CN218463018U

CN218463018U - 一种碳纤维圆管卷制设备

Info

Publication number: CN218463018U
Application number: CN202222782155.8U
Authority: CN
Inventors: 刘俊峰; 王雄; 熊赢超
Original assignee: Hunan Jingcarbon New Material Co ltd
Current assignee: Hunan Jingcarbon New Material Co ltd
Priority date: 2022-10-21
Filing date: 2022-10-21
Publication date: 2023-02-10
Anticipated expiration: 2032-10-21

Abstract

本实用新型公布了一种碳纤维圆管卷制设备，包括出料装置，张紧装置，浸泡装置，成型装置；出料装置包括用于缠绕预针刺布的缠绕辊；张紧装置包括上方并排呈间隙设置的两组用于夹住预针刺布的第一夹紧辊组，和位于第一夹紧辊组之间下方的用于张紧预针刺布的张紧辊；浸泡装置包括用于将从张紧装置上牵引过来的预针刺布下压浸润在树脂箱内的浸泡辊；位于浸泡辊上方的用于夹紧预针刺布两端进行输送的第二夹紧辊组和第三夹紧辊组；成型装置包括用于缠绕浸泡了树脂的预针刺布的芯轴辊和位于芯轴辊上方用于压住预针刺布的压紧辊。该设备实现了碳纤维布的出料，浸泡，成型的工序整合，使得制备出来的碳纤维管能够保证内部较高的密实性和表面的平整性。

Description

一种碳纤维圆管卷制设备

技术领域

本实用新型涉及碳纤维管加工技术领域，具体为一种碳纤维圆管卷制设备。

背景技术

碳纤维管由于具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等多种优点，其强度高，寿命长、耐腐蚀，质量轻、密度低，因而被广泛地应用于航空、交通等各种工业或生活领域。

碳纤维管的生产成型方法包括卷制法、模压法、拉挤法与缠绕法等，其中卷制法是指在芯轴上涂抹脱模剂，然后将碳纤维布缠绕在芯轴上，从而形成碳纤维管，再进行表层处理和烘烤处理。

目前通过卷制法生产碳纤维管时，由于缠绕设备不能确保碳纤维布的缠绕紧密性，因此导致成型的碳纤维管内部容易出现空隙，需要采用CVI(化学气相沉积)处理来提高强度，从而提高了碳纤维管的生产成本，影响碳纤维管的强度和质量。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供一种碳纤维圆管卷制设备，该设备实现了碳纤维布的出料，浸泡，成型的工序整合，提高缠绕紧密性，使得制备出来的碳纤维管能够保证内部较高的密实性和表面的平整性。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种碳纤维圆管卷制设备，依工序包括出料装置，张紧装置，浸泡装置，成型装置；

所述出料装置包括用于缠绕预针刺布的缠绕辊；

所述张紧装置包括上方并排呈间隙设置的两组用于夹住预针刺布的第一夹紧辊组，和位于第一夹紧辊组之间下方的用于张紧预针刺布的张紧辊；

所述浸泡装置包括用于将从张紧装置上牵引过来的预针刺布下压浸润在树脂箱内的浸泡辊；位于浸泡辊上方的用于夹紧预针刺布两端进行输送的第二夹紧辊组和第三夹紧辊组；

所述成型装置包括用于缠绕浸泡了树脂的预针刺布的芯轴辊和位于芯轴辊上方用于压住预针刺布的压紧辊。

作为上述技术方案的进一步改进：所述芯轴辊下方设置有用于将树脂导流到树脂箱的收集槽。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一夹紧辊组或第二夹紧辊组或第三夹紧辊组均由上辊和下辊组成；所述上辊两端安装在连杆端头；所述连杆另一端铰接在机架的支座上；所述连杆上开设通孔；调节螺栓穿过通孔后与机架或机架上的支撑柱通过螺纹连接。

作为上述技术方案的进一步改进：所述树脂箱内相互平行安装有两根浸泡辊。

作为上述技术方案的进一步改进：所述压紧辊两端安装在支架上；所述支架两端通过直线轴承套在机架上的竖轴上。

作为上述技术方案的进一步改进：所述预针刺布包括中间层的碳纤维布，碳纤维布上下表面设有碳纤维网胎层。

作为上述技术方案的进一步改进：所述预针刺布为碳纤维布与碳纤维网胎层相互交错叠加构成。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一夹紧辊组、第二夹紧辊组、第三夹紧辊组的辊子表面摩擦系数为3.2-12.5。

所述压紧辊、芯轴辊表面粗糙度系数为0.8-3.2。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1.采用本设备进行碳纤维管的卷制加工，可以提高拉力，促使预制体密度达到0.5g/cm³，保障了预制体足够的密度，保障了预制体力学性能，同时通过树脂的固化，使其有足够的强度，可使产品不经过CVI(化学气相沉积)就有足够强度，避免了传统长管CVI难以沉积，沉积密度不均匀的缺点。

