CN104742274A - 多管路泵驱动型纤维浸渍系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维浸渍系统。该纤维浸胶盒包括纤维浸胶盒(110)和通过一条或多条回流软管(122)与纤维浸胶盒(110)相连的驱动泵(120)。回流软管(122-1、122-2、122-3)回收来自纤维浸胶盒的树脂并且在驱动泵的驱动下将其重新注入到纤维浸胶盒内。驱动泵(120)较佳地是蠕动泵或隔膜泵。此外，本发明还涉及一种利用如纤维浸胶盒将纤维(100)拉挤成型为型材(200)的。本发明通过使纤维浸胶盒与带有至少一个泵头的蠕动泵相结合，根据生产加工需要增加泵数量、泵头数量和管线数量。这样，纤维浸胶盒和相应成型固化装置不必紧密相连，而是可将导纱板放置在纤维浸胶盒之内。纤维浸胶盒和相应成型固化装置之间还可分离并抽真空，以提高纤维排气效率。

Description

多管路泵驱动型纤维浸渍系统

技术领域

本发明涉及一种拉挤成型工艺中采用的通用型纤维浸渍系统，尤其涉及一种多管路泵驱动型纤维浸渍系统。该纤维浸渍系统适合应用在拉挤成型领域中，更具体地说，适合应用在对聚氨酯树脂进行拉挤成型的领域中。另一方面，本发明还涉及一种利用多管路泵驱动型纤维浸渍系统对复合材料进行拉挤成型的设备。

背景技术

随着拉挤制品应用领域不断扩大，拉挤制品的规格品种也越来越多。除了L型、O型、U型、平板型、中空或实心等标准拉挤制品形状外，还可根据客户需求生产出各种异形结构。拉挤复合材料制品的尺寸小的只有几个平方毫米，大的可达几十平方米。拉挤成型工艺所使用的增强材料品种也很多，如玻璃纤维无捻粗纱、毡、薄布或玻纤织物碳纤维、芳纶纤维以及它们的织物等。拉挤成型所使用的基体树脂材料有热塑性树脂和热固性树脂两大类。聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂和酚醛树脂等热固性树脂常用于批量较大的拉挤制品的生产。

拉挤成型工艺基本包括下述工序：纤维粗纱排布、纤维润湿、加热预成型、挤压模塑及固化、牵引、切割。基于聚氨酯树脂体系的复合材料成型设备，由于聚氨酯体系反应速度快，树脂很快就会固化。由于纤维浸胶盒与拉挤成型固化装置紧密相连，成型固化装置内的纤维必须紧贴成型固化装置内壁，且不能存在任何允许树脂残留的死角。通常一套纤维浸胶盒必须与一套专用产品成型固化装置相匹配，也就是说，目前为止尚没有通用的纤维浸胶盒。因此，当产品品种较多时，设备的购置成本会大幅提高。

拉挤制品的生产速度或效率主要由以下三道工序控制：预浸渍纤维润湿、模塑成型和固化。对拉挤树脂体系来说，模塑成型和固化的速度可通过提高成型固化装置温度及添加催化剂而大幅提高。但预浸渍纤维润湿速度受润湿基本机理、设备及纤维浸胶盒结构限制，无法显著提高。因此，预浸渍纤维润湿速度及排气是限制拉挤制品生产速度的主要障碍。

在采用开口式润湿纤维浸胶盒并使用树脂单体(如苯乙烯等)时，容易造成环境污染和工作人员安全问题。如果采用反应性体系(如聚氨酯体系)，由于其与潮湿空气接触，会产生凝胶等副反应，致使产品质量下降。

复合材料结构部件的强度主要取决于树脂基体和纤维增强物之间的相互紧密结合和相互协同作用。这主要取决于纤维增强物是否被树脂基体充分润湿。理想的润湿效果是纤维增强物中的每根长丝纤维都完全涂覆树脂基体。如果有长丝纤维未被涂覆树脂基体的话，该长丝纤维将得不到结构支撑，不能承受任何的大压缩负荷。如果有长丝纤维被部分涂覆树脂基体的话，该长丝纤维中掺混有空气区域的部分会在负荷下成为引发裂纹的起点，从而降低复合部件的刚性和强度。因此，提高纤维增强物的润湿效果(即，提高成品部件中纤维的全涂覆率)并减少空隙对于提高成品部件的质量是至关重要的。

中国专利申请CN101758624A公开了一种输电导线用高强纤维复合芯成型装置。该装置包括槽体上开设有进胶口和出胶口的树脂浸渍槽，进胶口与树脂配料系统相连，底部出胶口外有循环泵及管道与浸渍槽连通。但是，该专利申请中的循环泵只是常规的计量泵，容易产生以下不利之处：

采用常规的计量泵等机械泵输送混合后双组分体系反应液时，由于双组分体系迟早会发生固化反应，特别是在输送双组分聚氨酯类快速反应体系树脂时，树脂会将泵腔阻塞，导致排气及润湿效果不佳。另外，拆装机械泵也费时费力。在实际生产中，常规的计量泵等机械泵在生产效率及成本等方面存在明显的不足。

