一種絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線及其制作方法，包括線芯和包覆線芯的導(dǎo)電層，線芯包括碳纖維主芯和若干呈螺旋狀緊密地絞合在碳纖維主芯外側(cè)的碳纖維副芯，導(dǎo)電層包括至少一層軟鋁導(dǎo)線層，軟鋁導(dǎo)線層包括若干呈螺旋狀緊密地絞合在線芯外側(cè)的軟鋁導(dǎo)線。采用碳纖維主芯和若干絞合在碳纖維主芯外側(cè)的碳纖維副芯形成的線芯作為整條導(dǎo)線的承重骨料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)中的單碳纖維（棒型）復(fù)合芯，柔軟性更好，能夠保證工程順利進(jìn)行；同時(shí)，孤垂性能好，更適合特大跨越線路；此外，本發(fā)明由于線芯結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和柔軟性的提升，可采用壓接式的耐張金具，這比單碳纖維（棒型）復(fù)合芯的軟鋁導(dǎo)線采用的契型鎖緊式耐張金具有更好的安全性及施工便利性。
【專利說明】一種絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明用于架空電纜領(lǐng)域，特別是涉及一種絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電力傳輸是通過鋼芯鋁導(dǎo)線進(jìn)行的，由于這類導(dǎo)線在電力傳輸過程受溫度影響較大，會(huì)產(chǎn)生弧垂問題，目前有一種新型的碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線，它由多數(shù)碳纖維為骨料，與由多種物質(zhì)組成的樹脂基料中復(fù)合而成，線芯被導(dǎo)電體包裹，由于這種線芯具有較高的彈性模量及較低的熱膨脹系數(shù)，能夠提高導(dǎo)線的安培容量，不但輸電量大，而且耐高溫，不會(huì)產(chǎn)生明顯弧垂，使用效果好，壽命長，可以說這是電力傳輸導(dǎo)線的發(fā)展趨勢。
[0003]現(xiàn)有的碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的碳纖維復(fù)合芯大多是由單碳纖維組成的，即用棒型碳纖維復(fù)合芯作為加強(qiáng)芯。由于其棒型碳芯結(jié)構(gòu)及性能的限制，只能生產(chǎn)面積小于90mm2(直徑小于10.6mm)的碳纖維復(fù)合芯，由其生產(chǎn)的導(dǎo)線最大規(guī)格為:1389/87，即:鋁芯面積為:1389mm2,碳芯面積為:87mm2,最大拉斷力為:266.4kN,重量為:4022kg/km,其拉重比為:(266.4*1000/9.80665)/4022 = 6.75，其孤垂性能不能滿足一些特定工程的需要。同時(shí)，現(xiàn)有棒型碳纖維軟鋁導(dǎo)線采用的耐張金具是契形結(jié)構(gòu)，在溫度或者風(fēng)動(dòng)情況下安全性不能保證。此外，現(xiàn)有棒型碳纖維軟鋁大規(guī)格導(dǎo)線采用的棒型碳芯形結(jié)構(gòu)，其柔軟性非常差，很難保證工程順利進(jìn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種孤垂性能好，能夠采用緊壓結(jié)構(gòu)金具，柔軟性好，能夠保證工程順利進(jìn)行的絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線及其制作方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線，包括線芯和包覆線芯的導(dǎo)電層，所述線芯包括碳纖維主芯和若干呈螺旋狀緊密地絞合在所述碳纖維主芯外側(cè)的碳纖維副芯，所述導(dǎo)電層包括至少一層軟鋁導(dǎo)線層，所述軟鋁導(dǎo)線層包括若干呈螺旋狀緊密地絞合在所述線芯外側(cè)的軟鋁導(dǎo)線。
[0006]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，緊貼所述線芯的軟鋁導(dǎo)線層的軟鋁導(dǎo)線絞合方向與碳纖維副芯絞合方向相反。
[0007]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，當(dāng)所述導(dǎo)電層包括至少兩層軟鋁導(dǎo)線層時(shí)，相鄰兩層軟鋁導(dǎo)線層中的軟鋁導(dǎo)線的絞合方向相反。
[0008]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，碳纖維副芯共設(shè)有6只或18只，所述導(dǎo)電層包括4層軟鋁導(dǎo)線層，所述軟鋁導(dǎo)線的截面為梯形，4層所述軟鋁導(dǎo)線層由內(nèi)至外依次包括12、16、20和24只軟鋁導(dǎo)線。
[0009]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述軟鋁導(dǎo)線的截面為梯形、Z形或者圓形。
