CN111844800A - 一种玻璃纤维复合材料缠绕机械及生产安装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玻璃纤维复合材料缠绕机械及生产安装工艺，该机械包括中心轴、物料台、滑行轨道、绕丝架、支撑轮、回转支撑轴承、驱动装置、支撑架、模具和支撑连接环。通过对各个部件进行具体设置以及对施工过程的工艺进行具体改进，使得在生产过程中，中心轴和模具不转而物料台、滑行轨道以及绕丝架旋转，从而使得模具与驱动装置实现衔接脱离，实现了整个机械的可移动化，可以将该机械在烟囱内部施工，而无需在烟囱外部施工完毕之后再将玻璃钢筒成品在烟囱内吊装组装，从而大大降低了人力物力成本。

Description

一种玻璃纤维复合材料缠绕机械及生产安装工艺

技术领域

本发明涉及混凝土烟囱用玻璃钢筒生产领域，具体涉及一种玻璃钢筒缠绕设备及缠绕安装方法。

背景技术

在国内混凝土烟囱防腐加装玻璃钢筒(即FRP)的技术领域，玻璃纤维复合材料由于耐腐蚀性强可塑性高而广泛用于各领域，目前国内的玻璃纤维复合材料在电厂混凝土烟囱内安装玻璃钢内筒技术可靠案例较多。

目前工艺中，缠绕机一体化将模具与驱动装置连接后，使得模具旋转，成型后将产品从模具上脱模后再安装，混凝土烟囱防腐玻璃钢筒的生产需要在现场搭建临时厂房(约150-400平米)。加工玻璃钢内筒的设备一般使用立式缠绕机，缠绕过程需要等待固化时间，加装钢抱箍，用汽车起重机脱模，翻筒，移动等，平均加工一段需要2-3天左右。加工好的玻璃钢筒成品需存放在场地(约1000多平米)现场地有一定的局限性，露天存放风吹日晒会影响玻璃钢筒的品质。

玻璃钢筒安装大概分两种安装工艺，分别为悬挂式和自立式。悬挂式一般适用于新建烟囱防腐，新建烟囱在设计时将人孔门设计尺寸大于玻璃钢内筒尺寸。将预制好的玻璃钢内筒通过人孔门运到烟囱内部用多个千斤顶顶升到烟囱顶部与顶部钢结构环梁连接，然后每段之间采用手糊玻璃钢连接增加强度及密封性，连接工艺要求高，需要专用设备多人配合完成整个施工过程，工期较长。

自立式适用于旧烟囱防腐改造，在烟囱顶部设置起吊装置，起吊装置安装时间需10天左右，拆除时间7天左右，风险高。起吊装置将存放在地面的玻璃钢内筒吊起至烟囱顶部，吊装装置将玻璃钢筒吊起至烟囱顶部的玻璃钢内筒从烟囱顶部的出烟口降至烟囱内，放置到预制好钢结构环梁上，利用玻璃钢内筒底端设置的快速安装接头将相邻玻璃钢内筒段首尾顺次连接，连接工艺包括玻璃钢筒内壁连接缝手糊外部注胶及钢抱箍螺栓连接固定来增加强度和密封性。重复所述上述步骤直至全部玻璃钢内筒安装到烟囱内。吊装时受天气影响南方雨多北方风大有时连续几天无法吊装，施工需要多人配合完成整个施工过程，工期较长。

中国公开专利CN104631897A公开了一种烟囱玻璃钢内筒快速安装方法，通过在车间内将烟囱玻璃钢内筒制作完成后，将其吊装到烟囱内部实现剥离钢内筒的安装，但是这种设置方式需要从吊起部到烟囱顶部设置吊装设备，吊程相对较长，安装、拆装周期也较长，从而会耗费大量的人力物力以及较长的生产周期。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种玻璃纤维复合材料缠绕机械及缠绕安装方法，通过玻璃纤维复合材料缠绕机械制备得到玻璃钢筒，特别适用于旧烟囱改造和新建烟囱的防腐。

