CN106596228B - 一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置 - Google Patents

一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置，属于碳纤维质量测试装备技术领域。该包括牵伸机构和卷绕机构。牵伸机构包括牵伸辊、放丝辊、上浆槽和牵伸动力机构。卷绕机构包括束纱导向装置、束纱辊、卷绕动力机构以及支撑框架。放丝辊通过碳纤维与牵伸辊连接，碳纤维在经过牵伸辊时经过位于牵伸辊底部的上浆槽。束纱辊与卷绕动力机构的轴配合连接，在卷绕动力机构的带动下转动。束纱导向装置活动安装在卷绕机构的支撑框架上，经过上浆牵伸的碳纤维经过束纱导向装置卷绕到束纱辊上。该装置卷绕过程中可进行上浆，可模拟制备各种更加接近实际产品的样品或产品模型，能够更加准确的检测碳纤维的实际使用效果。

Description

一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置
技术领域
本发明涉及一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置，属于碳纤维质量测试装备技术领域。
背景技术
碳纤维是碳含量在90％以上的无机高分子纤维，除了具有一般碳素材料的耐高温、耐摩擦、耐腐蚀及导电导热等特性以外，还具有柔软可加工性、质量轻、比强度大等特性，从而被广泛应用到军事、纺织、体育器材、化工、医疗器械及机械加工等诸多领域。
聚丙烯腈碳纤维的制备过程包括原料聚合、转向纺丝、水洗、干燥致密化、预氧化、炭化、上浆干燥等。在碳纤维经过上浆干燥最终定型成品后，需要对所制备好的碳纤维进行质量评测，以便测量该批次碳纤维的强度等技术指标是否能够满足日后的应用。现有的检测方法往往只是对呈丝束状的成品碳纤维的拉伸强度、耐磨性、线密度等指标进行检测。但在生产过程中往往需要实际检测一下碳纤维在与其他原料制成初级产品时的质量，以检测该碳纤维在实际应用过程中的效果如何，尤其是对一些有个性化需求的产品。然而，现有技术中尚缺少一种能够进行上述性能检测的装置。
发明内容
为解决现有技术中缺少对碳纤维在制成产品或初步产品的物理指标检测装置的问题，本发明提供了一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置，所采取的技术方案如下：
一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置，其特征在于，包括牵伸机构1和卷绕机构2；
所述牵伸机构1，包括牵伸辊11，放丝辊12，上浆槽13和牵伸动力机构16；
所述卷绕机构2，包括束纱导向装置21，束纱辊22，卷绕动力机构23以及支撑框架；
所述牵伸动力机构16与牵伸辊11连接带动牵伸辊11转动；
放丝辊12通过碳纤维与牵伸辊11连接，碳纤维在经过牵伸辊11时经过位于牵伸辊11底部的上浆槽13；
所述束纱辊22与卷绕动力机构23的轴24配合连接，在卷绕动力机构23的带动下转动；
所述束纱导向装置21活动安装在卷绕机构2的支撑框架上，经过上浆牵伸的碳纤维经过束纱导向装置21卷绕到束纱辊22上。
优选地，所述牵伸机构1还包括牵伸支架15；牵伸动力机构16的齿轮箱14固定在牵伸支架15的上表面上，放丝辊12固定在牵伸支架15的侧面上。
优选地，所述牵伸动力机构16为永磁电机及其减速机。
优选地，牵伸机构1包括三个固定在齿轮箱14同一侧的牵伸辊11，三个牵伸辊11呈倒品字型分布，碳纤维绕过底部牵伸辊11的包角大于180度。
更优选地，上浆槽13位于所述底部牵伸辊11的下部，通过固定在齿轮箱14侧面上的托架固定。
优选地，卷绕机构2的束纱导向装置21包括导向机构211，挡片212和导向杆213；导向杆213一端与支撑框架活动连接，另一端与导向机构211固定或活动连接，挡片212固定在支撑框架上。
更优选地，所述导向杆213为Г形或Z形。