[0010]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述軟鋁導(dǎo)線層分為內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層的軟鋁導(dǎo)線的截面為凹形，所述外層的軟鋁導(dǎo)線的截面為與內(nèi)層配合的凸形。
[0011]進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，所述軟鋁導(dǎo)線層分為內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層的軟鋁導(dǎo)線的截面為凸形，所述外層的軟鋁導(dǎo)線的截面為與內(nèi)層配合的凹形。
[0012]本發(fā)明還提供一種上述絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的制備方法，包括以下步驟:
1.用拉絲機(jī)將導(dǎo)電率>63%IACS的鋁桿拉成截面為梯形或者Z形的軟鋁導(dǎo)線，保證軟鋁導(dǎo)線的橫截面積比絞合后的標(biāo)稱面積大5%?7%，拉絲速度控制在< 5m/s ；
2.將截面為梯形或者Z型的軟鋁導(dǎo)線放入退火爐中退火，其退火溫度在400?450°C，保溫時(shí)間4?5小時(shí)，保證退火后截面為梯形或者Z形軟鋁導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度在60?75MPa，伸長率彡30%,電阻率彡0.027367 Ω.mm2/m ；
3.通過絞線機(jī)在碳纖維主芯的外側(cè)呈螺旋狀緊密地絞合6只或18只碳纖維副芯，以獲得線芯；
4.將截面為梯形或者Z形的軟鋁導(dǎo)線盤裝在絞線機(jī)上，依次將12、16、20和24只所述軟鋁導(dǎo)線分四層由內(nèi)至外呈螺旋狀緊密地絞合在所述線芯外側(cè)，緊貼所述線芯的第一層軟鋁導(dǎo)線層的軟鋁導(dǎo)線絞合方向與碳纖維副芯絞合方向相反，且相鄰兩層軟鋁導(dǎo)線層中的軟鋁導(dǎo)線的絞合方向相反，第一層軟鋁導(dǎo)線層的外徑為:23.9±0.1mm，第二層軟鋁導(dǎo)線層的外徑為:231.8±0.1mm，第三層軟鋁導(dǎo)線層的外徑為:39.5±0.1mm，第四層軟鋁導(dǎo)線層的外徑為:47.0±0.1mm，同時(shí)保證梯形或者Z形軟鋁導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度在65?95MPa，伸長率彡 20%,電阻率彡 0.027367 Ω.mm2/m，電阻彡 0.01935 Ω /km ；
5.將絞合好的導(dǎo)線通過計(jì)器裝入線盤芯徑大于2000mm的交貨盤上，保證導(dǎo)線的彎曲半徑>導(dǎo)線截面外徑的40倍。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線采用碳纖維主芯和若干呈螺旋狀緊密地絞合在所述碳纖維主芯外側(cè)的碳纖維副芯形成的線芯作為整條導(dǎo)線的承重骨料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)中的單碳纖維(棒型)復(fù)合芯，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明柔軟性更好，能夠保證工程順利進(jìn)行；同時(shí)，線芯的面積可以做到250mm2以上，遠(yuǎn)大于單碳纖維(棒型)復(fù)合芯的最大面積90_2，孤垂性能好，更適合特大跨越線路；此外，本發(fā)明由于線芯結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和柔軟性的提升，可采用壓接式的耐張金具，這比單碳纖維(棒型)復(fù)合芯的軟鋁導(dǎo)線采用的契型鎖緊式耐張金具有更好的安全性及施工便利性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)主視圖；
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面圖；
圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面圖；
圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面圖；
圖5是本發(fā)明第四實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面圖；
圖6是本發(fā)明第五實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面圖；
圖7是本發(fā)明第六實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面圖；
圖8是本發(fā)明第七實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面圖；
