CN205631419U - 高温热塑性复合材料缠绕机的缠绕头装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了高温热塑性复合材料缠绕机的缠绕头装置，包括放卷部分(1)、磁粉控制部分(2)、张力检测部分(3)、纠偏部分(4)、高温压辊部分(5)、高温热气炬部分(7)和缠绕芯模(6)。该装置结构简单，操作简便，缩短了工艺流程，缩短了复合材料的受热时间，降低了能源消耗，提高了缠绕制品的生产效率。

Description

高温热塑性复合材料缠绕机的缠绕头装置

技术领域

本实用新型涉及高分子复合材料成型设备领域，尤其是涉及高温热塑性复合材料缠绕机的缠绕头装置。

背景技术

相比于热固性复合材料，连续纤维增强热塑性树脂基复合材料具有很好的机械性能、断裂韧性和高的损伤容限，且成型周期短，利于回收等优异的特点，故热塑性复合材料缠绕设备的研究也是时事所趋，但目前热塑性复合材料的缠绕设备国内涉及甚少，主要处于研究阶段。热塑性缠绕设备与热固性缠绕设备的不同在于热塑性无须后固化过程，缠绕过程即可实现固化成型，保证了缠绕制品中的预应力。同时热塑性熔融所需温度较热固性高，需增加预热段以保证缠绕时树脂熔融充分，层与层之间能更好的粘结在一起，提高管材的强度和耐压力。

中国专利CN103568334A提供了一种能够实现热塑性缠绕的自动化程度较高的热塑性缠绕设备。其缠绕机构包括支撑座、驱动装置、转筒、红外加热器、导辊、放卷装置和张力仪。其中红外加热器包括第一红外加热器和第二红外加热器，第一红外加热器安装在转筒上对缠绕前预浸料进行加热，第二红外加热器安装在小车上，对缠绕在芯轴上的预浸料进行加热。由于热塑性树脂冷却固化速度快，其非连续两段式加热，难免造成缠绕机构的结构复杂和能源浪费。并且缠绕过程中没有压辊参与，仅靠缠绕张力，缠绕制品中容易产生间隙、重叠堆积等现象。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题，提供一种适用于耐高温热塑性复合材料缠绕的缠绕头装置。该装置结构简单，操作简便，缩短了工艺流程，缩短了复合材料的受热时间，降低了能源消耗，提高了缠绕制品的生产效率。

本实用新型借鉴热固性复合材料布带缠绕机的设计方法，通过对张力系统配置磁粉控制器和增加高温压辊、高温热气炬等装置，实现热塑性复合材料缠绕加工的目的。

本实用新型涉及的高温热塑性复合材料缠绕机的缠绕头装置，包括放卷部分、磁粉控制部分、张力检测部分、纠偏部分、高温压辊部分、高温热气炬部分和缠绕芯模。

进一步的技术方案中，所述的高温热塑性复合材料缠绕机的缠绕头装置，还包括门架；所述放卷部分、磁粉控制部分、张力检测部分、纠偏部分、高温压辊部分和高温热气炬部分都定置在所述门架上。所述放卷部分和磁粉控制部分共同提供缠绕工艺中的张力，所述提供的张力为0-300N，精度为±3N；所述放卷部分提供主要张力，所述磁粉控制部分提供补偿张力。

所述磁粉控制部分包括一组或若干组磁粉控制器；所述每一组磁粉控制器包括主导向辊和副导向辊。优选的，所述磁粉控制部分包括一组磁粉控制器，所述磁粉控制器包括主导向辊和副导向辊。所述主导向辊通过调节转动速率和方向来对热塑性复合材料预浸带的张力进行调节。副导向辊位于主导向辊下方靠右，是从动辊，主要实现热塑性复合材料预浸带大包角缠绕主导向辊的目的。

