CN112476887A - 碳纤维复合材料固化装置 - Google Patents

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Abstract

一种碳纤维复合材料固化装置，包括加热箱、第一角锥天线、第二角锥天线和微波发生器，第一角锥天线和第二角锥天线设置在加热箱内，第一角锥天线与第二角锥天线相对设置，微波发生器用以为第一角锥天线和第二角锥天线提供加热物料的微波，物料位于第一角锥天线与第二角锥天线之间。本发明的碳纤维复合材料固化装置利用第一角锥天线与第二角锥天线在物料的两侧同时加热，能减小温差，达到同时升温的目的，同时固化效率高。

Description

碳纤维复合材料固化装置
技术领域
本发明涉及碳纤维固化技术领域，特别涉及一种碳纤维复合材料固化装置。
背景技术
碳纤维增复合材料具有强度高、刚度高、耐腐蚀、抗疲劳、减振和尺寸稳定性好等优点，在航空航天、交通运输、风力发电、航海造船等工业领域受到广泛关注，并得到大规模应用。
一般地，碳纤维复合材料(如碳纤维板)的固化采用传统锅炉热固化方式。然而，这种锅炉热固化成形方法存在着传热速度慢、温度梯度大、固化不均匀和固化速率低等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种碳纤维复合材料固化装置，利用第一角锥天线与第二角锥天线在物料的两侧同时加热，能减小温差，达到同时升温的目的，同时固化效率高。
一种碳纤维复合材料固化装置，包括加热箱、第一角锥天线、第二角锥天线和微波发生器，第一角锥天线和第二角锥天线设置在加热箱内，第一角锥天线与第二角锥天线相对设置，微波发生器用以为第一角锥天线和第二角锥天线提供加热物料的微波，物料位于第一角锥天线与第二角锥天线之间。
在本发明的实施例中，上述碳纤维复合材料固化装置还包括驱动机构，所述第一角锥天线、所述第二角锥天线分别与所述驱动机构连接，所述驱动机构用以根据物料形状驱使所述第一角锥天线和所述第二角锥天线移动。
在本发明的实施例中，上述驱动机构包括安装架、第一驱动轴和第一驱动器，所述安装架与所述第一驱动轴连接，所述第一驱动器与所述第一驱动轴连接，所述加热箱上设有供所述安装架活动的活动孔，所述安装架的一端穿过所述活动孔伸入所述加热箱内，所述第一角锥天线和所述第二角锥天线连接在所述安装架上，所述第一驱动器通过所述第一驱动轴可驱使所述安装架沿着第一方向移动。
在本发明的实施例中，上述驱动机构还包括活动座、第二驱动轴和第二驱动器，所述第一驱动器固定在所述活动座上，所述活动座与所述第二驱动轴连接，所述第二驱动器与所述第二驱动轴连接，所述第二驱动器固定在所述加热箱上，所述第二驱动器通过所述第二驱动轴可驱使所述活动座延伸第二方向移动，所述第二方向与所述第一方向相互垂直。
在本发明的实施例中，上述活动座包括基座、立板和承载板，所述基座与所述加热箱之间通过滑槽与滑轨配合实现连接移动地设置在所述加热箱上，所述立板沿着竖直方向设置，所述立板的端部固定在所述基座上，所述承载板与所述基座相对设置，所述承载板的一端垂直连接于所述立板，所述第一驱动器固定在所述承载板上，所述第一驱动轴设置于所述立板的一侧，所述第一驱动轴的一端穿过所述承载板与所述第一驱动器连接，所述第一驱动轴的一端可转动地连接在所述基座上。
在本发明的实施例中，上述第一驱动轴和所述第二驱动轴为丝杆，所述第一驱动器和第二驱动器为电机，所述第一驱动轴与所述安装架之间通过螺纹结构实现可活动地连接，所述第二驱动轴与所述活动座之间通过螺纹结构实现可活动地连接。
在本发明的实施例中，上述安装架包括第一安装臂、第二安装臂和横梁，所述第一安装臂与所述第二安装臂平行且相对设置，所述横梁的两端分别与所述第一安装臂、所述第二安装臂连接，所述第一驱动轴与所述横梁连接，所述加热箱上设有两个所述活动孔，定义两个所述活动孔分别为第一活动孔和第二活动孔，所述第一安装臂穿过所述第一活动孔伸入所述加热箱内，所述第一角锥天线连接在所述第一安装臂上，所述第二安装臂穿过所述第二活动孔伸入所述加热箱内，所述第二角锥天线连接在所述第二安装臂上。