2.通过四组夹紧辊对碳布进行夹紧输送，使得碳布形成Z形输送，提高了碳布与滚筒的摩擦力，加大了碳布的拉力，保障预制体密度达到0.5g/cm³，同时通过连杆与螺栓结构，可控制摩擦力大小。

3.提供拉力的滚轮，摩擦系数为3.2-12.5，保障足够摩擦力，且不坏损坏碳布。刮树脂滚轮，和芯轴滚轮表面粗糙度控制在0.8-3.2。

4.采用一层碳布，两层网胎或两层碳布三层网胎的预针刺布，利用碳布自身的强度和网胎与网胎良好的结合性，使产品保持良好的性能和不分层。

5.采用树脂收集槽，进行树脂的回收，降低成本，减少工人清洁的数量。

6.芯轴上面有滚轮结构，利用滚轮自重进行压紧，保障产品缠绕过程不会回弹，同时加大了圆管缠绕力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的侧面结构示意图。

图3为张紧装置的结构示意图。

图4为成型装置的结构示意图。

图5为成型装置中芯轴辊与压紧辊的结构示意图。

图6为第一夹紧辊组或第二夹紧辊组或第三夹紧辊组上的辊子安装结构示意图。

图中：1、缠绕辊；2、预针刺布；3、第一夹紧辊组；4、张紧辊；6、第二夹紧辊组；7、浸泡辊；8、第三夹紧辊组；9、树脂箱；10、收集槽；11、芯轴辊；12、压紧辊；13、竖轴；14、支架；15、第一摇杆；16、第二摇杆；31、上辊；32、下辊；33、连杆；34、支座；35、支撑柱；36、通孔；37、调节螺栓。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。

请参阅图1至图6，在一种具体的实施方式中，一种碳纤维圆管卷制设备，依工序包括出料装置，张紧装置，浸泡装置，成型装置；

所述出料装置包括用于缠绕预针刺布2的缠绕辊1；

所述张紧装置包括上方并排呈间隙设置的两组用于夹住预针刺布2的第一夹紧辊组3，和位于第一夹紧辊组3之间下方的用于张紧预针刺布2的张紧辊4；

所述浸泡装置包括用于将从张紧装置上牵引过来的预针刺布2下压浸润在树脂箱9内的浸泡辊7；位于浸泡辊7上方的用于夹紧预针刺布2两端进行输送的第二夹紧辊组6和第三夹紧辊组8；

所述成型装置包括用于缠绕浸泡了树脂的预针刺布2的芯轴辊11和位于芯轴辊11上方用于压住预针刺布2的压紧辊12。

具体的，芯轴辊上面的压紧辊，利用自重进行压紧，保障产品卷制过程不会回弹，同时加大了芯轴辊卷制力。芯轴辊一端连接电机或者连接可拆卸的第一摇杆15。

预针刺布缠完后用玻璃纤维缠绕外表面，保障产品不会回弹，后放入固化炉固化。固化温度150℃-200℃，时长24-48h。

固化完后直接浸渍碳化，高温(与现有工艺一样)，不经过CVI(传统需要)。

如图1-2所示，在上述实施例的基础上进一步优化改进：所述芯轴辊11下方设置有用于将树脂导流到树脂箱9的收集槽10。收集槽10为倾斜面，下端搭载在树脂箱9上，芯轴辊11位于收集槽10上方；采用收集槽，进行树脂的回收，降低成本，减少工人清洁的数量。

如图6所示，在上述实施例的基础上进一步优化改进：所述第一夹紧辊组3或第二夹紧辊组6或第三夹紧辊组8均由上辊31和下辊32组成；所述上辊31两端安装在连杆33端头；所述连杆33另一端铰接在机架的支座34上；所述连杆33上开设通孔36；调节螺栓37穿过通孔36后与机架或机架上的支撑柱35通过螺纹连接。

如图1-2所示，在上述实施例的基础上进一步优化改进：所述树脂箱9内相互平行安装有两根浸泡辊7。两个浸泡辊7增加了预针刺布在树脂箱中的行程，便于预针刺布与树脂的充分接触。

