CN109624356B - 小角度纤维缠绕管的缠绕方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小角度纤维缠绕管的缠绕方法，包括正向缠绕、停留缠绕及反向缠绕，其中停留缠绕：所述缠绕小车保持静止不动，所述芯模继续转动预先设定的停留角β，以使纤维在缠绕终点处持续缠绕。正向缠绕切换为反向缠绕之前，增加了停留缠绕，即缠绕小车保持静止不动，芯模继续转动预先设定的停留角β，以使纤维在缠绕终点处持续缠绕，从而不使用挂纱***即可防止纤维出现滑纱现象。

Description

小角度纤维缠绕管的缠绕方法

技术领域

本发明涉及输电绝缘技术领域，特别是涉及一种小角度纤维缠绕管的缠绕方法。

背景技术

纤维缠绕管在复合绝缘子、绝缘拉杆、复合电杆、输油管道等领域有广泛的应用。纤维缠绕可根据产品力学性能要求进行铺层和角度设计。其中使用在绝缘拉杆、复合绝缘子、复合电杆中的纤维缠绕管由于其对轴向抗弯强度和轴向抗拉强度要求较高，因此铺层设计中，通常采用30°或更小的角度缠绕铺层。

目前对于小角度(缠绕角α为25°～40°)的纤维缠绕管，为避免在缠绕过程中两端的纤维出现松动、滑脱，需在芯模两端加装挂纱***，然而挂纱***的使用会增加毛坯管道两端需切除的余量，增加了材料浪费。

发明内容

基于此，有必要针对小角度纤维缠绕管中使用挂纱***导致材料浪费的问题，提供一种小角度纤维缠绕管的缠绕方法。

一种小角度纤维缠绕管的缠绕方法，包括步骤：

正向缠绕：缠绕小车沿周向转动的芯模的轴向由静止开始正向移动，使纤维自缠绕起点至缠绕终点以25°～40°的缠绕角α缠绕于所述芯模，其中所述芯模自缠绕起点向缠绕终点分为第一缠绕段、第二缠绕段和第三缠绕段，所述缠绕小车在第一缠绕段中加速前进，所述缠绕小车在第二缠绕段中匀速前进，所述缠绕小车在第三缠绕段中减速前进并在纤维缠绕至缠绕终点时减速为零；

停留缠绕：所述缠绕小车保持静止不动，所述芯模继续转动预先设定的停留角β，以使纤维在缠绕终点处持续缠绕；及

反向缠绕：缠绕小车由静止开始反向移动，所述芯模保持转动，使纤维自缠绕终点至缠绕起点以25°～40°的缠绕角γ缠绕于所述芯模，其中所述缠绕小车在第三缠绕段中加速前进，所述缠绕小车在第二缠绕段中匀速前进，所述缠绕小车在第一缠绕段中减速前进并在纤维缠绕至缠绕起点时减速为零。

上述小角度纤维缠绕管的缠绕方法，正向缠绕切换为反向缠绕之前，增加了停留缠绕，即缠绕小车保持静止不动，芯模继续转动预先设定的停留角β，以使纤维在缠绕终点处持续缠绕，从而不使用挂纱***即可防止纤维出现滑纱现象。

在其中一个实施例中，在正向缠绕开始之前，还包括步骤：缠绕小车静止不动，芯模周向转动，使纤维在缠绕起点缠绕2圈以上。

在其中一个实施例中，所述第一缠绕段的长度和第三缠绕段的长度相等。

在其中一个实施例中，所述正向缠绕中的缠绕角α与所述反向缠绕中的缠绕角γ相等。

在其中一个实施例中，所述芯模的直径为D，D≤200毫米。

在其中一个实施例中，所述停留角β为30°～80°。

在其中一个实施例中，所述第一缠绕段和/或第三缠绕段的长度为300毫米～700毫米。

在其中一个实施例中，所述正向缠绕、停留缠绕及反向缠绕循环进行2次以上。

在其中一个实施例中，2次以上的循环中，在第一次循环开始前，使所述纤维在所述缠绕起点缠绕2圈以上；在最后一次循环结束后，直接结束缠绕或使所述纤维在所述缠绕起点缠绕2圈以上；在中间每次循环时，使所述缠绕小车分别在所述缠绕起点和缠绕终点处停留且芯模分别转动所述停留角β。

在其中一个实施例中，所述纤维为浸渍树脂的玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维或聚酯纤维,所述树脂为环氧树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂或聚氨酯树脂。