美国专利申请US2005／0040553A1公开了用于分配物质的装置和方法。该专利所涉及的装置包括主要针对树脂传送模制(RTM)的分配系统，利用该分配系统可以制造多种构件，包括用浸渍有树脂的复合材料制造构件。虽然该专利中提出了使用诸如蠕动泵或其它适当的泵作为驱动泵来输送树脂，但是，由于该专利主要涉及一般的树脂传送模制过程，对于本技术领域的人员来说，很难想到将上述分配系统、尤其是其中的蠕动泵应用到挤压模制过程中。

为此，目前需要研制一种用蠕动泵或隔膜泵改性的通用型纤维浸胶盒，该纤维浸胶盒可以适合任何类型和数量的拉挤成型固化装置，同时可大幅提高纤维润湿速度及排气速度，从而在大幅提高拉挤成型工艺产品生产效率的同时，也改善了产品的稳定性和质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种多管路泵驱动型纤维浸渍系统。该纤维浸渍系统可以适合任何类型和数量的拉挤成型固化装置，同时可大幅提高纤维润湿速度及排气速度，从而在大幅提高拉挤成型工艺产品生产效率的同时，也改善了产品的稳定性和质量。

本发明的第一方面涉及一种纤维浸渍系统，该纤维浸胶盒包括纤维浸胶盒和通过一条或多条回流软管与纤维浸胶盒相连的驱动泵，回流软管回收来自纤维浸胶盒的树脂并且在驱动泵的驱动下将其重新注入到纤维浸胶盒内，其中，驱动泵是蠕动泵或隔膜泵。在本发明中，该纤维浸渍系统用于将纤维拉挤成型为型材。

较佳的是，驱动泵可具有至少一个泵头，一条或多条回流软管中的相应一条回流软管可以穿过每个泵头，并且将回收自纤维浸胶盒的第一位置的树脂驱动注入至纤维浸胶盒的第二位置，其中，纤维浸胶盒的第一位置和纤维浸胶盒的第二位置可从以下位置中选择：顶部树脂循环孔和底部树脂循环孔。

此外，纤维浸胶盒还可形成有供注入树脂之用的树脂注射孔。

在一个较佳实施例中，多管路泵驱动型纤维浸渍系统还可包括：具有孔状或条缝状的纤维通过孔的定纱板，复合材料通过纤维通过孔进入纤维浸胶盒；具有孔状或条缝状的树脂防泄孔的弹性密封层，树脂防泄孔允许纤维进入纤维浸胶盒且防止树脂沿反向泄流离开纤维浸胶盒；以及浸胶盒后部上结构体和浸胶盒后部下结构体，浸胶盒后部上结构体和浸胶盒后部下结构体拼合成带中空腔体的浸胶盒主体。

此外，该纤维浸胶盒还可包括：U型结构体，U型结构体容纳定纱板和弹性密封层；以及透明结构件，透明结构件位于U型结构体的开口部位，以作为用户观察树脂液位的窗口。

较佳的是，沿纤维浸胶盒周向可形成有树脂注入通道，该树脂注入通道的宽度为2至200毫米，深度为2至20毫米。

本发明的第二方面涉及一种利用如上所述的纤维浸渍系统将复合材料拉挤成型为型材的复合材料成型设备，该设备包括：沿纤维进入方向位于纤维浸胶盒之前的入口板；沿纤维进入方向位于纤维浸胶盒之后的出口板；以及沿纤维进入方向位于出口板之后的成型固化装置。

在该设备中，纤维浸胶盒的第一位置和纤维浸胶盒的第二位置可从以下位置中选择：顶部树脂循环孔、底部树脂循环孔、纤维浸胶盒和出口板之间的型腔底部、出口板与成型固化装置之间以及成型固化装置的入口处。

此外，还可以将一条或多条回流软管通过集流装置汇合到通入顶部树脂循环孔的总管内。

在一个较佳实施例中，该设备还可包括位于纤维浸胶盒和出口板之间的一个或多个预成型板。此时，纤维浸胶盒的第一位置和纤维浸胶盒的第二位置的选择位置还可包括：预成型板之间的型腔底部、预成型板与出口板之间的型腔底部。

此外，可将连通通道设置在预成型板之间的型腔内或预成型板与出口板之间的型腔内。

在又一个较佳实施例中，出口板与成型固化装置之间可形成密闭型腔，密闭型腔可配装有抽真空装置，例如，真空抽吸口。

此外，还可以在出口板或预成型板上开设有贯穿的纤维通道和沿着其内壁横截面环向开设的树脂流道，并且可将树脂注入孔形成在纤维浸胶盒的底部，以使树脂由下往上地进入纤维浸胶盒。

