碳纤维棒、电力线缆及碳纤维棒的制作方法与流程

1.本发明涉及电力线缆技术领域，尤其是涉及一种碳纤维棒、电力线缆及碳纤维棒的制作方法。


背景技术：

2.随着我国现代工业的不断发展，能源需求的总量迅速膨胀，能源布局与工业分布的严重不平衡，城市人口密集区域大气、土地和水源污染日趋严重，因此电能的长距离输送一直是一项重要的课题。
3.近年来，一些企业研发出加强芯代替传统架空铝绞线所用的钢加强芯，其具有重量轻、强度高、输送容量大、低线损等显著优点，使其在输电中得到广泛地使用。
4.目前，用于替代钢芯做加强芯的碳纤维棒有两种型式：型式一：单根碳纤维棒。由碳纤维和玻璃纤维拉挤制成。其缺点为：柔韧性很差，施工中易造成单棒断裂，导致线路掉线；采用压接工艺做接头(也就是采用压缩型耐张线夹)时，有极大的风险压裂碳棒，由于整根导线仅由一根碳纤维棒做加强芯，所以一旦出现压裂的情况，整根导线都有掉线的风险。型式二：绞合型碳纤维棒。区别于型式一，型式二是由多根圆形碳纤维棒绞制而成，强度高、柔韧性好，但也不能使用压缩型耐张线夹(一般使用预绞丝或树脂灌注连接)，并且由于仅由碳纤维拉挤制成，存在电化学腐蚀，影响线路安全运行。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种碳纤维棒、电力线缆及碳纤维棒的制作方法，以缓解现有技术中存在的绞合型复合加强芯由圆形碳棒绞制而成，不可以使用压缩型耐张线夹，而且若采用树脂灌注的接头工艺，整体长度较长的技术问题。
6.第一方面，本发明提供一种碳纤维棒，包括：钢芯异型碳棒；
7.所述钢芯异型碳棒包括可分散的钢丝绳和多根相粘接的所述异型碳棒，所述钢丝绳设于多根所述异型碳棒的中心，并与多根所述异型碳棒绞制；多根所述异型碳棒呈圆周紧密绞制，且相邻所述异型碳棒的表面之间的间隙为零；多根所述异型碳棒与所述钢丝绳之间的空隙填充粘接剂；
8.多根所述异型碳棒的外层包覆绝缘层。
9.进一步的，相邻所述异型碳棒的表面之间为面接触。
10.进一步的，所述异型碳棒的剖面形状采用“扇”型、“s”型或者“z”型。
11.进一步的，所述钢丝绳通过多根钢丝捻制而成，且所述钢丝绳的多根钢丝可以分散。
12.进一步的，所述钢丝的直径范围为0.4～1.0mm。
13.进一步的，所述绝缘层的厚度范围为0.1～3mm。
14.进一步的，所述异型碳棒的剖面形状为“扇”型，所述异型碳棒的剖面尺寸由外至内依次减小设置；
15.所述异型碳棒设置为四根，相邻两根所述异型碳棒的中心线之间的夹角为90
°
；
16.所述钢丝绳设于四根所述异型碳棒的中心，并与四根所述异型碳棒绞制。
17.有益效果：
18.本发明提供的碳纤维棒，包括钢丝绳和多根相粘接的异型碳棒，钢丝绳设于多根异型碳棒的中心，并与多根异型碳棒绞制；其中，多根异型碳棒呈圆周紧密绞制，且相邻异型碳棒的表面之间的间隙为零，并且多根异型碳棒与钢丝绳之间的空隙填充粘接剂，异形碳棒之间的间隙为零。当采用压接工艺时，由于是多根异型碳棒绞制，且相邻异型碳棒的表面之间的间隙为零，因而，单位面积可承受更大的压强，可以采用压缩型耐张线夹。
19.当采用灌注工艺时，钢丝绳设于多根异型碳棒的中心，在施工时，可将钢丝绳分散，分散后的钢丝绳单位长度与灌注树脂的面积大幅提高，使得灌注的长度减小，利于现场施工。
20.另外，本碳纤维棒的外层有一层绝缘层，应用于电力领域，可以避免电化学反应(抗电化学腐蚀)，线路运行更安全。同时，外层的绝缘层还可以保护碳纤维棒免受磕碰、磨损等机械损伤，也可以避免紫外线直接照射碳棒，进一步提高碳纤维棒的耐紫外老化性能。