更优选地，导向杆213为Г形竖直段底端通过轴、螺栓或销与支撑框架活动连接，水平段与导向机构211连接；水平段可绕竖直段连接段旋转，可在竖直方向上调整位置的挡片212为竖直段旋转的下方，限定竖直段旋转的位置。
更优选地，所述导向机构211为可在导向杆213调整固定位置的陶瓷导轮或者与直线往复式电机连接的导轮或导向叉。
更优选地，直线往复式电机直接安装在导向杆213上或者安装子啊与导向杆213平行的辅助杆上。
优选地，还包括与牵伸动力机构16、卷绕动力机构23和直线往复式电机连锁的控制装置，以便于对卷绕的速度，卷绕的位置等进行控制。
所述控制装置，可以是与上述动力机构电连接的控制箱或者安装有PLC控制系统的计算机，或者其他能够实现单独控制牵伸动力机构16、卷绕动力机构23和直线往复式电机的控制装置。其中，控制系统的具体控制指令本领域技术人员可根据具体要求进行编写。
相对于现有技术，本发明获得的有益效果是：
本发明采用放丝机构、牵伸机构以及卷绕机构，通过将已经卷绕成捆的碳纤维放丝、牵引，再卷绕成满足一定技术要求的特定的初级产品或产品模型，然后可以直接对成型的初级产品或产品模型的物理性能指标进行检测，从而可更加直接地确定所生产的碳纤维是否能够真正适合实际生产的要求。同时，也可对具有特殊要求的用户进行私人定制的碳纤维进行初步检测，在避免生产不合格产品、降低生产成本的同时，满足客户的个性化需求。
本发明设有上浆槽在卷绕过程中可进行上浆，可模拟各种产品在制备过程中碳纤维与上浆剂或粘合剂的结合，从而使制备的样品或产品模型更加接近实际产品，以便于更加准确的检测碳纤维的实际使用效果。
附图说明
图1为本发明一种优选方案中碳纤维束纱装置的结构示意图。
图2为本发明一种优选方案中碳纤维束纱装置的牵伸机构的结构示意图。
图3为本发明一种优选方案中碳纤维束纱装置的卷绕机构的结构示意图。
图4为本发明另一种优选方案中纤维束纱装置的卷绕机构的结构示意图。
图中：1，牵伸机构；2，卷绕机构；9，丝束；11，牵伸辊；12，放丝辊；13，上浆槽；14，齿轮箱；15，牵伸支架；16，牵伸动力机构；21，束纱导向装置；22，束纱辊；23，卷绕动力机构；24，轴；211，导向机构；212，挡片；213，导向杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明，但以下详细说明不视为对本发明的限定。
具体实施方式一
本实施方式中碳纤维束纱装置的结构如图1-3所示。其中，图1为碳纤维束纱装置的结构示意图。图2为碳纤维束纱装置的牵伸机构的结构示意图。图3为碳纤维束纱装置的卷绕机构的结构示意图。
从图1-图3中可知，该束纱机构是由牵伸装置1和卷绕装置2组成。其中，牵伸装置1是由位于底部的牵伸支架15，安装在牵伸支架15上的齿轮箱14，安装在齿轮箱14侧面上部的牵伸动力机构16，安装在齿轮箱14另一侧面上的牵伸辊11，上浆槽13以及安装在牵伸支架上的放丝辊12组成。其中，牵伸辊11为三个呈倒品字设置的牵伸辊，在底部牵伸辊的下部安装有上浆槽13。上浆槽13是通过位于其底部，且固定在齿轮箱14侧面上的托架固定的。
卷绕装置2是由束纱导向装置21，束纱辊22，卷绕动力机构23以及支撑框架组成。其中，卷绕动力机构23的轴24穿过支撑框架与束纱辊22配合连接，以带动束纱辊22转动。束纱导向装置21包括导向机构211，挡片212以及导向杆213。其中，导向杆213为Г型，竖直段末端通过轴活动连接在支撑框架的侧面上，水平段上安装有导向机构211。该导向机构211为可以调节固定位置的陶瓷导轮。导向杆213的水平段可绕竖直段的连接点转动。挡片212可调节连接在支撑框架上，其位于导向杆213水平段转动的下方，从而对导向杆213的转动位置进行限定，进而调整纺丝卷绕过程中丝束的松紧度。束纱辊22的形状根据所要制备的产品或产品模型的形状而定。例如，要制备大孔径的圆柱形产品，如管道等，可采用十字交叉型束纱辊。而导向机构211选用可以沿着导向杆213移动的机构。要制备薄片圆环产品，这可将导向机构固定在导向杆213上。