附图说明

图1为本发明一实施例的芯模上的缠绕纤维的立体示意图；

图2为本发明一实施例的芯模上的缠绕纤维的平面示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提出一种小角度纤维缠绕管的缠绕方法，其通过在芯模上螺旋缠绕纤维形成小角度纤维缠管。该小角度纤维缠管可应用于复合绝缘子、绝缘拉杆、复合电杆、输油管道等领域，例如纤维缠管可用以制得复合绝缘子：在纤维缠管的外部设置伞裙，在纤维缠管的两端设置法兰等元件。

请参考图1和图2，示意了根据本发明实施例的小角度纤维缠绕管的缠绕方法在芯模10上缠绕纤维20时的缠绕效果。本实施例中，小角度中的“角度”指纤维20的缠绕角α。如图2所示，缠绕角α指纤维20的长度方向与芯模10的轴线之间的夹角。小角度的范围为25°～40°。纤维20的类型不作限制，例如可以为浸渍树脂的玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维或聚酯纤维,其中树脂可以为环氧树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂或聚氨酯树脂，当然也可以是其他工业常用树脂。

下面结合附图1和2，详细说明本发明实施例的小角度纤维缠绕管的缠绕方法。根据本发明一实施例的小角度纤维缠绕管的缠绕方法，包括如下步骤。

S100、正向缠绕，缠绕小车沿周向转动的芯模的轴向由静止开始正向移动，使纤维自缠绕起点至缠绕终点以25°～40°的缠绕角α缠绕于所述芯模，其中所述芯模自缠绕起点向缠绕终点分为第一缠绕段、第二缠绕段和第三缠绕段，所述缠绕小车在第一缠绕段中加速前进，所述缠绕小车在第二缠绕段中匀速前进，所述缠绕小车在第三缠绕段中减速前进并在纤维缠绕至缠绕终点时减速为零。

结合图1所示，自芯模1左端向右端的缠绕定义为正向缠绕，反之则定义为反向缠绕。正向缠绕的过程中，使芯模10绕其轴线保持转动，使安装有缠绕用的纤维20的缠绕小车自芯模10左端开始由静止开始朝向芯模10的右端移动，即正向移动，这样纤维20将螺旋缠绕在芯模10的表面上。缠绕角α的范围设定为25°～40°。如图2所示，与正向缠绕时相同，反向缠绕时的缠绕角指纤维20的长度方向与芯模10的轴线之间的夹角，反向缠绕时的缠绕角用γ表示。

具体的，芯模10的左端设定有缠绕起点110，右端设定有缠绕终点120。将芯模10自缠绕起点110至缠绕终点120分为第一缠绕段a、第二缠绕段b和第三缠绕段c。缠绕小车在第一缠绕段a中加速前进从而带动纤维20也加速前进；缠绕小车在第二缠绕段b中匀速前进带动纤维20也匀速前进；缠绕小车在第三缠绕段c中减速前进并在纤维20缠绕至缠绕终点120时减速为零,以准备反向移动，此阶段中，纤维20也减速为零。

S200、停留缠绕：所述缠绕小车保持静止不动，所述芯模继续转动预先设定的停留角β，以使纤维在缠绕终点处持续缠绕。

当纤维20缠绕至缠绕终点120时，使缠绕小车不动，但芯模10继续转动预先设定的角度，该角度定义为停留角β。停留缠绕的过程中，纤维20的缠绕角α转换为90°。由于缠绕小车停留在原地，纤维20在缠绕终点120处继续缠绕停留角β，这样不需要使用挂纱***即可避免在缠绕终点120处出现滑纱现象，从而缠绕终点120可以尽量靠近芯模10的右端，减少了小角度纤维缠绕管的右端的长度余量，减少材料浪费；同时由于不使用挂纱***，进一步降低了小角度纤维缠绕管的成本。

S300、反向缠绕：缠绕小车由静止开始反向移动，所述芯模保持转动，使纤维自缠绕终点至缠绕起点以25°～40°的缠绕角γ缠绕于所述芯模，其中所述缠绕小车在第三缠绕段中加速前进，所述缠绕小车在第二缠绕段中匀速前进，所述缠绕小车在第一缠绕段中减速前进并在纤维缠绕至缠绕起点时减速为零。