21.第二方面，本发明提供一种电力线缆，包括：根据前述实施方式任一项所述的碳纤维棒。
22.有益效果：
23.本发明提供的电力线缆包括前述的碳纤维棒，由此，电力线缆所能达到的技术优势和效果同样包括碳纤维棒所能达到的技术优势和效果，在此不再赘述。此外，该电力线缆具有较好的卷绕性能。
24.第三方面，本发明提供一种碳纤维棒的制作方法，包括以下步骤：
25.步骤一：通过拉挤工艺加工出多根异型碳棒；
26.步骤二：钢丝绳作中心线，多根所述异型碳棒作外层，共同绞制为一根钢芯异型碳棒；
27.步骤三：在绞制过程中添加粘接剂。
28.进一步的，在所述步骤三中，多根所述异型碳棒之间、所述钢丝绳和所述异型碳棒之间均通过所述粘接剂粘接在一起，灌注前分散开各根所述异型碳棒和所述钢丝绳的钢丝。
29.有益效果：
30.本发明提供的碳纤维棒的制作方法能够得到前述的碳纤维棒，由此，碳纤维棒的制作方法所能达到的技术优势和效果同样包括碳纤维棒所能达到的技术优势和效果，在此不再赘述。此外，碳纤维棒的制作方法制作的碳纤维棒具有较好的卷绕性能。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明实施例提供的碳纤维棒的剖视图；
33.图2为钢丝绳的结构示意图；
34.图3为“s”型异型碳棒；
35.图4为“z”型异型碳棒。
36.图标：
37.100
‑
钢丝绳；200
‑
异型碳棒；300
‑
粘接剂；400
‑
绝缘层；
38.110
‑
钢丝。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
40.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.此外，“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
44.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
46.参照图1，本实施例提供一种碳纤维棒，包括钢芯异型碳棒200；钢芯异型碳棒200包括可分散的钢丝绳100和多根相粘接的异型碳棒200，钢丝绳100设于多根异型碳棒200的中心，并与多根异型碳棒200绞制；多根异型碳棒200呈圆周紧密绞制，且相邻异型碳棒200的表面之间的间隙为零；多根异型碳棒200与钢丝绳100之间的空隙填充粘接剂300；多根异型碳棒200的外层包覆绝缘层400。
47.本实施例提供的碳纤维棒，相邻异型碳棒200之间的间隙为零，当采用压接工艺时，由于是多根异型碳棒200绞制，且相邻异型碳棒200的表面之间的间隙为零，因而，单位面积可承受更大的压强，可以采用压缩型耐张线夹。
48.当采用灌注工艺时，钢丝绳100设于多根异型碳棒200的中心，在施工时，可将钢丝绳100分散，分散后的钢丝绳100单位长度与灌注树脂的面积大幅提高，使得灌注的长度减小，利于现场施工。另外，本实施例的碳纤维棒的外层有一层绝缘层400，应用于电力领域，可以避免电化学反应(抗电化学腐蚀)，线路运行更安全。同时，外层的绝缘层还可以保护碳纤维棒免受磕碰、磨损等机械损伤，也可以避免紫外线直接照射碳棒，进一步提高碳纤维棒的耐紫外老化性能。
49.可选的，粘接剂300可采用树脂材料。
50.进一步的，相邻异型碳棒200的表面之间为面接触，可进一步使碳纤维棒单位面积承受更大的压强。
51.需要说明的是，现有技术中，圆形的碳棒绞合后，两根棒之间为点接触或线接触，可承受的压力较小。
