高溫熱塑性復合材料纏繞機的纏繞頭裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了高溫熱塑性復合材料纏繞機的纏繞頭裝置，包括放卷部分(1)、磁粉控制部分(2)、張力檢測部分(3)、糾偏部分(4)、高溫壓輥部分(5)、高溫熱氣炬部分(7)和纏繞芯模(6)。該裝置結構簡單，操作簡便，縮短了工藝流程，縮短了復合材料的受熱時間，降低了能源消耗，提高了纏繞制品的生產效率。
【專利說明】
高溫熱塑性復合材料纏繞機的纏繞頭裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及高分子復合材料成型設備領域，尤其是涉及高溫熱塑性復合材料纏繞機的纏繞頭裝置。
【背景技術】
[0002]相比于熱固性復合材料，連續纖維增強熱塑性樹脂基復合材料具有很好的機械性能、斷裂韌性和高的損傷容限，且成型周期短，利于回收等優異的特點，故熱塑性復合材料纏繞設備的研究也是時事所趨，但目前熱塑性復合材料的纏繞設備國內涉及甚少，主要處于研究階段。熱塑性纏繞設備與熱固性纏繞設備的不同在于熱塑性無須后固化過程，纏繞過程即可實現固化成型，保證了纏繞制品中的預應力。同時熱塑性熔融所需溫度較熱固性高，需增加預熱段以保證纏繞時樹脂熔融充分，層與層之間能更好的粘結在一起，提高管材的強度和耐壓力。
[0003]中國專利CN103568334A提供了一種能夠實現熱塑性纏繞的自動化程度較高的熱塑性纏繞設備。其纏繞機構包括支撐座、驅動裝置、轉筒、紅外加熱器、導輥、放卷裝置和張力儀。其中紅外加熱器包括第一紅外加熱器和第二紅外加熱器，第一紅外加熱器安裝在轉筒上對纏繞前預浸料進行加熱，第二紅外加熱器安裝在小車上，對纏繞在芯軸上的預浸料進行加熱。由于熱塑性樹脂冷卻固化速度快，其非連續兩段式加熱，難免造成纏繞機構的結構復雜和能源浪費。并且纏繞過程中沒有壓輥參與，僅靠纏繞張力，纏繞制品中容易產生間隙、重疊堆積等現象。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型針對上述問題，提供一種適用于耐高溫熱塑性復合材料纏繞的纏繞頭裝置。該裝置結構簡單，操作簡便，縮短了工藝流程，縮短了復合材料的受熱時間，降低了能源消耗，提高了纏繞制品的生產效率。
[0005]本實用新型借鑒熱固性復合材料布帶纏繞機的設計方法，通過對張力系統配置磁粉控制器和增加高溫壓輥、高溫熱氣炬等裝置，實現熱塑性復合材料纏繞加工的目的。
[0006]本實用新型涉及的高溫熱塑性復合材料纏繞機的纏繞頭裝置，包括放卷部分、磁粉控制部分、張力檢測部分、糾偏部分、高溫壓輥部分、高溫熱氣炬部分和纏繞芯模。
[0007]進一步的技術方案中，所述的高溫熱塑性復合材料纏繞機的纏繞頭裝置，還包括門架;所述放卷部分、磁粉控制部分、張力檢測部分、糾偏部分、高溫壓輥部分和高溫熱氣炬部分都定置在所述門架上。所述放卷部分和磁粉控制部分共同提供纏繞工藝中的張力，所述提供的張力為0-300N，精度為±3N;所述放卷部分提供主要張力，所述磁粉控制部分提供補償張力。
[0008]所述磁粉控制部分包括一組或若干組磁粉控制器;所述每一組磁粉控制器包括主導向輥和副導向輥。優選的，所述磁粉控制部分包括一組磁粉控制器，所述磁粉控制器包括主導向輥和副導向輥。所述主導向輥通過調節轉動速率和方向來對熱塑性復合材料預浸帶的張力進行調節。副導向輥位于主導向輥下方靠右，是從動輥，主要實現熱塑性復合材料預浸帶大包角纏繞主導向輥的目的。
[0009]所述張力檢測部分位于所述磁粉控制部分和所述糾偏部分之間，由三根品字形排列的張力輥組成。
[0010]所述張力檢測部分輸出張力數據并反饋給控制系統通過磁粉控制部分對放卷部分的放卷張力進行調控。
[0011]所述糾偏部分位于所述高溫壓輥部分的上方。所述糾偏部分通過左右小幅度擺動對熱塑性復合材料預浸帶在纏繞芯模上的鋪放位置進行微調;左右擺動的幅度為±15°。
