110kV带电作业用碳纤维板单导线钩卡具制造技术

本实用新型专利技术提供一种110kV带电作业用碳纤维板单导线钩卡具，包括一体设计的臂部和钩部，臂部和钩部使用碳纤维板材制成，所述碳纤维板材包括至少两层碳纤维布层和至少一层碳纤维丝层，所述碳纤维丝层位于两层碳纤维布层之间，所述碳纤维布层为纵向碳纤维和横向碳纤维一上一下交织，纵向碳纤维和横向碳纤维的纤维宽度相同，碳纤维丝层用碳纤维进行一上一下双向交织，碳纤维布层和碳纤维丝层浸渍有胶结剂。本实用新型专利技术耐久性强，不会生锈，可在高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用，还具有抗疲劳强度高，耐磨损、抗老化等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高压带电作业用具，尤其涉及一种110kV带电作业用碳纤维板单导线钩卡具。
技术介绍
自新中国诞生以来，我国电力工业建设发展迅速。进入21世纪以来，稳居世界第二，随之带来各电压等级的维护作业工作大大增加，带电作业方式已是电网企业有效提高供电可靠性，满足不断增长的国家与人民物质文化需要的重要技术手段之一，在南方电网内应用较为广泛，由其带来的具大经济效益与社会效益已得到实践证明。而现阶段的作业工具，尤其是卡具类大多为钢铁、铝合金等金属材料制成，与我国建设环境友好型和资源节约型社会的需求相悖，并且金属材质卡具表面易被氧化而生锈，增加了日常维护的工作。因此，使用一种综合性能优异的新型材料来制备电力作业工具是尤为迫切的。随着现代科学技术的发展，新型材料不断被研发生产并广泛应用。复合材料是材料领域的奇葩，目前发展最快的是碳纤维复合材料，其特点是：⑴比强度高，比模量大；⑵材料性能具有可设计性；⑶抗腐蚀性能和耐久性能好；⑷热膨胀系数小；生产成本低。碳纤维复合材料的深入应用，对材料性能的要求也越来越高，具有优异的综合性能的纤维复合材料更加符合各行各业的需求。目前公知的碳纤维板材成型工艺是使用单向纤维板材浸渍树脂后层压固化成型，成品厚度多为0.15mm-10mm，主要用途为建筑加固补强方面，如图三所示，虽然它的纵向和横向都有碳纤维，不过一个方向(通常是纵向)有大量的无捻粗纱，为了碳纤维布不会散开，另一个方向只有少量的细纱。其特点是轴向抗拉强度高、耐腐蚀性和抗震性；但其弱点是整块碳纤维布的强度，都集中在无捻粗纱的那一个方向，受力方向单一，对于抗压构件、剪切构件和受力复杂的构件其抗拉强度、耐腐蚀及抗震性的性能较低。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是：提供一种抗拉强度高的碳纤维板垂直单钩卡具，同时解决了传统的金属卡具易被氧化的问题。本技术的技术解决方案是：一种110kV带电作业用碳纤维板单导线钩卡具，包括一体设计的臂部和钩部，其特征在于：臂部和钩部使用碳纤维板材制成，所述碳纤维板材包括至少两层碳纤维布层和至少一层碳纤维丝层，所述碳纤维丝层位于两层碳纤维布层之间，所述碳纤维布层为纵向碳纤维和横向碳纤维一上一下交织，纵向碳纤维和横向碳纤维的纤维宽度相同，碳纤维丝层用碳纤维进行一上一下双向交织，碳纤维布层和碳纤维丝层浸渍有胶结剂。优选的碳纤维丝层的碳纤维双向交织角度为45°。各碳纤维丝层的交织角度可以相同也可以不同。优选的方案是：各碳纤维丝层的交织角度都为45°。本技术的有益效果是：1、耐久性强，不会生锈，可在高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用，还具有抗疲劳强度高，耐磨损、抗老化等优点；2、结构简单实用；3、原材料采用挤拉、缠绕、编织一次热固成型工艺的多向多层碳纤维板，质量轻强度高；4、生产加工成本降低且便于机械加工，无需大型机具。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是纵向和横向交织碳纤维布；图3单向碳纤维布；图4纵向、横向交织示意图；图5碳纤维板制作工艺路线框图；图6碳纤维板制作工艺流程示意图；图7碳纤维板材结构示意图。附图标记说明：1-纵向碳纤维和横向碳纤维编织布层；2-左、右双向交叉碳纤维丝层；3-臂部；4-钩部；5-连接孔。具体实施方式如图1所示，本技术带电作业用垂直单钩卡具，具有一体设计的臂部3和钩部4，臂部3设置有连接孔5，使用时，绝缘拉棒直接与连接孔5固定，将卡具放置导线侧下方，向上提起卡具，使导线滑入钩部4。