通过如下技术手段实现：

一种玻璃纤维复合材料缠绕机械，包括中心轴1、物料台2、滑行轨道3、绕丝架4、支撑轮5、回转支撑轴承6、驱动装置7、支撑架81、模具8和支撑连接环9。

所述物料台2为横置的板状结构，物料台2用于承载玻璃钢筒生产所需原料，所述中心轴1竖直设置，在中心轴1的顶部开设有吊装孔，所述中心轴1贯穿所述物料台2，所述物料台2的下方设置有所述回转支撑轴承6，并且所述物料台2与所述回转支撑轴承6的外圈相连接，所述中心轴1的下部穿过所述回转支撑轴承6的中心孔并与回转支撑轴承6的内圈连接，所述支撑架81与所述中心轴1的底端相连接，所述驱动装置7包括驱动电机和减速机，驱动电机与减速机连接，减速机通过输出齿轮与所述回转支撑轴承6的外圈的齿部相啮合，并对回转支撑轴承6的外圈的转动进行驱动。

所述模具8为侧壁开口的竖直筒状结构，所述模具8顶端与所述支撑架81连接，底端与所述支撑连接环9连接，所述支撑连接环9为环状结构，且用于对模具8进行承载，所述滑行轨道3顶端与所述物料台2的边缘连接，底端通过支撑轮5与所述模具8的底端外壁转动连接，在滑行轨道3上设置有所述绕丝架4，所述绕丝架4用于将物料台2上的物料缠绕在模具8上，所述绕丝架4能够在滑行轨道3上进行上下滑动；所述驱动电机提供动力驱动所述物料台2、滑行轨道3和绕丝架4以所述中心轴1为轴转动。

作为优选，所述减速机为直角变向减速机。

作为优选，在物料台2与滑行轨道3的连接处设置有导流槽，所述导流槽将物料台2上的物料以90°弯角的形式导流到滑行轨道3的绕丝架4上。

作为优选，物料台2上的物料为玻璃纤维、树脂和辅料。

作为优选，所述支撑连接环9的外径等于所述模具8的外径。

作为优选，所述绕丝架包括多孔限位板41、弧形架42和钢支架43，多孔限位板上纵向开设有两排通孔，多孔限位板的一端通过滑轮与滑行轨道3滑动连接，另一端通过所述钢支架43与所述弧形架42连接，所述弧形架内用于通过物料，并将物料缠绕到模具8上。

一种烟囱加装玻璃钢筒的生产安装方法，采用上述玻璃纤维复合材料缠绕机械进行，具体包括如下步骤：

1)拆除清理烟囱内部防腐结构，并制作钢结构基础用来支撑安装玻璃钢筒。

2)安装步骤1)预制好的钢结构基础，在钢结构上设置一个支撑平台环梁10，所述支撑平台环梁10用于支撑所述玻璃纤维复合材料缠绕机械。

3)将所述支撑连接环9固定安装在所述支撑平台环梁10上，利用烟囱顶部吊装设备将所述玻璃纤维复合材料缠绕机械吊装并安装在所述支撑平台环梁10上部，在所述物料台2上布设生产所需物料。

4)启动所述驱动装置7驱动物料平台和轨道且带动绕丝架4一同旋转，玻璃纤维及辅料通过所述绕丝架4在垂直的所述滑行轨道3上、围绕所述模具8上下反复滑动而实现在模具8外层布置第一节玻璃钢筒。

5)步骤4)的第一节玻璃钢筒加工完待完全固化后，将玻璃钢筒下方与支撑平台环梁10上方缠绕设置一个加强层12，所述加强层12为纤维复合材料的密封层，确保玻璃钢筒下方与支撑平台环梁10的连接处连接密封形成一个密闭整体。

