專利名稱：新型混合纖維復合芯的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種導線芯材結構，尤其涉及一種用于輸電導線中的新型混合纖維復合芯。
背景技術：
在現(xiàn)有導線中，其內部芯材結構一般為實心的鋼芯，由于鋼芯重量重、抗拉強度低、不耐高溫、弧垂大等缺點，逐漸被實心碳纖維所制成的復合芯代替。現(xiàn)有的碳纖維復合芯包括內芯層和絕緣層，內芯層是由若干條截面呈圓形的條狀體排列組成，絕緣層也由若干條圓形截面的條狀體排列組成。雖然圓形截面的條狀體能夠以單螺旋方式層層纏繞形成碳纖維復合芯，但由于圓與圓之間有空隙，使得復合芯的截面積過大，導致密實性不佳，從而使截流量不高。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術中的缺點與不足，提供一種新型混合纖維復合芯，該復合芯采用梯形截面的條狀體，以單螺旋方式纏繞構成，所構成的復合芯具有截面積小，截面無空隙，密實性好等優(yōu)點。此外，本實用新型還通過增加信號光纖來實現(xiàn)對復合芯的檢測。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是新型混合纖維復合芯，由內至外至少包含有第一纖維層、第二纖維層和第三纖維層；所述第一纖維層由若干條截面呈梯形的第一纖維條以單螺旋方式排列拼接而成；所述第二纖維層由若干條截面呈梯形的第二纖維條以單螺旋方式排列拼接而成；所述第三纖維層由截面呈梯形的第三纖維條以單螺旋方式排列拼接而成。本實用新型所述復合芯中的第一纖維層、第二纖維層和第三纖維層三層結構分別由若干條截面呈梯形的第一纖維條、第二纖維條和第三纖維條以單旋轉方式排列而成。所述第一纖維條、第二纖維條和第三纖維條均經過兩步工藝制成，首先，縱向中溫拉擠復合而成半固化的截面呈梯形的條狀體，接著，將若干條梯形條狀體以單螺旋方式排列，層層纏繞，高溫固化定制成最終的復合芯產品。一方面，由于所述三層結構的截面都呈梯形，梯形與梯形層層纏繞、緊密結合，使得復合芯的截面無空隙，增強了密實性，增加了導電面積，提高截流量。另一方面，三層結構均采用上述兩步成型工藝制成，使得最終的復合芯產品纏繞呈圓形麻花狀，提高了復合芯整體的柔軟度和彎曲性能，解決了現(xiàn)有復合芯盤繞難、放線難的問題。作為一種優(yōu)選方案，所述復合芯還包括用于信號檢測的光纖，所述光纖包含在第一纖維層之內。針對現(xiàn)有的復合芯導線都無法檢測出產品質量問題，本實用新型通過在第一纖維層內放入用于檢測信號的光纖，有利于生產過程中隨機對導線的不同線段進行檢測，以確保產品出廠質量；也利于在掛網運行時檢測復合芯導線任意一段，以便快速準確地找出故障點。作為一種優(yōu)選方案，所述第一纖維條是碳纖維條。作為一種優(yōu)選方案，所述第二纖維條是玄武巖纖維條。作為一種優(yōu)選方案，所述第三纖維條是高強度玻璃纖維條。本實用新型所述復合芯是采用纖維增強復合材料(FRP)的多種纖維混合制成，即以混合環(huán)氧樹脂為基料，高強度玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維作為骨料。由于復合材料具有耐酸、堿、鹽等特性，不易生銹，其耐腐蝕性強，耐氣候性佳，使用壽命長。由上述技術方案可知，本實用新型采用若干個截面呈梯形的纖維條，以單螺旋方式纏繞構成至少三層結構的復合芯，所述復合芯還包括用于信號檢測的光纖。由于多層梯形截面層層緊密排列和纏繞，使得復合芯的截面積小，密實性佳；具有信號檢測的光纖便于進行產品質量檢測；由于采用復合材料制成的多層結構，使得復合芯具有耐腐蝕、耐氣候性、耐高溫、載流量大等優(yōu)點，同時包括所述復合芯的導線具有使用壽命長，線損低，弧垂小，柔軟度好，彎曲性能佳的性能。

為了能更清晰的理解本實用新型，下面將結合附圖作進一步說明。圖1是本實用新型一種優(yōu)選實施例的橫截面示意圖；圖2是圖1的縱向剖面示意圖；其中，附圖標記分別表示1——第一纖維層；11——第一纖維條；2——第二纖維層；21——第二纖維條；3——第三纖維層；31——第三纖維條；4——光纖。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。參照圖1和圖2，本實用新型所述復合芯的一種優(yōu)選實施例的橫截面示意圖及縱向剖面示意圖。該復合芯包括三層結構，由內到外分別是第一纖維層1、第二纖維層2和第三纖維層3。其中，第一纖維層1之內還包括用于信號檢測的光纖4。第一纖維層1是由若干條截面呈梯形的第一纖維條11以單螺旋方式排列拼接而成，第二纖維層2是由若干條截面呈梯形的第二纖維條21以單螺旋方式排列拼接而成，第三纖維層3由若干條截面呈梯形的第三纖維條31以單螺旋方式排列拼接而成。本實施例中復合芯具體是采用纖維增強復合材料(FRP)的多種纖維混合制成，即以混合環(huán)氧樹脂為基料，高強度玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維作為骨料。