專利名稱：復(fù)合材料電線桿及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利申請(qǐng)文件一般涉及電線桿，特別是但不限于，具有橢圓形(oval)橫截面的復(fù)合材料電線桿及其制造方法。
背景技術(shù)：
公用電線桿包括電力桿、燈桿、電話線桿等。通常地，電線桿由木材、鋼材和鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土制成。木制電線桿由天然物質(zhì)組成。對(duì)于惡劣的環(huán)境條件的連續(xù)暴露可能會(huì)導(dǎo)致該木制的電線桿腐爛和腐敗。為防止腐爛，木材有時(shí)用一種碳基材料處理。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，最常規(guī)的木材處理材料對(duì)環(huán)境是有害的。而且，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大量的電流漏到地面上，因此降低了電網(wǎng)的能源效率。人們已經(jīng)安裝了金屬電線桿以增加電線桿的壽命。然而，金屬電線桿基本上是比較昂貴的。金屬電線桿還具有高導(dǎo)電性，沉重，且通常對(duì)于維護(hù)和修理電線的工作人員會(huì)產(chǎn)生不安全的環(huán)境。鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土電線桿減少了金屬電線桿的導(dǎo)電問(wèn)題并緩解了木質(zhì)電線桿的環(huán)境問(wèn)題。但混凝土電線桿明顯重于金屬或木質(zhì)電線桿因此在整個(gè)農(nóng)村地區(qū)的運(yùn)輸混凝土電線桿的運(yùn)輸成本限制了它們只能在鄰近它們的制造工廠的地區(qū)使用。復(fù)合材料電線桿用于解決上述問(wèn)題。復(fù)合材料電線桿是由不同材料的組合制成，每種材料都保持自己的特性，與單種材料單獨(dú)發(fā)揮作用相比，這產(chǎn)生了卓越的效果。用于制造電線桿的復(fù)合材料通常為纖維增強(qiáng)塑料或纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)。用于制造復(fù)合材料電線桿的方法通常為拉擠成型工藝，這是一個(gè)連續(xù)的工藝，其中包括牽拉纖維加固材料通過(guò)樹(shù)脂浸潰浴并進(jìn)入成型模具并在該成型模中樹(shù)脂隨后固化。通常，在拉擠成型工藝中使用的模具制得具有恒定的橫截面或二維形狀的結(jié)構(gòu)。出于這些原因和其他原因，有必要通過(guò)檢驗(yàn)過(guò)的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料電線桿，這些電線桿是長(zhǎng)期耐用的且能經(jīng)受負(fù)載需要，并且比鋼的和鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土電線桿便宜，特別是當(dāng)電線桿較高時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種復(fù)合材料電線桿，該電線桿可用于支撐公用電線(utilityline)、電燈、信號(hào)燈或公用系統(tǒng)的其他任何部件。該電線桿還用于其他需要通過(guò)電線桿類型的結(jié)構(gòu)向上支撐的產(chǎn)品。該復(fù)合材料電線桿包括至少一種復(fù)合材料部件，該復(fù)合材料部件包括第一末端、第二末端和形成在該第一末端和第二末端之間的長(zhǎng)的本體。該長(zhǎng)的本體具有橢圓形的橫截面。該復(fù)合材料電線桿可由以下材料通過(guò)拉擠成型工藝制成該材料與許多競(jìng)爭(zhēng)材料相比具有高強(qiáng)度價(jià)格比(strength to cost ratio)和高剛度價(jià)格比(stiffness to cost ratio)。因此,有效減少了材料成本，因?yàn)樵摍E圓形復(fù)合材料與許多標(biāo)準(zhǔn)公用電線桿相比可具有較薄的側(cè)壁并且保持同樣的或更好的強(qiáng)度和剛度。此外，纖維增強(qiáng)塑料(FRP)的對(duì)于生銹、腐爛和來(lái)自陽(yáng)光的損壞的抵抗性有助于使得該電線桿的壽命超過(guò)其競(jìng)爭(zhēng)材料。通過(guò)改變其側(cè)壁的尺寸的大小和厚度，可得到具有所需的高度和強(qiáng)度重量比的復(fù)合材料電線桿。例如可設(shè)計(jì)該復(fù)合材料電線桿的橫截面的特定尺寸使該電線桿的強(qiáng)度重量的比最大。該復(fù)合材料電線桿明顯比那些由木材、金屬或混凝土制成的電線桿輕，使得它們?nèi)菀走\(yùn)輸和安裝因此減少了運(yùn)輸和安裝成本。此外，該復(fù)合材料電線桿抵抗所有形式的損壞，例如紫外光、生銹、腐爛和來(lái)自濕氣和地面化學(xué)物質(zhì)所造成的變質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合材料電線桿包括至少第一復(fù)合材料部件。該第一復(fù)合材料部件包括第一和第二末端；形成在該第一和第二末端之間的長(zhǎng)的本體；第一內(nèi)部空間；以及恒等截面。