停留缠绕结束后，芯模10仍保持转动，缠绕小车即开始反向移动，这样可以使纤维20自缠绕终点120至缠绕起点110以25°～40°的缠绕角γ螺旋缠绕。上述为一个循环的缠绕，但是不足以缠绕一层纤维，通常纤维20铺满芯模10一层需要上述循环4-10次，然后进入第二层的缠绕，直至缠绕厚度达到要求后结束缠绕。

上述小角度纤维缠绕管的缠绕方法，正向缠绕切换为反向缠绕之前，增加了停留缠绕，即缠绕小车保持静止不动，芯模10继续转动预先设定的停留角β，以使纤维在缠绕终点120处持续缠绕，从而不使用挂纱***即可防止纤维出现滑纱现象。

根据本发明的一些实施例，在正向缠绕开始之前，还包括步骤：缠绕小车静止不动，芯模周向转动，使纤维在缠绕起点缠绕2圈以上。

具体的，在开始进行正向缠绕之前，芯模10开始转动后，缠绕小车先保持静止不动，使纤维20在缠绕起点110处缠绕2圈以上，然后缠绕小车才开始沿芯模10的轴向移动并开始进行正向缠绕。这样不需要使用挂纱***即可避免在芯模10的左端出现滑纱现象，从而缠绕起点110可以尽量靠近芯模10的左端，减少了小角度纤维缠绕管的左端的长度余量，减少材料浪费；同时由于不使用挂纱***，进一步降低了小角度纤维管的成本。

优选地，纤维20在缠绕起点110处缠绕4圈～8圈，使纤维20在缠绕起点110处缠绕牢固。

根据本发明的一些实施例，所述第一缠绕段的长度和第三缠绕段的长度相等。具体的，在正向缠绕时，第一缠绕段a是缠绕小车的加速段，第三缠绕段c是缠绕小车的减速段，而反向缠绕时则刚好相反。因此，第一缠绕段a的长度和第三缠绕段c的长度优选设置为长度一致，这样，缠绕小车的正向移动时的速度变化规律和反向移动时的速度变化规律一致，从而能够在保证小角度纤维管的产品性能的情况下尽可能的节约材料。

根据本发明的一些实施例，所述正向缠绕中的缠绕角α与所述反向缠绕中的缠绕角γ相等。例如，正向缠绕时的缠绕角α设置为30°，反向缠绕时的缠绕角γ设置为30°，从而保证小角度纤维管的产品性能稳定。当然，本发明不局限于此，在其他的一些实施例中，正向缠绕中的缠绕角与反向缠绕中的缠绕角也可以不相等。

根据本发明的一些实施例，所述芯模的直径为D，D≤200毫米。经过试验，本发明实施例的缠绕方法，特别适用于直径D≤200毫米的芯模，出现滑纱现象的几率极低。

根据本发明的一些实施例，所述停留角β为30°～80°。经过试验，停留缠绕时，芯模10持续转动的停留角β在30°～80°时，纤维20在芯模10的右端持续缠绕后的防滑纱效果最佳。

根据本发明的一些实施例，所述第一缠绕段和/或第三缠绕段的长度为300毫米～700毫米。在正向缠绕时，第一缠绕段a是缠绕小车的加速段，缠绕小车需要加速至设定速度并保证纤维20在芯模10上缠绕时不出现滑纱现象，经过试验，第一缠绕段a的长度范围为300毫米～700毫米时比较合适，可有效避免缠绕小车加速前进时出现滑纱现象。第三缠绕段c是缠绕小车的减速段，缠绕小车需要减速为零并保证纤维20在芯模10上缠绕时不出现滑纱现象，经过试验，第三缠绕段c的长度范围为300毫米～700毫米时比较合适，可有效避免缠绕小车加速前进时出现滑纱现象。反向缠绕时，缠绕小车的速度变化情况与正向缠绕刚好相反，上述长度范围也刚好能避免出现滑纱现象。

根据本发明的一些实施例，所述正向缠绕、停留缠绕及反向缠绕循环进行2次以上。

具体的，一次正向缠绕、停留缠绕及一次的反向缠绕定义为一个循环，该循环可以进行2次以上。例如，该循环进行2次，此时完整的缠绕过程至少如下：正向缠绕、停留缠绕、反向缠绕、正向缠绕、停留缠绕、反向缠绕，依次类推。这样，通过多次的循环，在芯模10的表面可形成需要厚度的纤维缠绕层。

进一步地，2次以上的循环中，在第一次循环开始前，使所述纤维在所述缠绕起点缠绕2圈以上；在最后一次循环结束后，使所述纤维在所述缠绕起点缠绕2圈以上；在中间每次循环时，使所述缠绕小车分别在所述缠绕起点和缠绕终点处停留且芯模分别转动停留角β。

