CN105006311A - 智能玻璃纤维缠绕管及制备方法和采用该缠绕管的绝缘子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能玻璃纤维缠绕管及制备方法和采用该缠绕管的绝缘子。它解决了现有玻璃纤维缠绕管强度低等技术问题。包括绝缘缠绕管体，绝缘缠绕管体包括由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制而成的内芯管，内芯管外围呈螺旋形周向绕设至少一根光纤，光纤外围设有由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形周向绕制而成的外层管，内芯管和外层管固化为一体式结构，且光纤一端位于绝缘缠绕管体的一端，光纤另一端位于绝缘缠绕管体的另一端。优点在于：机械强度高，同时解决了外套材料与内部光纤护套材料存在多界面问题，并且大大增强了设备在运行过程中数据传输的稳定性，同时也不影响设备的绝缘可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电力输变电绝缘设备技术领域，尤其是涉及一种智能玻璃纤维缠绕管及制备方法和采用该缠绕管的绝缘子。
背景技术
随着特高压、智能电网、远距离大功率通讯及新能源产业的发展，高压端信号采集的可靠性越来越受到重视。由于采用电信号传感方式会存在易受电磁干扰、影响测量精度及绝缘性能的问题，因此利用光电分离方法采集传输数据已成为一种趋势。采用光信号传输能够高精度传输高压设备的机械性能、电气性能数据并有效解决电磁干扰的问题。目前主要采取的方式是在光缆外包覆硅橡胶护套再粘接伞裙后作为一个独立元件使用或者在绝缘结构中以植入方式加入带保护套的光纤或光纤跳线。这种结构的缺点是：1、机械强度低、长期可靠性差；2、外套材料与内部光纤护套材料存在多界面问题,这样易导致绝缘性能以及信号传输稳定性差；3、设备的结构复杂，体积较大，应用受到限制。
为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种复合光纤套管[申请号：200910208550.1]，包括外表面设有凹槽的环氧玻璃钢桶和套在环氧玻璃钢桶外的伞裙护套,所述环氧玻璃钢桶的凹槽中设置有光纤。上述方案在一定程度上改进了光纤套管绝缘可靠性差的问题，但是该方案依然存在：结构设计不够合理，机械强度低、长期可靠性差，外套材料与内部光纤护套材料存在多界面问题等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，机械强度高的智能玻璃纤维缠绕管。
本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种安装稳定性好的采用智能玻璃纤维缠绕管的绝缘子。
本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种加工过程简单的制备智能玻璃纤维缠绕管的方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本智能玻璃纤维缠绕管，包括由环氧树脂和玻璃纤维制成的绝缘缠绕管体，其特征在于，所述的绝缘缠绕管体包括由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制而成的内芯管，所述的内芯管外围呈螺旋形周向绕设至少一根光纤，所述的光纤外围设有由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形周向绕制而成的外层管，所述的内芯管和外层管固化为一体式结构，且所述的光纤一端位于绝缘缠绕管体的一端，所述的光纤另一端位于绝缘缠绕管体的另一端。即通过将光纤设置在内芯管和外层管之间并与绝缘缠绕管体一体成型，这样提高了本缠绕管的机械强度，且绝缘性好，同时解决了外套材料与内部光纤护套材料存在多界面带来的绝缘性能以及信号传输稳定性差的问题。
在上述的智能玻璃纤维缠绕管中，所述的光纤呈螺旋形周向绕设和/或轴向延伸设置并被固化在绝缘缠绕管体内，所述的光纤的两端分别伸出绝缘缠绕管体外。优选地，这里的光纤采用螺旋形缠绕在绝缘缠绕管体内。
