500kV复合材料横担单回路直线塔的制作方法

本发明涉及一种输电线路工程领域，尤其是涉及一种500kV复合材料横担单回路直线塔。

背景技术：

复合材料在电力行业中已经有了一定范围的应用，如输电线路中使用的复合绝缘子、电站用空心、支柱复合绝缘子、带电作业中使用的绝缘操作杆、绝缘子拉吊工具等。这些绝缘产品在应用前经过了电气、机械及相应的老化试验，在干或湿状态下的闪络试验、泄露电流试验、机械老化试验等方面都显示出较好的特性。

复合材料杆塔在40多年以前已有研究，由于工艺技术和树脂配方问题导致抗老化性能差，寿命短，未能在实际线路工程中得到应用。随着树脂和纤维材料性能的改进和制造技术的进步，复合材料杆塔重新受到世界各国输电行业的重视。

输电线路复合材料杆塔由于其优良的综合性能已经在欧美得到应用，其中研究开发和应用最为成熟的是美国。比如美国的EbertComposites公司、Powertrusion Composites公司、Shakespear公司、North Pacific公司和CTC公司等制品厂家都开发了自己的复合材料杆塔产品。但目前为止由于在原材料成本、加工成型工艺、以及技术方面的局限性，应用仅局限于345kV以下输电线路，尚未大规模推广。

我国在20世纪50年代就对复合材料杆塔进行过研究，但由于当时的材料性能和制造工艺方面的原因，还不能满足输电杆塔所要求的一些性能指标。随着复合材料成本的降低和工艺的进步，国内的相关机构对复合材料杆塔研究的重视程度和积极性越来越高。自2009年开始，国家电网公司组织开展了复合材料杆塔应用研究，多家网省公司、设计院、科研院所及生产制造单位参与配合，复合材料杆塔研究成果已在国内多个省市线路中得到了应用，在材料选型、结构设计、电气及防雷设计、压缩输电线路走廊等方面取得一定的进展。

目前国内主要将复合材料用于220kV及以下电压等级较低的输电线路中，尽管近年来有将复合材料应用于750kV及±800kV输电线路杆塔的先例，但由于这些高电压等级的线路电磁环境等因素的限值，采用复合横担时也不能完全发挥复合材料的绝缘特性，使塔头尺寸充分减小。

考虑到500kV输电线路的电气特性，复合材料杆塔用于500kV输电线路不仅可以节约钢材，利用杆塔的绝缘性，解决输电线路的风偏闪络问题，提高线路安全运行水平，还可以充分减小塔头尺寸，减少走廊宽度，减少树木砍伐，同时利用杆塔轻便、易加工成型的特点，可以降低杆塔的运输和组装成本；利用杆塔的耐腐蚀、耐高低温、强度大、被盗可能性小的特点，可降低线路的运行维护成本；另外由于杆塔颜色可调、无毒害、报废后可再利用，增强了线路的环境友好性。

随着经济、技术与管理的发展，越来越倾向于采用包括运行维护在内的结构全寿命周期的经济、技术以及环境影响等综合指标来评价架空输电线路杆塔结构。随着输电网建设规模的不断扩大，输电线路结构的运行维护问题将日益突出，线路结构的综合费用效益分析将逐步受到重视。复合材料杆塔在全寿命周期内的年平均成本较低，显示出其的技术经济性。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供一种500kV复合材料横担单回路直线塔，该直线塔大大减小了塔头尺寸，缩小了线路走廊，降低了工程投资。

本发明采用的技术方案是：一种500kV复合材料横担单回路直线塔，包括塔身，及设置在塔身上用于悬挂导线的第一横担、第二横担和第三横担，以及设置在塔身顶端的地线支架，其特征在于：所述塔身和地线支架均采用角钢制作，采用螺栓固定连接；所述第一横担、第二横担和第三横担均采用不设接头的通长复合材料制成；所述第一横担和第二横担分设于塔身的两侧，且处于同一水平高度，所述第三横担设置在第一横担和地线支架之间，与第一横担处于塔身的同侧；

所述第一横担、第二横担和第三横担的绝缘结构高度和最小爬电距离(衫裙大小及布置间距)由工频电压(污秽、冰闪)、雷电过电压、操作过电压要求确定，并应由电气性能试验验证；

