CN210529246U - 一种复合材料高速喷涂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复合材料高速喷涂装置，属复合材料生产设备技术领域，它由喷嘴、均料环、树脂基料管、套管、喷气管、吸附嘴构成，所述的喷气管由直径不同的两段管固连而成，直径大的一端装有吸附嘴，喷气管直径小的一端的圆周外装有套管；套管和喷气管一起套装入树脂基料管内；树脂基料管与吸附嘴相对的一端出口处装有均料环，树脂基料管安装均料环的一端螺纹连接有喷嘴。该复合材料高速喷涂装置的喷涂过程顺畅，操作简单，对于原材料的节约和生产速度提升、最终产品强度提高等方面都有明显改善。解决了现有技术不能对未涂有浸润剂的石英纤维树脂基复合材料预型的问题，同时可提升生产效率，保障成型后的最终产品强度也显著提高。

Description

一种复合材料高速喷涂装置

技术领域

本实用新型涉及一种复合材料高速喷涂装置，属复合材料生产设备技术领域。

背景技术

随着科技的发展，石英玻璃纤维制品越来越广泛地应用在通信、半导体、航空航天、军工等领域，特别是石英纤维复合材料，因其特有的性质，越来越成为航空航天和军工领域不可或缺的材料。石英纤维复合材料种类众多，根据纤维的工艺特性，有的纤维表面涂有浸润剂，聚束效果良好，但浸润剂遇高温易挥发；有的复合材料要求使用未涂浸润剂的纤维，这类纤维比较松散。

如今对高性能复合材料的需求与日俱增，曾经涂有浸润剂的纤维树脂基复合材料需要进行性能改进，采用未涂有浸润剂的石英纤维和树脂基进行复合成型。不同表象的纤维更换，相应的加工工艺也必须进行改进。原涂有浸润剂的纤维树脂基复合材料喷涂成型装置是由滚动刀架和喷枪两部分组成，滚动刀架以压缩空气为动力转动，把长纤维切成短纤维，并通过压缩空气把短纤吹出，和喷枪喷出的树脂基料液体混合喷至地面制成预型材料。由于纤维聚束效果好，很容易被滚刀卷入装置内并容易切成短纤。应工艺要求改成未涂浸润剂的松散纤维后，在纤维输送过程中，经过各导向环，此纤维容易摩擦起毛，进入短切装置型腔内被压缩空气一吹，变得更加蓬松，滚动刀架对这些松散的纤维无法完全切断，未切断的纤维丝就会缠绕在滚动刀架上，导致刀架卡死，此短切喷涂预型装置对于未涂浸润剂的纤维无法加工预型。同时，该短切喷涂预型装置滚动切断纤维的速度较慢，一般速度在1m/s左右，且每次最多只能同时切断2根纱线。对于最终产品强度而言，短纤成型的产品比连续纤维的产品要差。喷涂过程中，短纤出口和树脂基料出口一上一下，导致两者接触混合不够充分。因此有必要研究一种新型的喷涂装置来解决上述问题。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种在生产未涂浸润剂纤维树脂基预型材料过程中，可有效提高生产效率；并使纤维和树脂基料能够充分接触；以提高产品强度，解决现有装置对于未涂浸润剂的纤维无法加工成型问题的复合材料高速喷涂装置。

本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种复合材料高速喷涂装置，它由吸附嘴、喷气管、套管、树脂基料管、均料环和喷嘴构成，其特征在于：喷气管一端的端面上装有吸附嘴，喷气管的另一端圆周上套装有套管；套管的圆周上套装有树脂基料管；树脂基料管的端头螺纹安装有喷嘴，所述的套管一端延伸至树脂基料管外端，延伸至树脂基料管外端的套管端头套装有均料环；所述的喷气管上设置有压缩空气进口，树脂基料管上设置有加压树脂基进口。

所述的喷气管为变径体，由喷气管A和喷气管B固连而成，喷气管A直径小于喷气管B，压缩空气进口制作在喷气管B上，压缩空气进口与喷气管A连通，套管紧密套装在喷气管A上。

所述的均料环的中心孔外围的均料环端面上制作有通孔；所述的通孔在均料环端面上呈环形均布。

所述的树脂基料管与套管之间设置有环空，加压树脂基进口通过环空与均料环的通孔连通。

所述的压缩空气进口与喷气管的中心孔连通。

所述的套管一端为锥形口，锥形口穿过均料环的中心孔。

所述的喷嘴与树脂基料管之间装配有密封圈，树脂基料管与喷气管的喷气管B之间为密封连接。

所述的喷嘴为圆筒形结构，喷嘴中心孔的一端为圆锥形收口。

所述的吸附嘴为多级变径体，吸附嘴的一端到另一端直径逐渐变小，吸附嘴的小径端的圆周外设置有弹性固定环，吸附嘴的中心制作有中心通孔，吸附嘴的大径端为纤维丝线体进口，吸附嘴的小径端为纤维丝线出口，纤维丝线出口一端插接在喷气管B顶端的中心孔中。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