在再一个较佳实施例中，在芯轴悬置在纤维浸胶盒和成型固化装置的型腔中时，该设备还可设有对芯轴的位置进行调整的芯轴调整装置。

本发明通过采用蠕动泵作为多管路泵驱动型纤维浸渍系统的驱动泵，构成了一种新型的多功能通用纤维浸胶盒。这种纤维浸胶盒可以与任何一个和／或多个成型固化装置同时相连，彻底改变一个产品需要特定纤维浸胶盒和相应成型固化装置的不理想情况。

蠕动泵可带有多个泵头及多条管线，在纤维浸胶盒和相应成型固化装置之间及成型固化装置的不同位置多点收集残留树脂并重新将树脂定点循环并注入纤维浸胶盒。在蠕动泵作用下，通过对树脂脉冲加压，可以提供可靠、高效的纤维排气及润湿方法，从而大幅提高拉挤成型技术产品的多样性、可变性及可靠性。

另外，使纤维浸胶盒与带有至少一个泵头的蠕动泵相结合，根据生产加工需要增加泵数量、泵头数量和管线数量。这样，纤维浸胶盒和相应成型固化装置不必紧密相连，而是可将导纱板放置在纤维浸胶盒之内。纤维浸胶盒和相应成型固化装置之间还可分离并抽真空，以提高纤维排气效率。

本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统通过采用蠕动泵作为驱动泵，可以大幅提高纤维排气及润湿速度和效果，使拉挤成型纤维浸胶盒由原来的简单纤维润湿及树脂预成型作用大幅扩展到如下方面：

1)使通用纤维浸胶盒成为可能。这样的纤维浸胶盒可以连接一个或多于一个拉挤成型固化装置。蠕动泵工作原理是利用软管收缩和膨胀输送液体，此时泵腔不与树脂接触。如果发生树脂固化，仅需换软管即可，其过程简单、快速。

2)各种纤维高效快速润湿脱气，由于解决了快速排气及有效润湿纤维的瓶颈，可以扩大树脂体系选择范围。而且，该纤维浸胶盒不受树脂是否快速反应的限制，可以大幅提高生产效率。

3)快速反应树脂体系在拉挤成型工艺中的任意时刻可调整和添加催化剂，随时根据实际需要加快或降低体系反应速度，从而对树脂体系的在线反应速度进行调整。

4)在拉挤成型工艺中额外添加多组分／多种类树脂互传网络(IPN)发泡和／或非发泡体系，如：芯层为发泡体系、外包裹层为非发泡体系；芯层为芳香族聚氨酯体系、外包裹层为脂肪层聚氨酯体系，不同种类树脂互传网络发泡和／或非发泡体系可以同时／顺序／里外进行注胶；

5)树脂体系在线额外添加功能性填料／颜料，不需将填料／颜料直接加入反应体系原料，而是在加工过程中直接添加，同时可随意进行颜色／填料种类变化；

6)密闭体系，避免使用开口式纤维浸胶盒在润湿纤维时出现环境／空气污染情况。

附图说明

为了进一步说明本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统以及利用该纤维浸胶盒对复合材料进行拉挤成型的设备的结构及其优点，下面将结合附图和具体实施方式对上述装置和设备进行详细说明，其中：

图1是本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统的局部简要示意图；

图2是本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统中的树脂循环示意图；

图3是示出图1和2中纤维浸渍系统的纤维浸胶盒结构的立体图；

图4是以分解方式示出纤维浸胶盒结构的立体图。

图5是纤维浸胶盒的侧剖视图；

图6是纤维浸胶盒的俯视图；

图7示出了利用本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统对复合材料进行拉挤成型的设备的第一实施例；

图8示出了利用本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统对复合材料进行拉挤成型的设备的第二实施例；

图9示出了利用本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统对复合材料进行拉挤成型的设备的第三实施例；以及

图10示出了利用本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统对复合材料进行拉挤成型的设备的第四实施例。

具体实施方式

图1是本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统的局部简要示意图。图2是本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统中的树脂循环示意图。上述附图以示意的方式表明本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统主要由驱动泵120和纤维浸胶盒110构成。在该示例中，具有多个泵头121的驱动泵120通过回流软管122与纤维浸胶盒110连接。

本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统所采用的驱动泵120的最佳形式为蠕动泵或隔膜泵。

蠕动泵的工作原理类似于用手指夹挤一根充满流体的软管，随着手指向前滑动，管内流体也随即向前移动。蠕动泵用滚轮取代了上面提到的手指，通过交替地挤压和释放泵的弹性输送软管来泵送流体。上述滚轮可由2至12个滚轮组合构成。蠕动泵在两根旋转辊子之间的一段泵管形成“枕”形流体，该“枕”的体积取决于泵管的内径和转子的几何特征，流量取决于泵头的转速与“枕”的尺寸、转子每转一圈所产生的“枕”的个数这三项参数之乘积。以转子直径相同的蠕动泵为例，产生较大“枕”体积的蠕动泵，其转子每转一圈所输送的流体体积也较大，但产生的脉动度同样较大，这与膜阀的情形相似。至于产生较小“枕”体积的蠕动泵，其转子每转一圈所输送的流体体积也较小。此外，快速、连续形成的小“枕”使流体的流动较为平稳，这与齿轮泵的工作方式相似。

