一种气瓶用碳纤维缠绕装置及其方法与流程

本发明涉及碳纤维瓶，具体的说是一种气瓶用碳纤维缠绕装置及其方法。

背景技术：

1、碳纤维瓶即碳纤维缠绕复合气瓶，碳纤维缠绕复合气瓶比金属气瓶（钢瓶，铝合金无缝气瓶）具有更优良的性能，气瓶工作压力30mpa，从而增加了储气量，重量比同容积的金属气瓶减轻50%，使使用者更加轻松自如，在高层楼或深度的地下如矿井等遇到救护情况或严重灾害情况下使用更方便。复合气瓶也是电的不良导体，并且复合气瓶在侵蚀和腐蚀场合下呈现中和性，因而更加安全。

2、纤维缠绕工艺是储氢瓶制备过程中的重要环节，主要分为湿法缠绕、干法缠绕和干湿法缠绕。其中，湿法缠绕是将碳纤维丝束进行浸渍处理，再在张应力控制下直接缠绕于芯模上。该方法生产成本低，是高压储氢瓶最常见的缠绕工艺。

3、在湿法缠绕方式中，需使树脂依附于纤维丝上，因树脂多为粘稠性液体，在纤维丝牵引移动过程中，树脂常因过量依附而产生额外的粘连流失，易出现树脂滴漏问题。且在纤维丝穿过含有树脂的浸脂仓内腔中时，因树脂的粘稠性，当纤维丝的牵引移动速度超过树脂的流动愈合速度时，在纤维丝进入树脂的部位往往会造成大量气泡的涌入，并在纤维丝的牵引作用下，遍布整个树脂填充腔室，气泡的进入往往会造成纤维丝与树脂之间形成空隙，从而造成了纤维丝表面的局部树脂缺失，造成碳纤维和树脂比例难调控，使气瓶成型效果差。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种气瓶用碳纤维缠绕装置，从而解决了现有的湿法碳纤维缠绕作业时，难以对过量树脂进行及时排出收集，在避免碳纤维丝粘连打结的同时，提升其与气瓶之间的缠绕强度和气瓶成型效果更好的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种气瓶用碳纤维缠绕装置的使用方法，包括以下步骤：

3、s1、运行检查：首先将适当体积的树脂填充到浸脂仓中，并检查各工位运行顺滑程度，随后，将气瓶安装到套入轴上；

4、s2、纤维浸脂：通过工作人员牵引纤维丝进行移动，使其端部依次穿过浸脂仓、过渡筒、移动部及过渡板，随后，缠绕于气瓶上；

5、s3、缠绕成型：启动翻转机进行工作，使气瓶处于转动状态，启动加热丝进行工作，使穿过其中的纤维丝及树脂均保持适当的韧性及黏稠度，并通过移动平台将纤维丝按预定路径连续缠绕到气瓶上，使气瓶成型；

6、s4、废料收集：纤维丝缠绕过程中，通过过渡筒对纤维丝上粘连的过量树脂进行剥离，缠绕过程中受挤压滴落的树脂则通过废料仓进行二次收集。

7、此外本发明还提供了一种气瓶用碳纤维缠绕装置，包括气瓶、纤维丝、翻转机、移动平台和浸脂仓，气瓶位于置物板上。

8、所述翻转机固定安装于置物板的前部两端，翻转机上转动安装有套入轴，气瓶固定安装于两个套入轴之间；

9、所述移动平台位于置物板的一侧，移动平台中的固定部与置物板固定连接，移动平台中的移动部活动安装于固定部上，且移动部可同时进行水平移动、垂直升降及旋转运动；

10、所述浸脂仓固定安装于置物板后部，浸脂仓内填充有树脂，移动部靠近浸脂仓的一侧固定安装有过渡筒，移动部远离浸脂仓的一侧固定安装有过渡板，纤维丝由浸脂仓进入，依次贯穿过渡筒、移动部和过渡板后，缠绕于气瓶外围。

11、优选的，所述翻转机的下部固定安装有废料仓，废料仓位于气瓶的下方，废料仓朝向气瓶的一侧为开口结构，废料仓内通过拉簧滑动连接有揉压布，揉压布的中部呈环状包裹于气瓶的外侧，两个翻转机之间通过滑动配合的方式共同安装有伸拉杆，伸拉杆的中部与揉压布的上端固定连接，套入轴上固定安装有凸轮，且伸拉杆的端部滑动抵靠在凸轮上。