在本发明的实施例中，上述加热箱内还设有阻止微波从所述活动孔传出的第一微波抑制器和第二微波抑制器，所述第一微波抑制器和所述第二微波抑制器固定在所述加热箱的内壁上，所述第一微波抑制器与所述第一活动孔对应设置，所述第一微波抑制器上设有与所述第一活动孔相通的第一过孔，所述第一安装臂穿过所述第一活动孔和所述第一过孔伸入所述加热箱内，所述第二微波抑制器固定在所述加热箱的内壁上，所述第二微波抑制器与所述第二活动孔对应设置，所述第二微波抑制器上设有与所述第二活动孔相通的第二过孔，所述第二安装臂穿过所述第二活动孔和所述第二过孔伸入所述加热箱内。
在本发明的实施例中，上述加热箱内设有吸收微波的微波吸收板，所述微波吸收板覆盖在所述加热箱的内壁上。
在本发明的实施例中，上述第一角锥天线上设有第一同轴接口，所述第二角锥天线上设有第二同轴接口，所述第一同轴接口的轴线与所述第二同轴接口的轴线互成夹角，所述微波发生器通过同轴线与所述第一同轴接口、所述第二同轴接口连接。
本发明的碳纤维复合材料固化装置利用第一角锥天线与第二角锥天线在物料的两侧同时加热，能减小温差，达到同时升温的目的，同时固化效率高。
附图说明
图1是本发明第一实施例的碳纤维复合材料固化装置的立体示意图。
图2是本发明第一实施例的碳纤维复合材料固化装置的局部剖视示意图。
图3是本发明第二实施例的碳纤维复合材料固化装置的立体示意图。
图4是本发明第二实施例的碳纤维复合材料固化装置的局部剖视示意图。
具体实施方式
第一实施例
图1是本发明第一实施例的碳纤维复合材料固化装置的立体示意图，图2是本发明第一实施例的碳纤维复合材料固化装置的局部剖视示意图，如图1和图2所示，碳纤维复合材料固化装置包括加热箱10、第一角锥天线21、第二角锥天线22和微波发生器30，第一角锥天线21和第二角锥天线22设置在加热箱10内，第一角锥天线21与第二角锥天线22相对设置，微波发生器30用以为第一角锥天线21和第二角锥天线22提供加热物料的微波，物料位于第一角锥天线21与第二角锥天线22之间。在本实施例中，碳纤维复合材料固化装置利用第一角锥天线21与第二角锥天线22在物料的两侧同时加热，能减小温差，达到同时升温的目的，同时固化效率高；而且，物料处于第一角锥天线21和第二角锥天线22的辐射近场区，即物料处于最大场强处，有利于碳纤维复合材料的固化，加快固定速度。
进一步地，碳纤维复合材料固化装置还包括驱动机构40，第一角锥天线21、第二角锥天线22分别与驱动机构40连接，驱动机构40用以根据物料形状驱使第一角锥天线21和第二角锥天线22移动。在本实施例中，驱动机构40可以为气缸配合气缸轴驱使固定第一角锥天线21和第二角锥天线22的固定件实现移动，或者电机配合丝杆驱使固定第一角锥天线21和第二角锥天线22的固定件实现移动，驱动机构40可驱使第一角锥天线21和第二角锥天线22沿着物料的高度方向移动，或者驱使第一角锥天线21和第二角锥天线22沿着物料的长度方向移动，使驱动机构40实现根据物料形状扫描式加热。
具体地，驱动机构40包括安装架41、第一驱动轴42和第一驱动器43，安装架41与第一驱动轴42连接，第一驱动器43与第一驱动轴42连接，加热箱10上设有供安装架41活动的活动孔101，安装架41的一端穿过活动孔101伸入加热箱10内，第一角锥天线21和第二角锥天线22连接在安装架41上，第一驱动器43通过第一驱动轴42可驱使安装架41沿着第一方向移动。在本实施例中，第一驱动器43设置于加热箱10的上方，第一驱动轴42沿着竖直方向设置，第一驱动器43通过第一驱动轴42驱使安装架41上下移动，即第一角锥天线21和第二角锥天线22沿着物料的高度方向移动。
