改进的架空线杆修理系统的制作方法

专利名称：改进的架空线杆修理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种修理和/或加固和/或防护架空线杆的改进方法和装置。
架空线杆广泛被用于支撑电力和无线电通讯线路中，木制的架空线杆在安装之前常用木材防腐油类的物质压力浸渍处理，以减少腐烂现象，但这种现象仍然发生，通常是由中心向外发展的。
腐烂的原因通常是(a)防腐油没有渗透到杆的中心部分。
(b)有些土壤内含化学化合物，这种化合物甚至可以侵蚀处理过的土材。
通常，架空线杆被埋在1至1.5米深的地面以下。这样，杆的最低端通常位于地下水位以下。由于水向着地平面蒸发的向上的虹吸作用，杆在地面以下的部分在安装后经过一段时间便趋向于永久饱和状态。
杆的腐烂至少在一定程度上是由于大气中的真菌孢子的破坏作用。这些孢子在地面以上是在高温下最活跃。而在地面以下是在潮湿的环境中最活跃。
因此，杆的腐烂最易发生在与地平面相齐的部位或者是刚好高出地平面的部位。这个区域恰好是受到最大弯曲力矩的地方，因此也是杆需要自身最强固的地方。
在恶劣的气候条件下，会产生较高的上述弯曲应力，这种情况下甚至连新的杆也会断裂。为此原故，失去大于40%的牢固性的杆(即杆的强度少于其通常强度的60%)要被新杆所替换。因为杆经常是安装在运输难以达到的工地上，这种替换并不总是容易做到的。长期中断设备使用的现象便可能发生。由于木材资源的便利(以及木材对有适当装备的工人来说相对容易清理)，尽管它们会腐烂，木制杆在世界许多地区还是更喜欢被采用。木制杆的替换物如钢筋混凝土杆及玻璃纤维加强的合成树脂杆，同样在杆的靠近地平面附近的部位会发生损坏。
本发明提供一种在原地修理架空线杆的改进的装置和方法。
上述这种加固装置和方法应能使杆的强度增至相当于新杆，应能在现场顺利完成，应只需接近杆的基础部分而不会发生中断设备使用的现象，并且能抗腐蚀和其它侵袭，维修后的杆不需要进一步维护就具有很长的工作寿命。
在公开的专利有很多的杆的加固方法为主题的专利，其中包括我们自己公开的欧洲专利EP-A-0178842，其中描述了一种在现场修理架空线杆的方法，这种方法提供一个围绕杆的相当长的套管(部分位于地下，部分位于地上)将一种抗缩的，可硬化，可浇注的化合物浇注到杆和套管之间的环形空间内，形成与套管和杆结合在一起的固体填充物层。
尽管这种系统在一段时间内工作得很好，杆的内部还是会产生膨胀力，例如，由于较高的水含量会导致杆的膨胀，然后使浇注和环形填充材料裂开，最后是套管材料断裂，特别是连接部位。
我们已经发现在杆和填充材料之间使用可压缩的中间层可以克服上述问题。
根据本发明的修理和/或加固和/或防护由地面向上伸出的架空线杆的装置包括一个刚性套管，此套管环绕杆，其内圆周与杆有一定间隔，并基本盖住杆的被损坏或易受损坏的部分，这部分通常位于地下到地面上的过渡部分;所述装置还包括一个可压缩的弹性材料制成的紧箍在杆上的中间层，以及一个置于中间层和套管之间的间隙内的可硬化的填充材料。此装置还可进一步包括一安装在套管底部的止挡，以防止填充材料从套管底部漏出。
本发明还进一步提供一个架空线杆，环绕此杆被损坏部分和/或要加固和/或要防护那部分，由可压缩的弹性中间层向内与此杆结合，向外与一合成物结合，此合成物包括一个硬化的填充物层，此填充物层围绕并至少机械地和可压缩弹性中间层结合在一起，且在现场硬化于中间层和套管之间。此套管围绕所述填充物层且至少机械地与其结合在一起。