該恒等截面包括一具有第一半徑和第二半徑的外圓周；內(nèi)圓周；以及形成在該外圓周和內(nèi)圓周之間的壁厚。該第一半徑不等于該第二半徑。在另一實(shí)施例中，一種制造復(fù)合材料電線桿的方法包括形成至少第一復(fù)合材料部件。該第一復(fù)合材料部件包括第一和第二末端；形成在該第一和第二末端之間的長(zhǎng)的本體；第一內(nèi)部空間；以及恒等截面。該恒等截面包括一具有第一半徑和第二半徑的外圓周；內(nèi)圓周；形成在該外圓周和內(nèi)圓周之間的壁厚。該第一半徑不等于該第二半徑。該發(fā)明內(nèi)容部分是本申請(qǐng)的一些教導(dǎo)的概述而不是用于作為本主題的排他性的或窮盡性的描述。關(guān)于本主題的其他細(xì)節(jié)在具體實(shí)施方式
和所附的權(quán)利要求書(shū)中描述。其他的內(nèi)容對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將通過(guò)閱讀和理解以下具體實(shí)施方式
并參考作為本說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖而變得清楚，每幅附圖不應(yīng)被認(rèn)為具有限制意義。本發(fā)明是由權(quán)利要求書(shū)及其等同形式限定。


附圖不一定是按比例繪制的，該附圖一般通過(guò)舉例的方式，但不是通過(guò)限制的方式描述在本文件中討論的各種實(shí)施例。圖1是包括一具有橢圓形(elliptical)橫截面的長(zhǎng)的本體的復(fù)合材料電線桿的立體圖。圖2是圖1中的復(fù)合材料電線桿沿線2-2的截面圖。圖3是用于制造復(fù)合材料電線桿的典型拉擠生產(chǎn)線的示意圖。圖4是具有橢圓形的橫截面的復(fù)合材料電線桿的截面圖。圖5A是具有橢圓形橫截面且具有非恒定的壁厚度的復(fù)合材料電線桿的截面圖。圖5B是具有橢圓形橫截面且具有非恒定的壁厚度的另一復(fù)合材料電線桿的截面圖。圖6A是復(fù)合材料電線桿的截面圖，該復(fù)合材料電線桿包括一大的復(fù)合材料部件和設(shè)置在該大的復(fù)合材料部件中的小的復(fù)合材料部件，其中該小的復(fù)合材料部件的壁厚度小于該大的復(fù)合材料部件的壁厚度。圖6B是復(fù)合材料電線桿的截面圖，該復(fù)合材料電線桿包括一大的復(fù)合材料部件、設(shè)置在該大的復(fù)合材料部件中的中等復(fù)合材料部件和設(shè)置在該中等復(fù)合材料部件中的小的復(fù)合材料部件。
圖6C是復(fù)合材料電線桿的截面圖，該復(fù)合材料電線桿包括一大的復(fù)合材料部件和設(shè)置在該大的復(fù)合材料部件中的小的復(fù)合材料部件，其中該小的復(fù)合材料部件的壁厚度大于該大的復(fù)合材料部件的壁厚度。圖6D是復(fù)合材料電線桿的截面圖，該復(fù)合材料電線桿包括一大的復(fù)合材料部件和設(shè)置在該大的復(fù)合材料部件中的小的復(fù)合材料部件，其中該小的復(fù)合材料部件的壁厚度等于該大的復(fù)合材料部件的壁厚度。圖7A是復(fù)合材料電線桿的截面圖，該復(fù)合材料電線桿包括一大的復(fù)合材料部件和設(shè)置在該大的復(fù)合材料部件中的小的復(fù)合材料部件，其中該小的復(fù)合材料部件具有圓形橫截面且該小的復(fù)合材料部件的外圓周的一些部分極接近該大的復(fù)合材料部件的內(nèi)圓周。圖7B是復(fù)合材料電線桿的截面圖，該復(fù)合材料電線桿包括一大的復(fù)合材料部件和設(shè)置在該大的復(fù)合材料部件中的小的復(fù)合材料部件，其中該小的復(fù)合材料部件具有橢圓形橫截面且該小的復(fù)合材料部件的外圓周的一些部分極接近該大的復(fù)合材料部件的內(nèi)圓周。圖8A是復(fù)合材料電線桿的截面圖，該復(fù)合材料電線桿包括一大的復(fù)合材料部件、設(shè)置在該大的復(fù)合材料部件中的中等復(fù)合材料部件和設(shè)置在該中等復(fù)合材料部件中的小的空心復(fù)合材料部件,其中該小的空心復(fù)合材料部件的外圓周的一些部分極接近該中等復(fù)合材料部件的內(nèi)圓周。圖8B是復(fù)合材料電線桿的截面圖，該復(fù)合材料電線桿包括一大的復(fù)合材料部件、設(shè)置在該大的復(fù)合材料部件中的中等復(fù)合材料部件和設(shè)置在該中等復(fù)合材料部件中的小的實(shí)心復(fù)合材料部件，其中該小的實(shí)心復(fù)合材料部件的外圓周的一些部分極接近該中等復(fù)合材料部件的內(nèi)圓周。
具體實(shí)施例方式在以下的具體實(shí)施方式
中，參考作為該具體實(shí)施方式
一部分的附圖，且該附圖以解釋的方式顯示了具體實(shí)施方式
，本發(fā)明的理念可在這些具體實(shí)施方式
中實(shí)施。這些實(shí)施方式被足夠詳細(xì)地描述以能夠使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)施本發(fā)明，并且應(yīng)理解這些具體實(shí)施方式
可被合并使用或單獨(dú)使用，或可以利用其他實(shí)施方式且可進(jìn)行結(jié)構(gòu)和程序上的改變而不脫離本發(fā)明內(nèi)容的精神和范圍。以下的具體實(shí)施方式