12、优选的，所述过渡板对称安装于移动部的两侧，靠近气瓶方向的两个过渡板端部之间共同安装有推正轴，两个推正轴上下错位，且纤维丝滑动贯穿两个推正轴之间的间隙，过渡板的内板面安装有加热丝。

13、优选的，所述过渡筒的上部为开口结构，过渡筒的底部与浸脂仓相连通，过渡筒靠近移动部的一端固定安装有内置筒，纤维丝贯穿内置筒的中心部位，内置筒的内壁与纤维丝滑动贴合，且内置筒的底部均匀开设有与过渡筒内腔相连通的漏液孔。

14、优选的，所述内置筒的中上部沿纤维丝延伸方向均匀开设有孔槽，每个孔槽内放置有若干排液球，且排液球滚动贴合于纤维丝的上部。

15、优选的，所述置物板的后部固定安装有正位板，正位板为匚型结构，且过渡筒贯穿正位板，正位板的上端中部转动安装有正位轮，移动部上固定连接有正位带，正位带经置物板上转向轴转向限位后缠绕于正位轮上，内置筒靠近正位板的一端转动安装有摆轴，位于内置筒内侧的摆轴为磁性材料，且摆轴与排液球相吸附，正位轮的一侧侧壁均匀安装有突出杆，且摆轴的端部与突出杆滑动抵靠。

16、优选的，所述过渡筒的上端开口部位滑动安装有推板，推板位于纤维丝的上方，推板的一侧通过弹簧与正位板弹性连接，正位轮的一侧侧壁周向设置有突出环，且突出环与推板的端部滑动抵靠，推板的下侧均匀安装有推爪，推爪为“w”结构，且推爪滑动贴合于纤维丝上。

17、优选的，所述浸脂仓的中部两端均排列设置有梳齿，梳齿与多股纤维丝交错配合，浸脂仓的两端均为封闭腔室，封闭腔室的中下部固定安装有封闭板，封闭板与浸脂仓上均开设有加注槽，且两个加注槽相互远离错位。

18、优选的，所述浸脂仓的中部转动安装有多个滚轴，纤维丝呈波浪状依次滑动穿过多个滚轴，纤维丝浸润于树脂中，浸脂仓的中部两侧对称安装有举升板，举升板为与纤维丝延伸方向相适配的波浪形结构，举升板的上部放置有若干消泡球，且消泡球与纤维丝滚动贴合。

19、本发明的有益效果：

20、（1）在本发明中，废料仓可直接对气瓶下方滴落的树脂进行承接，使揉压布自身进行往复上下移动，以此对气瓶的外表面形成连续性擦拭效果，并使树脂填满缝隙，提升气瓶的表面光滑性，同时，通过自身的振动提升其表面附着多余树脂的向下流动能力，避免树脂的二次堆积及因气瓶转速过快造成的飞溅，提升树脂的收集率。

21、（2）在本发明中，通过封闭腔室的使用，在后续树脂的补充添加作业时，可使新加注树脂与使用中树脂进行区分，通过加注槽的缓慢通过性，可使树脂形成一种连续补充的状态，同时使浸脂仓内浸润工作区域的树脂保持合理的液位，避免纤维丝的过量粘连，上下交错设置的多个滚轴，可增加纤维丝在树脂中的通过距离，同时使纤维丝折弯的方式，间接性消除纤维丝内部自身形成的空隙，消泡球的使用，在纤维丝的牵引带动下，通过球体在树脂中的滚动挤压，可加速树脂中气泡的消解及排出，进一步提升树脂与纤维丝之间的接触强度，提升后续的缠绕贴合强度。

22、（3）在本发明中，“w”结构的推爪在移动过程中，其与前进路径上的纤维丝始终保持倾斜的接触推进状态，通过相互错位的推压，在避免纤维丝粘连打结的同时，利用自身的倾斜角度，加速纤维丝表面过量树脂的滴落过程，提升树脂的回流速率，同时降低后续树脂二次推离作业时的负载；通过球体的滚压作用，在不破坏纤维丝自身强度的条件下，使纤维丝自身之间的间隙增大，进一步提升树脂的向下通过率，并通过摆轴拨动及磁性作用，使排液球产生上下及水平方向上的移动，在提升排液球摆动能力的同时，使排液球在纤维丝的上部形成一种按压效果，进一步增强树脂的向下流动性，同时避免了内置筒内部空腔中的树脂堆积，提升连续工作时的流顺性，通过排出过量的树脂，可提升气瓶与纤维丝之间的缠绕贴合程度，提升使用性能，使气瓶成型效果更好。