驱动机构40还包括活动座44、第二驱动轴45和第二驱动器46，第一驱动器43固定在活动座44上，活动座44与第二驱动轴45连接，第二驱动器46与第二驱动轴45连接，第二驱动器46固定在加热箱10上，第二驱动器46通过第二驱动轴45可驱使活动座44延伸第二方向移动，第二方向与第一方向相互垂直。需要说明的是，当第二驱动器46驱使活动座44移动时，安装架41、第一驱动轴42和第一驱动器43会随着活动座44一起移动。在本实施例中，第二驱动轴45沿着水平方向设置，第二驱动器46通过第二驱动轴45驱使安装架41水平移动，即第一角锥天线21和第二角锥天线22沿着物料的长度方向移动。
第一驱动器43固定在活动座44的顶部，第一驱动轴42位于活动座44的一侧，第一驱动轴42的一端与第一驱动器43连接，第一驱动轴42的另一端可转动地连接在活动座44上；具体地，活动座44包括基座441、立板442和承载板443，基座441可移动地设置在加热箱10上，立板441沿着竖直方向设置，立板441的端部固定在基座441上，承载板443与基座411相对设置，承载板443的一端垂直连接于立板442，第一驱动器43固定在承载板443上，第一驱动轴42设置于立板442的一侧，第一驱动轴42的一端穿过承载板443与第一驱动器43连接，第一驱动轴43的一端可转动地连接在基座441上。
进一步地，第一驱动轴42和第二驱动轴45为丝杆，第一驱动器43和第二驱动器46为电机，第一驱动轴42与安装架41之间通过螺纹结构实现可活动地连接，第二驱动轴45与活动座44之间通过螺纹结构实现可活动地连接。在本实施例中，第一驱动器43驱使第一驱动轴42正反转动驱使安装架41上下移动，第二驱动器46驱使第二驱动轴45正反转动驱使安装架41水平移动。
进一步地，为了提高活动座44移动的稳定性，基座441的底部可活动地设置在加热箱10上，基座441与加热箱10之间通过滑槽与滑轨配合实现连接，例如加热箱10的顶部设有滑轨11，基座441的底部设有滑槽，滑轨11设置在滑槽内。
进一步地，安装架41包括第一安装臂411、第二安装臂412和横梁413，第一安装臂411与第二安装臂412平行且相对设置，横梁413的两端分别与第一安装臂411、第二安装臂412连接，第一驱动轴42与横梁413连接，加热箱10上设有两个活动孔101，定义两个活动孔101分别为第一活动孔101a和第二活动孔101b，第一安装臂411穿过第一活动孔101a伸入加热箱10内，第一角锥天线21连接在第一安装臂411上，第二安装臂412穿过第二活动孔101b伸入加热箱10内，第二角锥天线22连接在第二安装臂412上。
进一步地，为了提高安装架41移动的稳定性，横梁413上还设有固定块414，第一驱动轴42穿过固定块414和横梁413，且第一驱动轴42与固定块414、横梁413之间通过螺纹结构实现可活动地连接，固定块414与立板442之间通过滑槽与滑轨配合实现可活动地连接，例如立板442的一侧设有滑轨，固定块414上设有滑槽，滑轨设置在滑槽内。
进一步地，加热箱10内还设有阻止微波从活动孔101传出的第一微波抑制器51和第二微波抑制器52，第一微波抑制器51和第二微波抑制器52固定在加热箱10的内壁上，第一微波抑制器51与第一活动孔101a对应设置，第一微波抑制器51上设有与第一活动孔101a相通的第一过孔(图未示)，第一安装臂411穿过第一活动孔101a和第一过孔伸入加热箱10内，第二微波抑制器52固定在加热箱10的内壁上，第二微波抑制器52与第二活动孔101b对应设置，第二微波抑制器52上设有与第二活动孔101b相通的第二过孔(图未示)，第二安装臂412穿过第二活动孔101b和第二过孔伸入加热箱10内。在本实施例中，第一微波抑制器51和第二微波抑制器52内设有吸收微波的材料，当微波进入第一过孔和第二过孔中即可被吸收，能有效防止微波从第一活动孔101a和第二活动孔101b中传出。