在上述的智能玻璃纤维缠绕管中，所述的内芯管的管壁厚度大于外层管的管壁厚度，且内芯管与外层管均为玻璃纤维螺旋缠绕管。优选地，这里的内芯管的管壁厚度远大于外层管的管壁厚度，这样提高了本缠绕管的结构强度。
在上述的智能玻璃纤维缠绕管中，所述的光纤为石英裸纤，且所述的光纤包括纤芯，所述的纤芯周向外侧依次设置有光学包层与涂覆层。
在上述的智能玻璃纤维缠绕管中，所述的光纤为单模裸纤、多模裸纤或保偏光纤裸纤中的任意一种；所述的玻璃纤维为Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱。
采用上述的智能玻璃纤维缠绕管的绝缘子，包括智能玻璃纤维缠绕管，所述的智能玻璃纤维缠绕管外围套设有具有伞裙的绝缘套，其特征在于，所述的智能玻璃纤维缠绕管两端分别固定有套于智能玻璃纤维缠绕管端部外围的安装座，所述的安装座的外端具有法兰盘，在安装座的侧部开有接线窗口，所述的接线窗口内设有与光纤相连的光纤接口，所述的接线窗口上可拆卸连接有封装盖板。即这里的光纤露出智能玻璃纤维缠绕管的端部且由接线窗口穿出，这样便于光纤与外部设备的连接以及便于本绝缘子的安装固定。
制备上述的智能玻璃纤维缠绕管的方法如下所述：智能玻璃纤维缠绕管的制备方法，其特征在于，本方法包括下述步骤：
A、备料：将玻璃纤维进行预热烘干处理，配置环氧树脂和光纤；
B、缠绕：在可周向转动的芯模上呈螺旋形缠绕浸渍环氧树脂的玻璃纤维，从而形成内芯管；在浸渍环氧树脂的玻璃纤维中掺入至少一根光纤并自内芯管的一端向另一端呈螺旋形周向绕设；然后再由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制形成所述的外层管；
C、固化：将内芯管和外层管固化为一体式结构，获得智能玻璃纤维缠绕管毛坯，且所述的光纤一端位于智能玻璃纤维缠绕管毛坯的一端，所述的光纤另一端位于智能玻璃纤维缠绕管毛坯的另一端；
D、后处理：将智能玻璃纤维缠绕管毛坯进行机加工，达到所需加工要求，从而制得智能玻璃纤维缠绕管。
即通过将光纤缠绕一层并设置在内芯管与外层管之间且光纤两端分别位于智能纤维管端部使得本绝缘缠绕管体的便于制造，同时使得智能纤维管机械强度高、绝缘性好以及解决信号传输稳定性差的问题。
在上述的方法中，在上述的步骤A中，玻璃纤维采用Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱，且玻璃纤维先进行预处理，预处理的温度控制在35℃-60℃之间，湿度控制在40％-55％，且将玻璃纤维与环氧树脂分别在胶槽与小车上安置完毕。
在上述的方法中，在上述的步骤B中，浸渍环氧树脂的玻璃纤维绕制时的缠绕角度大小为30°-65°，缠绕转速控制在30r/min-50r/min。
在上述的方法中，在上述的步骤C中，所述的内芯管和外层管同时固化成型；在步骤C中：固化分为三个阶段，且初始阶段温度控制在40℃-80℃，二段固化温度控制在80℃-120℃，三段固化温度为120℃-160℃，总固化时长为11h-15h。
与现有的技术相比，本智能玻璃纤维缠绕管及制备方法和采用该缠绕管的绝缘子的优点在于：机械强度高，且绝缘性好，同时解决了外套材料与内部光纤护套材料存在多界面问题，并且大大增强了设备在运行过程中数据传输的稳定性，同时也不影响设备的绝缘可靠性。
附图说明
图1是本发明提供的智能玻璃纤维缠绕管的结构示意图。
图2是本发明提供的光纤的结构示意图。
图3是本发明提供的采用智能玻璃纤维缠绕管的绝缘子的结构示意图。
图中，绝缘缠绕管体1、内芯管11、外层管12、光纤2、纤芯21、光学包层22、涂覆层23、智能玻璃纤维缠绕管3、绝缘套4、伞裙41、安装座5、法兰盘51、接线窗口52、光纤接口53、封装盖板54。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-3所示，本实施例中，智能玻璃纤维缠绕管，包括由环氧树脂和玻璃纤维制成的绝缘缠绕管体1，绝缘缠绕管体1包括由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制而成的内芯管11，内芯管11外围呈螺旋形周向绕设至少一根光纤2，光纤2外围设有由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形周向绕制而成的外层管12，内芯管11和外层管12固化为一体式结构，且光纤2一端位于绝缘缠绕管体1的一端，光纤2另一端位于绝缘缠绕管体1的另一端，即通过将光纤2设置在内芯管11和外层管12之间并与绝缘缠绕管体1一体成型，这样提高了本缠绕管的机械强度，且绝缘性好，同时解决了外套材料与内部光纤护套材料存在多界面带来的绝缘性能以及信号传输稳定性差的问题。