具体的，以3次循环为例，第一次循环开始前，使所述纤维在所述缠绕起点先缠绕2圈以上，即在第一次循环的正向缠绕开始之前，使芯模10开始转动后，缠绕小车先保持静止不动，使纤维20在缠绕起点110处缠绕2圈以上，优选缠绕4圈～8圈，然后缠绕小车才开始沿芯模10的轴向移动并开始进行正向缠绕。这样，纤维20在缠绕起点110处缠绕多圈，这样不需要使用挂纱***即可避免芯模10左端出现滑纱现象。

第二次循环为中间循环。第二次循环的正向缠绕衔接第一次循环的反向缠绕，因此第二次循环前，所述缠绕小车在所述缠绕起点停留且芯模转动停留角β。换言之，可以理解为第一次循环的反向缠绕与第二次循环的正向缠绕之间增加了停留缠绕。第二次循环的正向缠绕结束后，进行第二次循环的反向缠绕之前，所述缠绕小车在所述缠绕终点处停留且芯模转动停留角β，即执行第二次循环的停留缠绕。第二次循环的反向缠绕衔接第三次循环的正向缠绕，第二次循环结束后，缠绕小车回到芯模10的左端，所述缠绕小车在所述缠绕起点110停留且芯模转动停留角β。这样，多次循环时，相邻的两次循环之间，均具有停留缠绕，使得中间循环在每次经过缠绕起点110时，纤维20都缠绕停留角β，避免出现滑纱现象。

第三次循环为最后一次循环，依次进行正向缠绕、停留缠绕、反向缠绕。第三次循环结束后，缠绕小车回到芯模10的左端，纤维20回到芯模10上的缠绕起点110处。缠绕小车停留但芯模10持续转动，使所述纤维20在所述缠绕起点110处缠绕2圈以上，优选缠绕4圈～8圈，从而防止出现滑纱现象。此外，在其他的实施例中，第三次循环结束后，可以不再进行使所述纤维20在所述缠绕起点110处缠绕2圈以上的步骤，即第三次循环结束后即直接结束缠绕。

通过上述措施，使纤维20每次经过缠绕起点110和缠绕终点20时都缠绕停留角β，从而有效避免出现滑纱现象。此处的经过缠绕起点110包括第一次循环准备从缠绕起点110出发时，及最后一次循环结束后回到缠绕起点110后。

下面通过具体实施例来进一步说明。

实施例1

芯模10直径为200毫米，纤维20为浸渍环氧树脂的玻璃纤维。正向缠绕时纤维20的缠绕角α为25°，反向缠绕时纤维20的缠绕角γ为25°。第一缠绕段a和第三缠绕段c的长度均为300毫米，第二缠绕段b的长度为1000毫米，缠绕厚度10毫米。

具体的，循环开始前，缠绕小车先在缠绕起点110处停留但芯模10转动使纤维20先在缠绕起点110处缠绕4圈。

然后开始正向缠绕、停留缠绕及反向缠绕，缠绕小车回到缠绕起点110处，其中芯模10的停留角β为80°，以上步骤记为一个循环。然后，重复以上的循环，若干个循环后，缠绕厚度达到要求10毫米后缠绕结束。其中，前一次循环结束后，缠绕小车回到缠绕起点110后，缠绕小车在缠绕起点110停留且芯模转动停留角β，使得中间循环时，在每次经过缠绕起点110时，纤维20都缠绕停留角β，避免出现滑纱现象。

当最后一次循环结束，缠绕厚度达到要求10毫米后，缠绕小车回到缠绕起点110，此时使缠绕小车停留但芯模10持续转动，使所述纤维20在缠绕起点110缠绕4圈。

实施例2

芯模10直径为180毫米，纤维20为浸渍不饱和树脂的芳纶纤维。正向缠绕时纤维20的缠绕角α为30°，反向缠绕时纤维20的缠绕角γ为30°。第一缠绕段a和第三缠绕段c的长度均为500毫米，第二缠绕段b的长度为950毫米，缠绕厚度8毫米。