[0012]所述高溫壓輥部分由壓輥氣缸和高溫壓輥組成。所述的高溫壓輥內含加熱裝置，可提供高溫壓輥表面0-400°C的穩定溫度。壓輥氣缸內徑30mm可為壓輥提供0-500N的線壓力。壓輥氣缸進氣口設有壓力控制閥，通過控制壓輥氣缸內的空氣壓力來實現壓輥線壓力0-500N的調節。
[0013]所述的高溫熱氣炬部分由高溫熱氣炬和高溫熱電偶組成。
[0014]所述放卷部分上設置熱塑性復合材料預浸帶，所述熱塑性復合材料預浸帶依次經過磁粉控制部分、張力檢測部分、糾偏部分、高溫壓輥部分，纏繞至所述纏繞芯模上；
[0015]所述高溫熱氣炬的噴嘴位于所述熱塑性復合材料預浸帶與所述纏繞芯模的接觸點的正下方。壓縮氣流經加熱后從噴嘴處噴射到熱塑性預浸帶與芯模接觸點上，可提供0-900°C的熱氣流，對熱塑性預浸帶和芯模的接觸面進行加熱。所述高溫熱電偶位于所述高溫熱氣炬噴嘴和熱塑性預浸帶與芯模接觸點之間。檢測高溫熱氣炬噴射氣流的溫度并反饋高溫熱氣炬控制系統對氣流溫度進行調節控制。
[0016]所述的纏繞芯模、高溫壓輥和壓輥氣缸處于同一水平面上。
[0017]與現有技術相比，本實用新型具有如下優點:
[0018](I)本實用新型涉及的高溫熱塑性復合材料纏繞機的纏繞頭裝置，由放卷部分和磁粉控制部分共同提供張力，為大張力纏繞提供了可能，并實現了張力的精確控制。預浸帶與高溫壓輥進行大包角接觸，實現纏繞前的預熱，高溫熱氣炬能提供高溫氣流，使預浸帶與芯模接觸面瞬間熔融，在張力和高溫壓輥壓力下，緊密纏繞在纏繞芯模上。
[0019](2)采用本實用新型纏繞頭裝置纏繞的制件層內和層間密實，無縫隙、無重疊、無堆積，制件表面光潔，質量輕，強度高，可回收，實現了綠色環保的理念。
[0020](3)本實用新型纏繞頭裝置結構簡單，操作簡便，縮短了工藝流程，提高了復合管材的生產效率。
[0021](4)本實用新型的纏繞設備的張力控制系統可根據設置值自動調節張力，本實用新型的纏繞頭裝置的加熱裝置和熱塑性復合材料預浸帶與纏繞芯模的接觸點一起運動，使得經過的預浸帶受熱都是相同的。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型的結構原理示意圖。
[0023]圖2是一種纏繞頭的布置圖。
[0024]其中，各個附圖標記對應的部件名稱是:1_放卷部分;2-磁粉控制部分;3-張力檢測部分;4-糾偏部分;5-高溫壓輥部分;51-壓輥氣缸;52-高溫壓輥;6-纏繞芯模;7-高溫熱氣炬部分;71-高溫熱氣炬;72-高溫熱電偶;8-門架;9-熱塑性復合材料預浸帶。
具體實施例
[0025]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成的目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0026]實施例1
[0027]如圖1所示，一種高溫熱塑性復合材料纏繞機的纏繞頭裝置，包括放卷部分I，磁粉控制部分2，張力檢測部分3，糾偏部分4，高溫壓輥部分5，高溫熱氣炬部分7。
[0028]本實施例提供了一種放卷部分I，磁粉控制部分2，張力檢測部分3，糾偏部分4，高溫熱氣炬部分7，高溫熱電偶72，壓輥氣缸52，定置在門架8上的位置圖(如圖2)。
[0029]所述的糾偏部分4位于高溫壓輥5的上方，通過左右小幅度擺動對熱塑性復合材料在纏繞芯模6上鋪放位置進行微調。其左右擺動的幅度為±15°。
[0030]張力檢測部分3位于磁粉控制部分2和糾偏部分4之間，由三根品字形排列的張力輥組成。輸出張力數據并反饋給控制系統通過磁粉控制部分2對放卷張力進行調控。
[0031]放卷部分I和磁粉控制部分2提供纏繞工藝中的張力0-300N，放卷部分I提供主要張力，磁粉控制部分2提供補償張力。
[0032]所述的纏繞芯模6、高溫壓輥5和壓輥氣缸9處于同一水平面上。
[0033]本實施例中磁粉控制部分2由一組磁粉控制器組成。由主導向輥和副導向輥組成，主導向輥由磁粉控制器控制轉動速率來對熱塑性復合材料帶的張力進行調節。副導向輥位于主導向輥下方靠右，是從動輥，主要實現熱塑性復合材料帶大包角纏繞主導向輥的目的。控制系統根據張力檢測部分的反饋控制磁粉控制器來實現精確控制張力。