6)通过烟囱顶部吊装设备进行脱模，并将所述玻璃纤维复合材料缠绕机械提升到步骤5)得到的第一节玻璃钢筒的上部，且将所述支撑连接环9安装在第一节玻璃钢筒内壁上方。

7)多次重复步骤4)和步骤5)以及步骤6)生产剩余的多节的玻璃钢筒，直至将所有的玻璃钢筒生产完成，其中重复步骤5)时，加强层12的设置替换为设置在所生产的玻璃钢筒下方与其下层的玻璃钢筒上方缠绕设置加强层12；在重复过程中，每隔20～40米安装一个止晃装置14，所述止晃装置14包括止晃部件141、玻璃钢筒支撑环142和连接螺栓143；所述止晃部件141和玻璃钢筒支撑环142通过连接螺栓143连接，所述玻璃钢筒支撑环142套设在所述玻璃钢筒外部，所述止晃部件141一端通过连接螺栓143与玻璃钢筒支撑环142连接，另一端与烟囱内部连接，所述止晃装置14用于防止玻璃钢筒晃动。

8)吊出所述玻璃纤维复合材料缠绕机械并移除所述烟囱顶部吊装设备，施工结束。

作为优选，所述止晃部件141为多根连接支架。

作为优选，所述加强层12的材质为玻璃纤维网格布或碳纤维网格布。

本发明的技术效果在于：

现有技术的缠绕机械大多都是模具转，而本发明是物料台、滑行轨道、绕丝架等在旋转，模具和中心轴是不转的，因此在脱模的时候可以把模具吊出来，而现有的由于模具是转的，其一般只能设置为固定件，没法吊出来，只能吊玻璃钢筒成品，并且现有的玻璃钢筒的成品都是一段一段进行制造，最后再吊装、组装。而本发明是模具可以移动的，当下部缠绕完毕之后模具向上移动后，可以实现玻璃钢筒连续制造，从而本发明可以在烟囱内部进行加工安装作业。

本发明的玻璃纤维复合材料缠绕机械可连续缠绕无接缝无漏点且强度更高，由于本发明的玻璃纤维复合材料缠绕机械可连续缠绕，因此无需钢抱箍加强连接。

由于本发明的玻璃纤维复合材料缠绕机械是在烟囱内部直接进行施工的，因此无需搭建临时厂房；同时由于本发明的施工是直接在烟囱内部进行的(而不是先制备号玻璃钢筒然后吊装到烟囱内)，因此玻璃钢筒不在露天存放质量更可靠，同时在烟囱顶部无需安装大型的吊装多个玻璃钢筒的吊装设备，只需设置吊装缠绕机械的吊装设备即可，整个施工过程不受恶略天气影响。并且由于在烟囱内部进行施工，玻璃钢筒直接在烟囱内部制作完成，无需外部吊装，从而可以大大的减少二次搬运的工序，并且吊装设备的安装、拆装工序的周期大大缩短。现有技术从进场到最后完工整个流程单作业面配合的作业工人要达到50人左右，而本发明能够节省用工成本50％左右，节省工期30％左右。

附图说明

图1为本发明玻璃纤维复合材料缠绕机械的剖视的结构示意图。

图2为预制好钢结构基础和支撑平台环梁的烟囱施工结构示意图。

图3为吊装并固定好玻璃纤维复合材料缠绕机械的烟囱施工结构示意图。

图4第一节玻璃钢筒脱模后的烟囱施工结构示意图。

图5为玻璃钢筒安装连接成品图。

图6为止晃装置的侧视的结构示意图。

图7为绕丝架的正视的结构示意图。

图8为多孔限位板左视的结构示意图。

图9为弧形架左视的结构示意图。

其中：1-中心轴，2-物料台，3-滑行轨道，4-绕丝架，41-多孔限位板，42-弧形架，43-钢支架，5-支撑轮，6-回转支撑轴承，7-驱动装置，8-模具，81-支撑架，9-支撑连接环，10-支撑平台环梁，11-烟囱混凝土外壁，12-加强层，13-第一节玻璃钢筒，14-止晃装置，141-止晃部件，142-玻璃钢筒支撑环，143-连接螺栓，15-玻璃纤维复合材料缠绕机械。

具体实施方式

实施例1

结合附图对本发明的玻璃纤维复合材料缠绕机械15进行详细介绍，本实施例的玻璃纤维复合材料缠绕机械15包括中心轴1、物料台2、滑行轨道3、绕丝架4、支撑轮5、回转支撑轴承6、驱动装置7、支撑架81、模具8和支撑连接环9。

