用于筒形件碳纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构及展开方法

本发明涉及内扩张展开机构技术领域，具体为用于筒形件碳纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构及展开方法。

背景技术：

纤维缠绕是筒形件容器及管件生产的一种重要成型工艺，由于该法易于实现机械化、自动化，与其他成型工艺方法相比，劳动强度低，且产品质量稳定，生产成本低，应用十分广泛。

纤维缠绕筒形件在制备过程中，常利用专用的缠绕设备将浸渍过树脂配方料的绕纤维，然后在扩张设备的张力作用下，按一定的规律缠绕在具有一定形状的芯模，然后经加热或常温固化成型后制成制品；目前市面上常用的纤维缠绕管扩张设备其结构较为复杂，使用成本较高，且操作较为麻烦，影响工作效率，为了解决上述问题，本发明提出了一种用于筒形件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构及展开方法。

技术实现要素：

1、本发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种用于筒形件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构及展开方法，以解决上述背景技术中提出的问题：

现有设计结构较为复杂，使用成本较高，且使用方法较为麻烦，影响工作效率的问题。

2、技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

用于筒形件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构，包括有芯棒体，所述芯棒体的顶端连接有驱动机构，所述芯棒体的内部设置有内芯机构，所述内芯机构与驱动机构相匹配，所述芯棒体和内芯机构上连接有支撑机构，所述支撑机构包括有主支撑组和副支撑组，所述主支撑组和副支撑组均与芯棒体和内芯机构相连接，所述支撑机构上还连接有支撑壳体。

优选地，所述芯棒体的两端设置为顶部套筒和底部套筒，所述顶部套筒和底部套筒之间均匀间隔固定连接有外芯楔形杆，所述外芯楔形杆上还固定连接有外芯固定座，所述底部套筒和外芯固定座上沿圆周方向均匀设置有支撑杆安装槽。

优选地，所述驱动机构包括有连接座、螺纹杆和松紧旋钮，所述连接座固定连接在顶部套筒的顶端，所述连接座的底面上设置有中心螺纹孔，所述螺纹杆螺旋连接在连接座的中心螺纹孔上，素数松紧旋钮固定连接在螺纹杆的顶端，所述螺纹杆的上端设置有连接通孔。

优选地，所述连接座的底面上还固定连接有环形座，所述环形座设置在中心螺纹孔外围上方，所述环形座的侧壁上对称设置有贯穿孔，所述贯穿孔与螺纹杆上的连接通孔相匹配，所述环形座周围的连接座底面上设置有贯穿开口。

优选地，所述内芯机构包括有内芯杆，所述内芯杆设置在芯棒体内部，所述内芯杆的外侧壁上固定连接有内芯活动座，所述内芯活动座与芯棒体的外芯楔形杆相匹配，所述内芯杆通过内芯活动座伸缩连接在芯棒体的外芯楔形棒上。

优选地，所述内芯杆的底端固定连接有第一弹簧，所述第一弹簧远离内芯杆的一端固定连接在底部套筒上，所述内芯杆的顶端固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧远离内芯杆的一端固定连接在顶部套筒上；所述内芯杆的顶端侧壁上还对称设置有第一内芯连接孔和第二内芯连接孔，所述第一内芯连接孔、第二内芯连接孔与连接通孔、贯穿孔之间连接有钢丝绳圈，所述钢丝绳圈一端固定连接在第一内芯连接孔上，所述钢丝绳圈另一端穿过连接座上的贯穿开口、环形座上的贯穿孔和螺纹杆上的连接通孔与第二内芯连接孔固定连接。

优选地，主支撑组和副支撑组均包括有多组第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆和第二支撑杆中间通过连接铰链转动连接，所述第一支撑杆和第二支撑杆靠近芯棒体一侧固定连接有球状杆头，所述主支撑组的第一支撑杆末端球状杆头转动连接在底部套筒上的支撑杆安装槽内，所述副支撑组的第一支撑杆末端球状杆头转动连接在外芯固定座上的支撑杆安装槽内，所述主支撑组和副支撑组的第一支撑杆远离球状杆头一端转动连接在支撑壳体的内壁面上。