所述第一横担、第二横担和第三横担悬挂的导线及高压侧金属部件与塔身低压侧金属部件的空气间隙应满足工频电压(污秽、冰闪)、雷电过电压、操作过电压要求。

所述第一横担和第二横担悬挂的导线的水平线间距离应满足：

式中：ki：悬垂绝缘子串系数，D：导线水平线间距离(m)，Lk：悬垂绝缘子串长度(m)，U：系统标称电压(kV)，fc：导线最大弧垂(m)；

所述第一横担和第三横担悬挂的导线的垂直距离≥0.75D；所述第三横担悬挂的导线和地线支架悬挂的地线间的距离，应满足：S≥0.012L+1，式中：S为导线与地线间的距离，L为档距；

所述导线、地线空间布置应满足导线表面场强、无线电干扰、可听噪声等电磁环境限值要求。

作为优选，所述塔身采用非对称布置结构，所述塔身变坡段靠第一横担一侧采用斜线段设计，靠第二横担侧采用直线段设计；塔头整体呈上字型结构，结构紧凑，直线段塔身可在满足电气间隙要求下尽量缩短走廊宽度，结构受力清晰，节点构造简单，使导线横担复合材料的长度和间隙均达到最优。

作为优选，所述第一横担、第二横担和第三横担均斜三角形结构，包括复合支柱绝缘子压管和设置在复合支柱绝缘子压管上方的复合绝缘子串斜拉杆，所述复合支柱绝缘子压管向上倾斜设置，下端通过套管式结构固定连接在塔身上，上端与复合绝缘子串斜拉杆下端固定连接，所述复合绝缘子串斜拉杆的上端通过环-环金具固定连接在塔身上；所述复合支柱绝缘子压管上端通过金具串悬挂导线。第一横担、第二横担和第三横担均斜三角形结构，且所述复合支柱绝缘子压管向上倾斜设置,不仅能保证间隙圆尽量靠近塔身，缩短走廊，又能增大复合横担的长度，以满足线路绝缘的要求。

作为优选，所述塔身横截面为矩形。矩形断面充分考虑了纵向张力小的特点，进行尺寸优化，减小了侧面刚度，有效降低塔重约5％。

作为优选，所述复合支柱绝缘子压管采用不设接头的截面为圆形或环形的通长复合材料构件。圆形或环形截面的截面惯性矩大，整体稳定承载力高，而且复合材料管型构件制作便捷，连接方便。

作为优选，所述复合支柱绝缘子压管上端采用无绝缘子的金具串悬挂导线，可以消除塔头风偏放电故障。

作为优选，所述复合支柱绝缘子压管包括绝缘管体和覆盖在绝缘管体外的伞套，所述绝缘管体由环氧树脂浸渍玻璃纤维缠绕制成，所述伞套通过在绝缘管外整体注射高温硫化硅橡胶材料。

本发明取得的有益效果是：第一横担、第二横担和第三横担均采用不设接头的通长复合材料制成，以简化端部节点构造，避免中间金属接头降低支柱绝缘子电气绝缘性能，节约整体造价；第一横担、第二横担和第三横担在塔身变坡段的布置结构，有利于减少线路走廊宽度，减少树木砍伐，增强线路的环境友好性；第一横担、第二横担和第三横担均斜三角形结构，塔身变坡段非对称布置，使导线横担复合材料的长度和间隙均达到最优，进一步减少线路走廊宽度。

本发明充分利用复合材料优势，节约钢材，降低输电线路的风偏闪络事故概率，提高线路安全运行水平，充分减小塔头尺寸，减少线路走廊宽度，减少树木砍伐和房屋拆迁，同时利用杆塔轻便、易加工成型的特点，降低杆塔的运输和组装成本；利用杆塔的耐腐蚀、耐高低温、强度大、被盗可能性小的特点，降低线路的运行维护成本。复合材料直线杆塔在全寿命周期内的年平均成本较低，显示出其的技术经济性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为横担与塔身连接的结构示意图；

图3为金具串结构示意图；

图4为本发明的典型尺寸示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的一种500kV复合材料横担单回路直线塔，包括塔身1，用于悬挂导线的第一横担21、第二横担22和第三横担23，以及用于悬挂地线的地线支架4。