所述张力检测部分位于所述磁粉控制部分和所述纠偏部分之间，由三根品字形排列的张力辊组成。

所述张力检测部分输出张力数据并反馈给控制系统通过磁粉控制部分对放卷部分的放卷张力进行调控。

所述纠偏部分位于所述高温压辊部分的上方。所述纠偏部分通过左右小幅度摆动对热塑性复合材料预浸带在缠绕芯模上的铺放位置进行微调；左右摆动的幅度为±15°。

所述高温压辊部分由压辊气缸和高温压辊组成。所述的高温压辊内含加热装置，可提供高温压辊表面0-400℃的稳定温度。压辊气缸内径30mm可为压辊提供0-500N的线压力。压辊气缸进气口设有压力控制阀，通过控制压辊气缸内的空气压力来实现压辊线压力0-500N的调节。

所述的高温热气炬部分由高温热气炬和高温热电偶组成。

所述放卷部分上设置热塑性复合材料预浸带，所述热塑性复合材料预浸带依次经过磁粉控制部分、张力检测部分、纠偏部分、高温压辊部分，缠绕至所述缠绕芯模上；

所述高温热气炬的喷嘴位于所述热塑性复合材料预浸带与所述缠绕芯模的接触点的正下方。压缩气流经加热后从喷嘴处喷射到热塑性预浸带与芯模接触点上，可提供0-900℃的热气流，对热塑性预浸带和芯模的接触面进行加热。所述高温热电偶位于所述高温热气炬喷嘴和热塑性预浸带与芯模接触点之间。检测高温热气炬喷射气流的温度并反馈高温热气炬控制系统对气流温度进行调节控制。

所述的缠绕芯模、高温压辊和压辊气缸处于同一水平面上。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型涉及的高温热塑性复合材料缠绕机的缠绕头装置，由放卷部分和磁粉控制部分共同提供张力，为大张力缠绕提供了可能，并实现了张力的精确控制。预浸带与高温压辊进行大包角接触，实现缠绕前的预热，高温热气炬能提供高温气流，使预浸带与芯模接触面瞬间熔融，在张力和高温压辊压力下，紧密缠绕在缠绕芯模上。

(2)采用本实用新型缠绕头装置缠绕的制件层内和层间密实，无缝隙、无重叠、无堆积，制件表面光洁，质量轻，强度高，可回收，实现了绿色环保的理念。

(3)本实用新型缠绕头装置结构简单，操作简便，缩短了工艺流程，提高了复合管材的生产效率。

(4)本实用新型的缠绕设备的张力控制系统可根据设置值自动调节张力，本实用新型的缠绕头装置的加热装置和热塑性复合材料预浸带与缠绕芯模的接触点一起运动，使得经过的预浸带受热都是相同的。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图。

图2是一种缠绕头的布置图。

其中，各个附图标记对应的部件名称是：1-放卷部分；2-磁粉控制部分；3-张力检测部分；4-纠偏部分；5-高温压辊部分；51-压辊气缸；52-高温压辊；6-缠绕芯模；7-高温热气炬部分；71-高温热气炬；72-高温热电偶；8-门架；9-热塑性复合材料预浸带。

具体实施例

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成的目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种高温热塑性复合材料缠绕机的缠绕头装置，包括放卷部分1，磁粉控制部分2，张力检测部分3，纠偏部分4，高温压辊部分5，高温热气炬部分7。

本实施例提供了一种放卷部分1，磁粉控制部分2，张力检测部分3，纠偏部分4，高温热气炬部分7，高温热电偶72，压辊气缸52，定置在门架8上的位置图(如图2)。

所述的纠偏部分4位于高温压辊5的上方，通过左右小幅度摆动对热塑性复合材料在缠绕芯模6上铺放位置进行微调。其左右摆动的幅度为±15°。

张力检测部分3位于磁粉控制部分2和纠偏部分4之间，由三根品字形排列的张力辊组成。输出张力数据并反馈给控制系统通过磁粉控制部分2对放卷张力进行调控。

放卷部分1和磁粉控制部分2提供缠绕工艺中的张力0-300N，放卷部分1提供主要张力，磁粉控制部分2提供补偿张力。

所述的缠绕芯模6、高温压辊5和压辊气缸9处于同一水平面上。

本实施例中磁粉控制部分2由一组磁粉控制器组成。由主导向辊和副导向辊组成，主导向辊由磁粉控制器控制转动速率来对热塑性复合材料带的张力进行调节。副导向辊位于主导向辊下方靠右，是从动辊，主要实现热塑性复合材料带大包角缠绕主导向辊的目的。控制系统根据张力检测部分的反馈控制磁粉控制器来实现精确控制张力。

