CN114347336A - 一种ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备及工艺，成型装备包括驱动系统、模具系统、加热冷却系统和控制系统等，在加热方式上，利用电阻加热和热辐射器辐射加热的二者择一或二者并行的方式加热模具，提高加热效率、降低能耗和节省空间，并提高加热均匀性。本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备及工艺提出的滑动式瓶口固定结构即通过设计快锁结构解决了加热过程中嵌件需要固定、冷却过程中嵌件不能旋转且能够轴向运动、脱开时间必须短的相互制约的问题。瓶口锁紧与滑动方案，有利于提高塑料内胆的周向尺寸稳定性，多级加热与多级冷却旋转成型工艺可改善大长径比大直径储氢瓶塑料内胆的结构形态、尺寸稳定性和可靠性，可提高成型精度。

Description

一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备及工艺

技术领域

本发明属于复合材料成型装备领域，具体涉及一种用于制造复合材料中空制品的旋转成型装备。

背景技术

Ⅳ型储氢瓶因具有质量轻、耐疲劳性能好以及储氢密度高等优势而成为新一代高压氢储运用储存容器。相较于Ⅲ型储氢瓶，Ⅳ型储氢瓶在结构材料上的最大区别是将金属内胆替换成了塑料内胆。目前，滚塑成型作为一种常用的塑料内胆成型方式，在法国CEA、美国Hexagon以及中国Ⅳ型储氢瓶的部分研究机构已经得到应用。

旋转成型(滚塑成型或旋塑成型)有三个步骤，包括旋转加热、旋转冷却和脱模。旋转加热是通过对旋转成型模具内的物料加热并同时旋转，使物料在转动、加热下逐渐熔化，沉积于模腔的整个内壁上并逐渐将物料中夹入的气体排除，直到成型完好的制件；旋转冷却是通过外部冷却风机使模具冷却进而冷却制品并使制品定型；然后脱模取出制品。当前，旋转成型的加热方式通常是热对流，即通过将模具和旋转机构放到高温烘箱中(或用煤气火焰等其他热源加热)加热，随同机架绕相互垂直的主轴、副轴做公转、自转成型制品。冷却方式是通过外部的风扇对模具吹风，进而冷却模具。然而，这种热对流的加热方式通常是电加热之后通过空气等气体导热，然后再通过加热模具后才把热量传导到物料，虽然加热比较均匀，但是需要较大的温差才能实现较好的热对流，相比于热传导和热辐射的加热效率低，能耗大，时间长。

此外，针对一些大型制品，尤其是长管拖车或加氢站使用的Ⅳ型储氢瓶塑料内胆，其长径比大，壁厚小，壁厚均匀性要求高，内胆性能稳定性要求高，对成型设备及工艺提出了新的挑战。例如，在加工过程中，大长径比大直径的塑料内胆受塑料成型收缩率的影响，冷却过程中会有较大的收缩，因此需要解决加热过程中固定嵌件和冷却过程中脱开嵌件使其收缩的问题，但受塑料粘附影响导致脱开时间过长意味着需要使设备停止较长时间，进而导致壁厚均匀性降低。此外，大长径比设备的结构布置要求较高以节省空间资源。加工工艺需要调整以适应高尺寸精度要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备及工艺。在加热方式上，利用电阻加热和热辐射器辐射加热的二者择一或二者并行的方式加热模具，提高加热效率，降低能耗并提高产品的适应范围。在模具瓶口结构设计上，独立设计了多种滑动式瓶口固定结构、瓶口冷却及模内充压结构以适应高效、稳定的大长径比大直径薄壁塑料内胆生产需求。在成型工艺上提出多级加热与多级冷却工艺，以改善大容量塑料内胆的封头与筒体壁厚均匀性，并可根据具体需求调节不同位置处的壁厚。

实现上述目的的技术方案是：一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，主要包括驱动系统、模具系统、加热冷却系统和控制系统等，所述驱动系统包括支撑架、摆臂电机、摆臂、旋转电机、万向节、导电滑环、旋转支架、支撑圆环和支撑轴承；所述模具系统包括模具、保持架和瓶口结构，所述模具系统的瓶口结构包括滑套、滑环和滑环快锁结构；所述加热冷却系统包括电阻加热器、热辐射器、吸热涂层、风机、模外温度传感器、模内温度传感器、模内吹气管、排气管、瓶口冷却结构、温度控制系统、温度无线传输器；控制系统通过编程可以控制电机的转速和加热冷却的工艺。