在一实施例中，塔身1和地线支架4均采用角钢制作，采用螺栓固定连接。第一横担21、第二横担22和第三横担23均采用不设接头的通长复合材料制成，可避免中间支撑的金属接头对电气绝缘性能的影响，有效减小横担长度。500kV复合材料横担单回路直线塔的横担采用复合材料，塔身1和地线支架4采用角钢，既能充分利用复合材料的绝缘特性，同时又可充分利用角钢塔身强度高、刚度大的特点，避免整塔结构变形过大。

对于复合材料杆塔，国内外的研究主要集中在“单杆式”上。通过调研发现复合材料的弹性模量低，一般为20GPa左右，约为钢材的1/10，可以预计，单杆式复合材料杆塔在实际负荷下变形很大。所以在进行结构选型时，应考虑刚度大的结构形式，以增大结构刚度来弥补材料弹性模量的不足。经过实际工程的检验，对于500kV的大型输电杆塔，单杆式结构难以满足其强度和刚度的要求。

鉴于复合材料弹性模量低和抗压强度离散性大的特点，若整个“格构式”塔均采用复合材料设计，可能有以下几点问题：(1)结构变形较大，可能成为设计控制因素；(2)对应一般输电塔，复合材料塔的构件规格和连接钢件规格较大，接头连接长度过长等一系列问题；(3)输电杆塔采用复合材料主要是想利用其绝缘特性，而塔身中下部无绝缘要求，塔身下段采用复合材料没有意义；(4)国内复合材料的工艺尚待完善，构件的尺寸规格较少且使用限制较多，可能在优选过程中浪费材料。

综上，本实施中，500kV复合材料横担单回路直线塔的横担采用复合材料，塔身1采用角钢的方案，既能充分利用复合材料的绝缘特性，同时又可充分利用角钢塔身强度高、刚度大的特点，避免整塔结构变形过大的缺陷。

在一实施例中，第一横担21和第二横担22分设于塔身变坡段11的两侧，且处于同一水平高度,第三横担23设置在第一横担31和地线支架4之间，与第一横担21处于塔身变坡段11的同侧,塔身变坡段11采用非对称布置结构，即塔身变坡段11靠第一横担21一侧采用斜线段设计，靠第二横担22侧采用直线段设计；塔头整体呈上字型结构，结构紧凑，直线段塔身可在满足电气间隙要求下尽量缩短走廊宽度，结构受力清晰，节点构造简单，使导线横担复合材料的长度和间隙均达到最优。

若采用酒杯型塔头，由于三相导线在同一个水平线上，其走廊宽度明显变宽，只是在高度上有一定程度的减小，并且其节点构造非常复杂。若采用上字型塔头，且塔身变坡段11采用对称布置结构，会导致第二横担22在满足复合材料最小长度时，间隙还有很大裕度，造成塔材和走廊宽度的浪费。

第一横担21和第二横担22悬挂的导线的水平线间距离应满足：

式中：ki：悬垂绝缘子串系数，D：导线水平线间距离(m)，Lk：悬垂绝缘子串长度(m)，U：系统标称电压(kV)，fc：导线最大弧垂(m)；

在一实际工程中，经计算，第一横担21和第二横担22悬挂导线间水平距离最小约为8.5m。第一横担21和第三横担23悬挂的导线的垂直距离≥0.75D(上下层导线间垂直距离)，即6.21m。

第一横担21和第三横担23悬挂的导线之间(上下层相邻导线间)的最小水平偏移，500kV线路为1.75m。此外，为了满足防雷要求，500kV单回线路的保护角不宜大于10度；且在一般档距的档距中央，导线与地线间的距离，即第三横担23悬挂的导线和地线支架4悬挂的地线间的距离，应满足：S≥0.012L+1，式中：S为导线与地线间的距离，L为档距。

第一横担21、第二横担22和第三横担23的绝缘结构高度和最小爬电距离(衫裙大小及布置间距)由工频电压(污秽、冰闪)、雷电过电压、操作过电压要求确定，并应由电气性能试验验证。