优选地，所述主支撑组和副支撑组的第二支撑杆末端球状杆头转动连接在内芯活动座上的支撑杆安装槽内，所述第二支撑杆远离球状杆头一端固定连接有滚轮杆，所述滚轮杆上转动连接有第一滚轮和第二滚轮，主支撑组和副支撑组的第一滚轮上活动连接有联动长杆，所述第二滚轮与支撑壳体的内壁面相接触。

用于筒形件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构的展开方法，包括以下步骤：

s1、使用前，将一次性橡胶管套在支撑壳体上，一次性橡胶管套随支撑壳体扩张；

s2、将待扩张的软管内壁上用软泡沫塑料进行包覆，降低支撑壳体和软管内壁之间的相互作用；

s3、将套有一次性橡胶管套的装置本体推入至软管内，通过松紧旋钮调节螺纹杆相对于连接座的长度，进而调节内芯杆的位置，使得支撑机构带动支撑壳体向外扩张；

s4、扩张至合适程度后，停止旋转松紧旋钮，通过螺纹杆与连接座上中心螺纹孔的螺纹配合实现二者之间的紧密固定；

s5、完成扩张工作后，反向旋转松紧旋钮，将装置本体从软管中取出。

3、有益效果

(1)本发明的芯棒体、驱动机构和内芯机构三者相互配合，使用时，旋转驱动机构的松紧旋钮，松紧旋钮带动螺纹杆在连接座的中心螺纹孔上转动，在螺纹杆上的连接通孔上贯穿连接有钢丝绳圈，钢丝绳圈的两端穿过连接座内部的环形座上的贯穿孔最终分别固定连接在内芯杆上第一内芯连接孔和第二内芯连接孔上，螺纹杆在转动时，能够使钢丝绳圈缠绕在螺纹杆的杆体上，进而可以带动内芯杆在芯棒体的外芯楔形杆上向靠近驱动机构的方向移动，从而使得内芯杆上的内芯活动座与外芯楔形杆上的外芯固定座之间产生相对位移，进而带动支撑机构向外扩张，使得外部的支撑壳体与软管内壁紧密接触，完成内扩张工作，相较于现有设计，本发明所设计的结构更为简单高效，操作起来更为方便；同时由于螺纹杆与中心螺纹孔之间的螺旋作用，当调节至合适的程度时，停止旋转松紧旋钮，即可使得支撑机构和支撑壳体保持在相应的扩张状态；而当完成内扩张工作后，反向旋转松紧旋钮，将装置本体取出即可。

(2)本发明的支撑机构包括主支撑组和副支撑组，主支撑组与副支撑组结构组成相同，主支撑组的第一支撑杆末端球状杆头转动连接在底部套筒上的支撑杆安装槽内，副支撑组的第一支撑杆末端球状杆头转动连接在外芯固定座上的支撑杆安装槽内，主支撑组和副支撑组的第一支撑杆远离球状杆头一端转动连接在支撑壳体的内壁面上，当驱动机构工作带动内芯机构与芯棒体之间发生相对位移时，由于底部套筒和底部的内芯活动座对第一支撑杆和第二支撑杆的限制作用，能够使得第一支撑杆和第二支撑杆旋转交叉撑开，同时在第二支撑杆远离球状杆头一端固定连接有滚轮杆，滚轮杆上转动连接有第一滚轮和第二滚轮，主支撑组和副支撑组的第一滚轮上活动连接有联动长杆，通过设置有联动长杆，能够更好的实现主支撑组和副支撑组之间的同步运动，能够更好的保证支撑结构的稳定性，而第二滚轮与支撑壳体的内壁相接触，能够更方便进行支撑机构的收放工作。