该复合材料高速喷涂装置，通过真空发生器装置对纤维纱线快速、无损伤送线，在喷涂过程中，喷涂的基料以圆锥形状包围纱线，保障纱线与基料充分接触，喷涂过程顺畅，操作简单，对于原材料的节约和生产速度提升、最终产品强度提高等方面都有明显改善。此装置拓宽了喷涂生产方式对纤维表象要求，提升了生产效率，减少了对纤维的损伤，提升了最终成型产品的力学性能。解决了现有技术不能对未涂有浸润剂的石英纤维树脂基复合材料预型的问题，同时可显著提升生产效率，保障成型后的最终产品强度也有明显提高。以上有益效果对其他纤维和基体的复合材料喷涂预型同样有效。

附图说明

图1为本实用新型的分解结构示意图；

图2为本实用新型的正视结构示意图；

图3为本实用新型喷嘴结构示意图；

图4为本实用新型均料环的结构示意图；

图5为本实用新型吸附嘴的结构示意图。

图中：1、吸附嘴，2、喷气管，2-1、喷气管A，2-2、喷气管B，3、套管，4、树脂基料管，5、均料环，5-1、通孔，6、喷嘴，7、纤维丝线进口，8、压缩空气进口，9、加压树脂基进口，10、纤维丝线出口。

具体实施方式

该复合材料高速喷涂装置，由吸附嘴1、喷气管2、套管3、树脂基料管4、均料环5和喷嘴6构成，喷气管2一端的端面上装有吸附嘴1，喷气管2的另一端圆周上套装有套管3；喷气管2为变径体，由喷气管A2-1和喷气管B2-2固连而成，喷气管A2-1直径小于喷气管B2-2，压缩空气进口8制作在喷气管B2-2上，压缩空气进口8与喷气管A2-1连通，套管3套装在喷气管A2-1上。

所述的吸附嘴1为多级变径体，吸附嘴1的一端到另一端直径逐渐变小，吸附嘴1的小径端的圆周外设置有弹性固定环，吸附嘴1的中心制作有中心通孔，吸附嘴1的大径端为纤维丝线体进口7，吸附嘴的小径端为纤维丝线出口10，纤维丝线出口10一端插接在喷气管B2-2顶端的中心孔中。

套管3的圆周上套装有树脂基料管4；树脂基料管4的端头螺纹安装有喷嘴6，所述的套管一端延伸至树脂基料管4外端，延伸至树脂基料管4外端的套管端头套装有均料环5；树脂基料管4安装均料环5的位置制作有安装凹槽，均料环5安装在此凹槽内，均料环5的中心孔外围的均料环5端面上制作有通孔5-1；通孔5-1在均料环5端面上呈环形均布。套管3一端为锥形口，锥形口穿过均料环5的中心孔。

喷气管2上设置有压缩空气进口8，压缩空气进口8与喷气管2的中心孔连通。树脂基料管4上设置有加压树脂基进口9。树脂基料管4与套管3之间设置有环空，加压树脂基进口9通过环空与均料环5的通孔5-1连通。喷嘴6与树脂基料管4之间装配有密封圈，树脂基料管4与喷气管2的喷气管B2-2之间为密封连接。喷嘴6为圆筒形结构，喷嘴6中心孔的一端为圆锥形收口。

为保障纤维丝线和树脂基料在从注入该装置，到混合后喷出的整个过程运行流畅，上述的吸附嘴1、喷气管2、套管3、树脂基料管4、均料环5和喷嘴6安装中均装配在同一轴线上。

该复合材料高速喷涂装置设计原理如下：

一、喷气送线过程

根据真空发生器的原理，利用喷管高速喷射压缩空气，在喷管出口形成射流，产生卷吸流动，在卷吸的作用下，使得喷管出口周围的空气不断地被抽吸走，吸附腔内的压力降至大气压以下，形成一定的真空度，从而通过吸附嘴1把纤维丝线吸入喷气管2内，最后随着喷气管2内的快速流动的压缩空气喷出喷气管2连接的下一个部件中。

二、树脂基料喷涂过程

树脂基料液体通过液压泵加压送入树脂基料管4中，由于是从管道一侧进料，如果液体内部静压强不够，容易产生出料不均匀，所以在树脂基料管4出口安装一个均料环5，减小出料面积，用来保障料管内部液体压强，同时让液体从均料环5均布的通孔5-1内均匀流出，再通过喷嘴6和套管3之间形成的圆锥形空腔，汇聚流到圆锥形的锥顶。

三、两过程有机结合

树脂基液汇流到的点在喷气管2的轴线上，压缩空气带着丝线喷出时，丝线经过树脂基液的汇聚点，可保障丝线和树脂基液充分接触，同时压缩空气吹到树脂基液的汇聚点，可以让树脂基溶液产生雾化效果。