提供了實(shí)例，且本發(fā)明的范圍被所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同形式限定。本專利申請(qǐng)公開(kāi)的是一種復(fù)合材料電線桿，該電線桿可用于支撐公用電線、電燈、信號(hào)燈或公用系統(tǒng)的其他任何部件。該復(fù)合材料電線桿還用于其他需要通過(guò)電線桿類型的結(jié)構(gòu)向上支撐的產(chǎn)品。該復(fù)合材料電線桿包括至少一種復(fù)合材料部件，該復(fù)合材料部件包括第一末端、第二末端和形成在該第一末端和第二末端之間的長(zhǎng)的本體。該長(zhǎng)的本體具有橢圓形的橫截面。應(yīng)當(dāng)理解，該復(fù)合材料部件的橫截面可為各種形狀，包括但不限于，橢圓形(elliptical)或其他橢圓形(other oval shapes)、圓形、空心、實(shí)心等。該復(fù)合材料電線桿可由以下材料通過(guò)拉擠成型工藝制成該材料與許多競(jìng)爭(zhēng)材料相比具有高強(qiáng)度價(jià)格比和高剛度價(jià)格比。因此，由于該橢圓形復(fù)合材料電線桿與許多標(biāo)準(zhǔn)電線桿相比可具有較薄的側(cè)壁并且保持了同樣的或更好的強(qiáng)度和剛度因此有效減少了材料成本。而且，纖維增強(qiáng)塑料(FRP)對(duì)于生銹、腐爛和來(lái)自陽(yáng)光的損壞的抵抗性有助于使得該電線桿的壽命超過(guò)競(jìng)爭(zhēng)材料。本文使用的術(shù)語(yǔ)“以上”、“在……上”、“在……下”、“頂部”、“底部”、“上”、“下”、
“前”、“后”等是指該復(fù)合材料電線桿和其組成部分的相對(duì)位置，使用時(shí)如圖1-4、5A-B、6A-D、7A-B和8A-B中所定位。圖1是包括復(fù)合材料部件12的復(fù)合材料電線桿10的立體圖，該復(fù)合材料部件12具有第一末端14、第二末端16和形成在該第一末端14和第二末端16之間的長(zhǎng)的本體。參考圖1-2，該長(zhǎng)的本體為空心的，包括側(cè)壁18，且具有等截面尺寸和縱軸a-a’。該側(cè)壁18具有外圓周20和內(nèi)圓周22。由在垂直于縱軸a-a’的任一平面截取的長(zhǎng)的本體的橫截面形狀包圍的區(qū)域?yàn)闄E圓形的。該復(fù)合材料電線桿10的高度可隨需要的電線桿高度和強(qiáng)度而變化。在一些實(shí)施例中，在該復(fù)合材料電線桿的地面以上的高度為20-180英尺，優(yōu)選為35-140 英尺。 圖2顯示了圖1的復(fù)合材料部件12沿線2-2的橢圓形截面圖30，該截面圖30沿著該復(fù)合材料部件的長(zhǎng)度為等截面的。該橫截面30的中心位于縱軸a-a’上，在橫截面的幾何中心O處。該橫截面30包括形成在外圓周20和內(nèi)圓周22之間的側(cè)壁18，其中該外圓周20和內(nèi)圓周22都是橢圓形。在一可選的實(shí)施例中，該電線桿可為一些其他橢圓形橫截面形狀，例如不對(duì)稱的通常為不規(guī)則的橢圓形的形式或甚至為多邊形但大致屬于橢圓形的式樣，或者大致對(duì)稱的橢圓形狀，類似橢圓的形狀、圓形等。也可使用其他合適的空氣動(dòng)力學(xué)形狀(例如淚珠狀的橫截面)。應(yīng)當(dāng)理解，該外圓周20包圍的區(qū)域可根據(jù)需要變化。在一個(gè)實(shí)施例中，該外圓周20包圍的面積在約50平方英寸至約2000平方英寸范圍。該外圓周20具有短軸χ-χ’和長(zhǎng)軸y_y’。長(zhǎng)軸y_y’為沿著該橢圓形的最大的尺寸方向延伸并平分該橢圓形的較大軸。短軸χ-χ’垂直于該長(zhǎng)軸并且也平分該橢圓。短軸x-x’的長(zhǎng)度為2a，長(zhǎng)軸y-y’的長(zhǎng)度為2b。在一個(gè)實(shí)施例中，該電線桿定位為使得該長(zhǎng)軸1-1，大致平行于作用于或預(yù)期作用于電線桿上的主作用力，且該短軸垂直于作用于或預(yù)期作用于電線桿上的主作用力。應(yīng)理解在短軸2a和長(zhǎng)軸2b之間的比可變化。該長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，該復(fù)合材料部件對(duì)于在使用該電線桿時(shí)出現(xiàn)的彎折力矩的阻力越大。外圓周20的一部分的曲率半徑比外圓周的另一部分的曲率半徑小。特別地，參考圖1-2，該外圓周具有邊緣34和邊緣36，該邊緣34具有較小的半徑而邊緣36具有較大的半徑。邊緣34處的較小的半徑有助于減少在使用該電線桿時(shí)在電線桿10上的風(fēng)的阻力。參考圖2，側(cè)壁18具有恒定厚度。應(yīng)理解該側(cè)壁的厚度可隨該復(fù)合材料電線桿的高度和預(yù)期應(yīng)用于該電線桿上的負(fù)載而變化。在一些實(shí)施例中，該側(cè)壁18的厚度可在四分之一英寸至一又四分之一英寸的范圍。通過(guò)改變復(fù)合材料電線桿10的高度、橫截面和厚度的尺寸，可獲得具有所需的強(qiáng)度重量比和剛度重量比。例如，該復(fù)合材料電線桿的橫截面的具體尺寸可設(shè)計(jì)為使該電線桿的強(qiáng)度重量比和剛度重量比對(duì)于一給定的應(yīng)用為最優(yōu)的。