[实用新型]大丝束碳纤维、玻璃纤维复合材料预浸设备

说明书

技术领域

 本实用新型属于纤维复合材料加工技术领域，特别是涉及大丝束碳纤维、玻璃纤维复合材料预浸设备。

背景技术

随着风能技术的发展和海上风力发电的开发，风力发电机的叶片向大型化发展，5WM以上的叶片必须使用大丝束碳纤维预浸料，这种预浸料要求750g/㎡，必须用大型、重型的预浸设备来制备。碳纤维是一种力学性能优异复合新材料，在各种规格的碳纤维中，24K以上大丝束碳纤维相对讲价格便宜，但其内部浸润性差，单丝容易产生空隙等缺陷，在成形过程中出现纤维弯曲及铺层角度错位的可能性增加，导致力学性能不能满足结构设计要求。为了增强其力学性能，一般是将碳纤维经过预浸机被树脂浸渍，使每根碳纤维表面均包覆一层树脂。公知技术中的预浸机其预浸料幅宽最大为48英寸，幅宽为1000mm为多数，所制备的预浸料只能在200g/㎡以下，这就限制了传统设备不能为风能叶片提供500g/㎡以上的预浸料。

在碳纤维预浸设备中需要配置几个乃至几百个纤维纱筒，如此多的纤维纱筒释放纤维时，其张力要保持一致。目前，传统纱筒架上的每个纤维纱筒放纱张力要单独调节，具体的，在每个纤维纱筒芯的一端配置刹车盘，刹车带挂在刹车盘上，刹车盘的一端固定在纱架上，另一端悬挂重物，通过增加或减少重物重量来调节放纱张力。上述放纱张力调节方式操作起来费时费力，工作效率低，且多个纤维纱筒放纱张力的一致性很难保证。

将大丝束碳纤维进行薄层化处理可提高其力学性能和内部浸润型。目前，关于大丝束薄层化技术的研究主要有超声波方法和压缩空气气吹两种法，超声波方法是对大丝束碳纤维施加一定效率的超声波，使其展开而薄层化，压缩空气气吹法将纤维束吹散而实现薄层化。上述两种方法目前还处于理论研究阶段，未形成产业化的设备。

在大丝束碳纤维复合材料预浸过程中，需要将树酯胶膜加热熔化浸渍入增强碳纤维中去，这个过程需要通过多对热复合压辊装置来完成。在预浸料设备过程中，树脂浸渍入纤维的过程中一般需要三对热压辊完成热复合，传统的热压辊装置多采用杠杆加压方式。其结构为下热压辊通过轴承固定在机架上，上热压通过辊轴承支撑安装在杠杆臂上，杠杆臂一端与绞链连接，另一端连接气缸或液压缸。气缸活塞杆向下运动时，上热压辊与下热压辊之间间隙减小，在本身加热状态下，树脂膜与纤维在两辊之间通过，完成浸渍过程。由于热压辊之间的间隙决定树脂浸渍纤维的质量，因此在浸渍过程中需要精密地测量两热压辊之间的间隙，且两辊间隙的变化反映圆弧的变化。树脂浸渍纤维后，反映纤维厚度上的变化需要在垂直于纤维方向上测量其厚度，上述结构测量到的圆弧变化存在着测量上的误差。目前，在检测手段上大多采用数字光栅尺，而数字光栅尺只能检测直线距离，无法检测圆弧距离。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种纤维分散均匀、浸润完全、空隙率低、减小热复合压辊工作状态时的变形，提高复合材料预浸质量的大丝束碳纤维、玻璃纤维复合材料预浸设备。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

大丝束碳纤维、玻璃纤维复合材料预浸设备，该设备依次包括纤维纱筒架、纤维排序装置、纤维薄层化处理装置、牵引装置、有纬布放卷装置、树脂胶膜产生装置、热复合压辊装置、热板、冷却板、整形处理装置以及成品收卷装置，其特征在于：

所述纤维纱筒架包括：设置在纤维纱筒芯一端的刹车盘及一端固定在纱架上另一端连接拉簧的刹车带，在每排纱筒芯的一侧平行设有一组纵向张力框架，所述纵向张力框架由平行设置的上下两横梁、设在横梁两端的垂直方向的连接梁及设在横梁中部的垂直方向的支撑梁构成，所述拉簧的另一端固定连接在横梁上，数组纵向张力框架的支撑梁通过横向拉杆固连，在横向拉杆的端部设有丝杆螺母结构，所述螺母固定在横向拉杆上，所述丝杠通过轴承转动安装在纱架上，丝杆的端部固装有手轮，所述纤维纱筒架还包括数组纵向张力框架的支撑导向结构；

所述纤维薄层化处理装置包括：机架、安装在机架下端的变频电机、通过轴支座平行安装在机架上的数个动力轴，设置在机架上方的与动力轴一一对应的数个花轴，所述动力轴与花轴之间设有由曲柄盘、连杆和第一滑块构成的曲柄滑块机构，在机架上端固定安装有支架，所述支架与第一滑块通过直线导轨副连接；所述曲柄盘固装在动力轴的端部；所述花轴由两端圆盘、同圆等分固定在两端圆盘上的数根金属杆，及同轴固定在两端圆盘外的伸出轴构成，所述伸出轴转动安装在第一滑块上；所述变频电机与相邻的动力轴之间设有传动机构，数个动力轴之间设有同步传动机构；