15纖維固化而成。
[0023]采用了上述技術方案后，本發明具有積極的效果:(1)本發明的工藝先生產出截面積為5?7mm2，彎曲半徑< 40D的超小規格的碳纖維復合芯棒，再絞合成大規格復合芯，能夠大幅度提高復合芯的彎曲性能，降低彎曲半徑，彎曲半徑< 35D，降低復合芯的生產、運輸和施工難度。
[0024](2)本發明將復繞好的芯棒裝到籠絞機上進行絞制，有多種模具進行選擇，適用于各種不同類型的復合芯絞合，快速的生產超柔性絞合型碳纖維增強樹脂基復合芯。
[0025](3)本發明復繞過程中有X射線檢測，能夠檢測到芯棒內部是否有裂紋，保證芯棒使用的安全性。
[0026](4)本發明經過履帶牽引機，能夠實現小規格芯棒的連續生產。
[0027](5)本發明的小規格芯棒可同時多個模具固化，同時生產3根以上的小規格復合芯，實現多個芯棒同時生產。
【具體實施方式】
[0028](實施例1)
[0029]本實施例的一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法，包括以下步驟:
[0030]步驟一:生產單根小規格復合芯棒；采用碳纖維為增強纖維，外部纖維為玻璃纖維，環氧樹脂為基體樹脂；單根小規格復合芯棒的截面積為5?7mm2，彎曲半徑< 40D ;
[0031]a、放紗；將碳纖維和玻璃纖維放在放紗架上；
[0032]b、分紗；調整紗架的放線張力，使碳纖維和玻璃纖維保證合適且固定的張力；其中碳纖維的數量為3根，玻璃纖維的數量為7根；
[0033]C、浸膠；采用真空孔注膠機進行環氧樹脂注膠。
[0034]d、預成型；將經過浸膠的碳纖維通過預成型模進行預成型；預成型模孔的面積為
2.8mm2，預成型溫度為50°C ；
[0035]e、固化；將預固化后的碳纖維和浸膠后的玻璃纖維一起進入固化模固化；采用兩段固化，每段的固化模具長度為240?300mm，一段加熱溫度為140°C，二段加熱溫度為200 0C ；
[0036]f、檢測；通過外徑測試儀準確測量復合芯的外徑，履帶牽引機以0.5m/mim的速度進行生產，經過卷繞盤具檢測彎曲性能后上盤。
[0037]步驟二:復繞:將生產的小規格芯棒復繞到絞合盤具上；復繞過程中采用X射線檢測芯棒內部是否有裂紋。絞合:將復繞好的芯棒裝到籠絞機上進行絞制，彎曲半徑< 35D。制成后的絞合型碳纖維復合芯內部可以是圓形、扇形等，外部可以是圓形、梯形等，層數可以是兩層、三層等，組合成不同的結構。
[0038]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一:生產單根小規格復合芯棒；采用碳纖維為增強纖維，外部纖維為玻璃纖維或者玄武巖纖維，環氧樹脂為基體樹脂；單根小規格復合芯棒的截面積為5?7mm2，彎曲半徑< 40D ； 步驟二:將多根步驟一生產的單根小規格復合芯棒絞合為絞合型碳纖維復合芯棒，彎曲半徑< 35D。2.根據權利要求1所述的一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法，其特征在于:所述步驟一的具體步驟為: a、放紗；將碳纖維和外部纖維放在放紗架上； b、分紗；分紗確保每股纖維保持固定張力，纖維根數為8?15根； c、浸膠；采用真空孔注膠機進行環氧樹脂注膠。 d、預成型；將經過浸膠的碳纖維通過預成型模進行預成型； e、固化；將預固化后的碳纖維和浸膠后的外部纖維一起進入固化模固化；采用兩段固化，每段的固化模具長度為240?300mm，一段加熱溫度為130?150°C，二段加熱溫度為190 ?210°C ； f、檢測；檢測單根小規格復合芯棒的外徑和彎曲性能是否滿足要求。3.根據權利要求2所述的一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法，其特征在于:所述a步紡紗過程中，放紗架帶有自動張力調節器，紗架室內濕度范圍為40?50%。4.根據權利要求3所述的一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法，其特征在于:所述c步浸膠過程中，采用真空孔注膠機進行環氧樹脂注膠。5.根據權利要求4所述的一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法，其特征在于:所述d步預成型過程中，預成型模孔的面積為2.3?5_2，溫度為45-60°C。6.根據權利要求2至5之一所述的一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法，其特征在于:所述e步中，同時采用多個固化模固化。7.根據權利6所述的一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法，其特征在于:所述步驟二的具體步驟為:復繞；將生產的小規格芯棒復繞到絞合盤具上；絞合；將復繞好的芯棒裝到籠絞機上進行絞制。8.根據權利7所述的一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法，其特征在于:所述復繞過程中采用X射線檢測芯棒內部是否有裂紋。9.根據權利8所述的一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法，其特征在于:在步驟一中，使用履帶牽引機，牽引速度為0.5?lm/min。10.一種根據權利要求8的一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯的制作方法制作的超柔性絞合型碳纖維復合芯，其特征在于:由多根小規格復合芯棒絞合而成，絞合層數至少為兩層；每根小規格復合芯棒截面積為5?7mm2，彎曲半徑< 35D ;每根小規格復合芯由8?15纖維固化而成。
【專利摘要】本發明公開了一種智慧能源用超柔性絞合型碳纖維復合芯及其制作方法，包括以下步驟：步驟一：生產單根小規格復合芯棒；采用碳纖維為增強纖維，外部纖維為玻璃纖維或者玄武巖纖維；環氧樹脂為基體樹脂；單根小規格復合芯棒的截面積為5～7mm2，彎曲半徑＜40D；步驟二：將多根步驟一生產的單根小規格復合芯棒絞合為絞合型碳纖維復合芯棒。本發明的工藝先生產出截面積為5～7mm2，再絞合成大規格復合芯，能夠大幅度提高復合芯的彎曲性能，降低彎曲半徑，彎曲半徑＜35D的超柔性碳纖維復合芯棒，降低大規格復合芯的生產、運輸和施工難度。
【IPC分類】H01B7/18, H01B5/08
【公開號】CN104900320
【申請號】CN201510320895
【發明人】陳濤, 徐靜, 鄭忠敏, 李世霞
【申請人】遠東電纜有限公司, 新遠東電纜有限公司, 遠東復合技術有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月11日