回流软管是蠕动泵唯一的接液要件。由于蠕动泵通过滚轮或压块挤压回流软管进行工作，这就意味着蠕动泵可以干转、自吸以及处理高黏度、高磨损性填料介质。另外，由于回流软管是一个独立的构件，泵体由此无需进行密封，因此它完全无泄漏、非常卫生，且便于更换和维修。

蠕动泵有很强的适应性，它可以添加更多数量的泵头，这些泵头可在同一蠕动泵上进行多线操作。对蠕动泵适当地进行结构调整，以与现有拉挤成型设备的纤维浸胶盒相连接，这将对拉挤成型工艺带来革命性变化。

蠕动泵可根据实际需要及产品和树脂体系特征分为低压蠕动泵或高压蠕动泵，其中低压蠕动泵的最大压力为3bar、最大流量为1000升／小时，而高压蠕动泵的最大压力为18bar、最大流量为100m³／小时。

由于蠕动泵体积小，其便于在现场使用。当然，如果在现场条件允许情况下，也可使用其它类型的泵来代替蠕动泵。

其它类型的泵可以从以下类型的泵中选择：叶片式泵(例如，离心泵、漩涡泵、混流泵、轴流泵、磁力驱动泵等)、容积式泵(主要包括往复泵和转子泵，往复泵包括例如柱塞泵、隔膜泵、计量泵等，转子泵包括例如齿轮泵、滑片泵、螺杆泵、罗茨泵等)以及其它类型的泵(例如，喷射泵、电磁泵、空气喷液泵等)。在这些替代方式中，隔膜泵是仅次于蠕动泵的次佳选择。

本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统所采用的驱动泵泵头121可选择单通道或多通道输送流体，压管间隙通过棘轮进行微调，以适应于不同壁厚的回流软管。

本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统所采用的回流软管122可以是胶管，其直径在0.5mm至200mm的范围内，其材质包括但不限于天然橡胶、丁腈橡胶、EPDM乙丙橡胶、硅橡胶、热塑性聚氨酯TPU等。

驱动泵120可根据下述需要进行选项调整，例如：是否需要进行流量控制；是否需要进行液量分配；流量范围大小如何确定；流量精度、液量精度是否达到要求；防护等级、防爆等级是否符合要求等。这些动力选项可适用于单相变速电机、三相工业电机或OEM驱动器等。

在本发明中，可采用如以下表格中记载的Verderflex系列蠕动泵。但是，对于本领域的普通技术人员来说，这仅仅作为举例之用，而不应当视为对本发明作出的任何限制。

如图1所示，至少一根回流软管122穿过驱动泵120并与纤维浸胶盒110连接。较佳的是，纤维浸胶盒110可由HDPE、PP、HMPE、PTFE、UHMPE等塑料或任何其它适当材料制成。

在本示例中，驱动泵120内置有四个泵头121，每个泵头121分别卡住穿过驱动泵120的四根回流软管122之一的中部。当然，对于本领域的技术人员来说，泵头和回流软管的数量可以根据实际情况进行改变，这些都将落在本发明的保护范围之内。

如图2所示，回流软管122的一端与纤维浸胶盒110顶部的顶部树脂循环孔112a相连，另一端与纤维浸胶盒110底部的底部树脂循环孔112b相连。在本示例中，纤维浸胶盒110顶部和底部各形成有四个树脂循环孔。此外，纤维浸胶盒110上还形成有树脂注射孔111。在本示例中，树脂注射孔111形成在纤维浸胶盒110的后部，而顶部和底部树脂循环孔112a和112b形成在纤维浸胶盒110的前部。当然，顶部和底部树脂循环孔112a和112b和树脂注射孔111也可以形成在其它适当的位置上。如图1和2所示，纤维100从纤维浸胶盒110一侧进入纤维浸胶盒110。

当驱动泵120启动时，树脂在驱动泵120推动下根据实际需要在纤维浸胶盒110内加压，或者在常压下进行循环，该循环方向可根据需要随时进行转换。在生产过程中，当树脂充满纤维浸胶盒时，驱动泵120同时带动至少一个(最好为2至4个)泵头121挤压回流软管122，一面从密闭的浸胶盒底部抽出树脂，一面将树脂注入密闭的浸胶盒顶部。在采用蠕动泵作为驱动泵时，蠕动泵施加一定脉冲注射压力驱动树脂，以循环方式多次从上往下或从下往上加压通过纤维层，使纤维快速排气并彻底润湿。

图3至6示出了图1和2中纤维浸渍系统的纤维浸胶盒110的结构，其中，图3为纤维浸胶盒110的立体图，图4是纤维浸胶盒110的分解立体图，图5是纤维浸胶盒110的侧剖视图，而图6是纤维浸胶盒110的俯视图。

