用于输电线的防冰涂层制造技术

本发明专利技术提供使用溶胶-凝胶材料在电力线缆上形成压电涂层的方法和系统。电缆可以被馈送通过具有具压电材料的溶胶-凝胶材料的容器以在所述电缆的表面上形成未固化层。随后使用例如红外、紫外和/或其它类型的辐射固化所述层。所述电缆可以悬垂于涂布系统中以使得所述未固化层不触碰所述系统的任何组件直到所述层充分固化。所述固化层的压电特征可以在所述系统中测试以提供控制反馈。可以被称作压电涂层的所述固化层在所述电缆由于交流电的输送和环境因素而振动期间在所述电缆的外表面处引起电阻加热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于输电线的防冰涂层相关串请的交叉引用本申请根据35 U.S.C.§ 119(e)要求2013年03月26日提交的名称为:“用于输电线的防冰涂层”的美国临时专利申请61/805，431的权益，所述专利申请以全文引用的方式并入本文中。
技术介绍
在对雪暴和冰暴敏感的世界上的许多地方，架空电力线缆结冰是主要问题。冰和湿雪(本文中统称为冰)可以在电缆上累积，产生显著额外重量并且电力线变得对风诱导的振荡更敏感。足够的累积甚至可以导致不同电缆直接或经由结冰而彼此接触、从支撑结构破裂或脱离，并且甚至输电塔崩塌，导致大范围供电中断。电流除冰途径限于使累积的冰物理上破裂离开电力线。然而，这些途径费时并且非常危险，尤其当结冰条件通过空气或地面使接近电力线复杂化时。
技术实现思路
本专利技术提供使用溶胶-凝胶材料在电力线缆上形成压电涂层的方法和系统。电缆可以被馈送通过具有溶胶-凝胶材料的容器。在这一操作期间，溶胶-凝胶材料作为电缆表面上的未固化层沉积。随后使用例如红外、紫外和/或其它类型的辐射固化这一层。电缆可以悬垂于涂布系统中以使得具有未固化层的电缆不触碰系统的任何组件直到层充分固化。固化层的压电特征可以在系统中测试以提供控制反馈，如增加层的厚度。也可以被称作压电涂层的固化层在电缆由于交流电(例如50Hz或60Hz)的输送和环境因素(如风)而振动期间在电缆的外表面处引起电阻加热。这种局部加热可以足以通过融化或至少软化在与电缆的界面处的一部分积冰来减少电力线缆上的结冰。在一些实施例中，在电力线缆上形成压电涂层的方法涉及将电力线缆馈送通过包括压电材料的溶胶-凝胶材料。这一馈送至少在电力线缆的外表面上形成溶胶-凝胶材料的未固化层。在一些实施例中，在这一馈送操作之后电力线缆的整个外表面覆盖有溶胶-凝胶材料。所述方法可以固化溶胶-凝胶材料的未固化层继续进行。这一固化在电力线缆上形成压电涂层。压电涂层包括压电材料，其可以在电缆经受多种机械应力，如振动和弯曲时引起电阻加热。在一些实施例中，溶胶-凝胶材料保持在具有底部的溶胶-凝胶容器中。电力线缆被馈送通过溶胶-凝胶容器的底部。举例来说，溶胶-凝胶容器的底部可以包括密封口，其允许将电力线缆馈送通过溶胶-凝胶容器的底部并且防止溶胶-凝胶材料通过容器的底部漏出。在涂布操作期间，溶胶-凝胶容器的底部用溶胶-凝胶材料覆盖。在一些实施例中，所述方法还涉及在馈送电力线缆通过溶胶-凝胶材料之前，使电力线缆暴露于等离子体。一般来说，电力线缆可以在于电力线缆的外表面上形成溶胶-凝胶材料的未固化层之前预处理(例如使用等离子体)例如以增强所述表面与固化层之间的粘合。预处理还可以用于在涂布操作期间改变表面张力。在一些实施例中，所述方法还涉及测试电力线缆上的压电涂层的热产生。这一测试在固化操作之后进行。测试可以涉及使电力线缆经受振动或弯曲并且监测电缆经受振动时或紧接着在其之后压电涂层的温度。举例来说，电缆可以围绕滚筒弯曲并且两个或两个以上热电偶可以在这一弯曲之前、与其同时和/或在其之后安置以在这一测试的各个阶段监测压电涂层的温度。在一些实施例中，电力线缆是长度是至少约100米的连续电缆。电力线缆可以在无涂布工艺或固化工艺中断的情况下持续电力线缆的整个长度连续馈送通过溶胶-凝胶材料。此外，如上所述，电缆可以悬垂于涂布系统中(例如垂直悬垂)以使得具有未固化层的电缆不触碰系统的任何组件直到层充分固化。这一特征有助于避免损坏在电缆穿过并且从溶胶-凝胶容器中的溶胶-凝胶材料的表面出现时形成的未固化层。