這可使得該復(fù)合材料電線桿明顯比木材、金屬或混凝土制成的電線桿輕，因此，使得該復(fù)合材料電線桿更易于運(yùn)輸和安裝并減少了運(yùn)輸和安裝成本。圖3是用于制造復(fù)合材料電線桿10的典型拉擠生產(chǎn)線的示意圖。復(fù)合材料電線桿10的長(zhǎng)的本體可由纖維加固塑料(FRP)制成。纖維加固塑料為一種包含用纖維加固的聚合物基質(zhì)的復(fù)合材料。該纖維包括，但不限于玻璃纖維、黃麻纖維(jute),劍麻纖維(sisal),芳族聚酰胺纖維，碳纖維，硼和其他合成纖維。該聚合物可為任何聚合物，其作為用于復(fù)合材料的基質(zhì)，如環(huán)氧樹(shù)脂，聚酯，聚氨酯，丙烯酸類樹(shù)脂和其它聚合物。用于制造復(fù)合材料電線桿10的長(zhǎng)的本體的復(fù)合材料部件可通過(guò)拉擠成型工藝制成，通過(guò)牽拉多個(gè)粗紗通過(guò)樹(shù)脂浸潰機(jī)然后通過(guò)拉擠模具制成。該樹(shù)脂通常通過(guò)來(lái)自模具的熱量硬化并形成剛性的、固化的對(duì)應(yīng)于該模具的形狀的輪廓。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解通過(guò)拉擠成型工藝可制成多種橢圓形狀和多種尺寸的具有等截面的拉擠的輪廓，例如，空心、實(shí)心、橢圓形、圓形、六邊形、八邊形、其他不規(guī)則的二維形狀等。該橫截面的形狀由模具的形狀決定。參考圖3，一種復(fù)合材料部件可通過(guò)典型的拉擠生產(chǎn)線300制成。美國(guó)專利號(hào)5，492，583的專利描述了一個(gè)合適的拉擠生產(chǎn)線的實(shí)施例，該專利于1994年6月6日提交，名稱為“用于拉擠輪廓的在線涂覆的設(shè)備和方法”，其通過(guò)引用結(jié)合至本文。如該專利所述，以及本文中圖3所示，拉擠成型工藝的一個(gè)實(shí)施例開(kāi)始是通過(guò)牽拉多個(gè)粗紗310通過(guò)樹(shù)脂浸潰機(jī)312，然后通過(guò)拉擠模具或多個(gè)模具314。另一實(shí)施例還可將纖維玻璃襯墊或其他襯墊整合至該復(fù)合材料部件的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)和/或內(nèi)部以提供交叉強(qiáng)度。例如，該拉擠成型工藝開(kāi)始于牽拉多個(gè)粗紗310和至少一個(gè)襯墊(其厚度為大約20mil)通過(guò)樹(shù)脂浸潰機(jī)312然后通過(guò)拉擠模具或多個(gè)模具314。該襯墊可形成于拉擠輪廓的外側(cè)、內(nèi)側(cè)和/或內(nèi)部，但在優(yōu)選的實(shí)施例中，一個(gè)襯墊形成于拉擠的輪廓的外側(cè)，而另一襯墊形成于拉擠的輪廓的內(nèi)側(cè)。該襯墊的作用是向電線桿提供一種交叉強(qiáng)度的附加層。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是襯墊的數(shù)量或厚度是一種設(shè)計(jì)選擇并基于電線桿的計(jì)算的所需交叉強(qiáng)度，可能需要一個(gè)或幾個(gè)襯墊。樹(shù)脂通過(guò)來(lái)自模具或多個(gè)模具314的熱量硬化并形成剛性的、固化的具有等截面的輪廓，該輪廓對(duì)應(yīng)于模具或多個(gè)模具314的形狀。粗紗310通常由大約4000個(gè)單個(gè)的玻璃纖維組成。應(yīng)理解粗紗310的尺寸和數(shù)量可變化。在一個(gè)實(shí)施例中，粗紗310和113碼(yard)每磅的成品率已經(jīng)用于本申請(qǐng)。應(yīng)理解其他類型的加固例如碳、芳族聚酰胺或多種人造或天然纖維可用作粗紗310。而且，這些纖維的一部分以及之前描述的玻璃纖維可以不同的形式使用例如以連續(xù)原絲襯墊、短切原絲襯墊、編織粗紗(woven rovings)等。聚酯熱固性樹(shù)脂可用于優(yōu)選的實(shí)施例中；然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解其他類型的樹(shù)脂包括乙烯基酯，環(huán)氧樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂和各種熱塑性樹(shù)脂均可用于本發(fā)明。應(yīng)理解樹(shù)脂可占據(jù)該拉擠的輪廓的全部材料的任何百分比。在一些實(shí)施例中，樹(shù)脂占該拉擠的輪廓的全部材料的25%至75%體積百分比。在一優(yōu)選實(shí)施例中，樹(shù)脂占該拉擠的輪廓的全部材料的35%至60%的體積百分比。該拉擠模具或多個(gè)模具314通常被加熱至300° F至400° F的溫度，且其長(zhǎng)度為約48至72英寸以確保該樹(shù)脂固化或凝膠化然后以一定運(yùn)行速度自拉擠模具或多個(gè)模具314出來(lái)，其中該運(yùn)行速度使得拉擠的輪廓能經(jīng)濟(jì)的加工，通常為超過(guò)每分鐘30英寸。然而，在樹(shù)脂自拉擠模具或多個(gè)模具314出來(lái)之前將使該樹(shù)脂固化和硬化或凝膠化(半固化)的任何類型的模具或多個(gè)模具和加熱方法均可使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解其他類型的樹(shù)脂可能需要其他的浸潰方法、模具式樣或固化方法。