(3)本发明通过绳牵引驱动的方式，依靠安装在一侧的驱动机构收紧或松开钢丝绳圈，带动内芯杆沿芯棒体轴向移动，从而将支撑机构展开，同时，安装在第二支撑杆上的滚轮杆顶端的第二滚轮也会与支撑壳体内壁接触，增大支撑壳体与支撑结构之间的接触面积，从而保证其结构的稳定性和支撑机构收放的灵活性，当支撑壳体与软管内壁铺设的软泡沫塑料充分接触时，即可达到固定支撑的效果。需要注意的是，驱动机构使用时，带有钢丝绳圈的螺纹杆应当预先从连接座上旋出，并大体估算内芯杆的移动行程，这样做的目的是令螺纹杆和钢丝绳圈进行一个预缠绕，要保证螺纹杆旋入连接座足够深，以保证拉紧状态下足够的摩擦力和稳定性，确保芯棒体稳定，但又不能使螺纹杆旋入过多，导致与内芯杆平动发生干涉，从而影响到内芯杆的行程；而在卸载时，只需反向拧动旋钮，即可轻松将装置本体取出；考虑到软管的长度并不固定，装置本体的支撑位置也不固定，因此，在设计装置本体时，将装置本体所有的手动操作空间压缩到装置本体外圆柱体以内，从而保证即使当装置本体深入软管内部时，依然可以通过松紧旋钮的伸缩和加长，完成支撑机构的展开和收回等操作，从而大大提升的本发明的实用性；同时考虑到实际使用时，纤维缠绕制备工艺的管件不一定全是平行直线管件，还包括中凸型、中凹型、梯形等几种主要形状，针对这几种不同形状，可以将第一支撑杆和第二支撑杆的上端设计成可拆卸的接头式活动支撑杆，为了保证使用过程中的展开度一致，第一支撑杆和第二支撑杆的下端始终采用相同大小型号的球状杆头，保证主支撑组和副支撑组的动作始终同时、同步；在此基础上更换上端的支撑杆型号，可以实现不同类型内表面管件的扩张支撑，扩张范围从完全缩回状态到完全伸展状态为有效扩张范围。

附图说明

图1为本发明提出的用于筒形件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构的立体结构示意图；

图2为本发明提出的用于筒形件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构的闭合状态结构示意图；

图3为本发明提出的用于筒形件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构去除支撑壳体后的内部结构示意图；

图4为本发明提出的用于筒形件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构内芯机构的结构示意图；

图5为本发明提出的用于筒形件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构的芯棒体的结构示意图；

图6为本发明提出的用于筒形件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构的第一支撑杆的结构示意图。

图中标号说明：

1、芯棒体；101、顶部套筒；102、底部套筒；103、外芯楔形杆；104、外芯固定座；105、支撑杆安装槽；2、驱动机构；201、连接座；202、螺纹杆；203、松紧旋钮；204、环形座；3、内芯机构；301、内芯杆；302、内芯活动座；303、第一内芯连接孔；304、第二内芯连接孔；4、支撑机构；401、第一支撑杆；402、第二支撑杆；403、球状杆头；404、滚轮杆；405、第一滚轮；406、第二滚轮；407、联动长杆；5、支撑壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-6，用于筒形件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构，包括有芯棒体1，芯棒体1的顶端连接有驱动机构2，芯棒体1的内部设置有内芯机构3，内芯机构3与驱动机构2相匹配，芯棒体1和内芯机构3上连接有支撑机构4，支撑机构4包括有主支撑组和副支撑组，主支撑组和副支撑组均与芯棒体1和内芯机构3相连接，支撑机构4上还连接有支撑壳体5。

芯棒体1的两端设置为顶部套筒101和底部套筒102，顶部套筒101和底部套筒102之间均匀间隔固定连接有外芯楔形杆103，外芯楔形杆103上还固定连接有外芯固定座104，底部套筒102和外芯固定座104上沿圆周方向均匀设置有支撑杆安装槽105。

驱动机构2包括有连接座201、螺纹杆202和松紧旋钮203，连接座201固定连接在顶部套筒101的顶端，连接座201的底面上设置有中心螺纹孔，螺纹杆202螺旋连接在连接座201的中心螺纹孔上，素数松紧旋钮203固定连接在螺纹杆202的顶端，螺纹杆202的上端设置有连接通孔。