如图1所示，所述物料台2为横置的板状结构，物料台2用于承载玻璃钢筒生产所需原料，所述中心轴1竖直设置，在中心轴1的顶部开设有吊装孔，所述中心轴1贯穿所述物料台2，所述物料台2的下方设置有所述回转支撑轴承6，并且所述物料台2与所述回转支撑轴承6的外圈相连接，所述中心轴1的下部穿过所述回转支撑轴承6的中心孔并与回转支撑轴承6的内圈连接，所述支撑架81与所述中心轴1的底端相连接，所述驱动装置7包括驱动电机和减速机，驱动电机与减速机连接，减速机通过输出齿轮与所述回转支撑轴承6的外圈的齿部相啮合，并对回转支撑轴承6的外圈的转动进行驱动。

所述模具8为侧壁开口的竖直筒状结构，所述模具8顶端与所述支撑架81连接，底端与所述支撑连接环9连接，所述支撑连接环9为环状结构，且用于对模具8进行承载，如图1所示，所述支撑连接环9的外径等于所述模具8的外径。所述滑行轨道3顶端与所述物料台2的边缘连接，底端通过支撑轮5与所述模具8的底端外壁转动连接，在滑行轨道3上设置有所述绕丝架4，所述绕丝架4用于将物料台2上的物料缠绕在模具8上，所述绕丝架4能够在滑行轨道3上上下滑动；所述驱动电机提供动力驱动所述物料台2、滑行轨道3和绕丝架4以所述中心轴1为轴转动。

绕丝架为该类设备中常用部件，如图7-图9所示，本实施例使用的所述绕丝架包括多孔限位板41、弧形架42和钢支架43，多孔限位板上纵向开设有两排通孔，多孔限位板的一端通过滑轮与滑行轨道3滑动连接，另一端通过所述钢支架43与所述弧形架42连接，所述弧形架内用于通过物料，并将物料缠绕到模具8上。物料通过多孔限位板和弧形架，然后将物料缠绕到模具上。当然了在不同实施例中还可以使用不同的绕丝架，只要能够实现将物料均匀缠绕到模具上即可。

由于本实施例的驱动电机为横向设置，因此选用的减速机为直角变向减速机(为现有常规设备，直接市购即可获得)，通过将横向旋转减速并变向为竖向旋转。

由于滑行轨道3为竖直设置的，而物料台2是水平设置的，需要将物料由水平转变为竖直的形式通过绕丝架4进行缠绕，因此在物料台2与滑行轨道3的连接处设置有导流槽，所述导流槽将物料台2上的物料以90°弯角的形式导流到滑行轨道3的绕丝架4上。

本实施例采用的驱动电机为市购的型号为：YX3-90L-4的驱动电机。

实施例2

烟囱加装玻璃钢筒的生产安装方法，采用实施例1的玻璃纤维复合材料缠绕机械15进行，具体包括如下步骤：

1)拆除清理烟囱内部防腐结构，并制作钢结构基础用来支撑安装玻璃钢筒。

2)如图2所示，安装步骤1)预制好的钢结构基础，在钢结构上设置一个支撑平台环梁10，所述支撑平台环梁10用于支撑所述玻璃纤维复合材料缠绕机械15。

3)如图3所示，将所述支撑连接环9固定安装在所述支撑平台环梁10上，利用烟囱顶部吊装设备将所述玻璃纤维复合材料缠绕机械15吊装并安装在所述支撑平台环梁10上部，在所述物料台2上布设生产所需物料。

4)启动所述驱动装置7驱动物料平台和轨道且带动绕丝架4一同旋转，玻璃纤维及辅料通过所述绕丝架4在垂直的所述滑行轨道3上、围绕所述模具8上下反复滑动而实现在模具8外层布置第一节玻璃钢筒13。