同时，在本实施方式中还设有安装有PLC系统的控制装置。该控制装置分别与牵伸动力机构16、卷绕动力机构23连锁，以实现对卷绕速度、牵伸速度的协同控制。
在使用过程中，卷绕成捆的碳纤维可防止在放丝辊12上，碳纤维在牵伸辊11的带动下进行放丝。碳纤维从放丝辊上迁出后经过上方的牵伸辊后向下绕道下部牵伸辊，同时经过装有上浆剂或粘结剂的上浆槽，再向上绕过另一个位于上部的牵伸辊后导出。
导出的经过上浆后的碳纤维通过导向机构211的导向，缠绕到束纱辊22上。随着卷绕动力机构23的轴24的转动，碳纤维不断缠绕成型，最终形成圆环状产品。例如，自行车的车圈。经过简单处理后，即可对初步制成的产品进行物理性能的测试。
具体实施方式二
本实施方式与实施方式一不同之处在于：导向机构采用直线往复式电机，该直线往复式电机通过平行于导向杆213的辅助杆固定，在于活动连接在导向杆213上的陶瓷导向轮连接。同时，该直线往复式电机与控制装置连锁。这样在使用过程中，操作人员可控制直线往复式电机的运动缠绕出圆柱形管道，或外径不同的产品。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置，其特征在于，包括牵伸机构(1)和卷绕机构(2)；
所述牵伸机构(1)，包括牵伸辊(11)，放丝辊(12)，上浆槽(13)和牵伸动力机构(16)；
所述卷绕机构(2)，包括束纱导向装置(21)，束纱辊(22)，卷绕动力机构(23)以及支撑框架；
所述牵伸动力机构(16)与牵伸辊(11)连接带动牵伸辊(11)转动；
放丝辊(12)通过碳纤维与牵伸辊(11)连接，碳纤维在经过牵伸辊(11)时经过位于牵伸辊(11)底部的上浆槽(13)；
所述束纱辊(22)与卷绕动力机构(23)的轴(24)配合连接，在卷绕动力机构(23)的带动下转动；
所述束纱导向装置(21)活动安装在卷绕机构(2)的支撑框架上，经过上浆牵伸的碳纤维经过束纱导向装置(21)卷绕到束纱辊(22)上；牵伸机构(1)包括三个固定在齿轮箱(14)同一侧的牵伸辊(11)，三个牵伸辊(11)呈倒品字型分布，碳纤维绕过底部牵伸辊(11)的包角大于180度；卷绕机构(2)的束纱导向装置(21)包括导向机构(211)，挡片(212)和导向杆(213)；导向杆(213)一端与支撑框架活动连接，另一端与导向机构(211)固定或活动连接，挡片(212)固定在支撑框架上；所述导向杆(213)为Г形或Z形；导向杆(213)为Г形竖直段底端通过轴、螺栓或销与支撑框架活动连接，水平段与导向机构(211)连接；水平段可绕竖直段连接段旋转，可在竖直方向上调整位置的挡片(212)为竖直段旋转的下方，限定竖直段旋转的位置；所述导向机构(211)为可在导向杆(213)调整固定位置的陶瓷导轮或者与直线往复式电机连接的导轮或导向叉；所述直线往复式电机直接安装在导向杆(213)上或者安装在与导向杆(213)平行的辅助杆上。
2.根据权利要求1所述的一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置，其特征在于，所述牵伸机构(1)还包括牵伸支架(15)；牵伸动力机构(16)的齿轮箱(14)固定在牵伸支架(15)的上表面上，放丝辊(12)固定在牵伸支架(15)的侧面上。
3.根据权利要求1所述的一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置，其特征在于，所述牵伸动力机构(16)为永磁电机及其减速机。
4.根据权利要求1所述的一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置，其特征在于，上浆槽(13)位于所述底部牵伸辊(11)的下部，通过固定在齿轮箱(14)侧面上的托架固定。
5.根据权利要求1所述的一种用于评价碳纤维应用物理性能的束纱装置，其特征在于，还包括与牵伸动力机构(16)、卷绕动力机构(23)和直线往复式电机连锁的控制装置。
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