该复合材料高速喷涂装置的具体实施过程如下：

首先将加压机的料管与加压树脂基进口9的可旋转接头连接，通过压力把树脂基料液体压入树脂基料管4与套管3之间形成的空腔内。

然后通过安装均料环5在树脂基料管4的出口处，大大减小了树脂基料液体流动的截面积，以此保障了树脂基料管4与套管3之间形成的空腔内的液体内部静压强的均衡。

由于型腔内的液体压强均衡，可保障树脂基料液体能以同等的速度均匀地流过均料环5上的通孔5-1，进入喷嘴6与套管3之间形成的空腔内。此空腔的出口端外腔面成圆锥形，可以保障内部的树脂基料液体喷出后汇聚到树脂基料管4中轴线上的一点。

当压缩空气从压缩空气进口8处进入喷气管2内，吸附嘴1内腔产生负压，把纱线穿入纤维丝线进口7，待纱线被吸入后从纤维丝线出口10喷出，调节压缩空气进口8处的阀门开启角度，可以控制喷出纤维纱线的速度。

压缩空气和纱线从纤维丝线出口10喷出后，和树脂基料液体在中轴线上相遇，一方面可保障纱线与树脂基充分接触，另一方面，压缩空气可以让树脂基料液体充分雾化，更好地喷洒到预型材料上。

最后，压缩空气把充分混合后的石英纤维和树脂基料液体混合物从喷嘴6喷出，制成预型材料。

该复合材料高速喷涂装置，通过真空发生器装置对纤维纱线快速、无损伤送线，在喷涂过程中，喷涂的基料以圆锥形状包围纱线，保障纱线与基料充分接触，喷涂过程顺畅，操作简单，对于原材料的节约和生产速度提升、最终产品强度提高等方面都有明显改善。此装置拓宽了喷涂生产方式对纤维表象要求，提升了生产效率，减少了对纤维的损伤，提升了最终成型产品的力学性能。解决了现有技术不能对未涂有浸润剂的石英纤维树脂基复合材料预型的问题，同时可显著提升生产效率，保障成型后的最终产品强度也有明显提高。以上有益效果对其他纤维和基体的复合材料喷涂预型同样有效。

Claims (9)

1.一种复合材料高速喷涂装置，它由吸附嘴（1）、喷气管（2）、套管（3）、树脂基料管（4）、均料环（5）和喷嘴（6）构成，其特征在于：喷气管（2）一端的端面上装有吸附嘴（1），喷气管（2）的另一端圆周上套装有套管（3）；套管（3）的圆周上套装有树脂基料管（4）；树脂基料管（4）的端头螺纹安装有喷嘴（6），所述的套管一端延伸至树脂基料管（4）外端，延伸至树脂基料管（4）外端的套管端头套装有均料环（5）；所述的喷气管（2）上设置有压缩空气进口（8），树脂基料管（4）上设置有加压树脂基进口（9）。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料高速喷涂装置，其特征在于：所述的喷气管（2）为变径体，由喷气管A（2-1）和喷气管B（2-2）固连而成，喷气管A（2-1）直径小于喷气管B（2-2），压缩空气进口（8）制作在喷气管B（2-2）上，压缩空气进口（8）与喷气管A（2-1）连通，套管（3）紧密套装在喷气管A（2-1）上。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料高速喷涂装置，其特征在于：所述的均料环（5）的中心孔外围的均料环（5）端面上制作有通孔（5-1）；所述的通孔（5-1）在均料环（5）端面上呈环形均布。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料高速喷涂装置，其特征在于：所述的树脂基料管（4）与套管（3）之间设置有环空，加压树脂基进口（9）通过环空与均料环（5）的通孔（5-1）连通。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料高速喷涂装置，其特征在于：所述的压缩空气进口（8）与喷气管（2）的中心孔连通。

6.根据权利要求5所述的一种复合材料高速喷涂装置，其特征在于：所述的套管（3）一端为锥形口，锥形口穿过均料环（5）的中心孔。

7.根据权利要求1所述的一种复合材料高速喷涂装置，其特征在于：所述的喷嘴（6）与树脂基料管（4）之间装配有密封圈，树脂基料管（4）与喷气管（2）喷气管B（2-2）之间为密封连接。

8.根据权利要求1所述的一种复合材料高速喷涂装置，其特征在于：所述的喷嘴（6）为圆筒形结构，喷嘴（6）中心孔的一端为圆锥形收口。

9.根据权利要求1所述的一种复合材料高速喷涂装置，其特征在于：所述的吸附嘴（1）为多级变径体，吸附嘴（1）的一端到另一端直径逐渐变小，吸附嘴（1）的小径端的圆周外设置有弹性固定环，吸附嘴（1）的中心制作有中心通孔，吸附嘴（1）的大径端为纤维丝线体进口（7），吸附嘴的小径端为纤维丝线出口（10），纤维丝线出口（10）一端插接在喷气管B（2-2）顶端的中心孔中。

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