本发明进一步提供了一种在现场修理和/或加固和/或防护架空线杆的方法，包括将可压缩的弹性中间层围绕杆固定，以便中间层至少是用机械方法固定在杆上，将套管围绕在绕着中间层的杆的一段要修理和/或加固和/或防护的部分并与中间层保留一定空隙，并在套管与中间层之间注入可硬化的填充材料，并允许可硬化填充材料硬化。应当选择既能和套管又能和中间层结合在一起的可硬化材料，所述的四个构件(杆、中间层、填充物层和套管)之间至少应是机械地结合在一起，来获得本发明的理想效果。
由上可见这些措施至少能使杆受到有效的保护和加固。特别是这些措施还能提供有效的现场维修能力。修好的杆在其修理区域具有四个结构件，杆自身、中间层、硬化的填充物层及套管;后者仍为最终组合装置的一部分。
在上述所有情况中，套管可分解成几个部分，沿纵向分为两个或多个部分，然后机械地拼合在一起或粘接在一起或两种方法联合使用。最好是使套管在地上的安装高度和地下的安装高度大致相等(通常需要在靠近杆的周围地面作挖掘工作)。
如上所述，未经防护的杆的腐烂易发生在刚好超过地平面以上的部位，在这一部位，杆处于永久的水饱和状态。通过围绕杆的上述部位设置一防护套管，水在虹吸作用下被引向杆的高度更甚，当达到套管顶端时水可蒸发掉。
因此，由于任何新的腐烂趋向于发生在杆的更高部位，上述套管的设置延长了杆的使用寿命。这样至少可以使用20～30年。套管还可在杆的支点位置即与地面相齐的地方(此处弯曲力矩最大)起到保护和加固杆的作用。
再者，环绕杆的中间层对杆因气候变化和/或潮湿条件而产生任何膨胀或收缩和/或因受力而产生一定运动时起到补偿作用。
尤其是由于水汽由地面向上到达套管顶部时，杆的内潮湿的成份不断增加而引起杆的膨胀时，中间层是可被压缩的。
由于能容纳杆的这种膨胀，中间层保护了其外面环绕的填充物层免受这种径向压力，因而防止了填充物层的开裂或龟裂。
套管的最佳长度一般为0.5m至3m之间，这个长度一般是位于地上和地下两部分均分。套管可以一直延伸到杆的底端，例如地面以下1至1.5米的地方或者不到底端的地方。通常套管长度应为受到或易于受到损坏或腐烂的杆的那段长度再加上0.5米。
弯曲应力主要是发生在拉伸面方向，故套管或其材料最好为具有较高的方向特性(各向异性)，就是说在其纵向上有较高的强度。套管材料可以是用玻璃、聚芳酰胺、碳或金属纤维最好至少沿套管纵向加强的不饱和聚酯、乙烯基酯或环氧树脂。Pultrusion是制造上述套管的方法之一，当然其它模塑方法也可使用。玻璃纤维加强的水泥和纤维(特别是玻璃纤维)加强的热塑塑料也可以用于制造套管。
和上述各向异性材料在主要方向具有同等强度的各向同性材料，如不锈钢、合金钢和其它防腐蚀材料或涂层金属都可以用于制造套管。
为了保证填充材料和套管之间有良好的粘着力，套管的内表面可以粗糙处理或涂料处理。
同样，在套管和中间层安装之前，杆的表面应除去任何松散物质、灰尘等，如果需要还应涂层处理以改善中间层和杆之间的机械拼合的粘接性能。
在套管的底端应有一个构件将套管和杆之间的缝隙密封住，同时使套管和杆同心。对于某些填充材料可以直接用地土来密封。
填充材料可以是范围很广的物质有机的或无机的材料均可，但其需具有下述两种功能(a)和套管及中间层均能结合在一起，至少从机械角度上能和它们粘聚或粘结在一起，最好形成一个完整的物理-化学的结合物。
(b)在施加弯曲应力时，能使载荷由杆经中间层和填充材料传递到套管上。
这些填充材料应当是在现场搬运方便，在任何气候条件下都可使用，具有最小的，最好为零的体积收缩，具有足够的低粘滞度来填充木制杆的裂纹和裂缝。其分步浇注应不成问题、且稳定和经得起气候的考验。在作为横向联接的状态下，填充材料的凝固应是迅速的。
最优选的填充材料应是能在凝固时膨胀的材料。
其中合适的填充材料是具有零体积收缩的水泥浆。