进一步地，加热箱10内设有吸收微波的微波吸收板12，微波吸收板12覆盖在加热箱10的内壁上。具体地，当加热箱10为矩形结构时，加热箱10由四块侧壁以及顶板和底板形成，四块侧壁的内侧均覆盖微波吸收板12，顶板和底板均覆盖微波吸收板12，加热箱10的形状和结构根据实际需要自由设计，并不以此为限。微波吸收板12可吸收多余的微波，用以减小反射对物料受热的影响。在本实施例中，微波吸收板12采用碳化硅材料制成，但并不以此为限。
进一步地，第一角锥天线21上设有第一同轴接口211，第二角锥天线22上设有第二同轴接口221，第一同轴接口211的轴线与第二同轴接口221的轴线互成夹角，微波发生器30通过同轴线33与第一同轴接口211、第二同轴接口221连接。优选地，第一同轴接口211的轴线与第二同轴接口221的轴线的夹角为90°，即第一角锥天线21与第二角锥天线22相互垂直极化，可减小第一角锥天线21与第二角锥天线22相互之间的耦合。在本实施例中，碳纤维复合材料固化装置包括两台微波发生器30，定义两台微波发生器30分别为第一微波发生器31和第二微波发生器32，第一微波发生器31和第二微波发生器32设置于加热箱10的两侧，两台第一微波发生器31和第二微波发生器32通过同轴线33与对应的第一同轴接口211、第二同轴接口221连接，如图1和图2所示。
进一步地，加热箱10内还设有感温光纤13，感温光纤13用以检测加热箱10内的温度。在本实施例中，感温光纤13设置在第二角锥天线22上，但并不以此为限。
进一步地，加热箱10上还设有进料窗口和密封进料窗口的侧门14，侧门14的一侧与加热箱10铰接，侧门14的另一侧通过锁扣结构15连接在加热箱10上。当需要固化碳纤维复合材料时，打开侧门14，将物料放置在加热箱10内，之后锁住侧门14即可开启微波发生器30。
第二实施例
图3是本发明第二实施例的碳纤维复合材料固化装置的立体示意图，图4是本发明第二实施例的碳纤维复合材料固化装置的局部剖视示意图，如图3和图4所示，本实施例的碳纤维复合材料固化装置与第一实施例的碳纤维复合材料固化装置结构大致相同，不同点在于微波发生器30和同轴线33的设置位置不同。
具体地，加热箱10的两侧设有第一承载板16和第二承载板17，第一承载板16和第二承载板17固定于加热箱10的顶部。碳纤维复合材料固化装置包括两台微波发生器30，定义两台微波发生器30分别为第一微波发生器31和第二微波发生器32，第一微波发生器31固定在第一承载板16上，第二微波发生器32固定在第二承载板17上。
第一安装臂411内设有第一容置孔102，第一容置孔102沿着第一安装臂411的长度方向设置，第一容置孔102的一端贯穿第一安装臂411的端部，第一容置孔102的另一端延伸至第一同轴接口211处，第一微波发生器31通过同轴线33穿过第一容置孔102与第一同轴接口211连接，如图4所示。
第二安装臂412内设有第二容置孔103，第二容置孔103沿着第二安装臂412的长度方向设置，第二容置孔103的一端贯穿第二安装臂412的端部，第二容置孔103的另一端延伸至第二同轴接口221处，第二微波发生器32通过同轴线33穿过第二容置孔103与第二同轴接口221连接，如图4所示。
值得一提的是，第一微波发生器31和第二微波发生器32可固定在加热箱10上，也可设置在加热箱10之外的底座或地面上，根据实际需要可自由选择。
本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种碳纤维复合材料固化装置，其特征在于，包括加热箱、第一角锥天线、第二角锥天线和微波发生器，所述第一角锥天线和所述第二角锥天线设置在所述加热箱内，所述第一角锥天线与所述第二角锥天线相对设置，所述微波发生器用以为所述第一角锥天线和所述第二角锥天线提供加热物料的微波，所述物料位于所述第一角锥天线与所述第二角锥天线之间。
2.如权利要求1所述的碳纤维复合材料固化装置，其特征在于，所述碳纤维复合材料固化装置还包括驱动机构，所述第一角锥天线、所述第二角锥天线分别与所述驱动机构连接，所述驱动机构用以根据物料形状驱使所述第一角锥天线和所述第二角锥天线移动。