第一横担21、第二横担22和第三横担23悬挂的导线及高压侧金属部件与塔身低压侧金属部件的空气间隙应满足工频电压(污秽、冰闪)、雷电过电压、操作过电压要求。

复合横担的尺寸不仅要满足空气间隙的要求，还应考虑最小电弧距离，爬高比、金具节点长度及制造工艺要求等因素。

如图2所示，在一实施例中，第一横担21、第二横担22和第三横担23均斜三角形结构，包括复合支柱绝缘子压管211和设置在复合支柱绝缘子压管上方211的复合绝缘子串斜拉杆212，复合支柱绝缘子压管211向上倾斜设置。

结合以往500kV紧凑型输电线路的设计经验，复合支柱绝缘子压管211及复合绝缘子串斜拉杆212的最小电弧距离取4400mm、最小爬电距离取16010mm是满足要求的。横担与塔身和横担端部的金属连接部分按1000mm考虑，故复合横担的长度为不小于5400mm。基于上述复合横担的长度要求，导线与横担布置时，如果按照间隙圆控制，横担按照常规的下平面水平布置，则复合横担的长度缩短为4700mm，横担两侧金属件的长度无法满足复合横担绝缘的要求。因此复合横担设计成斜三角，且复合支柱绝缘子压管211向上倾斜设置，该横担结构不仅能保证间隙圆尽量靠近塔身，缩短走廊，又能增大复合横担的长度，以满足线路绝缘的要求。

本实施例中，复合支柱绝缘子压管211下端通过套管式结构固定连接在塔身1上。通过调研发现，复合材料连接困难，目前国内的处理方式主要以下三种：

a)预埋金属件接头、通过金属件接头相连；

b)特殊措施打孔，再利用金属紧固件进行连接；

c)螺栓连接后辅以高强度高韧性结构胶胶接。

这些连接方法中，b类节点和c类节点一般均是在工厂进行，现场组装质量难以控制，并且成本较高，不适合输电杆塔结构现场组装的要求。而a类节点虽然满足现场组装的要求，连接方便，但由于需要在成型过程中预埋金属接头，技术要求较高，开模费用大，并不利于规模生产。

借鉴上述三种连接方式的优缺点，并结合输电杆塔结构的具体特点，推荐套管式节点，该节点生产过程为在复合材料型材成型后，利用胶结连接金属件，再通过金属件进行螺栓连接。套管式节点具有以下优点：

a)提高了节点的承载能力：由于采用在复合材料外套钢管式的处理方式，在荷载作用下，钢套管对FRP(纤维增强复合材料)构件形成了一定的约束作用，限制了变形，提高了其承载力；

b)传力可靠：这类节点主要借鉴了钢结构的思想，与传统的钢结构类似，设计经验较为成熟，传力明确可靠；

c)连接方便：套管在工厂与复合材料进行胶结，现场只需进行金属件之间的螺栓连接，这与传统钢结构完全相同，技术要求较低，便于现场组装。

复合支柱绝缘子压管211与塔身1采用套管式节点连接，由于塔身1采用了角钢构件，借鉴以往钢管塔节点的设计经验，复合支柱绝缘子压管211下端可以采用C形或十字形连接与塔身1相连。

复合支柱绝缘子压管211上端与复合绝缘子串斜拉杆212下端固定连接，复合绝缘子串斜拉杆212的上端通过环-环金具固定连接在塔身1上；复合支柱绝缘子压管211上端通过金具串3悬挂导线。

在一实施例中，复合支柱绝缘子压管211上端采用无绝缘子的金具串3悬挂导线，缩短导线的悬挂长度，可以消除塔头风偏放电故障。本实施例中采用210kN悬垂金具串3，可满足荷载需求，金具串长选用1525mm，可以满足规程对纵向不平衡张力的要求；此外，为了加强复合横担杆塔线路的安全可靠性，可考虑采用有限握力线夹、释放型防振锤等金具，以释放事故时(断线)的纵向不平衡张力。

如图3所示，金具串3包括挂点金具31、连接金具32、联板33和悬垂线夹34，挂点金具31上端与复合支柱绝缘子压管211连接，下端通过连接金具32与联板33连接，联板33通过悬垂线夹34用以悬挂分裂导线。