圖9是本發(fā)明第八實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面圖； 圖10是本發(fā)明第九實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面圖；
圖11是本發(fā)明第十實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面圖；
圖12是本發(fā)明第十一實(shí)施例結(jié)構(gòu)截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明提供了一種絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線，包括線芯和包覆線芯的導(dǎo)電層，所述線芯包括碳纖維主芯I和若干呈螺旋狀緊密地絞合在所述碳纖維主芯I外側(cè)的碳纖維副芯2，所述導(dǎo)電層包括至少一層軟鋁導(dǎo)線層，所述軟鋁導(dǎo)線層包括若干呈螺旋狀緊密地絞合在所述線芯外側(cè)的軟鋁導(dǎo)線3。緊貼所述線芯的軟鋁導(dǎo)線層的軟鋁導(dǎo)線3絞合方向與碳纖維副芯2絞合方向相反。
[0016]當(dāng)所述導(dǎo)電層包括至少兩層軟鋁導(dǎo)線層時(shí)，相鄰兩層軟鋁導(dǎo)線層中的軟鋁導(dǎo)線3的絞合方向相反。
[0017]參照圖1、圖2，碳纖維副芯2共設(shè)有6只或18只，所述導(dǎo)電層包括4層軟鋁導(dǎo)線層，所述軟鋁導(dǎo)線3的截面為梯形，4層所述軟鋁導(dǎo)線層由內(nèi)至外依次包括12、16、20和24只軟鋁導(dǎo)線3。
[0018]此外，所述軟鋁導(dǎo)線3的截面還可為梯形、Z形或者圓形，根據(jù)上述軟鋁導(dǎo)線3三種不同形狀，可以將軟鋁導(dǎo)線層為兩層時(shí)，該絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線排列成如下所述的有十種不同的結(jié)構(gòu):
參照圖3，構(gòu)成Z形軟鋁導(dǎo)線內(nèi)層和Z形軟鋁導(dǎo)線外層；參照圖4，構(gòu)成圓形軟鋁導(dǎo)線內(nèi)層和圓形軟鋁導(dǎo)線外層；參照圖5，構(gòu)成梯形軟鋁導(dǎo)線內(nèi)層和Z形軟鋁導(dǎo)線外層；參照圖6，構(gòu)成梯形軟鋁導(dǎo)線內(nèi)層和圓形軟鋁導(dǎo)線外層；參照圖7，構(gòu)成Z形軟鋁導(dǎo)線內(nèi)層和梯形軟鋁導(dǎo)線外層；參照圖8，構(gòu)成Z形軟鋁導(dǎo)線內(nèi)層和圓形軟鋁導(dǎo)線外層；參照圖9，構(gòu)成圓形軟鋁導(dǎo)線內(nèi)層和梯形軟鋁導(dǎo)線外層；參照圖10，構(gòu)成圓形軟鋁導(dǎo)線內(nèi)層和Z形軟鋁導(dǎo)線外層；參照圖11，所述軟鋁導(dǎo)線層分為內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層的軟鋁導(dǎo)線3的截面為凹形，所述外層的軟鋁導(dǎo)線3的截面為與內(nèi)層配合的凸形；參照圖12，所述內(nèi)層的軟鋁導(dǎo)線3的截面為凸形，所述外層的軟鋁導(dǎo)線3的截面為與內(nèi)層配合的凹形。在上述的凹、凸形結(jié)構(gòu)中，內(nèi)層的軟鋁導(dǎo)線3和外層的軟鋁導(dǎo)線3的條數(shù)數(shù)量相等，兩者一一對應(yīng)，使軟鋁導(dǎo)線內(nèi)、外兩層連接更加緊密。
[0019]本發(fā)明還提供一種上述絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的制備方法，包括以下步驟:
1.用拉絲機(jī)將導(dǎo)電率>63%IACS的鋁桿拉成截面為梯形或者Z形的軟鋁導(dǎo)線3，保證軟鋁導(dǎo)線3的橫截面積比絞合后的標(biāo)稱面積大5%?7%，拉絲速度控制在< 5m/s ；
2.將截面為梯形或者Z型的軟鋁導(dǎo)線3放入退火爐中退火，其退火溫度在400?450°C，保溫時(shí)間4?5小時(shí)，保證退火后截面為梯形或者Z形軟鋁導(dǎo)線3的抗拉強(qiáng)度在60 ?75MPa，伸長率彡 30%,電阻率彡 0.027367 Ω.mm2/m ；
3.通過絞線機(jī)在碳纖維主芯I的外側(cè)呈螺旋狀緊密地絞合6只或18只碳纖維副芯2，以獲得線芯；
4.將截面為梯形或者Z形的軟鋁導(dǎo)線3盤裝在絞線機(jī)上，依次將12、16、20和24只所述軟鋁導(dǎo)線3分四層由內(nèi)至外呈螺旋狀緊密地絞合在所述線芯外側(cè)，緊貼所述線芯的第一層軟鋁導(dǎo)線層的軟鋁導(dǎo)線3絞合方向與碳纖維副芯絞合方向相反，且相鄰兩層軟鋁導(dǎo)線層中的軟鋁導(dǎo)線3的絞合方向相反，第一層軟鋁導(dǎo)線層的外徑為:23.9±0.1mm，第二層軟鋁導(dǎo)線層的外徑為:231.8±0.1mm，第三層軟鋁導(dǎo)線層的外徑為:39.5±0.1mm，第四層軟鋁導(dǎo)線層的外徑為:47.0±0.1mm,同時(shí)保證梯形或者Z形軟鋁導(dǎo)線3的抗拉強(qiáng)度在65?95MPa,伸長率彡 20%,電阻率彡 0.027367 Ω.mm2/m,電阻彡 0.01935 Ω /km ；
