[发明专利]用于电缆的碳纤维复合芯及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆导线领域，特别是涉及一种用于电缆导线中的碳纤维复合芯及其制作方法。

背景技术

目前，随着电力需求的不断增长，电缆作为电能传输的载体其需求量越来越大，对于电缆本身的要求也随之提高。传统的电缆导线多是采用钢芯铝绞线或钢芯铝合金导线，铝导体输送电，钢芯承载传递的负荷，但是这些导线的重量大、电阻大，从而导致输电费用高，且运行温度低，不能适应在高温条件下的运行。

因此，原先使用钢芯的电缆导线被使用复合芯的电缆导线所取代。使用复合芯的增强电缆，能够适用于在较高温度下工作，同时不受原先电缆中固有的电流工作极限的限制。

参见申请号为201010239353.9的发明专利“一种高性能碳纤维复合材料电缆芯及其制作方法”，其公开了一种碳纤维复合材料电缆芯，包括承重芯和保护层，所述的保护层通过缠绕工艺包覆在所述的承重芯的外部，所述的承重芯为耐高温力学性能环氧树脂体系与碳纤维的复合物，所述的保护层为耐高温耐候性能环氧树脂体系与玻璃纤维的复合物，所述的承重芯的耐高温力学性能环氧树脂体系中选择的环氧树脂数量和类别与所述的保护层的耐高温耐候性能环氧树脂体系中选择的环氧树脂数量和类别不同。由此可看出现有的复合芯通常由承重芯和保护层两层所组成。虽然由碳纤维复合物制成的复合芯具有较大的强度和刚度，但是仍然会存在以下缺点：首先，碳纤维复合物的承重芯和保护层都是沿其长度方向单向分布，其轴向的拉伸强度很好，但是其径向的剪切力差；此外当保护层采用含有碳纤维材料的复合物时，如该复合芯用于铝导体的电缆中使用，与铝相接触的碳纤维容易将铝质导体进行腐蚀，因此，目前复合芯的结构依然存在缺陷。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种碳纤维复合芯，该复合芯能够用于作为承载元件的任意一种电缆导线。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于电缆的碳纤维复合芯，包括芯体，所述的芯体包括：

承载体：所述的承载体为沿同一长度方向延伸的碳纤维丝所组成的碳纤维束，或者是碳纤维与环氧树脂系的复合物；

增强体：所述的增强体为缠绕在所述的承载体外部的增强纤维，或者是增强纤维与环氧树脂系的复合物；

保护体：所述的保护体包覆在所述的增强体外部，并且为除去碳纤维以外的其他增强纤维，或者是增强纤维与环氧树脂系的复合物。

优选地，所述的增强体螺旋状的缠绕在所述的承载体外部。

优选地，所述的增强体双螺旋状的缠绕在所述的承载体外部。

优选地，所述的增强纤维为碳纤维或者玻璃纤维或者芳纶纤维或者玄武纤维中的一种或组合。

优选地，所述的承载体为圆柱形，所述的保护体为圆环形，并且所述的承载体与保护体形成同心圆形。

本发明的另一个目的是提供一种用于电缆的碳纤维复合芯的制作方法，

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

该方法包括以下步骤：

（1）、将碳纤维丝进行浸胶后，压制成碳纤维束；

（2）、将增强纤维进行浸胶后，螺旋状或双螺旋状的缠绕在所述的碳纤维束外部；

（3）、将除去碳纤维以外的其他增强纤维进行浸胶后，包覆在缠绕有增强纤维的碳纤维束外部，形成复合芯；

（4）、将所述的复合芯进行充分固化，并完成制作。

优选地，步骤（1）～（3）中所述的浸胶使用的胶液为环氧树脂中耐高温力学性能的环氧树脂系。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明通过增加增强体有效的提高了复合芯的径向的剪切力；

2、增强体缠绕不会影响复合芯的整体同心度；

3、保护体采用非碳纤维的其他增强纤维，避免了保护体与铝导体相接触而对其产生的腐蚀。

附图说明

附图1为本发明的复合芯的结构示意图；

附图2为本发明中增强体的缠绕示意图一；

附图3为本发明中增强体的缠绕示意图二；

附图4为本发明的复合芯的制作方法流程图。

其中：1、芯体；2、承载体；3、增强体；4、保护体。

具体实施方式

下面结合附图举一个实施例来对本发明的技术方案作进一步描述：

如图1所示的一种用于电缆的碳纤维复合芯，包括芯体1，该芯体1包括如下三层所组成：

承载体2：承载体2为沿同一长度方向拉伸的碳纤维丝所组成的碳纤维束，当然，其材质也可以是碳纤维与环氧树脂系的复合物；