快速凝固的磷酸镁结合剂，例如“英国的陶瓷工艺”第35号，84页141-154行，9月，Abdelrazig等人著。
高密度的尿脘泡沫体。
浇注热固性树脂和无收缩添加剂。
特别优选的材料是磷酸镁结合剂，例如有一种磷酸铵镁结合剂，因为它们在凝固时能膨胀。
可压缩的中间层是一种弹性材料，最好是惰性的，能够被压缩，最好能压缩到原有厚度的50%，如能压缩到原有厚度的20%或更小则更好，同时还能传递修好后的杆使用中所受到的主要弯曲应力。
弹性材料至少能够机械地和杆及凝固过程中的可硬化填充材料结合在一起。
上述杆和弹性材料之间的结合可以通过在拉力作用下将中间层绕在杆上实现，而弹性材料与填充材料之间的结合是在可硬化填充材料凝固过程中发生的，此填充层和弹性中间层结合在一起形成机械上的拼合。
如果可硬化填充材料在硬化过程中膨胀，则压缩弹性中间层填充材料和弹性中间层的结合便得到了特别的加强。
上述可硬化材料的膨胀还可通过中间层对杆的压缩而加强中间层和杆之间的机械上的拼合。
在任何情况下杆和中间层之间的结合以及中间层和填充物层之间的结合应当允许杆内的应力通过中间层传递到填充物层，再传递到套管，如此套管便成为这一组合装置的一个构件。
这种中间层可为稠密的多孔泡沫材料，最好在绕于杆上之前具有0.1-0.8g/cc的密度，最好是橡胶材料，例如，聚氯丙烯、氯磺化的聚乙烯或丙烯腈/丁二烯，其组成对于周围修理环境不起化学作用。
中间层的厚度取决于杆的尺寸，其被压缩能力应足够吸收杆的直径尺寸的2-4%的最大木材膨胀百分比范围。
中间层的材料在绕到杆上之前的典型尺寸为2-8mm，通常，最好使用单层中间层材料缠绕在杆上。
然而，也可以采用双层或多层的中间层，每层可用相同的或不同的材料制成。
例如，可以使用两层，每层用不同材料制成。靠近杆的内层是由相对低密度的材料制成，对于杆的膨胀能够有较大的收缩能力，而靠近填充物的外层则用密度较大的材料制成，且具有抗膨胀力的作用。
在修理杆系统总体上，杆和围绕杆的套管之间的间隙可以是5至75mm，典型的是10-25mm，特别是15-25mm。
中间层和套管之间的间隙可以是10-65mm，典型的是10-20mm。
可压缩的中间层的材料可以是带状的或是薄片状的，它能在拉力作用下缠绕在杆上，也可以是内径不大于杆的最小直径的套，此套可被扩张并滑动地套在杆的外面。
在把中间层的材料缠绕到杆上时所施的拉力应较轻，在任何情况下都不应达到因杆因移动而使中间层产生膨胀和收缩时对中间层的弹性能力产生显著负作用。
在最佳情况下，杆由一条带状材料缠绕成中间层，绕杆的带的每周之间有一小的空气间隙，这将使此带能侧向膨胀且大致沿着杆的纵向膨胀。
中间层最好能由一个位于或接近于套管的轴向上端的区域向地面以下区域沿纵向伸展;尽管中间层向下缠绕终止于套管轴向底端之前使得杆的下部区域内的可硬化填充材料将直接和杆粘接在一起。
这样，如上所述，经过一段时间，在杆的下部区域很快就处于水的永久饱和状态，在这段时间之后，杆就没有进一步膨胀或收缩的危险了。相应的，在杆上述底部区域内，形成填充物层的可硬化材料因直接与杆接在一起而使杆没有任何后继的膨胀或收缩的显著的机会而引起填充材料的裂开或破坏。
以下实施例结合附

图1-4说明本发明实施例(最佳实施例)一个直径为250mm的立杆(1)带有一个围绕杆的基础挖掘的坑。为了修理用将杆用刮削清理方法除去杆上的任何松散材料、尘土等。在地面以上大约1米的地方、一个20mm宽5mm厚的密度为0.25gms/cc的稠密多孔泡沫材料聚氯丙烯橡胶带(2)被附在杆上，在较轻的拉力下螺旋地缠绕在杆上，并小心地对接每周橡胶带直至其复盖相当于地面以下深度为300mm(如图1所示)。