本技术的单钩卡具使用碳纤维板材制成，如图7所示是所用碳纤维板材的结构示意图，采用纵、横向交织碳纤维布1间隔双向交织碳纤维丝层2的多层结构。如图2所示，使用纵向碳纤维和横向碳纤维编织成的碳纤维布作为基材，可根据本技术产品要求确定板材所需碳纤维布的幅宽及层数。图3所示是碳纤维单向布，碳纤维单向布它的纵向和横向都有碳纤维，不过一个方向(通常是纵向)有大量无捻粗纱，还有一个方向只有少量细纱，起固定作用，使碳纤维布不会散开。整块碳纤维布的强度，都集中在无捻粗纱的那一个方向，它的强度，与自身的克重没有关系，只与碳丝有关。而纵向和横向交织碳纤维双向布，它的纵向和横向都有大量的无捻粗纱，这样布的受力方向有两个，特点是交织点多，质地坚牢、表面平整，耐磨性好，其综合受力的性能要明显优于单向碳纤维布。纵向和横向交织碳纤维双向布采用传统的机织平纹布方法，即纵向碳纤维和横向碳纤维呈一上一下的规律交织。纵向、横向碳纤维每隔一根碳纤维就呈十字形交叉，如图4所示，纵向碳纤维为1、3、5、7在上，2、4、6、8在下，横向碳纤维为1、3、5、7在上，2、4、6、8在下。在相邻的碳纤维双向布的隔层间用碳纤维丝进行左右交叉编织(即双向交织)。。因为采用纵横向双向碳纤维布虽然增强了横向的受力强度，却也损失了纵向的受力强度。增加左右双向交叉碳纤维丝层是为了弥补损失掉的纵向受力强度，各碳纤维丝层交织角度可以相同也可以不同，优选的碳纤维丝的交织角度为45°。图5是本技术碳纤维板材的制备工艺流程框图，图6是碳纤维板制作工艺流程示意图，如图5和图6所示，首先是碳纤维布层的制备，采用传统的机织平纹布方法，纵向碳纤维和横向碳纤维呈一上一下的规律交织；碳纤维丝层采用一上一下向双相交织；将获得的碳纤维布层和碳纤维丝层浸渍环氧树脂胶；用定位装置将浸渍环氧树脂胶后的碳纤维布层分层，浸渍环氧树脂胶后的碳纤维丝层定位于碳纤维布层的隔层间；将获得的板材放入预热箱预热后放入模具恒温加压、冷却后脱模。经浸渍环氧树脂胶结剂后，采用技术先进的挤拉热固一次成型工艺，可最大限度的排除成品中的气隙，保证了多层结构的稳定性。表1到表6列出了本技术中所用碳纤维板材的基本性能试验结果。表7到表12列出了外购碳纤维板材的基本性能试验结果。表13列出了几种材料力学基本性能对比。表1本技术所用碳纤维板材的抗拉试件强度表表2本技术所用碳纤维板材的抗压试件强度表注:2#试件抗压强度为228.41MPa,与平均值之差超出了平均值的15％，故舍去。表3本技术所用碳纤维板材的抗弯试件强度表注:2#试件抗弯强度为575.72MPa,与平均值之差超出了平均值的15％，故舍去。表4本技术所用碳纤维板材的层间剪切试件强度表注:3#试件和5#试件层间剪切强度分别为31本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种110kV带电作业用碳纤维板单导线钩卡具，包括一体设计的臂部和钩部，其特征在于：臂部和钩部使用碳纤维板材制成，所述碳纤维板材包括至少两层碳纤维布层和至少一层碳纤维丝层，所述碳纤维丝层位于两层碳纤维布层之间，所述碳纤维布层为纵向碳纤维和横向碳纤维一上一下交织，纵向碳纤维和横向碳纤维的纤维宽度相同，碳纤维丝层用碳纤维进行一上一下双向交织，碳纤维布层和碳纤维丝层浸渍有胶结剂。

【技术特征摘要】
1.一种110kV带电作业用碳纤维板单导线钩卡具，包括一体设计的臂部和
钩部，其特征在于：臂部和钩部使用碳纤维板材制成，所述碳纤维板材包括至
少两层碳纤维布层和至少一层碳纤维丝层，所述碳纤维丝层位于两层碳纤维布
层之间，所述碳纤维布层为纵向碳纤维和横向碳纤维一上一下交织，纵向碳纤
维和横向碳纤维的纤维宽度相同，碳纤维丝层用碳纤维进行一上一下双向交织，
碳纤维布层和碳纤维丝层浸渍有胶结剂。
2.根据权利要求1所述的110kV带电...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁齐坤，陈宣林，石利荣，张宇雄，杨福奖，时峰，邓中原，张海东，周鹏程，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司曲靖供电局，陕西斯福特电力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：云南;53