本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，主要零部件的连接方式是：支撑架与地面固接，摆臂与支撑架通过轴承连接，可发生相对旋转。摆臂电机与支撑架固接，并通过减速器驱动摆臂绕着支撑架上的轴承摆动。所述旋转支架通过万向节与固接在摆臂上的驱动电机相连，由驱动电机驱动做旋转运动。旋转支架与支撑圆环通过螺栓固接。所述支撑轴承内部与模具平衡架固接，模具平衡架与摆臂固接。支撑圆环可通过支撑轴承由摆臂支撑，使模具可在支撑圆环和万向节的共同支撑下保持工作稳定性。所述模具系统的模具为分段模具，模具的连接位置均设置有定位结构，筒体部分的模具通过螺栓和法兰固定，封头与筒体通过拉扣等易于快速安装和卸载的结构固定。模具与保持架固接，温度控制系统也固接在保持架上。保持架通过螺栓与旋转支架连接，工作过程中不发生相对运动。所述瓶口结构单独设计于模具上，其滑套可与模具封头的瓶口同轴旋转，滑环可在滑套上做轴向运动，滑环快锁结构可控制滑环与滑套是否能发生相对轴向运动。滑环与模具封头或内胆嵌件组成的整体结构可在加热过程中使物料处于密闭模腔中。所述旋转部件的电路通过导电滑环由摆臂接入，即温度控制系统的电路通过导电滑环接入，并控制模具上的电阻加热器发热。所述模内温度传感器通过瓶口结构安装于模腔内部，用以测量模腔内部温度。所述模外温度传感器固接在模具外壁上。模内温度传感器与模外温度传感器均与温度无线传输器相连，并能与控制系统交互数据。所述电阻加热器可以包覆在模具的外壁上，或者电阻加热器的加热丝间隔嵌入在模具的外壁的沟槽里；吸热涂层涂覆在模具外表面；所述热辐射器与地面通过可调节角度和位置的结构连接，在工作过程中可调整使辐射面正对模具辐射热量。所述风机可安装在地面上或摆臂上，用以冷却模具。所述模内吹气管、排气管分别与瓶口结构的滑环连接，并可做轴向移动；模内吹气管通过旋转接头与外部冷却气源连接。所述瓶口冷却结构固接在摆臂上，并可通过瓶口冷却吹气管对瓶口吹气以加速冷却瓶口。

本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备的成型工艺为：首先检查零部件的工作情况；将内胆的嵌件先安装于模具封头处，并通过瓶口结构锁紧固定，瓶口结构锁紧固定的流程为：调节滑环位置，并通过滑环快锁结构固定滑环与滑套，将嵌件与瓶口结构分别从模具封头的内外两侧连接并固定在模具封头上，安装好模具一侧的封头；加注物料，再安装另一侧模具封头；连接好气路管道，打开旋转电机使模具按照设定速度旋转，打开摆臂电机使模具按照设定速度摇摆；打开加热系统加热熔融物料：加热过程中，首先加热模具封头的瓶口位置，使嵌件有足够时间可以升温至加工温度，并可以在嵌件内表面上提前粘附一层一定厚度的物料；一段时间后，加热封头，使封头相比于筒体可以提前粘附一层物料，最后加热筒体，直至物料全部融化并按照设定厚度涂覆整个模具；加热过程中，当加热温度达到设定温度后，立即执行动态加热操作即保温，当温度超过设定温度的最大误差后，风机启动并冷却模具使温度回到设定温度，当温度低于设定温度后加热器工作，有风机和加热器来控制保温；待达到设定制品成型时间之后，加热器停止工作，风机和吹气启动并持续冷却模具：冷却过程中，首先通过瓶口冷却结构的瓶口冷却吹气管向瓶口吹气，以及通过模内吹气管向模内吹气并通过排气管向外排出热气，以加速冷却嵌件和封头部分；一段时间后，松开滑环快锁结构使滑环和滑套可以发生相对轴向运动；然后打开风机，冷却模具整体；待模具冷却后，停止模具旋转和摆动，拆卸瓶口结构及瓶口冷却结构，打开模具封头，取出制品。

