CN102615838B - 多节式低阻力碳纤维预浸带柔性输送通道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于纤维铺放成型过程的多节式低阻力碳纤维预浸带柔性输送通道，包括连接安装结构、外通道、内通道和连接关节；多节刚性的外通道和内通道连接关节的作用下形成铰链连接，多个内通道、连接关节以及外通道组成连续通道，碳纤维预浸带通过连续通道输送。多节式输送通道使碳纤维预浸带在输送过程中同输送通道的接触面积减小，降低了碳纤维预浸带传输过程中的粘附和摩擦阻力。同时，能够防止碳纤维预浸带在输送过程中扭转，减小碳纤维预浸带在输送通道内的粘附性。本发明可以使碳纤维预浸带在长距离输送过程中的阻力小，防扭转变形，同时具有容易拆装和清洗方便的优点。

Description

多节式低阻力碳纤维预浸带柔性输送通道

技术领域

本发明涉及纤维铺放技术领域，具体涉及碳纤维预浸带输送通道。

背景技术

树脂基纤维增强复合材料具有密度小、比强度高、比模量高、抗疲劳性和耐腐蚀性高，以及结构功能一体化、设计制造一体化等优点。在航空航天、风力发电叶片、汽车等领域有着非常广阔的应用前景。纤维铺放是一种树脂基纤维增强复合材料自动化、高质量制造技术。它是自动铺丝束成型技术和自动窄带铺放成型技术的统称，是在已有缠绕和自动铺带技术的基础上发展起来的一种全自动化制造技术。纤维铺放技术继承了纤维缠绕和自动铺带技术的优点，为加工复杂形体的构件提供可能。

在纤维铺放时，为了提高铺放效率，需要同时铺放多束纤维窄带，这就要求纤维铺放设备中有纤维存储柜以保证多束纤维在铺放过程中的顺利供给。由于目前纤维铺放设备中常用的树脂基纤维预浸带常温下软且具有粘性，如果没有专门的输送通道，碳纤维预浸带极易发生扭转或者粘附到其他设备上，导致无法输送或者输送出的纤维因为扭转而失效，无法用于复合材料构件的铺放，这就需要专门通道来解决纤维带的粘附和扭转，从而顺利、连续的将纤维带从储存柜传输到铺放头，保证纤维铺放的顺利进行。

在已有的纤维铺放系统中，典型输送通道多采用的是封闭整体式的柔性纤维带输送通道，每根柔性通道将一条纤维带容纳其中，由于纤维表面的树脂具有粘性，纤维带表面和通道常常发生粘附，增加了通道内的纤维预浸带的输送阻力，封闭整体式的柔性纤维通道不仅阻力大，而且封闭式的通道结构也不利于纤维的穿入和输送通道内部的清洗。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明设计一种多节式低阻力碳纤维预浸带柔性输送通道，纤维带输在送过程中一直处在直通道内，避免了柔性通道弯曲造成的通道内输送阻力大的问题，同时具有拆装和清洗方便的优点。

本发明具体方案为采用多节短直通道连接成碳纤维预浸带输送通道，该装置主要包括连接安装结构、外通道、内通道和连接关节。多节刚性外通道和内通道在连接关节的作用下形成铰链连接，能够灵活转动并适应纤维铺放机的运动的姿态。碳纤维预浸带在输送过程中通过由多个内通道、连接关节以及外通道组成的连续通道，能够防止碳纤维预浸带在输送过程中扭转，减小碳纤维预浸带与输送通道的粘附，降低输送阻力。

所述的连接安装结构位于多节刚性通道的两端，分别连接碳纤维预浸带存储装置和纤维铺放机。

所述的内通道和外通道采用具有较大刚度的材料制造，如铝合金。所述的内通道的端部嵌套入外通道的端部，二者通过连接关节连接。

所述的内通道和外通道的凹槽的底部安装有聚四氟乙烯衬板，在凹槽的两侧板上安装有聚四氟乙烯支撑轴。碳纤维预浸带穿过聚四氟乙烯支撑轴和聚四氟乙烯衬板之间形成的狭小空间穿过，能够防止碳纤维预浸带在输送过程中扭转，减小碳纤维预浸带同输送通道的粘接。

所述的聚四氟乙烯支撑轴由聚四氟乙烯材料制成，或者在金属轴外表面涂覆聚四氟乙烯涂层，或者在金属轴外表面安装聚四氟乙烯材料制成的套筒。

本发明的有益效果是：

1、用相互连接的多节直通道实现输送通道的弯曲过程，通过减小通道和纤维带的接触面积降低传输过程中通道内的粘附和摩擦阻力。在通道弯曲状态下，碳纤维纤维预浸带依然处在各节直通道内，该通道与柔性弯曲通道相比，使碳纤维预浸带在输送过程中同输送通道的接触面积减小，降低了碳纤维预浸带传输过程中的粘结和摩擦阻力。