52.本实施例中，异型碳棒200的剖面形状可以采用“扇”型(具体见图1)、“s”型(具体见图3)或者“z”型(具体见图4)。
53.需要说明的是，上述的形状是近似形状，对于本领域技术人员来说，可以通过拉挤工艺加工制作。
54.采用异型碳棒200，一方面，可有利于端部金具的连接。碳纤维棒常用的耐张线夹主要有两种型式：楔形耐张线夹和压缩型耐张线夹。楔形耐张线夹利用楔的劈力作用、使导线愈拉愈紧，逐渐呈锁紧状态。绞合型复合芯由圆形碳棒绞制而成，表面有较大间隙，碳棒与楔形夹的接触面较小，而异型碳棒200表面几乎不存在间隙，因此与楔形夹的接触面远大于圆形碳棒，可提高更大的拉力。压缩型耐张线夹就是通过压接使金具和导线成为一个整体。绞合型复合芯由圆形碳棒绞制而成，压接过程中各圆形碳棒间可视作点接触，极易压裂碳棒，而异型碳棒间均为面接触，可避免碳棒被压裂。另一方面，相同面积下采用异型碳棒200绞制的加强芯与绞合型复合芯导线相比，其外径更小，提高了导线的抗风偏能力。
55.参照图2，钢丝绳100通过多根钢丝110捻制而成，且钢丝绳100的多根钢丝110可以分散。
56.具体的，除了常规的楔形和压缩型两种端部连接方法外，碳纤维棒端部还可以采用树脂灌注连接。该方法主要通过化学粘接提供拉力，因此为了充分利用碳纤维棒大拉断力的优势，必须加长绞合型复合芯的灌注区域，不利于现场施工。使用钢丝绳替100代绞合型复合芯的中心碳棒，在灌注树脂前可打散钢丝绳100和异型碳棒200，提高导线和树脂的接触面，进而减小灌注区的长度。
57.进一步的，钢丝110的直径范围为0.4～1.0mm。示例性地，钢丝110的直径可以为0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1.0mm。
58.绝缘层400的厚度范围为0.1～3mm。示例性地，绝缘层400的厚度可以为0.1mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm或3mm。
59.本实施例中，参照图1，异型碳棒200的剖面形状为“扇”型，异型碳棒200的剖面尺寸由外至内依次减小设置；异型碳棒200设置为四根，相邻两根异型碳棒200的中心线之间
的夹角为90
°
；钢丝绳100设于四根异型碳棒200的中心，并与四根异型碳棒200绞制。
60.需要说明的是，异型碳棒200的根数不限于为四根，角度也不限于为90
°
，根据异型碳棒200的数量可合理地设置相邻两根异型碳棒200之间的角度。
61.本实施例还提供一种电力线缆，包括前述的碳纤维棒，该电力线缆可用于多种应用场合。
62.本实施例还提供一种如前述的碳纤维棒的制作方法，包括以下步骤：
63.步骤一：通过拉挤工艺加工出多根异型碳棒200；
64.步骤二：钢丝绳100作中心线，多根异型碳棒200作外层，共同绞制为一根钢芯异型碳棒200；
65.步骤三：在绞制过程中添加粘接剂300。
66.在步骤三中，多根异型碳棒200之间、钢丝绳100和异型碳棒200之间均通过粘接剂300粘接在一起，灌注前分散开各根异型碳棒200和钢丝绳100的钢丝110。
67.其中，钢丝绳100是由若干钢丝110绞合在一起，灌注前需要分散钢丝110，使钢丝110与树脂充分接触。
68.根据碳纤维棒的拉断力情况，若拉断力较大，异型碳棒200也需要劈开，然后再灌注，角度越大越好。
69.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。