5)步骤4)的第一节玻璃钢筒13加工完待完全固化后，如图4所示，将玻璃钢筒下方与支撑平台环梁10上方缠绕设置一个加强层12，所述加强层12为碳纤维网格布的密封层，确保玻璃钢筒下方与支撑平台环梁10的连接处连接密封形成一个密闭整体。

6)如图4所示，通过烟囱顶部吊装设备进行脱模(逐个将玻璃纤维复合材料缠绕机械的各个部件吊起，由于模具上开设有竖直的开口，从而可以缩小直径，在吊起模具的时候通过缩小模具的直径而进行脱模)，并将所述玻璃纤维复合材料缠绕机械15(包括模具)分步提升到步骤5)得到的第一节玻璃钢筒13的上部，且将所述支撑连接环9安装在第一节玻璃钢筒13内壁上方。

7)多次重复步骤4)和步骤5)以及步骤6)生产剩余的多节的玻璃钢筒，直至将所有的玻璃钢筒生产完成，其中重复步骤5)时，加强层12的设置替换为设置在所生产的玻璃钢筒下方与其下层的玻璃钢筒上方缠绕设置加强层12。如图5所示的成品图中，在重复过程中，每隔20～40米安装一个止晃装置14，如图6所示的所述止晃装置14包括止晃部件141、玻璃钢筒支撑环142和连接螺栓143；所述止晃部件141和玻璃钢筒支撑环142通过连接螺栓143连接，所述玻璃钢筒支撑环142套设在所述玻璃钢筒外部，所述止晃部件141一端通过连接螺栓143与玻璃钢筒支撑环142连接，另一端与烟囱内部连接，所述止晃装置14用于防止玻璃钢筒晃动；本实施例的所述止晃部件141为多根碳钢方杆构成的连接支架。图6为侧视图，其中多根碳钢方杆和环状的玻璃钢筒支撑环142在图中均显示为直杆状，实质上碳钢方杆为多根，玻璃钢筒支撑环142为圆环状。

8)吊出所述玻璃纤维复合材料缠绕机械15并移除所述烟囱顶部吊装设备，施工结束。

Claims (9)

1.一种玻璃纤维复合材料缠绕机械，其特征在于，包括中心轴(1)、物料台(2)、滑行轨道(3)、绕丝架(4)、支撑轮(5)、回转支撑轴承(6)、驱动装置(7)、支撑架(81)、模具(8)和支撑连接环(9)；

所述物料台(2)为横置的板状结构，物料台(2)用于承载玻璃钢筒生产所需原料，所述中心轴(1)竖直设置，在中心轴(1)的顶部开设有吊装孔，所述中心轴(1)贯穿所述物料台(2)，所述物料台(2)的下方设置有所述回转支撑轴承(6)，并且所述物料台(2)与所述回转支撑轴承(6)的外圈相连接，所述中心轴(1)的下部穿过所述回转支撑轴承(6)的中心孔并与回转支撑轴承(6)的内圈连接，所述支撑架(81)与所述中心轴(1)的底端相连接，所述驱动装置(7)包括驱动电机和减速机，驱动电机与减速机连接，减速机通过输出齿轮与所述回转支撑轴承(6)的外圈的齿部相啮合，并对回转支撑轴承(6)的外圈的转动进行驱动；

所述模具(8)为侧壁开口的竖直筒状结构，所述模具(8)顶端与所述支撑架(81)连接，底端与所述支撑连接环(9)连接，所述支撑连接环(9)为环状结构，且用于对模具(8)进行承载，所述滑行轨道(3)顶端与所述物料台(2)的边缘连接，底端通过支撑轮(5)与所述模具(8)的底端外壁转动连接，在滑行轨道(3)上设置有所述绕丝架(4)，所述绕丝架(4)用于将物料台(2)上的物料缠绕在模具(8)上，所述绕丝架(4)能够在滑行轨道(3)上进行上下滑动；所述驱动电机提供动力驱动所述物料台(2)、滑行轨道(3)和绕丝架(4)以所述中心轴(1)为轴心转动。