拉擠的輪廓318剛從拉擠模具或多個(gè)模具314出來(lái)即進(jìn)入涂覆模具320。該涂覆模具320為應(yīng)用天氣保護(hù)涂層的經(jīng)濟(jì)的方式，該涂層用于防止來(lái)自紫外線對(duì)于該拉擠的輪廓318的外表面的表面損壞。然而，多種類型的熱凝固類型涂層材料可用于該涂層模具320。該涂層材料的應(yīng)用不限于使用涂層模具320并可通過(guò)多種類型的機(jī)器出于該目的應(yīng)用，通過(guò)噴射方法或手工進(jìn)行。在拉擠成型工藝的結(jié)尾，強(qiáng)的但輕質(zhì)的、拉擠的輪廓318自拉擠生產(chǎn)線300出來(lái)，其中它可以被剪切至任何需要的長(zhǎng)度并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的操作。通過(guò)拉擠成型工藝生產(chǎn)的拉擠的輪廓可包括數(shù)千的單一方向縱向定向的纖維。應(yīng)理解該單一方向的縱向定向的纖維可占該纖維的各種百分比。在一些實(shí)施例中，該單一方向的縱向定向的纖維約占該纖維的體積的30%至100%。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解多種形狀和多個(gè)尺寸的具有等截面的拉擠輪廓318可通過(guò)拉擠成型工藝制成，該形狀和尺寸由模具或多個(gè)模具314的形狀決定。在一個(gè)實(shí)施例中，牽拉復(fù)合材料部件的平均時(shí)間為小于20分鐘且完成該電線桿的時(shí)間將隨著二次加工的數(shù)目(例如鉆的孔)，或者在工廠處加的硬件而變化。應(yīng)理解給定的時(shí)間僅是對(duì)于具體實(shí)施例的近似值。該時(shí)間可隨著復(fù)合材料部件的尺寸、使用的材料、使用的方法和進(jìn)行的二次加工的數(shù)目和類型變化。在一個(gè)實(shí)施例中，電線桿可通過(guò)向聚合物中添加UV添加劑制成對(duì)于來(lái)自紫外線(UV)光的表面損壞更具有抵抗性。而且，在拉擠成型工藝中，UV抗性聚酯襯墊可應(yīng)用于電線桿的外表面。為了防止電線桿的進(jìn)一步UV損壞，也可在拉擠成型工藝中應(yīng)用UV天氣保護(hù)涂層，如圖3中涂層模具320所示。應(yīng)理解，對(duì)于較短的復(fù)合材料電線桿，可牽拉單一輪廓以制成長(zhǎng)的本體；然而，也需要牽拉多個(gè)輪廓以制成較長(zhǎng)的電線桿，其中該多個(gè)輪廓在工廠或在線路架設(shè)點(diǎn)裝配。該多個(gè)輪廓可具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括易于運(yùn)輸、安裝和成本低。圖4是具有橢圓形伸長(zhǎng)主體112的復(fù)合材料電線桿110的截面圖。該長(zhǎng)的本體112包括具有外圓周120和內(nèi)圓周122的側(cè)壁118，其中該內(nèi)圓周122大致跟隨(track)夕卜圓周120的形狀以使側(cè)壁118具有恒定厚度。在一可選的實(shí)施例中，該側(cè)壁118的壁厚度也可為非恒定的。應(yīng)理解該橢圓形的側(cè)壁118的式樣在特定應(yīng)用中可隨著預(yù)期遇到的應(yīng)力的類型而變化。在優(yōu)選實(shí)施例中，該外圓周120的一部分具有比外圓周120的另一部分更小的曲率半徑。圖5A是復(fù)合材料電線桿210的截面圖，該復(fù)合材料電線桿包括具有非均勻的壁厚度的側(cè)壁218，并在外圓周220形成橢圓，在內(nèi)圓周222形成另一橢圓。在圖5A的實(shí)施例中，側(cè)壁218的具體的壁厚度240在短軸χ-χ’上顯示且具體的壁厚度242在長(zhǎng)軸y-y’上顯示。壁厚度從短軸x-x’的厚度240開(kāi)始增加，逐漸增加至長(zhǎng)軸y-y’的厚度242。在圖5B中顯示的另一實(shí)施例中，顯示了包括側(cè)壁618的復(fù)合材料電線桿610的截面圖，其中具有非恒定的壁厚度的側(cè)壁618在外圓周620上形成橢圓形且在內(nèi)圓周622上形成另一橢圓形。在圖5B的實(shí)施例中，側(cè)壁618的具體的壁厚度640在短軸χ-χ’上顯示，具體的壁厚度642在長(zhǎng)軸y-y’上顯示。該壁厚度從短軸x_x’的厚度640開(kāi)始減小，逐漸減至長(zhǎng)軸y-y’的厚度642。應(yīng)理解該外圓周和內(nèi)圓周都可采用其他的橢圓形的形式，例如，不對(duì)稱的大致不規(guī)則橢圓形甚至多邊形但大致屬于橢圓式樣的形式，或基本對(duì)稱的橢圓形，如橢圓形、圓形等的形式，這取決于式樣選擇。同時(shí)，側(cè)壁具有非恒定壁厚度的結(jié)構(gòu)也可采取其他形式，這取決于待分布的應(yīng)力的類型。圖6A是復(fù)合材料電線桿410的截面圖，該復(fù)合材料電線桿410包括具有內(nèi)部空間的大的復(fù)合材料部件412和至少部分地嵌套或設(shè)置在該內(nèi)部空間中的小的復(fù)合材料部件424。如圖6A所示，該小的復(fù)合材料部件424的外圓周極接近該大的復(fù)合材料部件412的內(nèi)圓周。