一种输电线路用复合材料横担及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种输电线路用复合材料横担及其制备方法，属输电杆配套构件领域。该输电线路用复合材料横担结构呈圆柱形实心结构，该圆柱形实心结构由内至外分为三层，芯层、中间层和外层；其中，芯层为一拉挤成型的复合材料实心棒；在该实心棒的外表面缠绕玻璃纤维树脂基复合材料构成的中间层；在中间层外面包覆一层由伞裙构成的外层。其制备方法包括：由玻璃纤维增强热固性树脂拉挤成型芯层的步骤；玻璃纤维缠绕树脂基复合材料构成中间层的步骤；中间层外包覆一层伞裙构成外层的步骤。利用本方法制备的横担，其质量轻、绝缘性和耐老化性能好、应用于实际线路上可有效提高其安全系数，方便安装并可降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属输电线路配套构件领域。
技术介绍
在电力设施领域，输电线路用横担是输电杆重要的配套结构件，横担的一端与输电杆主体相连接，另一端挂输电导线。传统的横担通常采用铁横担和木横担，铁横担和木横担在长期运行中暴露出各种各样的问题，普遍存在质量重、易腐烂、锈蚀或开裂，耐久性、 阻燃性及绝缘性能差，强度低、使用寿命较短，施工运输和运行维护困难，即耗费材料又使操作人员的劳动强度增大；还会出现各种安全隐患。为了解决现有技术中的横担绝缘性能差，使用寿命短的缺陷，已有用复合材料加工而成的玻璃钢横担，该横担所采用的纤维增强树脂基复合材料(以下简称FRP)具有强度高、质量轻、耐腐蚀以及耐疲劳性能、耐久性能和电绝缘性能好、性能可设计等特点，用这种玻璃钢横担替代铁横担和木横担，提高了横担的电绝缘性能，解决了铁横担与木横担出现的各种缺陷。由于玻璃钢横担采用空心结构，即横担芯层采用空心玻璃钢管，在里面填充有绝缘的惰性气体，在挂线运行一段时间后，会出现不同程度的击穿现象，为输电线路的安全运行埋下隐患，因此，在未完全解决此类击穿现象之前，空心复合材料横担将无法得到推广实施。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种可满足承受荷载作用下绝缘性能良好、结构的刚度提高，并可解决击穿现象的适用于输电线路用复合材料横担的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种输电线路用复合材料横担， 其特点为该横担为圆柱形实心结构；所述圆柱形实心结构由内至外分设为芯层、中间层和外层；其中，芯层为拉挤成型的复合材料实心棒，其外表面为螺纹状；中间层为分别浸渍有热固性树脂基体胶液的玻璃纤维纱和玻璃纤维单向布复合固化而成；其中，玻璃纤维纱沿所述芯层外表面的螺纹面均勻缠绕；玻璃纤维单向布在该玻璃纤维纱层外表面的局部缠绕；所述外层为伞裙状，该伞裙状利用外设的模具由灌注至内的柔性环氧树脂胶液固化在所述中间层外表面构成。上述的复合材料实心棒的直径为100 130mm，其外表的螺纹深度为1 2mm ；上述的中间层，玻璃纤维纱的缠绕厚度为15 18mm ；玻璃纤维单向布为4 6块，每块的平面规格为400mmX400mm、厚度为0. 5 0. 8mm ；该玻璃纤维单向布的缠绕位置位于由玻璃纤维纱缠绕形成的横担根部距其端头400 800mm段或410 810mm段；所述中间层该段的厚度为18 23mm。上述热固性树脂基体胶液的重量组份为乙烯基酯树脂90 100份，固化剂1 3份，促进剂0. 2 1. 5份，消泡剂0. 1 0. 5份。上述的柔性环氧树脂胶液由柔性环氧树脂90 100重量份，固化剂140 170重量份混合而成。