2.根据权利要求1所述的玻璃纤维复合材料缠绕机械，其特征在于，所述减速机为直角变向减速机。

3.根据权利要求1所述的玻璃纤维复合材料缠绕机械，其特征在于，在物料台(2)与滑行轨道(3)的连接处设置有导流槽，所述导流槽将物料台(2)上的物料以90°弯角的形式导流到滑行轨道(3)的绕丝架(4)上。

4.根据权利要求1所述的玻璃纤维复合材料缠绕机械，其特征在于，物料台(2)上的物料为玻璃纤维、树脂和辅料。

5.根据权利要求1-4所述的玻璃纤维复合材料缠绕机械，其特征在于，所述支撑连接环(9)的外径等于所述模具(8)的外径。

6.根据权利要求1-5所述的玻璃纤维复合材料缠绕机械，其特征在于，所述绕丝架包括多孔限位板(41)、弧形架(42)和钢支架(43)，多孔限位板上纵向开设有两排通孔，多孔限位板的一端通过滑轮与滑行轨道(3)滑动连接，另一端通过所述钢支架(43)与所述弧形架(42)连接，所述弧形架内用于使物料通过，并将物料缠绕到模具(8)上。

7.一种烟囱加装玻璃钢筒的生产安装方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的玻璃纤维复合材料缠绕机械进行，具体包括如下步骤：

1)拆除清理烟囱内部防腐结构，并制作钢结构基础用来支撑安装玻璃钢筒；

2)安装步骤1)预制好的钢结构基础，在钢结构上设置一个支撑平台环梁(10)，所述支撑平台环梁(10)用于支撑所述玻璃纤维复合材料缠绕机械；

3)将所述支撑连接环(9)固定安装在所述支撑平台环梁(10)上，利用烟囱顶部吊装设备将所述玻璃纤维复合材料缠绕机械的其它部分吊装并安装在所述支撑平台环梁(10)上部，在所述物料台(2)上布设生产所需物料；

4)启动所述驱动装置(7)驱动物料平台和轨道且带动绕丝架(4)一同旋转，玻璃纤维及辅料通过所述绕丝架(4)在垂直的所述滑行轨道(3)上、围绕所述模具(8)上下反复滑动而实现在模具(8)外层布置第一节玻璃钢筒；

5)步骤4)的第一节玻璃钢筒加工完待完全固化后，将玻璃钢筒下方与支撑平台环梁(10)上方缠绕设置一个加强层(12)，所述加强层(12)为纤维复合材料的密封层，确保玻璃钢筒下方与支撑平台环梁(10)的连接处连接密封形成一个密闭整体；

6)通过烟囱顶部吊装设备进行脱模，并将所述玻璃纤维复合材料缠绕机械提升到步骤5)得到的第一节玻璃钢筒的上部，且将所述支撑连接环(9)安装在第一节玻璃钢筒内壁上方；

7)多次重复步骤4)和步骤5)以及步骤6)生产剩余的多节的玻璃钢筒，直至将所有的玻璃钢筒生产完成，其中重复步骤5)时，加强层(12)的设置替换为设置在所生产的玻璃钢筒下方与其下层的玻璃钢筒上方缠绕设置加强层(12)；在重复过程中，每隔20～40米安装一个止晃装置(14)，所述止晃装置(14)包括止晃部件(141)、玻璃钢筒支撑环(142)和连接螺栓(143)；所述止晃部件(141)和玻璃钢筒支撑环(142)通过连接螺栓(143)连接，所述玻璃钢筒支撑环(142)套设在所述玻璃钢筒外部，所述止晃部件(141)一端通过连接螺栓(143)与玻璃钢筒支撑环(142)连接，另一端与烟囱内部连接，所述止晃装置(14)用于防止玻璃钢筒晃动；

8)吊出所述玻璃纤维复合材料缠绕机械并移除所述烟囱顶部吊装设备，施工结束。

8.根据权利要求7所述的烟囱加装玻璃钢筒的生产安装方法，其特征在于，所述止晃部件(141)为多根连接支架。

9.根据权利要求7所述的烟囱加装玻璃钢筒的生产安装方法，其特征在于，所述加强层(12)的材质为玻璃纤维网格布或碳纤维网格布。

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