专利名称：输电导线用高强纤维复合芯成型装置的制作方法
技术领域：
实用新型是对输电导线用高强纤维复合芯制备成型装置的改进，尤其涉及一种生 产效率高，速度快，一次成型成型质量好的输电导线用高强纤维复合芯成型装置。
背景技术：
铝导体高强纤维复合芯架空输电导线自发明以来，以膨胀系数小，重量轻，载流量 倍容等优点被国内外电力行业青睐。其中关键承力构件高强纤维复合芯，较多采用至少二 种纤维同心复合结构，例如中国专利CN1649718所述铝导体增强电缆复合芯，由树脂基碳 纤维内层芯和树脂基玻璃纤维外层同心复合。中国专利CN101325098高强纤维复合加强 芯线缆，有沿轴向平行排列、均勻分布于第一环氧树脂固化物中碳纤维内层；沿轴向平行排 列、均勻分布于第二环氧树脂固化物中玻璃纤维外层。中国专利CN101494092架空输电线 路导线芳纶纤维与碳纤维复合芯，采用热塑性工艺将PE涂覆在芳纶纤维和热固性树脂复 合而成的内包裹碳纤维加强芯杆体上。上述二种或以上增强纤维树脂基同心复合芯的制备，为确保外层纤维能均勻包履 于内层芯外围，现有技术均采用按纤维层数分别浸胶，内层芯预成型固化，后复合外层纤维 成型固化方式，其典型如中国专利CN101246765，内外纤维分别浸胶，内层芯先预固化成型， 后复合外层纤维的成型方法和装置(图2)，内层芯高强纤维丝(例如碳纤维)19通过敞开 式浸胶槽21浸渍树脂，经第一成型板23挤压成型，进入第一加热固化模24加热预固化，得 到成型预固化内层芯26 ；外包裹纤维20(例如玻璃纤维)，经另一浸胶槽22浸渍相同树脂 后，通过复合成型板25包裹复合，进入第二加热固化模27加热固化成复合芯28。上述采用内外纤维分别浸胶，内层芯先成型预固化后再复合外层芯固化的二次或 多次固化复合成型装置，其不足一是多了一个内层芯预成型抱紧模，成型牵引阻力大，生 产效率低下，产能只能在600-800毫米/分钟，增加了生产成本；二是二次或多次固化，工艺 控制困难，如果撑握不好，则容易产生多次固化不可避免带来的复合芯间分层，降低了复合 芯的综合性能；三是人工补充树脂配料计量准确性差(固化树脂是由两种或两种以上树脂 按比例混合，如果混合比不符合要求，则会影响固化后复合芯性能)，既破坏了工艺稳定性， 又增加了成本；四是槽底沉淀余胶容易变性，不仅增加了树脂用量，而且影响树脂的固化性 能，同时也影响复合芯的性能；五是敞开式浸胶槽，树脂易挥发，不仅对人和环境造成污染， 而且会带来对树脂的污染，同样影响成型复合芯的性能。上述不足仍有值得改进的地方。
实用新型内容实用新型目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种一次浸渍复合、一次固化 成型，可以实现高速生产的输电导线用高强纤维复合芯成型装置。实用新型目的实现，主要改进是采用一个浸渍槽，并将浸渍槽后端导丝板，改为带 预成型内芯的导丝成型板，以及设置树脂自动配料系统和浸渍槽树脂循环系统，从而克服 上述现有技术的不足，实现实用新型目的。具体说，实用新型输电导线用高强纤维复合芯成型装置，包括依次串联的树脂浸渍槽，浸渍槽前后的导丝板，加热成型模具，其特征在于 树脂浸渍槽为一个，槽体上分别有进胶口和底部出胶口，进胶口与树脂配料系统相连，底部 出胶口外有循环泵及管道与浸渍槽连通，浸渍槽轴向前后端板分别为前分丝导丝板和后导 丝成型装置，所说后导丝成型装置由导丝板和相连的内层芯成型管组成，树脂配料系统为 与配料树脂数相同储料筒和各自出料计量装置组成，可以按设定配料向浸渍槽补充混合树 脂。实用新型中树脂浸渍槽，一种较好为采用封闭槽体结构，可以减少成型过程中树脂挥发物对 生产环境及操作人员的影响，以及避免外界杂质污染物进入污染树脂。浸渍槽前端前分丝导丝板，其作用与现有成型装置中前导丝板结构及原理基本相 同，主要是将进入浸渍槽中纤维相对分开，有利于各纤维充分浸渍树脂，其基本结构为在一 板上分布有众多供纤维通过的通孔。后导丝成型装置，主要功能是先使内层芯预成型，然后使外层纤维以包裹形式包 覆于预成型内芯外周，然后共同进入后方的加热固化成型装置，进行热固化定型。其基本结 构有二部分组成，一为中心有供内层芯纤维通过的通孔，和外层纤维包围内层芯的外围分 散孔组成的导丝板，二中心内层芯通过孔后有一内层芯成型管，使原本分散的浸渍树脂的 内层纤维得到挤压聚合成束，这样有利于外层纤维以包裹形式包覆于内层芯外周，从而实 现一次浸渍包覆成型。