如图4-5所示，在上述实施例的基础上进一步优化改进：所述压紧辊12两端安装在支架14上；所述支架14两端通过直线轴承套在机架上的竖轴13上。

在上述实施例的基础上进一步优化改进：所述预针刺布2包括中间层的碳纤维布，碳纤维布上下表面设有碳纤维网胎层。

在上述实施例的基础上进一步优化改进：所述预针刺布2为碳纤维布与碳纤维网胎层相互交错叠加构成。

在上述实施例的基础上进一步优化改进：所述第一夹紧辊组3、第二夹紧辊组6、第三夹紧辊组8的辊子表面摩擦系数为3.2-12.5。

在上述实施例的基础上进一步优化改进：所述压紧辊12、芯轴辊11表面粗糙度系数为0.8-3.2。

本实用新型具体工作原理：

原料：采用一层碳布，两层网胎或两层碳布三层网胎的预针刺布，利用碳布自身的强度和网胎与网胎良好的结合性，使产品保持良好的性能和不分层。

工艺步骤：

1.将预针刺布2缠绕在出料装置的缠绕辊1上，缠绕辊1端部有可拆卸的第二摇杆16，通过第二摇杆16进行卷动。

2.通过张紧装置，预针刺布通过第一夹紧辊组3和张紧辊4配合，呈Z字形张紧移动，同时通过调节螺栓37旋转可以调节连杆33端头的下压力，从而调节上辊31与下辊32之间的夹紧力，从而调节夹紧辊组对预针刺布的摩擦力调节，控制对预针刺布缠绕拉力的控制调节。此端辊子均为提供拉力。

3.浸泡装置，下面为树脂箱9，里面为酚醛树脂；下部两个浸泡辊7增加了预针刺布在树脂箱中的行程，便于预针刺布与树脂的充分接触。第二夹紧辊组6和第三夹紧辊组8为预针刺布提供张紧力。

4.成型装置，预针刺布最终缠绕在芯轴辊11上，芯轴辊上有1-3mm多层脱模纸，脱模纸可以为牛皮纸；在固化过程中，脱模纸会变脆后可实现脱模。上部为压紧辊12，为了在缠绕过程，利用重力进行均衡的压力调整。芯轴辊下部有收集槽10，为了将在过程中的树脂自动收集到树脂箱。预制体拉力在500kg-5吨左右。

5.碳布缠完后用玻璃纤维缠绕外表面，保障产品不会回弹，后放入固化炉固化。固化温度150℃-200℃，时长24-48h。

6.固化完后直接浸渍碳化，高温(与现有工艺一样)，不经过CVI处理。

采用一层碳布，两层网胎或两层碳布三层网胎的预针刺布，利用碳布自身的强度和网胎与网胎良好的结合性，使产品保持良好的性能和不分层。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种碳纤维圆管卷制设备，其特征在于，依工序包括出料装置，张紧装置，浸泡装置，成型装置；

所述出料装置包括用于缠绕预针刺布(2)的缠绕辊(1)；

所述张紧装置包括上方并排呈间隙设置的两组用于夹住预针刺布(2)的第一夹紧辊组(3)，和位于第一夹紧辊组(3)之间下方的用于张紧预针刺布(2)的张紧辊(4)；

所述浸泡装置包括用于将从张紧装置上牵引过来的预针刺布(2)下压浸润在树脂箱(9)内的浸泡辊(7)；位于浸泡辊(7)上方的用于夹紧预针刺布(2)两端进行输送的第二夹紧辊组(6)和第三夹紧辊组(8)；

所述成型装置包括用于缠绕浸泡了树脂的预针刺布(2)的芯轴辊(11)和位于芯轴辊(11)上方用于压住预针刺布(2)的压紧辊(12)。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维圆管卷制设备，其特征在于，所述芯轴辊(11)下方设置有用于将树脂导流到树脂箱(9)的收集槽(10)。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维圆管卷制设备，其特征在于，所述第一夹紧辊组(3)或第二夹紧辊组(6)或第三夹紧辊组(8)均由上辊(31)和下辊(32)组成；所述上辊(31)两端安装在连杆(33)端头；所述连杆(33)另一端铰接在机架的支座(34)上；所述连杆(33)上开设通孔(36)；调节螺栓(37)穿过通孔(36)后与机架或机架上的支撑柱(35)通过螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维圆管卷制设备，其特征在于，所述树脂箱(9)内相互平行安装有两根浸泡辊(7)。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维圆管卷制设备，其特征在于，所述压紧辊(12)两端安装在支架(14)上；所述支架(14)两端通过直线轴承套在机架上的竖轴(13)上。

6.根据权利要求1所述的一种碳纤维圆管卷制设备，其特征在于，所述预针刺布(2)包括中间层的碳纤维布，碳纤维布上下表面设有碳纤维网胎层。

7.根据权利要求1所述的一种碳纤维圆管卷制设备，其特征在于，所述预针刺布(2)为碳纤维布与碳纤维网胎层相互交错叠加构成。

8.根据权利要求1所述的一种碳纤维圆管卷制设备，其特征在于，所述第一夹紧辊组(3)、第二夹紧辊组(6)、第三夹紧辊组(8)的辊子表面摩擦系数为3.2-12.5。

9.根据权利要求1所述的一种碳纤维圆管卷制设备，其特征在于，所述压紧辊(12)、芯轴辊(11)表面粗糙度系数为0.8-3.2。