[发明专利]一种分段式复合材料电杆的连接装置及连接方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料电杆连接技术领域，具体涉及一种分段式复合材料电杆的连接装置及连接方法。

背景技术

纤维增强型复合材料是由树脂和纤维增强材料构成的一类复合材料，具有比强度和比刚度高、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能优良以及结构重量轻、使用寿命长等优点，是输电杆塔较为理想的材料。复合材料电杆主要承受压力和弯曲，弯曲会在电杆外表面一侧形成拉力，转角导线会产生一定的扭矩。

在实际应用中，钢筋混凝土或钢管整杆的运输难度大、费用高，尤其是在山区、车辆、机械无法使用的区域，只能靠人力搬运，这对技术人员的人身安全有着巨大隐患。

目前，复合材料圆管之间的连接是采用螺栓法兰式连接，螺栓法兰式连接是通过螺栓紧固两个圆管端部的法兰来实现圆管连接，存在开孔等二次机械加工处理，极易对复合材料圆管造成缺陷损伤，降低其力学性能。

专利申请号为201510699420.X的专利公开了一种用于复合材料薄壁圆管的卡箍式连接结构，避免了对复合材料的开孔机械加工，但复合材料薄壁圆管与法兰之间的相对转动仅仅依靠摩擦力，不足以抵抗外力较大扭矩。此外，专利申请号为CN 201310208369的专利公开了一种复合材料空心轴与金属法兰联接方法，抗扭性能好、联接强度高，但其仍然在复合材料空心轴上进行二次开孔加工，该方式增大了孔边的应力集中，使其抗疲劳性能下降。

因此，需要开发一种适合复合材料电杆连接的装置，要求其无需进行开孔加工，且连接牢固可靠。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种分段式复合材料电杆的连接装置及连接方法，其第一目的在于，设计特定形状的法兰将复合材料电杆连接成整体，其第二目的在于，提供一种将复合材料电杆连接成整体的方法。通过本发明连接装置，可以有效避免对复合材料电杆的打孔，同时使连接后的整体具有较好的抗扭强度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种分段式复合材料电杆的连接装置，其特征在于，其包括第一法兰和第二法兰，其中，

所述第一法兰包括第一法兰筒、与第一法兰盘筒连接的第一法兰A盘以及与第一法兰A盘连接的第一法兰B盘，所述第一法兰筒外壁上设置有多个螺旋状的肋条，所述肋条用于嵌入并固定在待连接的第一复合材料电杆内壁处，所述第一法兰A盘与第一法兰B盘间设置有用于加固的加劲板，

所述第二法兰包括第二法兰筒、与第二法兰盘筒连接的第二法兰A盘以及与第二法兰A盘连接的第二法兰B盘，所述第二法兰筒外壁上设置有多个螺旋状的肋条，所述肋条用于嵌入并固定在待连接的第二复合材料电杆内壁处，所述第二法兰A盘与第二法兰B盘间设置有用于加固的加劲板，

第一法兰A盘用于与第二法兰A盘固定连接，以通过第一法兰和第二法兰将第一复合材料电杆和第二复合材料电杆连接成整体。

以上发明构思中，所述的法兰盘之间有加劲板，加强了法兰的刚度。第一法兰和第二法兰的质量分别比同尺寸的复合材料重100％或以上，在电杆舞动时，集中质量块有利于抵抗与衰减振动，有效降低连接区域的疲劳载荷。

进一步的，还包括抱箍，所述抱箍采用金属材料制作，呈圆筒状，其用于箍扎在第一法兰和第二法兰形成的连接段。所述的金属抱箍对连接段施加环向预紧力，增大第一法兰筒和第二法兰筒分别与复合材料内壁之间的约束力。

进一步的，所述第一法兰筒外壁上的肋条和所述第二法兰筒外壁上的肋条数量相同，均为六条。所述第一法兰筒外壁上的肋条和所述第二法兰筒外壁上的肋条的螺旋角均为35°。法兰筒上设置有六个角度为35°的螺旋形的肋条，肋条处为壁厚增加区域，实际工程实践中，第一法兰筒和第二法兰筒上预先涂上环氧树脂，肋条与玻璃纤维紧密粘接，玻璃纤维在法兰筒上沿着轴向缠绕，能够最大限度的实现环向和轴向的载荷传递。由于玻璃纤维在法兰筒上沿着轴向和环向缠绕，且浸渍了树脂，也使得该处的壁厚较厚。

进一步的，第一法兰A盘与第二法兰A盘上均开设有螺栓孔，以供螺栓穿过而将第一法兰A盘用于与第二法兰A盘固定为一体。第一法兰A盘与第二法兰A盘通过六个沿环向均匀分布的高强度螺栓连接，这样的设计在现场使用时便于安装，连接强度高。

进一步的，所述抱箍外壁具有防锈层，以用于防止在大气环境中锈蚀。法兰盘外径与复合材料电杆连接端的外径一致，便于金属抱箍的安装。金属抱箍上下端作密封处理，外侧作防锈处理，防止法兰与空气接触发生腐蚀，有效的保护了连接区域。

按照本发明的另一方面，提供了一种利用如上所述装置连接分段式复合材料电杆的方法，其特征在于，其包括如下步骤：