专利名称：骨架增强复合材料电杆及其制作方法
技术领域：
本发明涉及到电力电线电杆及其制作方法，特别涉及到电力电线骨架增强复合材料电杆及其制作方法。
背景技术：
现有技术电力电线电杆大都为钢筋混凝土结构的电杆，其中，钢筋制成的骨架外围，浇注有混凝土以提高强度和硬度。但是，此类电杆的重量较大，运输和搬运十分不便，特别是在山区安置混凝土电杆时需要多人抬一根电杆，既费时费力，又损坏大量农田。为减少电力电线电杆的重量，出现了一种塑料电杆，但是，此类电杆的抗弯强度较低，只能用在负荷较小的场合，如城市路灯电杆，或者城市通信电杆。
发明内容
为解决现有技术混凝土电杆存在的重量较大，运输和搬运十分不便，以及现有技术塑料电杆抗弯强度较低等问题，本发明提出一种骨架增强复合材料电杆及其制作方法。 本发明骨架增强复合材料电杆包括金属骨架和复合材料杆体，其中，金属骨架设置在复合材料杆体内部或者中间，复合材料杆体由纤维布缠绕并涂覆有机粘接剂制成。进一步的，本发明骨架增强复合材料电杆的复合材料杆体由纤维布缠绕并涂覆有机粘接剂制成，包括，采用带状的纤维布沿骨架或模型外缘径向缠绕并向轴向延伸，两层纤维布带之间的重叠部分不超过纤维布带宽的二分之一，边缠绕边涂覆有机粘接剂，缠绕到轴向尽头后再返回，依次往复，直到所需的杆体厚度。进一步的，本发明骨架增强复合材料电杆的金属骨架包括与电杆等长的轴向主干，或者与电杆等长的轴向主干和连接主干的加强筋，并且，金属骨架在电杆的径向分布为
一层或一层以上。进一步的，本发明骨架增强复合材料电杆金属骨架的主干上缠绕纤维布并涂覆有机粘接剂，包括纤维布带沿骨架主干外缘缠绕一周并轴向延伸，并根据骨架主干圆周分布的次序依次缠绕并向轴向延伸，纤维布带之间涂覆有有机粘接剂。进一步的，本发明骨架增强复合材料电杆的金属骨架的主干为螺纹钢、扁钢、角钢或者其组合。进一步的，本发明骨架增强复合材料电杆缠绕复合材料杆体的纤维布包括玻璃纤维布、碳纤维布或者陶瓷纤维布。进一步的，本发明骨架增强复合材料电杆涂覆的有机粘接剂包括环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂、丙烯酸树脂或者聚氨酯树脂。进一步的，本发明骨架增强复合材料电杆的横截面形状为圆形或矩形。进一步的，本发明骨架增强复合材料电杆的端头设置有法兰、或者凸台和凹台；其中，凸台与凹台的长度及内、外径相互匹配；法兰盘与骨架主干焊接在一起。本发明骨架增强复合材料电杆的制作方法，包括以下步骤
(1)对于金属骨架设置在复合材料杆体中间的复合材料电杆，需按照设计要求制作一个直径小于骨架内径，或者横截面长宽小于骨架内腔的模型；对于金属骨架设置在复合材料杆体内部的复合材料电杆，则直接执行步骤3 ；(2)采用带状纤维布沿模型外缘径向缠绕并向轴向延伸，两层纤维布带之间的重叠部分不超过纤维布带宽的二分之一，边缠绕边涂覆有机粘接剂，缠绕到轴向尽头后再返回，依次往复，直到所需的杆体内层厚度；然后，取下模型，制成复合材料杆体内层；(3)按照设计要求制作骨架，采用带状纤维布缠绕在金属骨架的主干，边缠绕边涂覆有机粘接剂，根据骨架主干圆周分布的次序依次缠绕并向轴向延伸，直至缠绕完整个骨架；所述缠绕在骨架主干是指带状纤维布沿主干的外缘缠绕一周并轴向延伸；(4)对于金属骨架设置在复合材料杆体中间的复合材料电杆，将经过缠绕的骨架套装在步骤2制作的复合材料杆体内衬上；对于金属骨架设置在复合材料杆体内部的复合材料电杆，则直接执行步骤5;(5)采用带状纤维布沿骨架外缘径向缠绕并向轴向延伸，两层纤维布带之间的重叠部分不超过纤维布带宽的二分之一，边缠绕边涂覆有机粘接剂，缠绕到轴向尽头后再返回，依次往复，直到所需的杆体或杆体外衬厚度；(6)按照所涂覆的有机粘接剂的固化技术条件对缠绕完后的电杆进行固化处理。本发明骨架增强复合材料电杆及其制作方法的有益技术效果是克服了混凝土电杆存在的重量较大，运输和搬运十分不便的问题，还克服了塑料电杆抗弯强度较低的问题， 制作的电杆具有较高的抗弯强度且重量较轻，同时，制作工艺简单、易行。