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种上述输电线路用复合材料横担的制备方法，包括步骤如下1)利用拉挤成型法拉挤成型为该复合材料横担的芯层，该芯层为复合材料实心棒；其直径为100 130mm ；再将复合材料实心棒的外表面加工成螺纹状，其螺纹深度为1 2mm ；2)在步骤1)成型的螺纹面上，先均勻缠绕浸渍有热固性树脂基体胶液的玻璃纤维纱； 再在该玻璃纤维纱外表面的局部缠绕浸渍有热固性树脂基体胶液的玻璃纤维单向布；所述玻璃纤维纱和玻璃纤维单向布的缠绕的张力均为16 35kg ；然后将其放入一旋转固化炉内经低速旋转烘干、固化构成该复合材料横担的中间层；其中，旋转固化炉的旋转速度为 15 30r/min ；固化温度为90 120°C ；固化时间为2 6小时；3)将步骤2)成型的中间层固装于一伞群状的模具中部，向模具内腔与所述中间层外表面之间注入低粘度的柔性环氧树脂胶液，然后以1 ;TC /min的升温速率对该模具加热，在 120 160°C的温度下固化3 他；在所述中间层外表面上构成所述复合材料横担的外层。上述步骤2)玻璃纤维纱的缠绕厚度为15 18mm ；玻璃纤维单向布取4 6块， 每块的规格为400mmX400mm、厚度为0. 5 0. 8mm ；所述玻璃纤维单向布的缠绕位置位于所述玻璃纤维纱缠绕的横担根部距端头400 800mm段或410 810mm段；所述中间层的缠绕厚度为18 23mm。上述步骤2)所用的热固性树脂基体胶液的重量组份为乙烯基酯树脂90 100 份，固化剂1 3份，促进剂0. 2 1. 5份，消泡剂0. 1 0. 5份。上述步骤3)所用的低粘度的柔性环氧树脂胶液是由柔性环氧树脂90 100重量份，固化剂140 170重量份的配比混合，在50 60°C的温度下加热搅拌40 60分钟，然后保温15 30分钟后加工而成。步骤3)向模具内注入上述低粘度的柔性环氧树脂胶液的注入压力为0.3 0. 5MPa，注入流速为 0. 01 0. 03m/s。由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果如下1)本专利技术以拉挤成型的复合材料实心棒为基础，其外表面缠绕有浸渍过热固性树脂基体胶液的玻璃纤维纱和玻璃纤维单向布成型且具有增强作用的中间层以及在中间层外表面成型的外层，构成的复合材料横担，具有玻璃钢材料质量轻、强度高的特点，同时，实心结构的设置也解决了现有的玻璃钢横担易被击穿的不足；2)在缠绕成型前，对实心棒外表面进行处理，加工成螺纹状，在螺纹状表面缠绕浸渍过热固性树脂基体胶液的玻璃纤维纱，可有效避免横担芯层和中间层分层现象的发生，提高了横担整体的强度；同时，拉挤成型的实心棒及缠绕成型的中间层的弹性模量稳定，强度高，可有效承受工程线路中的各种载荷。3)在满足横担应用条件下降低了横担的结构重量，同时提高了该横担对刚度的要求；有效改善了传统横担的重量重、绝缘性差的缺陷。4)实心复合材料横担经过长时间运行后，与空心结构的横担相比，解决了其芯材容易从内部击穿的安全隐患。5)在本专利技术所述的复合材料横担的中间层外面还包覆有一层伞裙，提高了复合材料横担的整体绝缘性能，并且该伞裙与传统的硅橡胶伞裙相比，耐老化性能更好。附图说明图1为本专利技术复合材料横担轴向截面的结构示意图。图2为本专利技术复合材料横担外层伞裙的结构示意图。具体实施例方式如图1、图2所示，本专利技术的输电线路用复合材料横担，为圆柱形实心结构，由芯层 1，中间层2，外层3组合而成；其中，芯层1为拉挤成型的复合材料实心棒，其外表为螺纹状；中间层2由在螺纹状表面缠绕一定厚度的浸渍有热固性树脂基体胶液的玻璃纤维纱， 再在其外表面的局部位置上铺若干层玻璃纤维单向布复合而成；外层3为伞裙状，该伞裙状利用外设的模具由灌注至内的柔性环氧树脂胶液固化在中间层2的外表面构成。