第一纖維條11采用兩步工藝成型，首先，在中溫50°C下，由碳纖維在混合環(huán)氧樹脂基料中縱向拉擠復合成半固化截面呈梯形的碳纖維條，其次，在高溫190°C下，以38轉/分(r/min)的纏繞轉速，及 450毫米/分(mm/min)的收卷速度下進行固化處理，即將若干條第一纖維條11以單螺旋方式纏繞排列，在本實施例中，由若干條第一纖維條11構成的第一纖維層1包覆在光纖4 的外側，固化定型成最終產品。第二纖維層2和第三纖維層3中也利用相同工藝制成，第二纖維層2先經中溫拉擠，形成若干條截面呈梯形的第二纖維條21，再將若干條截面呈梯形的第二纖維條21、以單螺旋方式排列拼接，并包覆在第一纖維層1的外側，高溫固化成型。 第三纖維層3先經中溫拉擠，形成若干條截面呈梯形的第三纖維條31，再將若干條截面呈梯形的第三纖維條31、以單螺旋方式排列拼接，并包覆在第二纖維層2的外側，高溫固化成型。最終形成三層橫截面形狀均為梯形、層層纏繞，截面無空隙的復合芯。本實用新型的復合芯所使用的纖維種類并不限于上述碳纖維、玄武巖纖維和高強度玻璃纖維。第一纖維條11可以采用碳纖維條，也可以采用與碳纖維同等強度的其他纖維條。第二纖維條21可以采用玄武巖纖維條、第三纖維層31可以采用高強度玻璃纖維條，也可以采用同樣起到絕緣作用的其他纖維條。在實際應用中，本實用新型復合芯的重量輕，僅為普通鋼芯25 %的重量，但其拉伸強度范圍較佳的是在2500兆帕(MPa)以上，比一般鋼芯的拉伸強度高1倍多，比高強度鋼芯的拉伸強度高45%，比圓形截面碳纖維復合芯的拉伸強度大200兆帕(MPa)以上。本實用新型所述復合芯可以承受低溫-40°C、高溫180°C以下，且高溫弧垂小，輸電損失可減少 6%，由于梯形截面層層纏繞，使復合芯整體截面積小、密實性佳，可以承載更大的電流，載流量提高10%。本實用新型產品成型過程中的溫度、轉速等不局限于上述優(yōu)選的實施例，纏繞轉速為35-40轉/分(r/min)，收卷速度為400 500毫米/分(mm/min)，高溫固化溫度為110 250°C，中溫拉擠溫度為30 120°C。由于在現(xiàn)有技術的基礎上，本實用新型所述復合芯還包括用于檢測信號的光纖， 解決了生產和掛網運行過程中無法對導線質量進行檢測的缺陷，從而能更方便地發(fā)現(xiàn)產品質量問題。另外，由于上述第一纖維條11、第二纖維條21和第三纖維條31均采用優(yōu)質復合材料構成，該材料是耐酸、堿、鹽的耐腐蝕性材料，同時還具有耐高溫，載流量大，線損小，弧垂小等優(yōu)點。本實用新型并不局限于上述實施方式，如果對本實用新型的各種改動或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本發(fā)明的權利要求和等同技術范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變形。
權利要求1.新型混合纖維復合芯，其特征在于由內至外至少包含有第一纖維層、第二纖維層和第三纖維層；所述第一纖維層由若干條截面呈梯形的第一纖維條以單螺旋方式排列拼接而成；所述第二纖維層由若干條截面呈梯形的第二纖維條以單螺旋方式排列拼接而成；所述第三纖維層由截面呈梯形的第三纖維條以單螺旋方式排列拼接而成。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型混合纖維復合芯，其特征在于所述復合芯還包括用于信號檢測的光纖，所述光纖包含在第一纖維層之內。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的新型混合纖維復合芯，其特征在于所述第一纖維條是碳纖維條。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的新型混合纖維復合芯，其特征在于所述第二纖維條是玄武巖纖維條。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的新型混合纖維復合芯，其特征在于所述第三纖維層條是高強度玻璃纖維條。
專利摘要本實用新型公開了一種新型混合纖維復合芯。該復合芯由內至外至少包含有第一纖維層、第二纖維層和第三纖維層；所述第一纖維層由若干條截面呈梯形的第一纖維條以單螺旋方式排列拼接而成；所述第二纖維層由若干條截面呈梯形的第二纖維條以單螺旋方式排列拼接而成；所述第三纖維層由截面呈梯形的第三纖維條以單螺旋方式排列拼接而成。本實用新型所述復合芯采用多層纖維纏繞結構形成梯形截面的復合芯，具有截面積小、密實性佳的優(yōu)點；本實用新型所述復合芯還能對產品質量問題進行檢測。
文檔編號H01B7/17GK202102782SQ20112019638
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權日2011年6月13日
發(fā)明者王福民 申請人:廣州長達實業(yè)有限公司