具体的，循环开始前，缠绕小车先在缠绕起110处停留但芯模10转动使纤维20先在缠绕起点110处缠绕6圈。

然后开始正向缠绕、停留缠绕及反向缠绕，缠绕小车回到缠绕起点110处，其中芯模10的停留角β为50°，记为一个循环。然后，重复以上的循环，若干个循环后，缠绕厚度达到要求8毫米后缠绕结束。其中，前一次循环结束后，缠绕小车回到缠绕起点110后，缠绕小车在缠绕起点110停留且芯模转动停留角β，使得中间循环时，在每次经过缠绕起点110，纤维20都缠绕停留角β，避免出现滑纱现象。

当最后一次循环结束，缠绕厚度达到要求8毫米后，缠绕小车回到缠绕起点110，此时使缠绕小车停留但芯模10持续转动，使所述纤维20在缠绕起点110缠绕6圈。

实施例3

芯模10直径为160毫米，纤维20为浸渍聚氨酯树脂的聚酯纤维。正向缠绕时纤维20的缠绕角α为35°，反向缠绕时纤维20的缠绕角γ为35°。第一缠绕段a和第三缠绕段c的长度均为700毫米，第二缠绕段b的长度为1400毫米，缠绕厚度为12毫米。

具体的，循环开始前，缠绕小车先在缠绕起110处停留但芯模10转动使纤维20先在缠绕起点110处缠绕8圈。

然后开始正向缠绕、停留缠绕及反向缠绕，缠绕小车回到缠绕起点110处，其中芯模10的停留角β为30°，记为一个循环。然后，重复以上的循环，若干个循环后，缠绕厚度达到要求12毫米后缠绕结束。其中，前一次循环结束后，缠绕小车回到缠绕起点110后，缠绕小车在缠绕起点110停留且芯模转动停留角β，使得中间循环时，在每次经过缠绕起点110，纤维20都缠绕停留角β，避免出现滑纱现象。

当最后一次循环结束，缠绕厚度达到要求12毫米后，缠绕小车回到缠绕起点110，此时使缠绕小车停留但芯模10持续转动，使所述纤维20在缠绕起点110缠绕8圈。

本发明实施例1～3分别进行20次缠绕时的具体实施参数及操作人员观察到的滑纱次数统计如下：

表1

根据对实际缠绕情况的统计，采用本发明实施例的缠绕方法，可以有效避免出现滑纱现象，同时又避免使用销钉环，即不使用挂纱***。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种小角度纤维缠绕管的缠绕方法，其特征在于，包括步骤：

正向缠绕：缠绕小车沿周向转动的芯模的轴向由静止开始正向移动，使纤维自缠绕起点至缠绕终点以25°～40°的缠绕角α缠绕于所述芯模，其中所述芯模自缠绕起点向缠绕终点分为第一缠绕段、第二缠绕段和第三缠绕段，所述缠绕小车在第一缠绕段中加速前进，所述缠绕小车在第二缠绕段中匀速前进，所述缠绕小车在第三缠绕段中减速前进并在纤维缠绕至缠绕终点时减速为零；

停留缠绕：所述缠绕小车保持静止不动，所述芯模继续转动预先设定的停留角β，以使纤维在缠绕终点处持续缠绕，纤维的缠绕角α转换为90°；及

反向缠绕：缠绕小车由静止开始反向移动，所述芯模保持转动，使纤维自缠绕终点至缠绕起点以25°～40°的缠绕角γ缠绕于所述芯模，其中所述缠绕小车在第三缠绕段中加速前进，所述缠绕小车在第二缠绕段中匀速前进，所述缠绕小车在第一缠绕段中减速前进并在纤维缠绕至缠绕起点时减速为零。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在正向缠绕开始之前，还包括步骤：缠绕小车静止不动，芯模周向转动，使纤维在缠绕起点缠绕2圈以上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一缠绕段的长度和第三缠绕段的长度相等。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正向缠绕中的缠绕角α与所述反向缠绕中的缠绕角γ相等。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芯模的直径为D，D≤200毫米。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述停留角β为30°～80°。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一缠绕段和/或第三缠绕段的长度为300毫米～700毫米。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正向缠绕、停留缠绕及反向缠绕循环进行2次以上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，2次以上的循环中，在第一次循环开始前，使所述纤维在所述缠绕起点缠绕2圈以上；在最后一次循环的缠绕终点处结束后，直接结束缠绕或使所述纤维在所述缠绕起点缠绕2圈以上；在中间每次循环时，使所述缠绕小车分别在所述缠绕起点和缠绕终点处停留且芯模分别转动所述停留角β。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维为浸渍树脂的玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维或聚酯纤维,所述树脂为环氧树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂或聚氨酯树脂。

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