如图3所示，纤维浸胶盒110沿纤维进入方向基本上由以下五个部分组成：

a)具有多个纤维通过孔119的定纱板118，纤维100可通过纤维通过孔119进入纤维浸胶盒110。当一部分纤维100以织物的形式通过定纱板118时，其上的孔119的相应部分可以连通成条缝状。

b)具有多个树脂防泄孔109的弹性密封层117，这些树脂防泄孔109允许纤维通过其中进入纤维浸胶盒110且防止树脂沿反向泄流离开纤维浸胶盒110。当一部分纤维100以织物的形式通过弹性密封层117时，其上的树脂防泄孔109的相应部分可以连通成条缝状。

c)U型结构体116，该U型结构体116位于纤维浸胶盒110的上游位置(或浸胶盒前部)，且可容纳定纱板118和弹性密封层117。

d)透明结构件115，该透明结构件115位于U型结构体116的开口部位，以作为用户观察树脂液位的窗口之用。

e)浸胶盒后部上结构体113和浸胶盒后部下结构体114，该浸胶盒后部上结构体113和浸胶盒后部下结构体114沿垂直方向拼合成带中空腔体的浸胶盒主体。浸胶盒后部上结构体113形成有至少一个顶部树脂循环孔112a，浸胶盒后部下结构体114形成有至少一个底部树脂循环孔112b。另外，浸胶盒后部上结构体113还形成有树脂注射孔111。在一个较佳实施例中，沿纤维浸胶盒周向形成有树脂注入通道143，其宽度为2-200毫米，深度为2-20毫米。本技术领域的普通技术人员可根据需要调整其宽度和深度。

如图5和6所示，纤维浸胶盒110的内部流道呈立体梯形结构。从图5和6的左侧到右侧，分别布置了定纱板118、弹性密封层117、U型结构体116和透明结构件115、浸胶盒后部上结构体113和浸胶盒后部下结构体114、顶部和底部树脂循环孔112a和112b、以及树脂注胶孔111。这些部件之间的位置关系通过上述内容对于本技术领域的普通技术人员来说是易于理解的。

下面将结合图7至10描述利用本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统对复合材料进行拉挤成型的复合材料成型设备的具体结构。

拉挤成型工艺基本包括下述工序：复合材料排布、润湿及预成型、挤压模塑和固化、牵引、切割。简而言之，驱动泵120在纤维浸胶盒110内驱动树脂，在复合材料进入挤压模塑和固化工序前多次循环冲刷并浸渍该复合材料，致使复合材料快速排气并彻底润湿。

适用于本发明的复合材料含有至少一种结构增强材料，该结构增强材料较佳的是纤维，例如，连续纤维束、非连续纤维束、玻璃纤维、毡垫及其组合等。

纤维最好是连续的，包括但不限于粗纱、丝束、连续原丝毡垫、双向粗纱、单向粗纱和毡垫、双向玻璃带或以上纤维的任何组合。

其它优选的纤维还包括KEVLAR纤维、碳纤维、尼龙、布、热塑性纤维、人造纤维或天然纤维，以及金属纤维如铝、铁、钛、钢等。可用的天然纤维包括黄麻、大麻、棉花、羊毛、丝及其混合物等。

实施例1

请参见图7，本发明实施例1的复合材料成型设备沿着纤维100进入设备和拉挤成型的型材200被拉出设备的方向依次布置有入口板150、多管路泵驱动型纤维浸渍系统(包括纤维浸胶盒110和预成型板160)、出口板170和成型固化装置180，其中纤维100在纤维浸渍系统的纤维浸胶盒110内初步润湿，通过预成型板160和出口板170进一步定位形成接近于型材200截面的形状并进一步润湿，在成型固化装置180的型腔内完成固化，最后形成复合材料型材200并被牵引出成型固化装置180。

虽然图7所示的设备中仅设计有一级预成型板160，但本技术领域的普通技术人员清楚的是，也可以设计多于一级的预成型板160。预成型板160上开有一系列的小孔和／或条缝，其作用是使纤维织物弯折成接近最终产品截面的形状并且使纤维纱定位在预先设计的位置。

类似地，入口板150上也开有一系列的小孔和／或条缝，其作用同样是使纤维织物弯折成接近最终产品截面的形状和使纤维纱定位在预先设计的位置。

出口板170上开有非常接近于型材截面形状和尺寸的条缝，其作用是将毡和纱一起成型至非常接近型材截面的形状，并且将毡和纱上多余的树脂尽量刮除，减少出口板右端面流出的树脂。同时，出口板170对纤维100的刮挤也可以帮助树脂浸透至纤维内部。

在本实施例中，多管路泵驱动型纤维浸渍系统中的纤维浸胶盒110与蠕动泵120之间通过三条用于收集树脂的回流软管122-1、122-2和122-3进行连接。但是，对于本技术领域的普通技术人员来说，也可以采用其它数量的回流软管来实现连接和收集树脂目的。这些变型都将落在本发明的保护范围之内。