具体地，本实施例中的光纤2呈螺旋形周向绕设和/或轴向延伸设置并被固化在绝缘缠绕管体1内，光纤2的两端分别伸出绝缘缠绕管体1外，优选地，这里的光纤2采用螺旋形缠绕在绝缘缠绕管体1内。其中，这里的内芯管11的管壁厚度远大于外层管12的管壁厚度，且内芯管11与外层管12均为玻璃纤维螺旋缠绕管，这样提高了本缠绕管的结构强度。进一步地，本实施例中的光纤2为石英裸纤，且光纤2包括纤芯21，纤芯21周向外侧依次设置有光学包层22与涂覆层23。优选地，这里的光纤2为单模裸纤、多模裸纤或保偏光纤裸纤中的任意一种；玻璃纤维为Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱。
本实施例中，制备智能玻璃纤维缠绕管的方法，包括下述步骤：A、备料：将玻璃纤维进行预热烘干处理，配置环氧树脂和光纤2；B、缠绕：在可周向转动的芯模上呈螺旋形缠绕浸渍环氧树脂的玻璃纤维，从而形成内芯管11；在浸渍环氧树脂的玻璃纤维中掺入至少一根光纤2并自内芯管11的一端向另一端呈螺旋形周向绕设；然后再由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制形成外层管12；C、固化：将内芯管11和外层管12固化为一体式结构，获得智能玻璃纤维缠绕管毛坯，且光纤2一端位于智能玻璃纤维缠绕管毛坯的一端，光纤2另一端位于智能玻璃纤维缠绕管毛坯的另一端；D、后处理：将智能玻璃纤维缠绕管毛坯进行机加工，达到所需加工要求，从而制得智能玻璃纤维缠绕管，即通过将光纤2缠绕一层并设置在内芯管11与外层管12之间且光纤两端分别位于智能纤维管1端部使得本绝缘缠绕管体的便于制造，同时使得智能纤维管机械强度高、绝缘性好以及解决信号传输稳定性差的问题。
在上述的步骤A中，玻璃纤维采用Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱，且玻璃纤维先进行预处理，预处理的温度控制在35℃-60℃之间，湿度控制在40％-55％，且将玻璃纤维与环氧树脂分别在胶槽与小车上安置完毕；在上述的步骤B中，浸渍环氧树脂的玻璃纤维绕制时的缠绕角度大小为30°-65°，缠绕转速控制在30r/min-50r/min；在上述的步骤C中，内芯管11和外层管12同时固化成型；在步骤C中：固化分为三个阶段，且初始阶段温度控制在40℃-80℃，二段固化温度控制在80℃-120℃，三段固化温度为120℃-160℃，总固化时长为11h-15h。
如图3所示，本实施例中，采用智能玻璃纤维缠绕管的绝缘子，包括智能玻璃纤维缠绕管3，智能玻璃纤维缠绕管3外围套设有具有伞裙41的绝缘套4，智能玻璃纤维缠绕管3两端分别固定有套于智能玻璃纤维缠绕管3端部外围的安装座5，安装座5的外端具有法兰盘51，在安装座5的侧部开有接线窗口52，接线窗口52内设有与光纤2相连的光纤接口53，接线窗口52上可拆卸连接有封装盖板54，即这里的光纤2露出智能玻璃纤维缠绕管1的端部且由接线窗口52穿出，这样便于光纤2与外部设备的连接以及便于本绝缘子的安装固定。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了绝缘缠绕管体1、内芯管11、外层管12、光纤2、纤芯21、光学包层22、涂覆层23、智能玻璃纤维缠绕管3、绝缘套4、伞裙41、安装座5、法兰盘51、接线窗口52、光纤接口53、封装盖板54等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种智能玻璃纤维缠绕管，包括由环氧树脂和玻璃纤维制成的绝缘缠绕管体(1)，其特征在于，所述的绝缘缠绕管体(1)包括由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制而成的内芯管(11)，所述的内芯管(11)外围呈螺旋形周向绕设至少一根光纤(2)，所述的光纤(2)外围设有由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形周向绕制而成的外层管(12)，所述的内芯管(11)和外层管(12)固化为一体式结构，且所述的光纤(2)一端位于绝缘缠绕管体(1)的一端，所述的光纤(2)另一端位于绝缘缠绕管体(1)的另一端。