[0034]熱塑性復合材料的纏繞裝置中一個重要部分是加熱部分，該部分直接影響制品的形成以及產品的優劣。本實施例中的加熱部分由高溫壓輥部分5和高溫熱氣炬部分7組成，高溫壓輥部分的加熱裝置置于高溫壓輥51內部，所述加熱裝置為電阻絲加熱裝置、紅外加熱裝置等。高溫熱氣炬部分7由高溫熱氣炬71和高溫熱電偶72組成，高溫熱氣炬的噴嘴位于熱塑性預浸帶9與芯模6接觸點的正下方，壓縮氣流經加熱后從噴嘴處噴射到熱塑性預浸帶與芯模接觸點上，可提供0-900°C的熱氣流，對熱塑性預浸帶和芯模的接觸面進行加熱，使兩粘結面瞬間充分熔融。高溫熱電偶72位于高溫熱氣炬71噴嘴和熱塑性預浸帶與芯模接觸點之間，檢測高溫熱氣炬噴射氣流的溫度并反饋高溫熱氣炬控制系統對氣流溫度進行調節控制。
[0035]放卷部分I，磁粉控制部分2，張力檢測部分3，糾偏部分4，高溫熱氣炬71，高溫熱電偶72，壓輥氣缸52，定置在門架8上，隨著門架8的移動而移動，可實現加熱和復合帶位置的相對靜止狀態，使經過的預浸帶9受熱相同，從而使得加熱這一重要的纏繞過程方便快捷的實現。
[0036]上述的對實施例的描述是為了便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本實用新型。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本實用新型不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本實用新型的揭示，不脫離本實用新型范疇所作出的改進和修改都應該在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.高溫熱塑性復合材料纏繞機的纏繞頭裝置，其特征在于，包括放卷部分(I)、磁粉控制部分(2)、張力檢測部分(3)、糾偏部分(4)、高溫壓輥部分(5)、高溫熱氣炬部分(7)和纏繞芯模(6)； 還包括門架(8);所述放卷部分(I)、磁粉控制部分(2)、張力檢測部分(3)、糾偏部分(4)、高溫壓輥部分(5)和高溫熱氣炬部分(7)都定置在門架(8)上； 所述磁粉控制部分(2)包括一組或若干組磁粉控制器;所述每一組磁粉控制器包括主導向棍和副導向車昆； 所述張力檢測部分(3)位于磁粉控制部分(2)和糾偏部分(4)之間，由三根品字形排列的張力輥組成； 所述糾偏部分(4)位于所述高溫壓輥部分(5)的上方;所述糾偏部分(4)通過左右小幅度擺動對熱塑性復合材料在纏繞芯模(6)上鋪放位置進行微調;左右擺動的幅度為±15°;所述高溫壓輥部分(5)由壓輥氣缸(51)和高溫壓輥(52)組成； 所述的高溫熱氣炬部分(7)由高溫熱氣炬(71)和高溫熱電偶(72)組成。2.根據權利要求1所述的高溫熱塑性復合材料纏繞機的纏繞頭裝置，其特征在于:所述放卷部分(I)上設置熱塑性復合材料預浸帶(U)，所述熱塑性復合材料預浸帶(11)依次經過磁粉控制部分(2)、張力檢測部分(3)、糾偏部分(4)、高溫壓輥部分(5)，纏繞至所述纏繞芯模(6)上； 所述高溫熱氣炬(71)的噴嘴位于所述熱塑性復合材料預浸帶(11)與所述纏繞芯模(6)的接觸點的正下方； 所述高溫熱電偶(72)位于所述高溫熱氣炬(71)噴嘴和熱塑性預浸帶與芯模接觸點之間。3.根據權利要求2所述的高溫熱塑性復合材料纏繞機的纏繞頭裝置，其特征在于:所述的纏繞芯模(6)、高溫壓輥(52)和壓輥氣缸(51)處于同一水平面上。
【文檔編號】B29C70/54GK205631419SQ201620082471
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年1月27日
【發明人】李樹軍, 張德賓, 劉秀菊, 梁旭, 鄒積洋, 袁寶國, 邵軍, 魏化震
【申請人】余姚中國塑料城塑料研究院有限公司