2、装置结构紧凑、简单，应用方便。多节式通道，每一节可以独立拆装、维护，同时由于长时间输送后，通道内会附着树脂从而增大预浸带输送的粘接力，多节式通道便于附着树脂的清洗。

附图说明

图1是直通道连接的结构示意图。

图2是直通道连接的三维示意图。

图3是通道的结构截面图。

图4是外通道的三维示意图。

图5是内通道的三维示意图。

附图中：1为连接安装结构；2为外通道；3为内通道；4为连接关节；4-1为套筒；4-2为轴承；4-3为连接轴；4-4为端盖；4-5为轴套；5为聚四氟乙烯支撑轴；6为聚四氟乙烯衬板；7为碳纤维预浸带；8为孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

如图1-5所示，外通道和内通道均采用铝合金加工，并在表面做防氧化处理，用铝合金加工是为了在保证直通道的刚性的前提下，尽量减轻通道的质量，同时防氧化处理是为了通道不会因为被腐蚀和氧化，影响整个通道的装配和转动灵活性。连接关节中外通道和内通道通过连接轴、轴承、套筒和端盖连接，外通道和内通道在轴承的作用下可以灵活转动，保证了通道可以自适应铺放机构的姿态变化，套筒是用来定位轴承，端盖用于限制连接轴的轴向移动。在外通道和内通道的连接处用轴套可以防止纤维带在连接处的翻转，同时不会因为纤维带暴露出来粘接到其他物体而影响传输。多节直通道相连接代替柔性通道使纤维带始终处在直线通道内，减小了纤维带和通道的接触面积，从而降低传输过程中通道内的粘接和摩擦阻力。聚四氟乙烯衬板内衬于直通道内，用于降低纤维带和通道的摩擦系数，防止纤维带和铝合金通道粘接。孔用于聚四氟乙烯支撑轴的安装和拆卸，同时能够保证聚四氟乙烯支撑轴的灵活转动，纤维带从聚四氟乙烯衬板和聚四氟乙烯支撑轴形成的空间穿过，聚四氟乙烯支撑轴与纤维带的接触面积很小，从而纤维带在通道内的粘接力就很小；同时聚四氟乙烯支撑轴可以灵活转动，把表轴聚四氟乙烯支撑轴与纤维带间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了摩擦阻力。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在不脱离本发明构思的前提下，所做出简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (5)

1.多节式低阻力碳纤维预浸带柔性输送通道，其特征在于：包括连接安装结构、外通道、内通道和连接关节；多节刚性的外通道和内通道连接关节的作用下形成铰链连接，多个内通道、连接关节以及外通道组成连续通道，碳纤维预浸带通过连续通道输送到纤维铺放机；

所述的内通道的端部嵌套入外通道的端部，二者通过连接关节连接；连接关节由一组关节轴承或者滚动轴承组成，能够使内、外通道灵活旋转；

所述的外通道和内通道的凹槽的底部安装有聚四氟乙烯衬板，在凹槽的两侧板上安装有聚四氟乙烯支撑轴；碳纤维预浸带从聚四氟乙烯支撑轴和聚四氟乙烯衬板之间形成的狭小空间穿过，能够防止碳纤维预浸带在输送过程中扭转，减小碳纤维预浸带同输送通道的粘附。

2.如权利要求1所述多节式低阻力碳纤维预浸带柔性输送通道，其特征在于：铰链连接能够灵活转动并适应纤维铺放机的运动姿态；碳纤维预浸带通过连续通道输送，能够防止碳纤维预浸带在输送过程中扭转，减小碳纤维预浸带同连续通道内壁的粘附，降低输送阻力。

3.如权利要求1所述多节式低阻力碳纤维预浸带柔性输送通道，其特征在于：所述的连接安装结构位于连续通道的两端，分别连接碳纤维预浸带存储装置和纤维铺放机。

4.如权利要求1所述多节式低阻力碳纤维预浸带柔性输送通道，其特征在于：所述的外通道和内通道采用具有较大刚度的材料制造；该具有较大刚度的材料是铝合金、聚甲醛或PET塑料。

5.如权利要求1所述多节式低阻力碳纤维预浸带柔性输送通道，其特征在于：所述的聚四氟乙烯支撑轴由聚四氟乙烯材料制成，或者该聚四氟乙烯支撑轴是在金属轴外表面涂覆聚四氟乙烯涂层制成，或者该聚四氟乙烯支撑轴是在金属轴外表面安装聚四氟乙烯材料制成的套筒制成。