连接座201的底面上还固定连接有环形座204，环形座204设置在中心螺纹孔外围上方，环形座204的侧壁上对称设置有贯穿孔，贯穿孔与螺纹杆202上的连接通孔相匹配，环形座204周围的连接座201底面上设置有贯穿开口。

内芯机构3包括有内芯杆301，内芯杆301设置在芯棒体1内部，内芯杆301的外侧壁上固定连接有内芯活动座302，内芯活动座302与芯棒体1的外芯楔形杆103相匹配，内芯杆301通过内芯活动座302伸缩连接在芯棒体1的外芯楔形棒上。

内芯杆301的底端固定连接有第一弹簧，第一弹簧远离内芯杆301的一端固定连接在底部套筒102上，内芯杆301的顶端固定连接有第二弹簧，第二弹簧远离内芯杆301的一端固定连接在顶部套筒101上；内芯杆301的顶端侧壁上还对称设置有第一内芯连接孔303和第二内芯连接孔304，第一内芯连接孔303、第二内芯连接孔304与连接通孔、贯穿孔之间连接有钢丝绳圈，钢丝绳圈一端固定连接在第一内芯连接孔303上，钢丝绳圈另一端穿过连接座201上的贯穿开口、环形座204上的贯穿孔和螺纹杆202上的连接通孔与第二内芯连接孔304固定连接。

本发明的芯棒体1、驱动机构2和内芯机构3三者相互配合，使用时，旋转驱动机构2的松紧旋钮203，松紧旋钮203带动螺纹杆202在连接座201的中心螺纹孔上转动，在螺纹杆202上的连接通孔上贯穿连接有钢丝绳圈，钢丝绳圈的两端穿过连接座201内部的环形座204上的贯穿孔最终分别固定连接在内芯杆301上第一内芯连接孔303和第二内芯连接孔304上，螺纹杆202在转动时，能够使钢丝绳圈缠绕在螺纹杆202的杆体上，进而可以带动内芯杆301在芯棒体1的外芯楔形杆103上向靠近驱动机构2的方向移动，从而使得内芯杆301上的内芯活动座302与外芯楔形杆103上的外芯固定座104之间产生相对位移，进而带动支撑机构4向外扩张，使得外部的支撑壳体5与软管内壁紧密接触，完成内扩张工作，相较于现有设计，本发明所设计的结构更为简单高效，操作起来更为方便；同时由于螺纹杆202与中心螺纹孔之间的螺旋作用，当调节至合适的程度时，停止旋转松紧旋钮203，即可使得支撑机构4和支撑壳体5保持在相应的扩张状态；而当完成内扩张工作后，反向旋转松紧旋钮203，将装置本体取出即可。

实施例2：

请参阅图1-6，结合实施例1的基础有所不同之处在于，主支撑组和副支撑组均包括有多组第一支撑杆401和第二支撑杆402，第一支撑杆401和第二支撑杆402中间通过连接铰链转动连接，第一支撑杆401和第二支撑杆402靠近芯棒体1一侧固定连接有球状杆头403，主支撑组的第一支撑杆401末端球状杆头403转动连接在底部套筒102上的支撑杆安装槽105内，副支撑组的第一支撑杆401末端球状杆头403转动连接在外芯固定座104上的支撑杆安装槽105内，主支撑组和副支撑组的第一支撑杆401远离球状杆头403一端转动连接在支撑壳体5的内壁面上。

主支撑组和副支撑组的第二支撑杆402末端球状杆头403转动连接在内芯活动座302上的支撑杆安装槽105内，第二支撑杆402远离球状杆头403一端固定连接有滚轮杆404，滚轮杆404上转动连接有第一滚轮405和第二滚轮406，主支撑组和副支撑组的第一滚轮405上活动连接有联动长杆407，第二滚轮406与支撑壳体5的内壁面相接触。

