[发明专利]输电线路碳纤维复合绞线增强芯电缆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输电线路电缆，尤其是一种采用复合材料作为芯线的电缆及其制备方法，具体地说是一种输电线路碳纤维复合绞线增强芯电缆及其制备方法。

背景技术

自从1800年开始，架空输电用导线很少有大的革新，其中以钢芯铝导线使用量最大，作为承担架空输电电缆重量的钢绞线，这种钢绞线不仅本身重量大，而且易因磁损和热效应造成输出线路的线损，此外钢绞线的抗拉强度不高，2008年我国南方出现的大面积输出铁塔倒塌导致供电线路瘫痪就是因为钢绞线不能承重冰雪的重量拉断后造成铁塔倒塌。为此有人根据复合材料的特性提出了利用碳纤维复合芯来代替钢绞线，充分发挥其重量轻、强度高、无磁损、成本低的优点，但现有的芯线均为单根圆形，不仅制造难度大，而且综合强度不高，以至于难以推广运用，限制了此类电缆的推广应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的复合材料芯线电缆主要呈单圆柱形存在的制造难度大，综合强度不高的问题，设计一种由多股复合材料芯绞合组成具有斜向角度的芯线的输电线路碳纤维复合绞线增强芯电缆，同时提供其制备方法。

本发明的技术方案之一是：

一种输电线路碳纤维复合绞线增强芯电缆，它由起承载作用的芯线1和至少一层起导电作用的金属导线2组成，所述的芯线1包裹在金属导线2中，其特征是所述的芯线1由多股碳纤维复合芯3和至少一层玻纤带防护层4组成，各股碳纤维复合芯3和玻纤带防护层4呈斜向拧合粘结成一体。

所述的芯线1至少由7股直径不小于1毫米碳纤维复合芯3组成；每股碳纤维复合芯3及玻纤带防护层4与轴心线的夹角不大于10度。

所述的金属导线2为铝导线，它由多根铝线斜向挤压包覆缠绕在芯线1，当所述的金属导线层的数量为两层以上时，相邻层的金属导线2的缠绕方向相反。

本发明的技术方案之二是：

一种权利要求1所述的输电线路碳纤维复合绞线增加芯电缆制备方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，设置与复合绞线股数相等的张力纱架，将碳纤维从每个有张力显示并可集中控制张力的张力纱架上匀速牵出，并控制张力在1~5kN;

其次，将每个张力纱架上的碳纤维引出，经过集纱器集纱形成纤维束，引入周波烘箱，以去掉浮在纤维束表面的断纤维以增加连续碳纤维在制品中的体积比并除去纤维中的水份，控制纤维含水率小于3%，周波烘箱的温度控制在400℃~500℃；

第三步，将去过湿的碳纤维送入相应的恒温无损直线料槽中浸润涂胶，控制浸润涂胶的纤维线速度在500~1000mm/min之间；

第四步，将浸渍过的碳纤维引入拉挤模预成型器中，控制出口的含胶量在10%~15%，然后送入拉挤模腔内加热，所述的拉挤模腔中设有两段加热，其中靠近导纱器的一段的加热温度为50℃~60℃，另一段的加热温度为80℃~100℃，同时使两个加热段之间保持20~40cm的间隙，得到预固化的碳纤维线材；

第五步，使经过预固化的碳纤维线材经过旋转缠绕机，在预固化的碳纤维线材表面用耐高温多股纤维缠绕包覆一层以增加碳纤线材制品界面强度，得到碳纤维预绞线线材；

第六步，将上步所得的碳纤维预绞线线材引入浸渍容器中再次浸润涂胶，控制浸渍容器的温度在40±1℃，使之以500mm/min-1000 mm/min的速度再次通过烘箱加热器加热，加热温度为160℃~180℃；

第七步，将上步所得的纤维预绞线线材引入浸渍定型机构中进行浸渍定型；

第八步，将上述从浸渍定型机构中送出的碳纤维预绞线送入合股绞线旋转机构旋转成带有角度的、绳索状复合绞线，然后再送入带有两段温度控制的固化烘箱中进行加热定型，两段加热定型温度分别为160℃~180℃和200℃~220℃，并去除多余胶，得到复合绞线芯并收卷在收卷盘上；

第九步，将缠绕有复合绞线芯的收卷盘安装在电缆绞线机架尾部支架上；

第十步，将复合绞线芯末端引入电缆绞线机中心轴后再用牵引带引入电缆绞线机头孔中，然后引入电缆收卷盘上固定；

第十一步，按照通用电缆绞线机通常加工方法，进行绞线加工，控制进线速度在10~15m/min，以防碳纤维复合绞线芯表面受损。

本发明的有益效果：

本发明的电缆具有比重轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、线损低、驰度低、热膨胀系数小。

本发明的方法简单易，可在一条生产线上一次性成型。

附图说明

图1是本发明的输电线路碳纤维复合绞线增强芯电缆的结构示意图。

图2是本发明的电缆生产线结构示意图。