在纤维浸胶盒110的最低端设计有树脂收集口和第一回流软管122-1，在接近预成型板160右端面的最低端和出口板170左端面的最低端设计有树脂收集口和第二回流软管122-2，在出口板170和成型固化装置180之间的树脂收集部分最低端设计有树脂收集口和第三回流软管122-3。上述回流软管通过蠕动泵120将回收的树脂通过树脂循环孔112a重新注回纤维浸胶盒110。

更具体地说，第一回流软管122-1的一端(或称回流端)收集从树脂注射孔111注入到浸胶盒内部的多余树脂。第一回流软管122-1的另一端(或称注入端)在穿过蠕动泵120的第一泵头之后，连接到纤维浸胶盒110的顶部树脂循环孔112a，从而将回收的树脂重新注入到浸胶盒内部。

第二回流软管122-2的一端(或称回流端)收集来自该型腔的多余树脂。第二回流软管122-2的另一端(或称注入端)在穿过蠕动泵120的第二泵头之后，连接到纤维浸胶盒的顶部树脂循环孔112a，从而将回收的树脂重新注入到浸胶盒内部。

第三回流软管122-3的一端(或称回流端)连接到出口板170与成型固化装置180之间的树脂收集部分最低端，或者直接连接到成型固化装置180的入口处，以收集来自出口板170外部的多余树脂。第三回流软管122-3的另一端(或称注入端)在穿过蠕动泵120的第三泵头之后，连接到纤维浸胶盒的顶部树脂循环孔112a，从而将回收的树脂重新注入到浸胶盒内部。

第一、第二和第三回流软管122-1、122-2和122-3在连接到顶部树脂循环孔112a之前可通过集流装置汇合到一条总管内，然后再经由顶部树脂循环孔112a进入纤维浸胶盒110。

此外，在诸如底部树脂循环孔等处还可以设置流道，以帮助多余树脂流向回流软管的回流端，并且从回流软管的注入端注回到纤维浸胶盒110内。

下面将简单介绍本发明实施例1的复合材料成型设备的操作步骤。

在浸胶步骤中，纤维100或其织物通过入口板150上的小孔和／或条缝进行定位，然后穿过多管路泵驱动型纤维浸渍系统进行浸润。初步润湿的纤维通过预成型板160和出口板170进行刮胶浸润和预成型步骤，最后进入成型固化装置180固化成型，或通过其它复合材料常用的方式(如缠绕、模压、连续板等工艺)实现固化成型并成为最终产品。在上述各步骤中，树脂通过树脂注胶孔111连续注入纤维浸胶盒110，保证纤维100或其织物能够在纤维浸胶盒110内被树脂浸润。与此同时，纤维浸胶盒110中的树脂和从通过出口板170的纤维上滴落以及从成型固化装置180或者其它外部设备上刮下的树脂通过回流软管122-1、122-2和122-3由蠕动泵120循环至回流软管的各回流端，并通过纤维浸胶盒110的顶部树脂循环孔112a注入纤维浸胶盒110，从而与树脂注胶孔111注入的树脂相混合，以实现树脂的循环使用。

实施例2

请参见图8，除了预成型板160的数量之外，本发明实施例2的复合材料成型设备的总体结构与本发明实施例1的复合材料成型设备基本上相同。如图8所示，可以看到出口板180之前布置有两块预成型板160，从而在两块预成型板之间及预成型板160和出口板170之间形成了两个连通通道130。

虽然图8所示的设备中仅设计有两级预成型板160，但本技术领域的普通技术人员清楚的是，也可以设计多于两级的预成型板160。预成型板160上开有一系列的小孔和／或条缝，其作用是使纤维织物弯折成接近最终产品截面的形状并且使纤维纱定位在预先设计的位置。当然，也可以取消预成型板160，并且使出口板170具备预成型功能以替预成型板160。这些变型对于本技术领域的普通技术人员来说是显而易见的。

各预成型板160之间以及预成型板160和出口板170之间开设有连通通道130。在工作状态下，纤维上多余的树脂被预成型板160和出口板170刮除后，经由设置在连通通道130中的树脂收集孔被回流软管122-2和蠕动泵120注回到纤维浸胶盒110。

类似地，入口板150上也开有一系列的小孔和／或条缝，其作用同样是使纤维织物弯折成接近最终产品截面的形状和使纤维纱定位在预先设计的位置。

出口板170上开有非常接近于型材截面形状和尺寸的条缝，其作用是将毡和纱一起成型至非常接近型材截面的形状，并且将毡和纱上多余的树脂尽量刮除，减少出口板右端面流出的树脂。同时，出口板170对纤维100的刮挤也可以帮助树脂浸透至纤维内部。