作为备选的，针对小型储氢瓶塑料内胆成型，可选择直接打开所有加热系统加热模具，冷却过程中也可选择直接关闭所有加热系统，并打开风机使模具整体冷却。

除上述三段式加热工艺外，本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备及工艺所述电阻传导加热和辐射加热工艺包括主要下述三种方案：

方案一：整个加热过程由电阻加热器加热，热辐射器不参与工作。为节省设备成本，可省去辐射加热器。

方案二：加热分为多阶段进行，部分加热阶段的加热由电阻加热执行，另一部分加热阶段的加热由热辐射器执行。例如模具的快速加热阶段可由电阻加热器加热，通过热电直接转换和热传导的方式提高加热效率；待温度达到预设值时，由热辐射器辐射加热，提高温度均匀性、稳定性和可控性。中间动态加热过程也由热辐射器执行。

方案三：整个加热过程的加热由热辐射器执行，电阻加热器不参与工作。

本发明所述电阻加热器优选嵌入模具内的电阻加热丝，以节省空间，减轻模具重量并提高加热效率。作为备选的，电阻加热器可选择贴合在模具表面。所述贴合在模具表面的加热器可选用陶瓷、石墨等无机材料加热器，金属加热器等。加热器可选用较硬的材料，在曲面部分也可选用柔性加热器。所述电阻加热器的布置方式可选用环向阵列布置、圆环轴向阵列布置或其他组合布置方式。

所述热辐射器安装方式可选用安装在模具下，按照阵列排列的方式安装在模具两侧，或安装在摆臂上。所述热辐射器的热辐射角度可调，其辐照区域应该在模具旋转后可覆盖整个模具。

本发明所述的吸热涂层优选石墨等具有较高吸热效率的黑色涂层，同时要求涂层吸收的热量可以快速均匀地传导到模具上。本发明所述的吸热涂层可设为多层涂层，表面涂层为防护透明涂层保护吸热涂层，第二层为吸热涂层吸收热辐射，第三层为热传导层快速将热量导入模具。本发明所述的吸热涂层优选涂层表面粗糙，例如涂覆成具有沟槽的涂层结构，可使辐射射线进入涂层表面后需要经过多次吸收和反射才能射出，提高热吸收率。

本发明所述模外温度传感器一般布置在模具外壁的特定位置上，与模具固接。备选地，测温装置可选红外测温等无线测温装置。

作为优选的，本发明所述的模具温度可以分区控制。

本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备及工艺所述瓶口结构的滑环快锁结构优选螺钉结构。作为备选的，滑环快锁结构可选用斜销固定，比如楔形滑环快锁结构。作为备选的，瓶口结构可设计为螺纹固定，即将滑套设计为带外螺纹的螺纹滑套，再通过瓶口螺母固定，防止加工过程中发生转动。作为备选的，瓶口滑套设计为法兰式滑套，其安装时，通过旋转嵌件紧固。

作为优选的，本发明所述瓶口结构的滑环与滑套仅能做轴向相对运动。该结构优势在于：加热过程中可锁紧嵌件以防止嵌件与模具发生轴向相对运动和转动，冷却过程中可使嵌件与模具发生轴向运动时不发生相对转动，保障了内胆封头的成型质量。作为备选的，本发明所述瓶口结构的滑环与滑套既能做轴向相对运动，又可发生相对转动。

本发明所述瓶口结构优选铜或铜合金等高导热材料制造，不排除使用其他材料制造。

本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备及工艺所述的模内吹气管可设计为一根直管，也可兼做瓶口冷却使用，以省去瓶口冷却结构。当其兼做瓶口冷却使用时，其与外部冷却气源通过旋转接头连接。当其兼做瓶口冷却使用时，通过在与滑环接触的位置开设气孔放气以加速冷却瓶口和嵌件。

本发明所述摆臂动作优选电机驱动。作为备选的，本发明所述摆臂动作可选用摆臂油缸液压驱动，节约成本和简化设备。所述摆臂油缸的缸体与地面固接，摆臂油缸的活塞杆与摆臂通过旋转铰链连接，摆臂油缸可驱动摆臂绕着支撑架上的轴承摆动。