該小的復(fù)合材料部件424的尺寸設(shè)計(jì)為便于該小的復(fù)合材料部件424相對(duì)于該大的復(fù)合材料部件412伸縮(telescopical)滑動(dòng)移動(dòng)。該小的復(fù)合材料部件424可通過(guò)使用輔助工具例如粘合劑或機(jī)械裝置，例如螺絲或鉚釘，固定于該大的復(fù)合材料部件412中。該粘合劑可為例如，熱固性粘合劑、化學(xué)粘合劑、接觸粘合劑、熱性粘合劑、或壓力粘合劑，它們由例如聚酯或環(huán)氧樹(shù)脂制成。在圖6A顯示的實(shí)施例中，大的復(fù)合材料部件412的壁厚度比小的復(fù)合材料部件424的壁厚度大。在圖6C顯示的可選實(shí)施例中，復(fù)合材料電線桿810包括具有內(nèi)部空間的大的復(fù)合材料部件812和至少部分嵌套或設(shè)置在該內(nèi)部空間中的小的復(fù)合材料部件824，其中該大的復(fù)合材料部件812的壁厚度小于該小的復(fù)合材料部件824的壁厚度。在圖6D所示的另一實(shí)施例中，復(fù)合材料電線桿910包括具有內(nèi)部空間的大的復(fù)合材料部件912和至少部分地嵌套或設(shè)置在該內(nèi)部空間中的小的復(fù)合材料部件924，其中該大的復(fù)合材料部件912的壁厚度等于該小的復(fù)合材料部件924的壁厚度。在圖6B顯示的一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合材料電線桿710包括具有第一內(nèi)部空間的大的復(fù)合材料部件712和至少部分地嵌套或設(shè)置于該第一內(nèi)部空間中的中等復(fù)合材料部件724。該中等復(fù)合材料部件724的外圓周極接近該大的復(fù)合材料部件712的內(nèi)圓周。該中等復(fù)合材料部件724的尺寸設(shè)計(jì)為便于該中等復(fù)合材料部件724相對(duì)于該大的復(fù)合材料部件712伸縮滑動(dòng)移動(dòng)。該中等復(fù)合材料部件724可通過(guò)使用輔助工具例如粘合劑或機(jī)械裝置，例如螺絲或鉚釘，固定于該大的復(fù)合材料部件712中。該粘合劑可為例如，熱固性粘合劑、化學(xué)粘合劑、接觸粘合劑、熱性粘合劑、或壓力粘合劑，它們由例如聚酯或環(huán)氧樹(shù)脂制成。該中等復(fù)合材料部件724包括第二內(nèi)部空間，其中小的復(fù)合材料部件726至少部分地嵌套或設(shè)置于該第二內(nèi)部空間中。如圖6B所示，該小的復(fù)合材料部件726的外圓周極接近該中等復(fù)合材料部件724的內(nèi)圓周。該小的復(fù)合材料部件726的尺寸設(shè)計(jì)為便于該小的復(fù)合材料部件726相對(duì)于該中等復(fù)合材料部件724伸縮滑動(dòng)移動(dòng)。該小的復(fù)合材料部件726可通過(guò)使用與上述段落中討論的方法相同的方法固定于該中等復(fù)合材料部件724中。在圖6B顯示的實(shí)施例中，大的復(fù)合材料部件712的壁厚度大于中等復(fù)合材料部件724的壁厚度，而小的復(fù)合材料部件726的壁厚度大于該中等復(fù)合材料部件724的壁厚度。然而應(yīng)理解該復(fù)合材料部件的厚度可變化或甚至都可以為按照式樣選擇為恒定的或非恒定的。應(yīng)理解，圖6A-D中的復(fù)合材料部件的具體的結(jié)構(gòu)可變化，例如如上面關(guān)于復(fù)合材料部件的描述，例如，如圖2、4和5A-B所示，只要該小的復(fù)合材料部件的外圓周極接近該大的復(fù)合材料部件的內(nèi)圓周。還應(yīng)理解的是該部件的厚度都可根據(jù)式樣選擇采用較厚或較薄、恒定或非恒定的形式。圖7A是復(fù)合材料電線桿510的截面圖。該復(fù)合材料電線桿510包括一具有內(nèi)部空間的大的復(fù)合材料部件512和至少部分地嵌套或設(shè)置在該內(nèi)部空間中的小的復(fù)合材料部件524。如圖7A所示，該小的復(fù)合材料部件524的外圓周至少在點(diǎn)544處接近或接觸該大的復(fù)合材料部件512的內(nèi)圓周。該小的復(fù)合材料部件524可通過(guò)使用與上述關(guān)于圖6A-D的討論中的方法相同的方法被固定于該大的復(fù)合材料部件512中。在圖7A顯示的實(shí)施例中，該小的復(fù)合材料部件524具有圓形形狀，且該大的復(fù)合材料部件512為橢圓形。然而，應(yīng)理解，該大的復(fù)合材料部件512和該小的復(fù)合材料部件524都可具有另ー橢圓形狀，例如不對(duì)稱的大致不規(guī)則的橢圓形或甚至為多邊形但大致為橢圓形式樣的形式，或者大致對(duì)稱的橢圓形，如橢圓形、圓形等的形式。還應(yīng)理解該大的復(fù)合材料部件512和該小的復(fù)合材料部件524的側(cè)壁厚度都可為恒定的或非恒定的。在圖7B顯示的可選實(shí)施例中，復(fù)合材料電線桿1010包括一具有內(nèi)部空間的大的復(fù)合材料部件1012和至少部分地嵌套或設(shè)置在該內(nèi)部空間中的小的復(fù)合材料部件1024。如圖7B所示,該小的復(fù)合材料部件1024的外圓周至少在點(diǎn)1044處極接近或接觸該大的復(fù)合材料部件1012的內(nèi)圓周。該小的復(fù)合材料部件1024可通過(guò)使用與上述關(guān)于圖6A-D的討論中相同的方法被固定于該大的復(fù)合材料部件1012中。