附图1是本发明骨架增强复合材料电杆金属骨架设置在复合材料杆体内部的电杆的三维示意图；附图2是本发明骨架增强复合材料电杆金属骨架设置在复合材料杆体中间的电杆的三维示意图；附图3是本发明骨架增强复合材料电杆金属骨架主干及加强筋的三维示意图；附图4是本发明骨架增强复合材料电杆金属骨架在电杆的径向分布为二层的三维示意图；附图5是本发明骨架增强复合材料电杆采用带状纤维布缠绕骨架主干的示意图；附图6是本发明骨架增强复合材料电杆横截面形状为矩形且采用角钢和扁钢做骨架主干的三维示意图；附图7是本发明骨架增强复合材料电杆采用凹台和凸台连接的剖视示意图；附图8是本发明骨架增强复合材料电杆采用法兰连接的剖视示意图；附图9是本发明骨架增强复合材料电杆制作方法工艺流程示意图。下面结合附图和具体实施例对本发明骨架增强复合材料电杆及其制作方法作进一步的说明。
具体实施例方式附图1是本发明骨架增强复合材料电杆金属骨架设置在复合材料杆体内部的电杆的三维示意图，附图2是本发明骨架增强复合材料电杆金属骨架设置在复合材料杆体中间的电杆的三维示意图，图中，1为复合材料杆体，1-1为复合材料杆体内层，1-2为复合材料杆体外层，2为金属骨架主干。由图可知，本发明骨架增强复合材料电杆包括金属骨架和复合材料杆体1，其中，金属骨架设置在复合材料杆体1内部(如附图1所示)或者中间(如附图2所示)，并且，复合材料杆体1由纤维布缠绕并涂覆有机粘接剂制成。在附图1所示的是实例中，金属骨架主干2采用螺纹钢直条，其长度与电杆长度相同。在附图2所示的是实例中，金属骨架主干2采用扁钢直条，其长度与电杆长度相同。为保证复合材料杆体有足够的抗弯强度，本发明骨架增强复合材料电杆的复合材料杆体由纤维布缠绕并涂覆有机粘接剂制成，包括，采用带状的纤维布沿骨架或模型外缘径向缠绕并向轴向延伸，两层纤维布带之间重叠不超过带宽的二分之一，边缠绕边涂覆有机粘接剂，缠绕到轴向尽头后再以同样的方式缠绕着返回，依次往复，直到所需的杆体厚度。如此制成的复合材料杆体质地紧密，具有较高的强度。附图3是本发明骨架增强复合材料电杆金属骨架主干及加强筋的三维示意图，附图4是本发明骨架增强复合材料电杆金属骨架在电杆的径向分布为二层的三维示意图，图中，1为复合材料杆体，1-1为复合材料杆体内层，1-2为复合材料杆体外层，1-3为复合材料杆体中间层，2为金属骨架主干，2-1为内层骨架，2-2为二层骨架，2-3为加强筋。由图可知， 为更好的保证增强的作用，本发明骨架增强复合材料电杆的金属骨架包括与电杆等长的轴向主干2 (如附图4所示)，或者与电杆等长的轴向主干2和连接主干的加强筋2-3 (如附图 3所示)，并且，在电杆的径向分布为一层或一层以上(附图4为具有二层金属骨架的实施例)。显然，在金属骨架主干之间设置加强筋可以提高金属骨架的强度，也增加了制造金属骨架的难度，增加了在金属骨架上缠绕纤维布带的难度。而采用二层或二层以上的金属骨架同样可以有效提高复合材料电杆的强度，但同时也增加了电杆制作的难度。附图5是本发明骨架增强复合材料电杆采用带状纤维布缠绕骨架主干的示意图， 图中，2为骨架主干，3为纤维布带。由图可知，本发明骨架增强复合材料电杆金属骨架主干 2上缠绕或者不缠绕纤维布并涂覆有机粘接剂，其中，金属骨架主干上缠绕纤维布并涂覆有机粘接剂包括纤维布带3沿骨架主干2外缘缠绕一周并轴向延伸，并根据骨架主干圆周分布的次序依次缠绕并向轴向延伸，纤维布带3之间涂覆有机粘接剂。为最大限度的发挥金属骨架的作用，金属骨架应当与复合材料杆体紧密结合，在金属骨架上缠绕复合材料杆体前，应当采用纤维布带缠绕在金属骨架的主干上，使得金属材料的主干与纤维布带紧密结合，在此基础上再缠绕复合材料杆体，就能够是金属骨架与复合材料杆体有紧密的结合。