2.根据权利要求1所述的智能玻璃纤维缠绕管，其特征在于，所述的光纤(2)呈螺旋形周向绕设和/或轴向延伸设置并被固化在绝缘缠绕管体(1)内，所述的光纤(2)的两端分别伸出绝缘缠绕管体(1)外。
3.根据权利要求1或2所述的智能玻璃纤维缠绕管，其特征在于，所述的内芯管(11)的管壁厚度大于外层管(12)的管壁厚度，且内芯管(11)与外层管(12)均为玻璃纤维螺旋缠绕管。
4.根据权利要求3所述的智能玻璃纤维缠绕管，其特征在于，所述的光纤(2)为石英裸纤，且所述的光纤(2)包括纤芯(21)，所述的纤芯(21)周向外侧依次设置有光学包层(22)与涂覆层(23)。
5.根据权利要求4所述的智能玻璃纤维缠绕管，其特征在于，所述的光纤(2)为单模裸纤、多模裸纤或保偏光纤裸纤中的任意一种；所述的玻璃纤维为Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱。
6.一种采用权利要求1-5中任意一项所述的智能玻璃纤维缠绕管的绝缘子，包括智能玻璃纤维缠绕管(3)，所述的智能玻璃纤维缠绕管(3)外围套设有具有伞裙(41)的绝缘套(4)，其特征在于，所述的智能玻璃纤维缠绕管(3)两端分别固定有套于智能玻璃纤维缠绕管(3)端部外围的安装座(5)，所述的安装座(5)的外端具有法兰盘(51)，在安装座(5)的侧部开有接线窗口(52)，所述的接线窗口(52)内设有与光纤(2)相连的光纤接口(53)，所述的接线窗口(52)上可拆卸连接有封装盖板(54)。
7.一种制备权利要求1-5中任意一项所述的智能玻璃纤维缠绕管的方法，其特征在于，本方法包括下述步骤：
A、备料：将玻璃纤维进行预热烘干处理，配置环氧树脂和光纤(2)；
B、缠绕：在可周向转动的芯模上呈螺旋形缠绕浸渍环氧树脂的玻璃纤维，从而形成内芯管(11)；在浸渍环氧树脂的玻璃纤维中掺入至少一根光纤(2)并自内芯管(11)的一端向另一端呈螺旋形周向绕设；然后再由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制形成所述的外层管(12)；
C、固化：将内芯管(11)和外层管(12)固化为一体式结构，获得智能玻璃纤维缠绕管毛坯，且所述的光纤(2)一端位于智能玻璃纤维缠绕管毛坯的一端，所述的光纤(2)另一端位于智能玻璃纤维缠绕管毛坯的另一端；
D、后处理：将智能玻璃纤维缠绕管毛坯进行机加工，达到所需加工要求，从而制得智能玻璃纤维缠绕管。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在上述的步骤A中，玻璃纤维采用Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱，且玻璃纤维先进行预处理，预处理的温度控制在35℃-60℃之间，湿度控制在40％-55％，且将玻璃纤维与环氧树脂分别在胶槽与小车上安置完毕。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在上述的步骤B中，浸渍环氧树脂的玻璃纤维绕制时的缠绕角度大小为30°-65°，缠绕转速控制在30r/min-50r/min。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在上述的步骤C中，所述的内芯管(11)和外层管(12)同时固化成型；在步骤C中：固化分为三个阶段，且初始阶段温度控制在40℃-80℃，二段固化温度控制在80℃-120℃，三段固化温度为120℃-160℃，总固化时长为11h-15h。
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