在一实施例中，复合支柱绝缘子压管211包括绝缘管体和覆盖在绝缘管体外的伞套，绝缘管体由环氧树脂浸渍玻璃纤维缠绕制成，绝缘管缠绕层厚≤15mm，伞套通过在绝缘管外整体注射高温硫化硅橡胶材料。

复合材料具有可设计性，合理的选用树脂体系以及纤维的排列布局都将影响其最终的力学指标。在制造和使用过程中，也必须考虑其力学性能，以保证产品的质量和使用寿命。树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。由于复合材料在不同荷载作用下的纵向弹性模量在25～50GPa之间，相比于钢材而言要低得多，因此在实际工程使用中的变形较大。而横担过大的变形将影响输电线的电气安全距离。因此，应在设计过程中考虑复合材料横担的刚度问题。通过对空心及支柱复合绝缘子的力学性能进行的大量技术研究表明，复合材料的力学性能主要由树脂配方、固化工艺和缠绕工艺等因素决定。另外如果复合材料横担采用的绝缘管壁厚较厚时，在固化过程中产品容易开裂，所以绝缘管缠绕层厚不宜高于15mm。

大多数的树脂基复合材料处在大气环境中、浸在水或海水中或埋在地下使用，有的受到各种特殊环境的影响，在空气、水及化学介质、光线、射线及微生物的作用下，其化学组成和结构及各种性能会发生各种变化。在许多情况下，温度、应力状态对这些化学反应有着重要的影响。复合材料的老化破坏可能引起输电线路的停电事故。复合材料的树脂基体直接受紫外线照射影响容易老化，这是制约复合材料杆塔应用的重要因素。因此，树脂配方的防老化研究应该作为重要的关键技术指标。目前，采用树脂与玻璃纤维复合材料通过缠绕成型，并依据IEC61109通过了1000小时紫外老化试验和疝灯老化试验验证，结合其他行业(船舶和航空)材料应用情况的证明，能够确定采用改性后的环氧树脂材料可以满足复合材料输电杆塔30年的使用寿命。同时，可以通过环氧树脂绝缘管外面整体注射高温硫化硅橡胶材料，进一步提升复合材料横担的抗老化性能。

复合材料的电气试验结果表明，复合材料虽然具有较高的的绝缘性，在受潮、淋雨及污秽情况下，仍有一定的导电性能，并且，材料也有一定的憎水性和憎水迁移性，但它与玻璃和瓷绝缘子一样，耐污性能不及有硅橡胶伞套的复合绝缘子，且材料在耐电痕方面与复合绝缘子硅橡胶(>4.5级)还有一定差距。因此，横担采用带硅橡胶伞套的复合材料，以加大爬电距离，提高其耐污性能，并增强其耐电痕及憎水迁移性。

在一实施例中，复合支柱绝缘子压管211采用圆形或环形截面构件，圆形或环形截面的截面惯性矩大，整体稳定承载力高，而且复合材料管型构件制作便捷，连接方便。

复合支柱绝缘子压管211主要承受轴心荷载，其构件截面型式选择的主要原则：

(1)满足电气性能要求；

(2)满足强度和稳定的承载力要求；

(3)制作简便；

(4)连接方便；

(5)截面开展而壁厚较薄，以满足刚度要求。

对于轴心受压构件，截面开展更具有重要意义，复合材料由于弹性模量较低，其整体稳定问题远较钢构件的稳定问题突出，因此选择的截面更应开展而壁厚较薄，使其截面惯性矩尽可能大(也不能过大，要考虑构件的局部稳定)，以提高构件的稳定承载能力。另外采用截面开展的截面，在同样的截面刚度情况下，用料相对更经济。

复合材料拉挤型材的截面形式可根据需要设计成各种形状，主要有“L”型、“○”型和“□”型等，综合比较各类截面，对于相同截面面积的各类截面型式，以圆形截面的截面惯性矩最大，其整体稳定承载力也最高，而且复合材料管型构件制作便捷，连接方便。同时，目前支柱绝缘子也主要采用圆形构件，其电气性能满足工程应用要求。

综上，本实施例中，复合支柱绝缘子压管211采用圆形或环形截面构件作为主要受力构件。

在一实施例中，塔身1横截面为矩形。矩形断面充分考虑了纵向张力小的特点，进行尺寸优化，减小了侧面刚度，有效降低塔重约5％。

如图4所示，按典型设计条件(规划水平档距为420m，垂直档距为550m，计算呼称高为36m，采用JL1/LHA1-465/210导线，设计风速27m/s，设计覆冰10mm，海拔小于500m)