在纤维浸胶盒110的最低端设计有树脂收集口和第一回流软管122-1，在连通通道130中接近第一预成型板160右端面和第二预成型板左右端面的最低端和出口板170左端面的最低端设计有树脂收集口和第二回流软管122-2，在出口板170和成型固化装置180之间的树脂收集部分最低端设计有树脂收集口和第三回流软管122-3。上述回流软管通过蠕动泵120将回收的树脂通过树脂循环孔112a重新注回纤维浸胶盒110。

第二回流软管122-2的回流端通过两条分支软管与这两个连通通道130底部连通，以收集来自这两个型腔的多余树脂，并且将回收的树脂重新注入到浸胶盒内部。预成型板160的厚度在20mm至400mm的范围内选择，并且可以由一块或多块预成型板组合而成，从而减少树脂在浸胶盒内的残留量，并且取得更好的预成型效果和润湿效果。

本发明实施例2的复合材料成型设备的操作步骤与实施例1基本类似，此处不再赘述。

实施例3

请参见图9，在本发明实施例3的复合材料成型设备中，出口板170与成型固化装置180之间形成密闭型腔142，并且可以为该密闭型腔142配装真空抽吸口141，以使型腔内产生规定的真空度，从而进一步改善树脂对纤维的浸润质量。在工作状态下，真空抽吸口141打开，在密闭型腔142内产生一定的负压，以帮助纤维内部的气泡逸出，从而促使树脂浸透纤维。

另外，该密闭型腔142可独立开启或关闭，以方便在线处理纤维在成型固化装置口或其它工艺设备处的工艺故障，如堵纱、断纱等。为此，第三回流软管122-3的回流端可以直接设置在成型固化装置180的入口处，以直接收集从成型固化装置入口漏出的树脂。

纤维浸胶盒110中有至少一部分形成为斜面，其斜度范围为1至70度。在实施例中，该斜度为10度，其目的为帮助浸胶。

如图9所示，在预成型板160和出口板170上开设贯穿的纤维通道144和沿着纤维通道144的内壁横截面环向开设的树脂流道143。不同于实施例1，树脂注射孔111在实施例3中开设在浸胶盒底部，并且使树脂由下往上地进入纤维浸胶盒110。

树脂通过树脂注射孔111和顶部树脂循环孔112a注入到树脂流道143，从而浸湿通过预成型板的纤维通道144的纤维100及其织物。

除了将树脂直接注入树脂流道以及使纤维通过纤维通道之外，本发明实施例3的复合材料成型设备的操作步骤与实施例1基本类似，此处不再赘述。

实施例4

请参见图10，除了另外设置芯轴190和芯轴调整装置191之外，本发明实施例4的复合材料成型设备的总体结构与本发明实施例3的复合材料成型设备基本上相同。

在制作带型腔的型材时，芯轴190可悬置于纤维浸胶盒110和成型固化装置180的型腔中，而纤维通过芯轴190周围的空间进入纤维浸胶盒110和成型固化装置180，从而进行浸胶、成型、固化等步骤。

通过置于出口板170和成型固化装置180之间的芯轴调节装置191，可以改变芯轴的位置，从而进一步改变并调整型材不同部分的壁厚及型材的平直度。

此外，浸胶盒110中有至少一部分纤维通道144的尺寸与型材截面尺寸一致，沿着该部分纤维通道144的内壁横截面环向开设有树脂流道143。在工作状态下，树脂通过树脂循环孔112a和树脂注射孔111在一定的压力下(在本实施例中为0.1至2MPa)注入树脂流道143中并将其充满，进而浸透通过该部分通道144的纤维。从通道144入口和出口溢出的树脂则由树脂循环孔112a收集通过第一、第二和第三回流软管122-1、122-2、122-3由蠕动泵120回收入纤维浸胶盒110。

本发明实施例4的复合材料成型设备的操作步骤与实施例3基本类似，此处不再赘述。

虽然以上结合了较佳实施例对本发明的多管路泵驱动型纤维浸渍系统以及利用多管路泵驱动型纤维浸渍系统对复合材料进行拉挤成型的设备的结构进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。例如，虽然一般来说回流软管的回收端设置在纤维浸胶盒的下方位置处、将注入端设置在纤维浸胶盒的上方位置处，但在特定情况下，也可以将两者互换等等。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行变型。这些变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种纤维浸渍系统，包括纤维浸胶盒(110)和通过一条或多条回流软管(122-1、122-2、122-3)与所述纤维浸胶盒(110)相连的驱动泵(120)，所述回流软管回收来自所述纤维浸胶盒(110)的树脂并且在所述驱动泵(120)的驱动下将其重新注入到所述纤维浸胶盒(110)内，其特征在于，所述驱动泵(120)是蠕动泵或隔膜泵。

2.如权利要求1所述的纤维浸渍系统，其特征在于，所述纤维浸渍系统用于将纤维(100)拉挤成型为型材(200)。

3.如权利要求1所述的纤维浸渍系统，其特征在于，所述驱动泵(120)具有至少一个泵头(121)，所述一条或多条回流软管(122)中的相应一条回流软管在穿过每个所述泵头(121)，并且将回收自所述纤维浸胶盒的第一位置的树脂驱动注入至所述纤维浸胶盒的第二位置。