试验表明，内层芯成型管，一种较好为锥形管，一内锥形成型通道有 利于实现相对较高的牵引速度，提高成型生产效率，二外周锥形结构有利于外层纤维复合， 可以减少外层复合纤维与成型管的磨擦擦伤。其中更好为内层芯成型管内壁面或至少出口 端内周加工成毛糙面或锯齿状，使外层纤维与内芯纤维结合面呈嵌入式锯齿结构复合(非 光滑圆周复合)，可以有效克服内外层纤维层的分离。对于多层(η层)纤维，其预成型管可 以为η-1同心管套合。成型管长度，视导丝成型装置与后方加热固化模口距离，以及拉挤速 度而定，一般以5-20cm为好。前后导丝板的材料，与现有技术相同，可以是不锈钢，陶瓷及 其它硬质材料。树脂出料计量装置，较好采用现有技术中的计量泵(例如齿轮、活塞、螺杆泵等)， 当然其他计量装置也可以应用，根据拉挤速度，计量出料速度可以为30 800毫升/分钟。 储料筒，其形状结构没有特别限定，例如不限于长方形，圆柱形，多边柱形等，体积容量较好 在200 2000毫升。为有利于提高储料筒中树脂的流动性，使计量配料更准确，一种较好 为储料筒带恒温，搅拌，抽真空装置，例如夹套结构。为有利于配合树脂的充分混合，一种较 好是储料筒计量出料后，先经一混合管混合后再向浸渍槽补充。实用新型输电导线用高强纤维复合芯成型装置，相对于现有技术，由于改进将浸 胶后导丝板改为带内层芯成型管的后导丝成型装置，从而可以实现二种或以上纤维同心复 合一次浸胶复合成型，一次性固化，以及在浸渍槽底部设有树脂循环装置，和自动树脂配料 补给装置，浸渍槽采用封闭结构。由于减少一个内层芯预成型抱紧模，减小了成型牵引阻 力，从而提高生产速度，试验装置可以达到1000 1500毫米/分钟，是原来二次成型的 1. 67-1. 87倍。树脂回流循环克服了敞开式胶槽余胶沉在槽底变性，影响复合芯性能的弊 端，也提高了树脂原料利用率，降低了树脂原料消耗，可以降低消耗5-10%。封闭浸渍槽，不 仅减少了生产过程对环境及操作者的污染，而且能有效减少外界因素对树脂的污染。自动配料，不仅树脂配料准确，而且也减少了浪费。复合芯一次固化，还能消除多次固化带来的 分层现象，有利于提高整个复合芯制品的综合性能。实用新型复合芯成型装置，自动化程度 高，节约了人力资本，并且原料利用率高，用胶量少，生产速度快，产品质量稳定，对环境友 好。以下结合一个优化具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解实用新型，但实施 例具体细节仅是为了说明实用新型，并不代表实用新型构思下全部技术方案，因此不应理 解为对实用新型总的技术方案的限定，一些在技术人员看来，不偏离实用新型构思的非实 质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属 实用新型保护范围。
图1为实用新型高强纤维复合芯成型装置结构简图。图2为现有技术高强纤维复合芯成型装置结构简图。图3为图1中前导丝板示意图。图4为图1中后导丝成型装置平面示意图。图5为图4纵剖结构示意图。图6至图8为另外几种后导丝成型板平面示意图。图9至图11为后导丝成型板导丝孔常用几种形状。图12为另一种成型复合芯截面结构示意图。图13为再一种成型复合芯截面结构示意图。
具体实施方式
实施例1 参见图1、3、4、5，实用新型输电导线用高强纤维复合芯成型装置，包括 基本封闭的浸胶槽13，内置成型粘结树脂，轴向两端分别有前导丝板10和导丝成型板11。 浸胶槽上方有配料树脂原料筒5和6 (数量视配合树脂而定)，原料筒为夹层恒温加热结构， 并有搅拌、抽真空装置(用于消除树脂内部气泡)，确保粘结树脂能自动流淌下落，原料筒 下方分别有各自计量泵7和8按设定混合比定量排料，各排料经混合管9混合向浸胶槽补 充粘结树脂。浸胶槽底部有通孔连接循环泵16及回流管12，与混合管9相通，将浸胶槽底 部树脂回流重新打入浸胶槽(形成粘结树脂的循环，防止粘结树脂沉淀变性)。前导丝板 10均勻开有众多通孔29，将内外纤维均勻分开，有利充分浸渍树脂。导丝成型板11，中心有 与成型内芯大致等径的圆孔31，外周均布有包围的外层纤维导丝孔30 (使外层纤维均勻分 布在内层纤维外周，形成包裹内芯结构)，中心圆孔31轴向连接一长度为8cm的锥形内层芯 成型管11. 1，使碳纤维内层芯通过此管得到聚合整形成圆。浸胶槽13后方有加热固化定型 模14，使浸渍树脂纤维复合芯固化定型。