按杆塔使用地区污秽条件确定污秽等级。例如取统一爬电比距取47mm/kV，复合支柱绝缘子压管上方211的复合绝缘子串斜拉杆212的公称爬电距离不小于16010mm，结构高度不小于4400mm，最小电弧距离不小于3900mm。

金具串5长度由导线不均匀覆冰时的不平衡张力和断线张力(或纵向不平衡张力)限值确定。若按导线不均匀覆冰时的不平衡张力和断线张力(或纵向不平衡张力)分别按照最大使用张力的10％和20％设计，金具串长h＝1.5m。

根据带电部分对接地部件的工频电压、操作过电压、雷电过电压和带电作业空气间隙要求，确定复合支柱绝缘子压管211的布置角度，优先采用斜向布置方式，以缩小线路走廊宽度，同时满足线间距离和电磁环境要求，确定的L1＝7780mm，L2＝6230mm，H2＝7000mm，H4＝6250mm，H5＝7550mm；由导线间水平偏移确定L3＝6030mm；由导地线水平偏移、导地线防雷要求，确定导地线布置尺寸H1＝8500mm，H3＝6000m，L3＝6030mm，L4＝7780mm，L5＝6230mm

本发明的500kV复合材料横担单回路直线塔的经济性分析：

采用本发明的复合材料横担可将悬垂串长由5.6m缩短为1.5m，在对地距离相同情况下，复合材料横担杆塔的呼高比传统角钢塔降低4m。以ZB27101为例，将32m呼高复合材料横担杆塔与36m呼高传统角钢塔经济性进行比较，经初步测算，由于取消了绝缘子，在相同的使用条件下，复合材料横担杆塔的呼高比传统铁塔有所降低，杆塔全高有所增加，塔头部分结构形式更加简洁、传力明确，杆塔风荷载减小，杆塔重量减轻，基础作用力也相应减小，造价降低。

以某一实际的500kV线路工程平丘地段的直线塔为例，设计风速27m/s，设计冰厚10mm，与相同规划条件的复合材料横担杆塔进行经济性对比分析。在经济性分析时，考虑了材料费、运输费、安装费等本体投资，铁塔材料费按7800元/t考虑，复合材料按25000元/t考虑，塔材安装运输费按1525元/t考虑，混凝土按3348元/m³考虑。

当呼高为36m时，常规ZB27101塔重约为14.76t，走廊宽度约为32.2m。而对于相同规划条件下的500kV复合材料横担杆塔，呼高仅为32m，塔重(包含复合材料横担)约为12.242t，降低约17.1％，走廊宽度约为24.0m，减小25.6％，同时取消了悬垂绝缘子，其本体造价降低约10.4％。

采用复合横担耐张塔，则可以将走廊宽度从32.2m减小为24m，降低了25.6％。若按常规杆塔每公里房屋拆迁面积400平米，房屋拆迁补偿费用为1000元/平米考虑，可低通道清理费用约1018万/100km(直线、耐张均按降低25.6％走廊宽度)，将产生十分明显的经济效益和社会效益。

本发明的500kV复合材料横担单回路直线塔具有以下优点：

1)、横担采用复合材料，塔身采用角钢的方案。既能充分利用复合材料的绝缘特性，同时又可充分利用角钢塔身强度高、刚度大的特点，避免整塔结构变形过大的缺陷。

2)、塔头采用上字型塔头，横担为斜向三角形，塔身非对称布置。该方案使导线横担复合材料的长度和间隙均达到最优，可有效减小走廊宽度25.6％，且能有效降低塔重。

3)、通过在横担与塔身连接处设置转动节点或者采用有限握力线夹，有效降低或消除不平衡张力差，并进而采用矩形断面塔身，可有效降低塔重约5％。

4)、横担结构型式采用斜向、不设接头的通长复合材料横担方案。该方案由于无中间金属节点且为斜向，在满足电气间隙的前提下可尽量减小复合材料长度和导线挂点到塔身的距离，有效降低塔重。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。