备选地，本发明所述模具平衡架与摆臂可以根据需要轴向调整相对位置。

本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备及工艺提出了一种高效节能的大长径比大容量储氢瓶塑料内胆旋转成型方案。本发明提出将电阻加热模块集成到旋转模具上，使加热器可以直接加热模具；利用热辐射器辐射加热即通过红外石英辐射器等热辐射源对模具辐射热量，同时在模具表面涂覆一层黑色石墨或其他深色高导热材料，提高模具的热辐射吸收率和降低对外辐射率。进而提高加热效率、降低能耗和节省空间，并提高加热均匀性。本发明提出的滑动式瓶口固定结构即通过设计快锁结构解决了加热过程中嵌件需要固定、冷却过程中嵌件不能旋转且能够轴向运动、脱开时间必须短的相互制约的问题。本发明提出的瓶口锁紧与滑动方案，有利于提高塑料内胆的周向尺寸稳定性。本发明提出的多级加热与多级冷却旋转成型工艺可改善大长径比大直径储氢瓶塑料内胆的结构形态、尺寸稳定性和可靠性，提高成型精度。

附图说明

图1为本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备的总体示意图。

图2为本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备的备选油缸驱动总体示意图。

图3为本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备的瓶口结构示意图。

图4为本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备的瓶口结构备选滑环快速结构示意图。

图5为本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备的备选螺旋式瓶口结构示意图。

图6为本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备的备选法兰式瓶口结构示意图。

图7为本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备的吸热涂层示意图。

图8为本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备的模内吹气管示意图。

图9为本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备的备选热辐射器安装示意图。

图中：1-旋转支架；2-保持架；3-模具；4-电阻加热器；5-支撑圆环；6-模具封头；7-瓶口结构；7-1-滑套；7-2-滑环快锁结构；7-3-滑环；7-4-楔形滑环快锁结构；7-5-螺纹滑套；7-6-瓶口螺母；7-7-法兰式滑环；8-进气口；9-瓶口冷却吹气管；10-模内吹气管；11-热辐射器；12-支撑轴承；13-模具平衡架；14-支撑架；15-摆臂；16-万向节；17-摆臂油缸；18-嵌件；19-1-保护涂层；19-2-吸热涂层；19-3-导热涂层；20-模内吹气管；21-模内温度传感器安装孔；22-排气管；23-旋转接头；24-风机。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备主要包括控制系统、模具系统、驱动系统、加热冷却系统等。所述驱动系统包括支撑架14、摆臂电机、摆臂15、旋转电机、万向节16、导电滑环、旋转支架1、支撑圆环5、支撑轴承12。所述模具系统包括模具3、保持架2、瓶口结构7。如图3所示，所述模具系统的瓶口结构7包括滑套7-1、滑环7-3、滑环快锁结构7-2。所述加热冷却系统包括电阻加热器4、热辐射器11、吸热涂层、风机24、模外温度传感器、模内温度传感器、模内吹气管20、排气管22、瓶口冷却吹气管9、温度控制系统、温度无线传输器。

本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备连接方式是：如图1所示，所述支撑架14与地面固接。摆臂15与支撑架14通过轴承连接，可发生相对旋转。所述摆臂电机与支撑架14固接(摆臂电机安装在支撑架里面，图中未示出)，并通过减速器驱动摆臂15绕着支撑架14上的轴承摆动。所述旋转支架1通过万向节16与固接在摆臂15上的驱动电机相连(驱动电机安装在摆臂里面，图中未示出)，由驱动电机驱动做旋转运动。旋转支架1与支撑圆环5通过螺栓固接。所述支撑轴承12内部与模具平衡架13固接，模具平衡架13与摆臂15固接。支撑圆环5可通过支撑轴承12由摆臂15支撑，使模具3可在支撑圆环5和万向节16的共同支撑下保持工作稳定性。所述模具系统的模具3为分段模具，模具3的连接位置均设置有定位结构，筒体部分的模具通过螺栓和法兰固定，封头6与筒体通过拉扣等易于快速安装和卸载的结构固定。模具3与保持架2固接，温度控制系统也固接在保持架2上。保持架2通过螺栓与旋转支架1连接，工作过程中不发生相对运动。所述瓶口结构7单独设计于模具3上，其滑套可与模具封头6的瓶口同轴旋转，滑环7-3可在滑套7-1上做轴向运动，滑环快锁结构7-2可控制滑环7-3与滑套7-1是否能发生相对轴向运动。滑环7-3与模具封头6或内胆嵌件18组成的整体结构可在加热过程中使物料处于密闭模腔中。所述旋转部件的电路通过导电滑环由摆臂15接入，即温度控制系统的电路通过导电滑环接入，并控制模具3上的电阻加热器4发热。所述模内温度传感器通过模内温度传感器安装孔21安装于模腔内部，用以测量模腔内部温度。所述模外温度传感器固接在模具3上。模内温度传感器与模外温度传感器均与温度无线传输器相连，以与控制系统交互数据。所述电阻加热器4嵌入模具3，所述吸热涂层涂覆在模具3表面；所述热辐射器11与地面通过可调节角度和位置的结构连接，在工作过程中可调整使辐射面正对模具3辐射热量。所述风机24可安装在地面上或摆臂15上，用以冷却模具3。如图8所示，所述模内吹气管20、排气管22分别与瓶口结构的滑环7-3连接，并可做轴向移动；模内吹气管20通过旋转接头23与外部冷却气源连接。所述瓶口冷却结构固接在摆臂15上，并可通过瓶口冷却吹气管9对瓶口吹气以加速冷却瓶口。