一个2米长，内径为300mm的玻璃纤维加强的聚酯材料制成的两片的套系统(3)夹紧安装在一起，围绕杆对称放置，其底部被土密封。
然后将一种不易起化学变化的可硬化的填充材料(4)如磷酸铵镁粘接剂或磷酸镁粘接剂浇注到套管和橡胶包围的杆之间，并完全将上述环形空间填充起来(如图2所示)。将挖出的土回填到套管周围的坑内，最后完成修理工作。
图3示出了地面5内的完全修好的杆1的平面图。虽然中间层(2)看不见，但图4中示出了一个修好的杆的横截面视面，其中中间层(2)可以看得很清楚。
图4中示出了两片套系统(3)的优选的夹紧装置的结构，其中两个套的部件6和7被两个细长的夹子8紧紧夹持在一起，每个夹子分别滑动地套在一对相互对接的法兰9、10外边，如此将套的两部件6、7固定在一起，上述法兰9、10分别位于套部件6、7相对的纵向外沿。
通过使用本发明提供的方法可以修理和/或防护和/或加固架空线杆。
通过使用本发明提供的修理装置，可以使杆的强度达到和新杆同等的程度，这种修理在现场很易完成，且只需要接近杆的基础部分，所以就不存在中断使用的情况。
这种修理体系是可防腐蚀和防他侵袭的，以致不用进一步维护就可使杆具有较长的寿命。
权利要求
1.一种修理和/或加固、和/或防护由地面间上伸出的架空线杆(1)的方法，包括将可压缩的，弹性中间层(2)围绕杆(1)固定，使得中间层(2)至少是用机械方法固定在杆(1)上，将套管(3)围绕杆(1)安装，在套管(3)和围绕杆(1)的中间层(2)之间留出一间隙，将一种能流动的，可硬化的且在硬化过程中具有抗收缩性的合成物填入所述套管(3)和中间层(2)之间的间隙内，允许所述合成物硬化形成一填充物层(4)，此填充物层(4)至少是机械地和中间层(2)及套管(3)结合在一起，借此，形成一组合装置，其中杆(1)，中间层(2)，填充物层(4)和套管(3)分别构成组合装置中的构件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中能流动，可硬化的合成物在硬化过程中具有膨胀能力，合成物的膨胀导致弹性中间层(2)受到压缩，所述膨胀过程至少加强了中间层(2)和填充物层(4)之间的机械的结合，且加强了填充物层(4)和套管之间的机械的结合。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述能流动的，可硬化的合成物是磷酸镁结合剂(magnesium phosphato cement)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述能流动的，可硬化的合成物是磷酸铵镁结合剂(magnesium ammonium phosphatecement)。
5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中在将可压缩的、弹性中间层围绕杆固定时对所述中间层施加了拉力，使其与杆机械地结合在一起。
6.根据权利要求5所述的方法，其中可压缩的弹性中间层是在所述拉力作用下缠绕在杆上的条带或片材。
7.根据权利要求5所述的方法，其中可压缩的弹性中间层是被径向扩张的弹性套，使其能套装在所述杆上。
8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中可压缩的弹性中间层至少可以被压缩到其围绕杆被固定之前的原始厚度的50%。
9.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中可压缩的弹性中间层是一稠密的多孔泡沫体。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述泡沫体的密度为0.1至0.8g/cc。