在圖7B顯示的實(shí)施例中，該小的復(fù)合材料部件1024和大的復(fù)合材料部件1012都為橢圓形。然而，應(yīng)理解，該大的復(fù)合材料部件1012和該小的復(fù)合材料部件1024都可具有另ー橢圓形狀。應(yīng)理解該大的復(fù)合材料 部件1012和該小的復(fù)合材料部件1024的側(cè)壁厚度都可為恒定的或非恒定的。應(yīng)理解在圖7A-B中大的復(fù)合材料部件和小的復(fù)合材料部件的具體結(jié)構(gòu)可變化，例如如上面關(guān)于如圖2、4和5A-B所示的復(fù)合材料部件的討論，只要該小的復(fù)合材料部件的外圓周的至少一部分極接近該大的復(fù)合材料部件的內(nèi)圓周。還應(yīng)理解的是該大的復(fù)合材料部件或該小的復(fù)合材料部件的厚度都可根據(jù)式樣選擇采用較厚或較薄、恒定或非恒定的形式。圖8A是復(fù)合材料電線桿1110的截面圖。該復(fù)合材料電線桿1110包括一具有第一內(nèi)部空間的大的復(fù)合材料部件1112和至少部分地嵌套或設(shè)置在該第一內(nèi)部空間中的中等復(fù)合材料部件1124。如圖8A所示，該中等復(fù)合材料部件1124的外圓周極接近該大的復(fù)合材料部件1112的內(nèi)圓周。該中等復(fù)合材料部件1124的尺寸設(shè)計(jì)為便于該中等復(fù)合材料部件1124相對(duì)于該大的復(fù)合材料部件1112伸縮滑動(dòng)移動(dòng)。該中等復(fù)合材料部件1124可通過(guò)使用輔助工具例如粘合劑或機(jī)械裝置，例如螺絲或鉚釘，固定于該大的復(fù)合材料部件1112中。該粘合劑可為，例如熱固性粘合劑、化學(xué)粘合劑、接觸粘合劑、熱性粘合劑、或壓カ粘合劑，它們由例如聚酯或環(huán)氧樹(shù)脂制成。該中等復(fù)合材料部件1124包括第二內(nèi)部空間，其中小的復(fù)合材料部件1126至少部分地嵌套或設(shè)置于該第二內(nèi)部空間中。該小的復(fù)合材料部件1126的外圓周在點(diǎn)1144處極接近或接觸該中等復(fù)合材料1124的內(nèi)圓周，其中該小的復(fù)合材料部件1126可通過(guò)使用與本文上面討論的方法相同的方法固定于該中等復(fù)合材料部件1124中。在圖8A顯示的實(shí)施例中，該小的復(fù)合材料部件1126為空心復(fù)合材料部件。圖8B是復(fù)合材料電線桿1210的截面圖。復(fù)合材料電線桿1210包括一具有第一內(nèi)部空間的大的復(fù)合材料部件1212和至少部分地嵌套或設(shè)置在該第一內(nèi)部空間中的中等復(fù)合材料部件1224。如圖8B所示，中等復(fù)合材料部件1224的外圓周極接近大的復(fù)合材料部件1212的內(nèi)圓周。中等復(fù)合材料部件1224的尺寸設(shè)計(jì)為便于該中等復(fù)合材料部件1224相對(duì)于大的復(fù)合材料部件1212伸縮滑動(dòng)移動(dòng)。該中等復(fù)合材料部件1224可通過(guò)使用與上述關(guān)于圖8A論述的方法相同的方法固定于該大的復(fù)合材料部件1212中。該中等復(fù)合材料部件1224包括第二內(nèi)部空間，其中小的復(fù)合材料部件1226至少部分地嵌套或設(shè)置于該第ニ內(nèi)部空間中，且該小的復(fù)合材料部件1226的外圓周在點(diǎn)1244處極接近或接觸該中等復(fù)合材料部件1224的內(nèi)圓周，其中該小的復(fù)合材料部件1226可通過(guò)使用與上述關(guān)于圖8A論述的方法相同的方法被固定于該等復(fù)合材料部件1224中。在圖8B所示的實(shí)施例中，小的復(fù)合材料部件1226為實(shí)心的復(fù)合材料部件。應(yīng)理解在圖8A-B中該復(fù)合材料部件的具體結(jié)構(gòu)可變化，例如如上面關(guān)于如圖2、4和5A-B所示的復(fù)合材料部件的討論。還應(yīng)理解該復(fù)合材料部件的厚度都可根據(jù)式樣選擇采用較厚或較薄、恒定或非恒定的形式。本申請(qǐng)中公開(kāi)的實(shí)施例在所有方面被認(rèn)為是描述性的而非限制性的。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)所表示而不是通過(guò)上述說(shuō)明書(shū)表示；且在權(quán)利要求書(shū)的含義和等同形式的范圍內(nèi)進(jìn)行的所有的改變都將包含在該范圍中。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料電線桿，包括至少第一復(fù)合材料部件，該第一復(fù)合材料部件包括第一末端和第二末端；形成在所述第一末端和所述第二末端之間的長(zhǎng)的本體；第一內(nèi)部空間；和恒等截面，所述恒等截面包括具有第一半徑和第二半徑的外圓周；內(nèi)圓周；和形成在所述外圓周和所述內(nèi)圓周之間的壁厚度，其中所述第一半徑不等于所述第二半徑。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料電線桿，其特征在于，該恒等截面包括橢圓形外圓周。
