[发明专利]一种金属包复合材料型线绞合加强芯架空导线及其制作方法

说明书

本发明属于输配电架空导线技术领域，尤其涉及一种金属包复合材料型线绞合加强芯架空导线及其制作方法。本发明通过金属管包覆材质为复合材料的预浸料以制得线材，然后线材经绞合、变形、固化成加强芯，最后在加强芯外层再绞合铝型线的方式，制得金属包复合材料型线绞合加强芯架空导线。本发明具有加强芯弯曲力矩大、弹性模量大、不易折损，架空导线卷绕方便、弧垂特性好、耐候性好、导电性能好，以及整体制作方法简单高效、经济可靠的优点。

技术领域

本发明属于输配电架空导线技术领域，尤其涉及一种金属包复合材料型线绞合加强芯架空导线及其制作方法。

背景技术

现有的复合材料芯架空导线的加强芯，多采用树脂基纵向连续碳纤维增强复合材料，其具有很高的比强度、比模量、极低的线膨胀系数等特性，采用碳纤维增强复合材料加强芯替代相对更低级的钢绞线加强芯，在增容、节能、改善弧垂、大跨越等多方面都很好地解决了架空输配电线路的技术瓶颈，取得了良好的技术经济价值。

但是现有技术的碳纤维增强复合材料加强芯存在卷绕困难、径向耐压差、易折损、怕冲击、耐候性差、造价昂贵等问题，所以没能得到大范围的推广应用。

芯棒，即棒状碳纤维增强复合材料加强芯，其卷绕破坏倍数通常是大于100倍芯棒直径，因此不能满足产品制造和应用过程中的现有装备许可弯曲条件。专利CN201142240U、CN206349162U都在芯棒外层布置一定数量的低模量玻璃纤维，采用拉挤技术制作芯棒，这两种方法都使芯棒达到50倍直径卷绕不损伤的技术要求，满足了目前生产和应用过程中的必要收卷弯曲条件。

但实践证明，50倍芯棒直径卷绕不损伤的技术条件不够充分，产品在生产和应用过程中常常会发生一些无意的过度弯曲而发生芯棒折损事故，而且如果继续增加芯棒外层低模量纤维的比例来改善弯曲特性，则芯棒纵向力学性能将下降至不可接受的程度。

专利CN104538107A、CN105679459B及CN105702352B是利用拉挤技术制作芯棒，将芯棒在预应力下连续铝包覆，可大幅提高铝包覆芯棒的纵向弯曲力矩，从而提高了芯棒发生折损的门槛，铝包覆芯棒的结构提高了芯棒的抗折损、抗冲击、径向耐压和耐候的能力。

但是，芯棒被包覆铝后只提高了弯曲力矩，并没有降低芯棒自身的许可卷绕破坏倍数，产品在生产和应用过程中发生的无意大力矩过度弯曲动作，同样会折损芯棒。

专利CN101295564B、CN203295883U、CN201933348U都将加强芯设计为绞合结构，降低了加强芯的许可卷绕破坏倍数，但同时也大幅度降低了加强芯的弯曲力矩，产品在生产和应用过程中就相对地容易发生因为过度弯曲而造成加强芯折损的事故。其制作方法是：在预浸料线材表面紧密缠绕纤维丝带以形成单线，将多根单线绞合成线缆，再对线缆加热完成固化成型。

但是存在的问题是：预浸料中的树脂在加热固化反应时，预浸料表面紧密缠绕的纤维丝带不能阻止单线在绞合成缆时的严重变形情况，以及加热和绞合时树脂会渗出，单线中的树脂相互渗透，导致单线发生粘连固化现象，因此绞合结构也就失去了本应具备的弯曲特性。

CN201933348U提出的连续拆解和复绞技术，恢复了绞合结构应具备的扰度，但是其单线的尺寸偏差超标达10倍，制作的绞合型加强芯通条性很差，给加强芯的接续和锚固留下了安全隐患。

专利CN105304189A将加强芯设计为不锈钢铠装单线的绞合结构，该结构的加强芯具有较低的卷绕破坏倍数，也具备较高的弯曲力矩，可较好地解决易折损及其它加强芯存在的问题。其制作方法为：用拉挤技术制作直径1.7-4.0mm复合线材，利用纵包焊管技术对线材铠装厚度为0.1-0.2mm的不锈钢，再将多根有不锈钢铠装的线材绞合成线缆。