4.如权利要求3所述的纤维浸渍系统，其特征在于，所述纤维浸胶盒的第一位置和所述纤维浸胶盒的第二位置从以下位置中选择：顶部树脂循环孔(112a)和底部树脂循环孔(112b)。

5.如权利要求1所述的纤维浸渍系统，其特征在于，所述纤维浸胶盒(110)还形成有供注入树脂之用的树脂注射孔(111)。

6.如权利要求1所述的纤维浸渍系统，其特征在于，还包括：

具有孔状或条缝状的纤维通过孔(119)的定纱板(118)，纤维(100)通过所述纤维通过孔(119)进入所述纤维浸胶盒(110)；

具有孔状或条缝状的树脂防泄孔(109)的弹性密封层(117)，所述树脂防泄孔(109)允许所述纤维进入所述纤维浸胶盒(110)且防止所述树脂沿反向泄流离开所述纤维浸胶盒(110)；以及

浸胶盒后部上结构体(113)和浸胶盒后部下结构体(114)，所述浸胶盒后部上结构体(113)和所述浸胶盒后部下结构体(114)拼合成带中空腔体的浸胶盒主体。

7.如权利要求6所述的纤维浸渍系统，其特征在于，还包括：

U型结构体(116)，所述U型结构体(116)容纳所述定纱板(118)和所述弹性密封层(117)；以及

透明结构件(115)，所述透明结构件(115)位于所述U型结构体(116)的开口部位，以作为用户观察树脂液位的窗口。

8.如权利要求1所述的纤维浸渍系统，其特征在于，沿所述纤维浸胶盒(110)周向形成有树脂注入通道(143)。

9.如权利要求8所述的纤维浸渍系统，其特征在于，所述树脂注入树脂流道(143)的宽度为2至200毫米，深度为2至20毫米。

10.一种利用如权利要求1至9中任一项所述的纤维浸渍系统将所述纤维(100)拉挤成型为型材(200)的复合材料成型设备，包括：

沿纤维进入方向位于所述纤维浸胶盒之前的入口板(150)；

沿所述纤维进入方向位于所述纤维浸胶盒之后的出口板(170)；以及

沿所述纤维进入方向位于所述出口板(170)之后的成型固化装置(180)。

11.如权利要求10所述的复合材料成型设备，其特征在于，所述纤维浸胶盒的第一位置和所述纤维浸胶盒的第二位置从以下位置中选择：顶部树脂循环孔(112a)、底部树脂循环孔(112b)、所述纤维浸胶盒(110)和所述出口板(170)之间的型腔底部、所述出口板(170)与所述成型固化装置(180)之间以及所述成型固化装置(180)的入口处。

12.如权利要求10所述的复合材料成型设备，其特征在于，所述一条或多条回流软管(122-1、122-2、122-3)通过集流装置汇合到通入所述顶部树脂循环孔(112a)的总管内。

13.如权利要求10所述的复合材料成型设备，其特征在于，还包括位于所述纤维浸胶盒(110)和所述出口板(170)之间的一个或多个预成型板(160)。

14.如权利要求13所述的复合材料成型设备，其特征在于，所述纤维浸胶盒的第一位置和所述纤维浸胶盒的第二位置从以下位置中选择：顶部树脂循环孔(112a)、底部树脂循环孔(112b)、所述纤维浸胶盒(110)和所述出口板(170)之间的型腔底部、所述出口板(170)与所述成型固化装置(180)之间、所述成型固化装置(180)的入口处、所述预成型板(160)之间的型腔底部以及所述预成型板(160)与所述出口板(170)之间的型腔底部。

15.如权利要求13所述的复合材料成型设备，其特征在于，连通通道(130)设置在所述预成型板(160)之间的型腔内或所述预成型板(160)与所述出口板(170)之间的型腔内。

16.如权利要求10所述的复合材料成型设备，其特征在于，所述出口板(170)与所述成型固化装置(180)之间形成密闭型腔(142)，所述密闭型腔(142)配装有抽真空装置(141)。

17.如权利要求10所述的复合材料成型设备，其特征在于，在所述出口板(170)上开设有贯穿的纤维通道(144)和沿着其内壁横截面环向开设的树脂流道(143)。

18.如权利要求13所述的复合材料成型设备，其特征在于，在所述预成型板(160)上开设有贯穿的纤维通道(144)和沿着其内壁横截面环向开设的树脂流道(143)。

19.如权利要求17或18所述的复合材料成型设备，其特征在于，树脂注入孔(111)形成在所述纤维浸胶盒(110)的底部，以使树脂由下往上地进入所述纤维浸胶盒(110)。

20.如权利要求10所述的复合材料成型设备，其特征在于，在芯轴(190)悬置在所述纤维浸胶盒(110)和所述成型固化装置(180)的型腔中时，还设有对所述芯轴(190)的位置进行调整的芯轴调整装置(191)。