在一些实施例中，在电力电缆的至少外表面上形成的压电涂层包括钛酸钡(BaTi03)、钛酸铅(PbTi03)、锆钛酸铅(PbtZrxTii x]03)、铌酸钾(KNb03)、铌酸锂(LiNb03)、钽酸锂(LiTa03)、钨酸钠(Na2W03)以及氧化锌(ZnO)中的一者。也可以使用其它压电材料。在一些实施例中，溶胶-凝胶材料包括可聚合部分。在一些实施例中，在低于450°C的温度下进行固化。可以特定选择固化温度以防止对电力线缆的损坏。举例来说，电力线缆可以至少部分由铝形成。在不受任何特定理论限制的情况下，相信铝在约450°C下开始改变其晶粒结构，产生当在这一临界值以上加热时电阻更大的铝。在一些实施例中，固化涉及以下固化技术中的一或多者:UV暴露、可见光暴露以及红外辐射暴露。具有未固化层的电力线缆不与任何组件接触直到未固化层转化成压电涂层。在一些实施例中，压电涂层完全覆盖电力线缆的外表面。或者，压电涂层可以主要覆盖(例如多于50%的外表面)但不完全覆盖电力线缆的外表面。在一些实施例中，压电涂层是保形的。未固化层的厚度经溶胶-凝胶材料的表面张力、溶胶-凝胶材料的粘度以及通过溶胶-凝胶材料的电力线缆的馈送速度控制。还提供一种用于在电力线缆上形成压电涂层的涂布系统。涂布系统包括具有溶胶-凝胶容器和一或多个固化单元的涂布设备。溶胶-凝胶容器包括底部和在底部中的密封口。密封口经配置以允许电力线缆通过底部馈送到容器中并且以防止溶胶-凝胶材料漏出溶胶-凝胶容器。涂布系统还包括具有等离子体递送头的预处理单元。预处理单元可以沿着电力线缆的馈送路径安置在涂布设备的上游。一或多个固化单元可以包括以下单元中的一或多者:IR辐射单元、UV辐射单元以及微波辐射单元。在一些实施例中，涂布系统包括用于测试压电涂层的性能的测试单元。测试单元包括用于可控制地弯曲具有压电涂层的电力线缆的滚筒和用于测量在这一弯曲期间压电涂层的温度的热传感器。在一些实施例中，涂布系统还包括用于使溶胶-凝胶材料从溶胶-凝胶容器再循环并且处理溶胶-凝胶材料的溶胶-凝胶处理单元。在一些实施例中，涂布系统还包括用于通过涂布设备使电力线缆定向的第一滚筒和第二滚筒。下文参考图进一步描述这些和其它实施例。【附图说明】图1是根据一些实施例的包括电缆和两个悬垂绝缘串的电力线的示意性说明。图2A说明根据一些实施例的具有用钢绞线增强的多根铝绞线的电力线缆的实例。图2B说明根据一些实施例的具有用一根钢绞线增强的多根铝绞线的电力线缆的实例。图2C至2E说明根据一些实施例的电力线缆表面上的多个涂层的实例。图3是根据一些实施例的用于在电力线缆上形成压电涂层的方法的工艺流程图。图4是根据一些实施例的用于在电力线缆上形成压电涂层的涂布系统的示意性图示。【具体实施方式】在以下描述中，阐述许多特定细节以便提供对所呈现概念的透彻理解。所呈现的概念可以在无这些特定细节中的一些或全部的情况下实践。在其它情况下，未详细地描述众所周知的方法操作以便不会不必要地混淆所描述的概念。虽然一些概念将结合特定实施例描述，应了解这些实施例并不打算限制。引言电阻加热是用于将架空电力线缆除冰的可行选择。一些加热由于形成电缆的材料的电阻(p = IXR2)而出现。然而，这一电阻加热由于用于电力线缆的材料(如铝)的低阻值而是极少的。此外，这一电阻加热在整个电缆中产生并且不是局部的。这一分布热产生可能不会在电缆表面处提供足够热量以使与积冰的界面破裂。电力输送也可能在冰暴期间中断，并且在这些情况下不能依赖在电力输送期间产生的电阻加热。在除冰中特定关注区域是电力线缆的外表面。在所述表面处的局部热产生可以帮助刚好足够融化周围的冰以使电力线缆与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在电力线缆上形成压电涂层的方法，所述方法包含：馈送所述电力线缆通过包含压电材料的溶胶‑凝胶材料，其中所述馈送至少在所述电力线缆的外表面上形成所述溶胶‑凝胶材料的未固化层；和固化所述溶胶‑凝胶材料的所述未固化层，其中所述固化在所述电力线缆上形成所述压电涂层，所述压电涂层包含所述压电材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·赖亚博瓦，
申请(专利权)人：阿德文尼拉企业有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US