其中，浸渍有热固性树脂基体胶液的玻璃纤维缠绕纱和玻璃纤维单向布的缠绕张力均为16 35kg，浸渍有热固性树脂基体胶液的玻璃纤维纱的缠绕厚度为15 18mm ；浸渍有热固性树脂基体胶液的玻璃纤维单向布为4 6块，每块规格为400mmX 400mm，其厚度为0. 5 0. 8mm ；所用的热固性树脂基体胶液由下列重量组份的材料混合搅拌而成乙烯基酯树脂90 100份，固化剂1 3份，促进剂0. 2 1. 5份，消泡剂0. 1 0. 5份。所用的柔性环氧树脂胶液由柔性环氧树脂90 100重量份，固化剂140 170重量份混合而成。同时，本专利技术还提供了上述输电线路用复合材料横担的制备方法，该方法包括如下步骤1)利用拉挤成型法拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种输电线路用复合材料横担，其特征在于：该横担为圆柱形实心结构；所述圆柱形实心结构由内至外分设为芯层、中间层和外层；其中，芯层为拉挤成型的复合材料实心棒，其外表面为螺纹状；中间层为分别浸渍有热固性树脂基体胶液的玻璃纤维纱和玻璃纤维单向布复合固化而成；其中，玻璃纤维纱沿所述芯层外表面的螺纹面均匀缠绕；玻璃纤维单向布在该玻璃纤维纱层外表面的局部缠绕；所述外层为伞裙状，该伞裙状利用外设的模具由灌注至内的柔性环氧树脂胶液固化在所述中间层外表面上构成。

【技术特征摘要】
1.一种输电线路用复合材料横担，其特征在于该横担为圆柱形实心结构；所述圆柱形实心结构由内至外分设为芯层、中间层和外层；其中，芯层为拉挤成型的复合材料实心棒，其外表面为螺纹状；中间层为分别浸渍有热固性树脂基体胶液的玻璃纤维纱和玻璃纤维单向布复合固化而成；其中，玻璃纤维纱沿所述芯层外表面的螺纹面均勻缠绕；玻璃纤维单向布在该玻璃纤维纱层外表面的局部缠绕；所述外层为伞裙状，该伞裙状利用外设的模具由灌注至内的柔性环氧树脂胶液固化在所述中间层外表面上构成。2.根据权利要求1所述的输电线路用复合材料横担，其特征在于所述复合材料实心棒的直径为100 130mm，其外表面螺纹的深度为1 2mm ；所述玻璃纤维纱的缠绕厚度为15 18mm ；所述玻璃纤维单向布为4 6块，每块的平面规格为400mmX 400mm、厚度为 0. 5 0. 8mm ；所述玻璃纤维单向布的缠绕位置位于所述横担根部距其端头400 800mm段或410 810mm段；所述中间层的厚度为18 23mm。3.根据权利要求1所述的输电线路用复合材料横担，其特征在于所述热固性树脂基体胶液的重量组份为乙烯基酯树脂90 100份，固化剂1 3份，促进剂0. 2 1. 5份， 消泡剂0. 1 0. 5份。4.根据权利要求1 3任一项所述的输电线路用复合材料横担，其特征在于所述柔性环氧树脂胶液由柔性环氧树脂90 100重量份，固化剂140 170重量份混合而成。5.一种输电线路用复合材料横担的制备方法，该横担为圆柱形实心结构，由内至外分设为芯层、中间层和外层；其制备步骤如下1)利用拉挤成型法成型所述芯层，该芯层为复合材料实心棒；将所述复合材料实心棒的外表面加工成螺纹状；2)在步骤1)成型的螺纹面上，先均勻缠绕浸渍有热固性树脂基体胶液的玻璃纤维纱； 再在该玻璃纤维纱外表面的局部缠绕浸渍有热固性树脂基体胶液的玻璃纤维单向布；所述玻璃纤维纱和玻璃纤维单向布的缠绕的张力均为16 35...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹小平，陈澍，张雄军，郝春功，李济民，彭玉刚，贾伟，赵爱军，于成，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：11