3.如权利要求2所述的碳纤维复合材料固化装置，其特征在于，所述驱动机构包括安装架、第一驱动轴和第一驱动器，所述安装架与所述第一驱动轴连接，所述第一驱动器与所述第一驱动轴连接，所述加热箱上设有供所述安装架活动的活动孔，所述安装架的一端穿过所述活动孔伸入所述加热箱内，所述第一角锥天线和所述第二角锥天线连接在所述安装架上，所述第一驱动器通过所述第一驱动轴可驱使所述安装架沿着第一方向移动。
4.如权利要求3所述的碳纤维复合材料固化装置，其特征在于，所述驱动机构还包括活动座、第二驱动轴和第二驱动器，所述第一驱动器固定在所述活动座上，所述活动座与所述第二驱动轴连接，所述第二驱动器与所述第二驱动轴连接，所述第二驱动器固定在所述加热箱上，所述第二驱动器通过所述第二驱动轴可驱使所述活动座延伸第二方向移动，所述第二方向与所述第一方向相互垂直。
5.如权利要求4所述的碳纤维复合材料固化装置，其特征在于，所述活动座包括基座、立板和承载板，所述基座与所述加热箱之间通过滑槽与滑轨配合实现连接移动地设置在所述加热箱上，所述立板沿着竖直方向设置，所述立板的端部固定在所述基座上，所述承载板与所述基座相对设置，所述承载板的一端垂直连接于所述立板，所述第一驱动器固定在所述承载板上，所述第一驱动轴设置于所述立板的一侧，所述第一驱动轴的一端穿过所述承载板与所述第一驱动器连接，所述第一驱动轴的一端可转动地连接在所述基座上。
6.如权利要求5所述的碳纤维复合材料固化装置，其特征在于，所述第一驱动轴和所述第二驱动轴为丝杆，所述第一驱动器和第二驱动器为电机，所述第一驱动轴与所述安装架之间通过螺纹结构实现可活动地连接，所述第二驱动轴与所述活动座之间通过螺纹结构实现可活动地连接。
7.如权利要求3所述的碳纤维复合材料固化装置，其特征在于，所述安装架包括第一安装臂、第二安装臂和横梁，所述第一安装臂与所述第二安装臂平行且相对设置，所述横梁的两端分别与所述第一安装臂、所述第二安装臂连接，所述第一驱动轴与所述横梁连接，所述加热箱上设有两个所述活动孔，定义两个所述活动孔分别为第一活动孔和第二活动孔，所述第一安装臂穿过所述第一活动孔伸入所述加热箱内，所述第一角锥天线连接在所述第一安装臂上，所述第二安装臂穿过所述第二活动孔伸入所述加热箱内，所述第二角锥天线连接在所述第二安装臂上。
8.如权利要求7所述的碳纤维复合材料固化装置，其特征在于，所述加热箱内还设有阻止微波从所述活动孔传出的第一微波抑制器和第二微波抑制器，所述第一微波抑制器和所述第二微波抑制器固定在所述加热箱的内壁上，所述第一微波抑制器与所述第一活动孔对应设置，所述第一微波抑制器上设有与所述第一活动孔相通的第一过孔，所述第一安装臂穿过所述第一活动孔和所述第一过孔伸入所述加热箱内，所述第二微波抑制器固定在所述加热箱的内壁上，所述第二微波抑制器与所述第二活动孔对应设置，所述第二微波抑制器上设有与所述第二活动孔相通的第二过孔，所述第二安装臂穿过所述第二活动孔和所述第二过孔伸入所述加热箱内。
9.如权利要求1至8任意一项所述的碳纤维复合材料固化装置，其特征在于，所述加热箱内设有吸收微波的微波吸收板，所述微波吸收板覆盖在所述加热箱的内壁上。
10.如权利要求1至8任意一项所述的碳纤维复合材料固化装置，其特征在于，所述第一角锥天线上设有第一同轴接口，所述第二角锥天线上设有第二同轴接口，所述第一同轴接口的轴线与所述第二同轴接口的轴线互成夹角，所述微波发生器通过同轴线与所述第一同轴接口、所述第二同轴接口连接。
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JP2012028014A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Panasonic Corp マイクロ波加熱装置
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