热塑性复合材料的缠绕装置中一个重要部分是加热部分，该部分直接影响制品的形成以及产品的优劣。本实施例中的加热部分由高温压辊部分5和高温热气炬部分7组成，高温压辊部分的加热装置置于高温压辊51内部，所述加热装置为电阻丝加热装置、红外加热装置等。高温热气炬部分7由高温热气炬71和高温热电偶72组成，高温热气炬的喷嘴位于热塑性预浸带9与芯模6接触点的正下方，压缩气流经加热后从喷嘴处喷射到热塑性预浸带与芯模接触点上，可提供0-900℃的热气流，对热塑性预浸带和芯模的接触面进行加热，使两粘结面瞬间充分熔融。高温热电偶72位于高温热气炬71喷嘴和热塑性预浸带与芯模接触点之间，检测高温热气炬喷射气流的温度并反馈高温热气炬控制系统对气流温度进行调节控制。

放卷部分1，磁粉控制部分2，张力检测部分3，纠偏部分4，高温热气炬71，高温热电偶72，压辊气缸52，定置在门架8上，随着门架8的移动而移动，可实现加热和复合带位置的相对静止状态，使经过的预浸带9受热相同，从而使得加热这一重要的缠绕过程方便快捷的实现。

上述的对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所作出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.高温热塑性复合材料缠绕机的缠绕头装置，其特征在于，包括放卷部分(1)、磁粉控制部分(2)、张力检测部分(3)、纠偏部分(4)、高温压辊部分(5)、高温热气炬部分(7)和缠绕芯模(6)；

还包括门架(8)；所述放卷部分(1)、磁粉控制部分(2)、张力检测部分(3)、纠偏部分(4)、高温压辊部分(5)和高温热气炬部分(7)都定置在门架(8)上；

所述磁粉控制部分(2)包括一组或若干组磁粉控制器；所述每一组磁粉控制器包括主导向辊和副导向辊；

所述张力检测部分(3)位于磁粉控制部分(2)和纠偏部分(4)之间，由三根品字形排列的张力辊组成；

所述纠偏部分(4)位于所述高温压辊部分(5)的上方；所述纠偏部分(4)通过左右小幅度摆动对热塑性复合材料在缠绕芯模(6)上铺放位置进行微调；左右摆动的幅度为±15°；

所述高温压辊部分(5)由压辊气缸(51)和高温压辊(52)组成；

所述的高温热气炬部分(7)由高温热气炬(71)和高温热电偶(72)组成。

2.根据权利要求1所述的高温热塑性复合材料缠绕机的缠绕头装置，其特征在于：所述放卷部分(1)上设置热塑性复合材料预浸带(11)，所述热塑性复合材料预浸带(11)依次经过磁粉控制部分(2)、张力检测部分(3)、纠偏部分(4)、高温压辊部分(5)，缠绕至所述缠绕芯模(6)上；

所述高温热气炬(71)的喷嘴位于所述热塑性复合材料预浸带(11)与所述缠绕芯模(6)的接触点的正下方；

所述高温热电偶(72)位于所述高温热气炬(71)喷嘴和热塑性预浸带与芯模接触点之间。

3.根据权利要求2所述的高温热塑性复合材料缠绕机的缠绕头装置，其特征在于：所述的缠绕芯模(6)、高温压辊(52)和压辊气缸(51)处于同一水平面上。