11.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述可压缩的弹性中间层是氯丁橡胶，氯磺化的聚乙烯(chlorosulphonated polyethlene)和丙烯腈与丁二烯的共聚物。
12.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述套管是各向异性的，在纵向上具有高的抗拉强度。
13.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述套管包括许多围绕杆相互固定在一起的相同零件。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述零件均具有一弓形的横截面，每个零件相对的纵向边缘上成形有纵向法兰，在套管装配过程中，每个零件的法兰与相邻的零件的法兰紧靠在一起使得所述成形法兰之间相互相对布置，在所述每对相互相对布置的成形法兰的外面滑动地安装相应于所述法兰外形的一个细长的夹紧件，用于接收所述每对成形法兰。借此所述弓形截面零件成对地固定在一起，共同构成一套管。
15.一种组合装置，包括一被修理的和/或加固的和/或受到防护的，由地面向上伸出的架空线杆，一个套管，此套管环绕杆限定上述修理和/或加固和/或防护区域，一个设置在杆和套管之间的固体的填充物层至少在接触表面部分机械地与套管结合在一起，其特征在于组合装置具有一个可压缩的弹性材料制成的中间层，围绕杆设置且位于固体的填充物层和杆之间，所述中间层至少与杆和固体填充物层结合在一起，借此，在组合装置中，每个杆件，中间层和固体填充物层及套管分别构成一个组合装置中的构件。
16.一种组合装置，用于修理的和/或加固的和/或防护的、由地面向上伸出的架空线杆，所述装置包括一个在地平面附近，在需要修理和/或加固和/或防护的环绕杆的区域内设置的组合装置中的套管，此套管部分伸入地下，部分由地面向上伸出，且与杆的外表面之间有一间隔距离，一个可硬化的，且在硬化过程中具有抗收缩性的，可浇注的合成物形成一个填充物层至少机械地和所述套管结合在一起，其特征在于所述装置还包括一个可压缩的弹性材料制成的中间层，至少用机械方法和杆及填充物层结合在一起，借此，每个所述杆、中间层、填充物层和套管分别构成一个组合装置中的构件。
17.根据前述权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述的方法与说明书和实施例内容一致。
18.一个架空线杆当其需要修理加固和/或防护时可按照权利要求1至14及权利要求17中的任一项所述的方法进行。
19.根据权利要求15所述的装置，其中所述装置与说明书中和实施例内容一致。
20.根据权利要求16所述的装置，其中所述装置与说明书中和实施例内容一致。
全文摘要
一种修理、加固或防护由地面向上伸出的架空线杆的方法，包括将可压缩的弹性中间层围绕杆固定，用机械方法使其箍在杆上；将一套管围绕上述杆和复盖杆的弹性中间层并在中间层和套管之间留出一间隙；将一种能流动、可硬化且在硬化过程中抗缩的合成物填入套管和中间层之间的间隙内；允许所述合成物硬化形成一个填充物层，此层机械地和中间层及套管结合在一起。借此形成一组合装置，其中杆、中间层、填充物层和套管机械地结合在一起。
文档编号E04H12/22GK1031876SQ88104960
公开日1989年3月22日 申请日期1988年8月13日 优先权日1987年8月13日
发明者莱斯里·西帝尼·诺伍德 申请人:思考特巴德有限公司