本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型工艺为：检查设备工作情况。将内胆的嵌件18先安装于模具封头6处，并通过瓶口结构7锁紧固定。瓶口结构7锁紧固定的流程为：调节滑环7-3位置，并通过滑环快锁结构7-2固定滑环7-3与滑套7-1，将嵌件18与瓶口结构7分别从模具封头6的内外两侧连接并固定在模具封头6上。安装好模具3一侧的封头；加注物料，再安装另一侧模具3封头。连接好气路管道。打开旋转电机使模具3按照设定速度旋转，打开摆臂电机使模具3按照设定速度摇摆。打开加热系统加热熔融物料。加热过程中，首先加热模具封头6的瓶口位置，使嵌件18有足够时间可以升温至加工温度，并可以在嵌件18内表面上提前粘附一层一定厚度的物料；一段时间后，加热封头6，使封头6相比于筒体可以提前粘附一层物料，最后加热筒体，直至物料全部融化并按照设定厚度涂覆整个模具3内表面。加热过程中，当加热温度达到设定温度后，立即执行动态加热操作，当温度超过设定温度的最大误差后，风机24启动并冷却模具3使温度回到设定温度。待达到设定制品成型时间之后，加热器4停止工作，风机24和吹气启动并持续冷却模具3。冷却过程中，首先通过瓶口冷却结构向瓶口吹气，以及通过模内吹气管20向模内吹气并通过排气管22向外排出热气，以加速冷却嵌件18和封头6；一段时间后，松开滑环快锁结构7-2使滑环7-3和滑套7-1可以发生相对轴向运动；然后打开风机24，冷却模具3整体。待模具3冷却后，停止模具3旋转和摆动，拆卸瓶口结构7及瓶口冷却结构，打开模具3封头，取出制品。

除上述三段式加热工艺外，本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备及工艺所述电阻传导加热和辐射加热工艺包括主要下述三种方案：

方案一：整个加热过程由电阻加热器4加热，热辐射器11不参与工作。为节省设备成本，可省去辐射加热器11。

方案二：加热分为多阶段进行，部分加热阶段的加热由电阻加热器4执行，部分加热阶段的加热由热辐射器11执行。例如模具3的快速加热阶段可由电阻加热器4加热，通过热电直接转换和热传导的方式提高加热效率；待温度达到预设值时，由热辐射器11辐射加热，提高温度均匀性、稳定性和可控性。中间动态加热过程也由热辐射器11执行。

方案三：整个加热过程的加热由热辐射器11执行，电阻加热器4不参与工作。

本发明所述热辐射器11优选红外线石英辐射器。所述辐射器11的辐射波长可根据具体的加热制品特性和温度等调整。所述热辐射器11安装方式可选用安装在模具3下，按照阵列排列的方式安装在模具3两侧(如图9所示)，或安装在摆臂15上。所述热辐射器11的热辐射角度可调，其辐照区域应该在模具3旋转后可覆盖整个模具3。

对于只选用辐射器加热的情况，本发明所述的吸热涂层优选石墨等具有较高吸热效率的黑色涂层，同时要求涂层吸收的热量可以快速均匀地传导到模具上。如图7所示，本发明所述的吸热涂层可设为多层涂层：表面涂层为保护涂层19-1以保护吸热涂层19-2，其优选透明材料；第二层为吸热涂层19-2吸收热辐射，第三层为热传导层19-3快速将热量导入模具3。本发明所述的吸热涂层19-2优选涂层表面粗糙，例如涂覆成具有沟槽的涂层结构，可使辐射射线进入涂层表面后需要经过多次吸收和反射才能射出，提高热吸收率。