3.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料電線桿，其特征在于，所述恒等截面還包括恒定壁厚度。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料電線桿，其特征在于，所述外圓周還包括外部最長(zhǎng)軸和外部最短軸，所述內(nèi)圓周包括內(nèi)部最長(zhǎng)軸和內(nèi)部最短軸，所述外圓周的最長(zhǎng)軸和所述最短軸長(zhǎng)度的比大于所述內(nèi)圓周的所述最長(zhǎng)軸與最短軸長(zhǎng)度的比。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料電線桿，其特征在于，所述內(nèi)圓周具有第三半徑和第四半徑，所述第三半徑不等于所述第四半徑。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料電線桿，其特征在于，所述復(fù)合材料電線桿還包括第二復(fù)合材料部件，所述第二復(fù)合材料部件至少部分地設(shè)置于所述第一復(fù)合材料部件的第一內(nèi)部空間中，所述第二復(fù)合材料包括第二內(nèi)部空間和外圓周，且所述第二復(fù)合材料部件的外圓周的至少一部分極接近所述第一復(fù)合材料部件的內(nèi)圓周。
7.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合材料電線桿，其特征在于，所述復(fù)合材料電線桿還包括第三復(fù)合材料部件，所述第三復(fù)合材料部件至少部分地設(shè)置于所述第二復(fù)合材料部件的第二內(nèi)部空間中，所述第三復(fù)合材料部件包括外圓周，且所述第三復(fù)合材料部件的外圓周的至少一部分接近所述第二復(fù)合材料部件的內(nèi)圓周。
8.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合材料電線桿，其特征在于，所述第一復(fù)合材料部件具有恒定的第一厚度且所述第二復(fù)合材料部件具有恒定的第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度。
9.一種制造復(fù)合材料電線桿的方法，所述方法包括形成至少第一復(fù)合材料部件，所述第一復(fù)合材料部件包括第一末端和第二末端；形成在所述第一末端和所述第二末端之間的長(zhǎng)的本體；第一內(nèi)部空間；和恒等截面，所述恒等截面包括具有第一半徑和第二半徑的外圓周；內(nèi)圓周；和形成在所述外圓周和所述內(nèi)圓周之間的厚度，其中所述第一半徑不等于所述第二半徑。
10.如權(quán)利要求9所述的制造復(fù)合材料電線桿的方法，其特征在于，所述形成至少第一復(fù)合材料部件包括形成至少第一復(fù)合材料部件，所述第一復(fù)合材料部件包括具有橢圓形外圓周的恒等截面。
11.如權(quán)利要求9或10所述的制造復(fù)合材料電線桿的方法，其特征在于，所述形成至少第一復(fù)合材料部件包括形成具有恒定壁厚度的恒等截面。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的制造復(fù)合材料電線桿的方法，其特征在于，所述形成至少第一復(fù)合材料部件包括形成恒等截面，所述恒等截面的外圓周的最長(zhǎng)軸和最短軸的比大于內(nèi)圓周的最長(zhǎng)軸和最短軸的比。
13.如權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的制造復(fù)合材料電線桿的方法，其特征在于，所述形成至少第一復(fù)合材料部件包括形成一內(nèi)圓周，所述內(nèi)圓周具有第三半徑和第四半徑，所述第三半徑不等于所述第四半徑。
14.如權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的制造復(fù)合材料電線桿的方法，其特征在于，還包括將第二復(fù)合材料部件至少部分地設(shè)置于所述第一復(fù)合材料部件的第一內(nèi)部空間中，其中所述第二復(fù)合材料部件包括第二內(nèi)部空間，且其中所述第二復(fù)合材料部件的外圓周的至少一部分極接近所述第一復(fù)合材料部件的內(nèi)圓周。
15.如權(quán)利要求14所述的制造復(fù)合材料電線桿的方法，其特征在于，還包括將第三復(fù)合材料部件至少部分地設(shè)置于所述第二復(fù)合材料部件的所述第二內(nèi)部空間中，其中所述第三復(fù)合材料部件的外圓周的至少一部分極接近所述第二復(fù)合材料部件的內(nèi)圓周。
全文摘要
一種復(fù)合材料電線桿，其包括至少第一復(fù)合材料部件，該第一復(fù)合材料部件包括第一末端和第二末端；形成在該第一末端和第二末端之間的長(zhǎng)的本體；第一內(nèi)部空間；恒等截面。該恒等截面包括具有第一半徑和第二半徑的外圓周；內(nèi)圓周；以及形成在該外圓周和內(nèi)圓周之間的壁厚度。該第一半徑不等于該第二半徑。
文檔編號(hào)E04H12/00GK103025982SQ201180030335
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者康拉德·F·芬格森, 查爾斯·艾伯特·豪塔馬基 申請(qǐng)人:康耐特有限公司