复合芯成型，内层芯碳纤维2、3和包裹的外层玻璃纤维1、4，经导丝板10上导丝 孔29均勻分散，并使玻璃纤维均勻分布在碳纤维外层形成包围分布，分散的内外层纤维进 入浸胶槽13使各纤维丝均勻浸润树脂，内层芯碳纤维丝经导丝成型板11中心圆孔31，并被 锥形内层芯成型管11. 1挤压聚合成内芯，外周玻璃纤维丝则仍分别通过外围孔30，形成对 内层芯的均勻包围，共同进入后部的加热固化成型模14，被挤压形成同心复合，并在其中受热使树脂固化定型得到复合芯15。成型过程中，浸胶槽上部树脂原料筒5和6，按设计配比 定期或不定期向浸胶槽13补充混合树脂，并且浸胶槽中树脂通过循环泵16使树脂不断循 环，防止树脂沉淀变性。实施例2 参见图12，如实施例1，将后导丝成型板11轴向锥形预成型管11. 1，内 壁面或至少出口端内周加工成梅花形、糙面形、锯齿状等，使外周玻璃纤维与内芯高强纤维 结合面呈镶嵌型复合，可以有效克服内外层纤维层的分层。实施例3 参见图13，如前述，复合芯还可以做成内外三层复合结构。浸胶槽轴向后部的导丝成型板11，中芯孔及外周导丝孔，其孔布局及孔形可以按 图6-11变化。对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公 开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他 方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，例如前后导丝板孔 形及布局改变，配料树脂筒个数变化，及配料方式的变化，内层芯成型管为直管，等等的非 实质性改动，同样可以被应用，都能实现与上述实施例基本相同功能和效果，不再一一举例 展开细说，均属于本专利保护范围。
权利要求输电导线用高强纤维复合芯成型装置，包括依次串联的树脂浸渍槽，浸渍槽前后的导丝板，加热成型模具，其特征在于树脂浸渍槽为一个，槽体上分别有进胶口和底部出胶口，进胶口与树脂配料系统相连，底部出胶口外有循环泵及管道与浸渍槽连通，浸渍槽轴向前后端板分别为前分丝导丝板和后导丝成型装置，所说后导丝成型装置由导丝板和相连的内层芯成型管组成，树脂配料系统为与配料树脂数相同储料筒和各自出料计量装置组成，可以按设定配料向浸渍槽补充混合树脂。
2.根据权利要求1所述输电导线用高强纤维复合芯成型装置，其特征在于树脂浸渍槽 为封闭槽体。
3.根据权利要求1所述输电导线用高强纤维复合芯成型装置，其特征在于内层芯成型 管长 5-20cm。
4.根据权利要求1、2或3所述输电导线用高强纤维复合芯成型装置，其特征在于内层 芯成型管为锥形管。
5.根据权利要求4所述输电导线用高强纤维复合芯成型装置，其特征在于内层芯成型 管内壁面或至少出口端内周为梅花形或糙面形或锯齿状的非光滑圆周面，使内外层呈镶嵌 型复合。
6.根据权利要求1所述输电导线用高强纤维复合芯成型装置，其特征在于出料计量装置为计量泵。
7.根据权利要求1所述输电导线用高强纤维复合芯成型装置，其特征在于计量出料速 度为30 800毫升/分钟。
8.根据权利要求1、6或7所述输电导线用高强纤维复合芯成型装置，其特征在于各计 量出料下方有汇合混合管。
9.根据权利要求1所述输电导线用高强纤维复合芯成型装置，其特征在于储料筒有恒 温，搅拌，抽真空装置。
10.根据权利要求9所述输电导线用高强纤维复合芯成型装置，其特征在于储料筒为 夹套结构。
专利摘要本实用新型是对输电导线用高强纤维复合芯制备成型装置的改进，其特征是树脂浸渍槽为一个，槽体上分别有进胶口和底部出胶口，进胶口与树脂配料系统相连，底部出胶口外有循环泵及管道与浸渍槽连通，浸渍槽轴向前后端板分别为前分丝导丝板和后导丝成型装置，所说后导丝成型装置由导丝板和相连的内层芯成型管组成，树脂配料系统为与配料树脂数相同储料筒和出料计量装置组成，可以按设定配料向浸渍槽补充混合树脂。本实用新型复合芯成型装置，自动化程度高，节约了人力资本，并且原料利用率高，用胶量少，生产速度快，产品质量稳定，对环境友好。
文档编号B29C70/54GK201745180SQ20092028462
公开日2011年2月16日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者周泽, 徐静, 成祥, 龚欣明 申请人:远东复合技术有限公司