作为优选的，本发明所述的模具温度可以分区控制。

本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备所述瓶口结构的滑环快锁结构7-2优选螺钉结构。作为备选的，如图4所示，滑环快锁结构可选用斜销固定比如楔形滑环快锁结构7-4。作为备选的，如图5所示，瓶口结构可设计为螺纹固定，即将滑套设计为带外螺纹的螺纹滑套7-5，再通过瓶口螺母7-6固定，防止加工过程中发生转动。作为备选的，如图6所示，瓶口滑套设计为法兰式滑套7-7，其安装时，通过旋转嵌件18紧固。

作为优选的，如图3所示，本发明所述瓶口结构7的滑环7-3与滑套7-1仅能做轴向相对运动。作为备选的，本发明所述瓶口结构7的滑环与滑套既能做轴向相对运动，又可发生相对转动。

本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备所述的模内吹气管20可设计为一根直管，也可兼做瓶口冷却使用，以省去瓶口冷却结构。当其兼做瓶口冷却使用时，其与外部冷却气源通过旋转接头连接23。如图8所示，当其兼做瓶口冷却使用时，通过在与滑环7-3接触的位置开设气孔放气以加速冷却瓶口和嵌件18。

本发明所述摆臂动作优选电机驱动。作为备选的，如图2所示，本发明所述摆臂动作可选用摆臂油缸17液压驱动，节约成本和简化设备。所述摆臂油缸17的缸体与地面固接，摆臂油缸17的活塞杆与摆臂15通过旋转铰链连接，摆臂油缸17可驱动摆臂15绕着支撑架14上的轴承摆动。

本发明一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备及工艺主要以大长径比复合材料内胆为例说明本发明的装备结构形态和制品成型工艺，尤其是瓶口结构设计、摇摆动作的执行、分段式升温和冷却工艺执行。基于本发明的基本思想所做的结构调整和简单替换都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，其特征在于：包括驱动系统、模具系统、加热冷却系统和控制系统，所述驱动系统包括支撑架、摆臂电机、摆臂、旋转电机、万向节、导电滑环、旋转支架、支撑圆环和支撑轴承；所述模具系统包括模具、保持架和瓶口结构，所述模具系统的瓶口结构包括滑套、滑环和滑环快锁结构；所述加热冷却系统包括电阻加热器、风机、模外温度传感器、模内温度传感器、模内吹气管、排气管、瓶口冷却结构、温度控制系统、温度无线传输器；控制系统通过编程可以控制电机的转速和加热冷却的工艺；支撑架与地面固接，摆臂与支撑架通过轴承连接，可发生相对旋转；摆臂电机与支撑架固接，并通过减速器驱动摆臂绕着支撑架上的轴承摆动；所述旋转支架通过万向节与固接在摆臂上的驱动电机相连，由驱动电机驱动做旋转运动；旋转支架与支撑圆环通过螺栓固接，所述支撑轴承内部与模具平衡架固接，模具平衡架与摆臂固接；支撑圆环通过支撑轴承由摆臂支撑，使模具在支撑圆环和万向节的共同支撑下保持工作稳定性；所述模具系统的模具为分段模具，模具的连接位置均设置有定位结构，筒体部分的模具通过螺栓和法兰固定，封头与筒体通过拉扣等易于快速安装和卸载的结构固定；模具与保持架固接，温度控制系统也固接在保持架上；保持架通过螺栓与旋转支架连接，所述瓶口结构单独设计于模具上，其滑套可与模具封头的瓶口同轴旋转，滑环可在滑套上做轴向运动，滑环与模具封头或内胆嵌件组成的整体结构在加热过程中使物料处于密闭模腔中；所述旋转部件的电路通过导电滑环由摆臂接入，所述模内温度传感器通过瓶口结构安装于模腔内部，所述模外温度传感器固接在模具外壁上，模内温度传感器与模外温度传感器均与温度无线传输器相连，并能与控制系统交互数据；所述电阻加热器可以包覆在模具的外壁上；所述风机可安装在地面上或摆臂上，用以冷却模具；所述模内吹气管、排气管分别与瓶口结构的滑环连接，并可做轴向移动；模内吹气管通过旋转接头与外部冷却气源连接；所述瓶口冷却结构固接在摆臂上，并可通过瓶口冷却吹气管对瓶口吹气以加速冷却瓶口；瓶口结构的滑环快锁结构选择螺钉结构。