当然，在电杆强度要求不高的情况下，也可以不缠绕纤维布并涂覆有机粘接剂，此时，只需在金属骨架上直接缠绕复合材料杆体即可。附图6是本发明骨架增强复合材料电杆横截面形状为矩形且采用角钢和扁钢做骨架主干的三维示意图，图中，1-1为复合材料杆体内层，1-2为复合材料杆体外层，2-4为角钢，2-5为扁钢。由图可知，本实施例复合材料电杆的横截面形状为矩形，并且在矩形边角处采用角钢作为骨架主干，在矩形的边上采用扁钢作为骨架主干。显然，本发明骨架增强复合材料电杆的横截面形状可以根据需要为圆形或矩形，并且，金属骨架主干为螺纹钢、扁钢、角钢或者其组合。在附图1、3、4、5所示的实施例中，金属骨架主干采用的是螺纹钢；在附图2所示的实施例中，金属骨架主干采用的是扁钢；在附图6所示的实施例中，金属骨架主干采用的是角钢和扁钢的组合。显然，凡是具有一定强度且有良好工艺性能的纤维布均可用于缠绕本发明骨架增强复合材料电杆，如通常工业上所用的玻璃纤维布、碳纤维布或者陶瓷纤维布等。同样，凡是具有良好粘接性能且具有一定粘接强度的有机粘接剂均可用于制作本发明骨架增强复合材料电杆，如通常工业上所用的环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂、丙烯酸树脂或者聚氨酯树脂等。附图7是本发明骨架增强复合材料电杆采用凹台和凸台连接的剖视示意图。附图 8是本发明骨架增强复合材料电杆采用法兰连接的剖视示意图，图中，1为复合材料杆体，2 为骨架主干，4为法兰，5为螺栓。由图可知。由于本发明骨架增强复合材料电杆采用了骨架和复合材料杆体相结合的结构，在进行杆与杆之间的连接时，可以采用套接或者法兰的方式。如果采用套接方式，则需要在电杆的端头设置凸台和凹台，并且，凸台与凹台的长度及内、外径相互匹配。需要说明的是，在进行套接时应当将被连接的的二根电杆的骨架主干相互错开(如附图7所示)。如果采用法兰方式，则需要在电杆端头设置法兰盘，并且，法兰盘应当与骨架主干焊接在一起(如附图8所示)。附图9是本发明骨架增强复合材料电杆制作方法工艺流程示意图，由图可知，本发明骨架增强复合材料电杆的制作方法，包括以下步骤(1)对于金属骨架设置在复合材料杆体中间的电杆，需按照设计要求制作一个直径小于骨架内径，或者横截面长宽小于骨架内腔的模型；对于金属骨架设置在复合材料杆体内部的复合材料电杆，则直接执行步骤3 ；(2)采用带状纤维布沿模型外缘径向缠绕并向轴向延伸，两层纤维布带之间的重叠部分不超过纤维布带宽的二分之一，边缠绕边涂覆有机粘接剂，缠绕到轴向尽头后再返回，依次往复，直到所需的杆体内层厚度；然后，取下模型，制成复合材料杆体内层；(3)按照设计要求制作骨架，采用带状纤维布缠绕在骨架的主干，边缠绕边涂覆有机粘接剂，根据骨架主干圆周分布的次序依次缠绕并向轴向延伸，直至缠绕完整个骨架；所述缠绕在骨架主干是指带状纤维布沿主干的外缘缠绕一周并轴向延伸；(4)对于金属骨架设置在复合材料杆体中间的复合材料电杆，将经过缠绕的骨架套装在步骤2制作的复合材料杆体内层上；对于金属骨架设置在复合材料杆体内部的复合材料电杆，则直接执行步骤5;(5)采用带状纤维布沿骨架外缘径向缠绕并向轴向延伸，两层纤维布带之间的重叠部分不超过纤维布带宽的二分之一，边缠绕边涂覆有机粘接剂，缠绕到轴向尽头后再返回，依次往复，直到所需的杆体或杆体外层厚度；(6)按照所涂覆的有机粘接剂的固化技术条件对缠绕完后的电杆进行固化处理。本发明骨架增强复合材料电杆及其制作方法的有益技术效果是克服了混凝土电杆存在的重量较大，运输和搬运十分不便的问题，还克服了塑料电杆抗弯强度较低的问题， 制作的电杆具有较高的抗弯强度且重量较轻，同时，制作工艺简单、易行。
权利要求
1.一种骨架增强型复合材料电杆，其特征在于该复合材料电杆包括金属骨架和复合材料杆体，其中，金属骨架设置在复合材料杆体内部或者中间，复合材料杆体由纤维布缠绕并涂覆有机粘接剂制成。