5.將絞合好的導(dǎo)線通過計(jì)器裝入線盤芯徑大于2000mm的交貨盤上，保證導(dǎo)線的彎曲半徑>導(dǎo)線截面外徑的40倍。
[0020]當(dāng)然，本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述實(shí)施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線，其特征在于:包括線芯和包覆線芯的導(dǎo)電層，所述線芯包括碳纖維主芯和若干呈螺旋狀緊密地絞合在所述碳纖維主芯外側(cè)的碳纖維副芯，所述導(dǎo)電層包括至少一層軟鋁導(dǎo)線層，所述軟鋁導(dǎo)線層包括若干呈螺旋狀緊密地絞合在所述線芯外側(cè)的軟鋁導(dǎo)線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線，其特征在于:緊貼所述線芯的軟鋁導(dǎo)線層的軟鋁導(dǎo)線絞合方向與碳纖維副芯絞合方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線，其特征在于:當(dāng)所述導(dǎo)電層包括至少兩層軟鋁導(dǎo)線層時(shí)，相鄰兩層軟鋁導(dǎo)線層中的軟鋁導(dǎo)線的絞合方向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述碳纖維副芯共設(shè)有6只或18只，所述導(dǎo)電層包括4層軟鋁導(dǎo)線層，所述軟鋁導(dǎo)線的截面為梯形，4層所述軟鋁導(dǎo)線層由內(nèi)至外依次包括12、16、20和24只軟鋁導(dǎo)線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述軟鋁導(dǎo)線的截面為梯形、Z形或者圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述軟鋁導(dǎo)線層分為內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層的軟鋁導(dǎo)線的截面為凹形，所述外層的軟鋁導(dǎo)線的截面為與內(nèi)層配合的凸形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述軟鋁導(dǎo)線層分為內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層的軟鋁導(dǎo)線的截面為凸形，所述外層的軟鋁導(dǎo)線的截面為與內(nèi)層配合的凹形。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述絞合型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線的制作方法，其特征在于包括以下步驟: .1.用拉絲機(jī)將導(dǎo)電率>63%IACS的鋁桿拉成截面為梯形或者Z形的軟鋁導(dǎo)線，保證軟鋁導(dǎo)線的橫截面積比絞合后的標(biāo)稱面積大5%?7%，拉絲速度控制在< 5m/s ； .2.將截面為梯形或者Z型的軟鋁導(dǎo)線放入退火爐中退火，其退火溫度在400?450°C，保溫時(shí)間4?5小時(shí)，保證退火后截面為梯形或者Z形軟鋁導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度在60?75MPa，伸長率≥30%,電阻率≤0.027367 Ω.mm2/m ； .3.通過絞線機(jī)在碳纖維主芯的外側(cè)呈螺旋狀緊密地絞合6只或18只碳纖維副芯，以獲得線芯； .4.將截面為梯形或者Z形的軟鋁導(dǎo)線盤裝在絞線機(jī)上，依次將12、16、20和24只所述軟鋁導(dǎo)線分四層由內(nèi)至外呈螺旋狀緊密地絞合在所述線芯外側(cè)，緊貼所述線芯的第一層軟鋁導(dǎo)線層的軟鋁導(dǎo)線絞合方向與碳纖維副芯絞合方向相反，且相鄰兩層軟鋁導(dǎo)線層中的軟鋁導(dǎo)線的絞合方向相反，第一層軟鋁導(dǎo)線層的直徑為:23.9±0.1mm，第二層軟鋁導(dǎo)線層的直徑為:231.8±0.1mm，第三層軟鋁導(dǎo)線層的直徑為:39.5±0.1mm，第四層軟鋁導(dǎo)線層的直徑為:47.0 ±0.1mm，同時(shí)保證梯形或者Z形軟鋁導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度在65?95MPa，伸長率≥ 20%,電阻率≤0.027367 Ω.mm2/m，電阻≤ 0.01935 Ω /km ； .5.將絞合好的導(dǎo)線通過計(jì)器裝入線盤芯徑大于2000mm的交貨盤上，保證導(dǎo)線的彎曲半徑>導(dǎo)線截面外徑的40倍。
【文檔編號】H01B13/02GK104134483SQ201410342964
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】朱硯, 王清明 申請人:佛岡鑫源恒業(yè)電纜科技有限公司