2.根据权利要求1所述的一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，其特征在于：电阻加热器更换为热辐射器，辐射器安装方式可选用安装在模具下，按照阵列排列的方式安装在模具两侧，吸热涂层涂覆在模具外表面；热辐射器与地面通过可调节角度和位置的结构连接，在工作过程中可调整使辐射面正对模具辐射热量。

3.根据权利要求2所述的一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，其特征在于：吸热涂层选择具有较高吸热效率的黑色涂层，吸热涂层可设为多层涂层，表面涂层为防护透明涂层保护吸热涂层，第二层为吸热涂层吸收热辐射，第三层为热传导层快速将热量导入模具，吸热涂层涂覆成具有沟槽的涂层结构。

4.根据权利要求1所述的一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，其特征在于：电阻加热器的加热丝间隔嵌入在模具的外壁的沟槽里。

5.根据权利要求1所述的一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，其特征在于：增加辐射器，辐射器安装在模具下，按照阵列排列的方式安装在模具两侧，加热分为多阶段进行，部分加热阶段的加热由电阻加热执行，另一部分加热阶段的加热由热辐射器执行。

6.根据权利要求1所述的一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，其特征在于：滑环快锁结构更换为楔形的斜销，瓶口结构设计为螺纹固定，将滑套设计为带外螺纹的螺纹滑套，再通过瓶口螺母固定，或者瓶口滑套设计为法兰式滑套，其安装时，通过旋转嵌件紧固。

7.根据权利要求1所述的一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，其特征在于：模内吹气管设计为一根直管，或兼做瓶口冷却使用，模内吹气管与外部冷却气源通过旋转接头连接，模内吹气管在与滑环接触的位置开设气孔放气以加速冷却瓶口和嵌件。

8.根据权利要求1所述的一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，其特征在于：摆臂动作由电机驱动替换成摆臂油缸液压驱动，摆臂油缸的缸体与地面固接，摆臂油缸的活塞杆与摆臂通过旋转铰链连接，摆臂油缸可驱动摆臂绕着支撑架上的轴承摆动。

9.一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型工艺，其特征在于：采用权利要求1所述的一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，首先检查零部件的工作情况；将内胆的嵌件先安装于模具封头处，并通过瓶口结构锁紧固定，瓶口结构锁紧固定的流程为：调节滑环位置，并通过滑环快锁结构固定滑环与滑套，将嵌件与瓶口结构分别从模具封头的内外两侧连接并固定在模具封头上，安装好模具一侧的封头；加注物料，再安装另一侧模具封头；连接好气路管道，打开旋转电机使模具按照设定速度旋转，打开摆臂电机使模具按照设定速度摇摆；打开加热系统加热熔融物料：加热过程中，首先加热模具封头的瓶口位置，使嵌件有足够时间可以升温至加工温度，并在嵌件内表面上提前粘附一层一定厚度的物料；一段时间后，加热封头，使封头相比于筒体提前粘附一层物料，最后加热筒体，直至物料全部融化并按照设定厚度涂覆整个模具；加热过程中，当加热温度达到设定温度后，立即执行动态加热操作即保温；待达到设定制品成型时间之后，加热器停止工作，风机和吹气启动并持续冷却模具：冷却过程中，首先通过瓶口冷却结构的瓶口冷却吹气管向瓶口吹气，以及通过模内吹气管向模内吹气并通过排气管向外排出热气，以加速冷却嵌件和封头部分；一段时间后，松开滑环快锁结构使滑环和滑套可以发生相对轴向运动；然后打开风机，冷却模具整体；待模具冷却后，停止模具旋转和摆动，拆卸瓶口结构及瓶口冷却结构，打开模具封头，取出制品。

10.根据权利要求9所述的一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型工艺，其特征在于：采用权利要求5所述的一种Ⅳ型储氢瓶塑料内胆旋转成型装备，模具的快速加热阶段由电阻加热器加热，通过热电直接转换和热传导的方式提高加热效率；待温度达到预设值时，由热辐射器辐射加热，提高温度均匀性、稳定性和可控性，中间动态加热过程也由热辐射器执行。

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