本发明的支撑机构4包括主支撑组和副支撑组，主支撑组与副支撑组结构组成相同，主支撑组的第一支撑杆401末端球状杆头403转动连接在底部套筒102上的支撑杆安装槽105内，副支撑组的第一支撑杆401末端球状杆头403转动连接在外芯固定座104上的支撑杆安装槽105内，主支撑组和副支撑组的第一支撑杆401远离球状杆头403一端转动连接在支撑壳体5的内壁面上，当驱动机构2工作带动内芯机构3与芯棒体1之间发生相对位移时，由于底部套筒102和底部的内芯活动座302对第一支撑杆401和第二支撑杆402的限制作用，能够使得第一支撑杆401和第二支撑杆402旋转交叉撑开，同时在第二支撑杆402远离球状杆头403一端固定连接有滚轮杆404，滚轮杆404上转动连接有第一滚轮405和第二滚轮406，主支撑组和副支撑组的第一滚轮405上活动连接有联动长杆407，通过设置有联动长杆407，能够更好的实现主支撑组和副支撑组之间的同步运动，能够更好的保证支撑结构的稳定性，而第二滚轮406与支撑壳体5的内壁相接触，能够更方便进行支撑机构4的收放工作。

实施例3：

基于实施例1-2但有所不同之处在于，

用于筒形管件纤维缠绕制备工艺的内扩张展开机构的展开方法，包括以下步骤：

s1、使用前，将一次性橡胶管套在支撑壳体5上，一次性橡胶管套随支撑壳体5扩张；

s2、将待扩张的软管内壁上用软泡沫塑料进行包覆，降低支撑壳体5和软管内壁之间的相互作用；

s3、将套有一次性橡胶管套的装置本体推入至软管内，通过松紧旋钮203调节螺纹杆202相对于连接座201的长度，进而调节内芯杆301的位置，使得支撑机构4带动支撑壳体5向外扩张；

s4、扩张至合适程度后，停止旋转松紧旋钮203，通过螺纹杆202与连接座201上中心螺纹孔的螺纹配合实现二者之间的紧密固定；

s5、完成扩张工作后，反向旋转松紧旋钮203，将装置本体从软管中取出。

本发明通过绳牵引驱动的方式，依靠安装在一侧的驱动机构2收紧或松开钢丝绳圈，带动内芯杆301沿芯棒体1轴向移动，从而将支撑机构4展开，同时，安装在第二支撑杆402上的滚轮杆404顶端的第二滚轮406也会与支撑壳体5内壁接触，增大支撑壳体5与支撑结构之间的接触面积，从而保证其结构的稳定性和支撑机构4收放的灵活性，当支撑壳体5与软管内壁铺设的软泡沫塑料充分接触时，即可达到固定支撑的效果。需要注意的是，驱动机构2使用时，带有钢丝绳圈的螺纹杆202应当预先从连接座201上旋出，并大体估算内芯杆301的移动行程，这样做的目的是令螺纹杆202和钢丝绳圈进行一个预缠绕，要保证螺纹杆202旋入连接座201足够深，以保证拉紧状态下足够的摩擦力和稳定性，确保芯棒体1稳定，但又不能使螺纹杆202旋入过多，导致与内芯杆301平动发生干涉，从而影响到内芯杆301的行程；而在卸载时，只需反向拧动旋钮，即可轻松将装置本体取出；考虑到软管的长度并不固定，装置本体的支撑位置也不固定，因此，在设计装置本体时，将装置本体所有的手动操作空间压缩到装置本体外圆柱体以内，从而保证即使当装置本体深入软管内部时，依然可以通过松紧旋钮203的伸缩和加长，完成支撑机构4的展开和收回等操作，从而大大提升的本发明的实用性；同时考虑到实际使用时，纤维缠绕制备工艺的管件不一定全是平行直线管件，还包括中凸型、中凹型、梯形等几种主要形状，针对这几种不同形状，可以将第一支撑杆401和第二支撑杆402的上端设计成可拆卸的接头式活动支撑杆，为了保证使用过程中的展开度一致，第一支撑杆401和第二支撑杆402的下端始终采用相同大小型号的球状杆头403，保证主支撑组和副支撑组的动作始终同时、同步；在此基础上更换上端的支撑杆型号，可以实现不同类型内表面管件的扩张支撑，扩张范围从完全缩回状态到完全伸展状态为有效扩张范围。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。