2.根据权利要求1所述骨架增强型复合材料电杆，其特征在于复合材料杆体由纤维布缠绕并涂覆有机粘接剂制成，包括，采用带状的纤维布沿骨架或模型外缘径向缠绕并向轴向延伸，两层纤维布带之间的重叠部分不超过纤维布带宽的二分之一，边缠绕边涂覆有机粘接剂，缠绕到轴向尽头后再返回，依次往复，直到所需的杆体厚度。
3.根据权利要求1所述骨架增强型复合材料电杆，其特征在于金属骨架包括与电杆等长的轴向主干，或者与电杆等长的轴向主干和连接主干的加强筋，并且，金属骨架在电杆的径向分布为一层或一层以上。
4.根据权利要求3所述骨架增强型复合材料电杆，其特征在于金属骨架的主干上缠绕纤维布并涂覆有机粘接剂，包括纤维布带沿骨架主干外缘缠绕一周并轴向延伸，并根据骨架主干圆周分布的次序依次缠绕并向轴向延伸，纤维布带之间涂覆有有机粘接剂。
5.根据权利要求3所述骨架增强型复合材料电杆，其特征在于金属骨架的主干为螺纹钢、扁钢、角钢或者其组合。
6.根据权利要求1所述骨架增强型复合材料电杆，其特征在于缠绕复合材料杆体的纤维布包括玻璃纤维布、碳纤维布或者陶瓷纤维布。
7.根据权利要求1所述骨架增强型复合材料电杆，其特征在于涂覆的有机粘接剂包括环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂、丙烯酸树脂或者聚氨酯树脂。
8.根据权利要求1所述骨架增强型复合材料电杆，其特征在于电杆的横截面形状为圆形或矩形。
9.根据权利要求1所述骨架增强型复合材料电杆，其特征在于电杆的端头设置有法兰、或者凸台和凹台；其中，凸台与凹台的长度及内、外径相互匹配；法兰盘与骨架主干焊接在一起。
10.一种骨架增强型复合材料电杆的制作方法，其特征在于该骨架增强型复合材料电杆的制作方法包括以下步骤(1)对于金属骨架设置在复合材料杆体中间的复合材料电杆，需按照设计要求制作一个直径小于骨架内径，或者横截面长宽小于骨架内腔的模型；对于金属骨架设置在复合材料杆体内部的复合材料电杆，则直接执行步骤3 ；(2)采用带状纤维布沿模型外缘径向缠绕并向轴向延伸，两层纤维布带之间的重叠部分不超过纤维布带宽的二分之一，边缠绕边涂覆有机粘接剂，缠绕到轴向尽头后再返回，依次往复，直到所需的杆体内层厚度；然后，取下模型，制成复合材料杆体内层；(3)按照设计要求制作骨架，采用带状纤维布缠绕在金属骨架的主干，边缠绕边涂覆有机粘接剂，根据骨架主干圆周分布的次序依次缠绕并向轴向延伸，直至缠绕完整个骨架；所述缠绕在骨架主干是指带状纤维布沿主干的外缘缠绕一周并轴向延伸；(4)对于金属骨架设置在复合材料杆体中间的复合材料电杆，将经过缠绕的骨架套装在步骤2制作的复合材料杆体内衬上；对于金属骨架设置在复合材料杆体内部的复合材料电杆，则直接执行步骤5;(5)采用带状纤维布沿骨架外缘径向缠绕并向轴向延伸，两层纤维布带之间的重叠部分不超过纤维布带宽的二分之一，边缠绕边涂覆有机粘接剂，缠绕到轴向尽头后再返回，依次往复，直到所需的杆体或杆体外衬厚度；(6)按照所涂覆的有机粘接剂的固化技术条件对缠绕完后的电杆进行固化处理。
全文摘要
为解决现有技术混凝土电杆存在的重量较大，运输和搬运十分不便，以及现有技术塑料电杆抗弯强度较低等问题，本发明提出一种骨架增强复合材料电杆及其制作方法。本发明骨架增强复合材料电杆包括金属骨架和复合材料杆体，其中，金属骨架设置在复合材料杆体内部或者中间，复合材料杆体由纤维布缠绕并涂覆有机粘接剂制成。本发明骨架增强复合材料电杆及其制作方法的有益技术效果是克服了混凝土电杆存在的重量较大，运输和搬运十分不便的问题，还克服了塑料电杆抗弯强度较低的问题，制作的电杆具有较高的抗弯强度且重量较轻，同时，制作工艺简单、易行。
文档编号E04H12/08GK102400587SQ20111038595
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者杨兴明 申请人:杨兴明