[实用新型]碳纤维复合材料转子

说明书

技术领域

本实用新型属于离心机的转子结构，尤其涉及一种使用碳纤维复合材料制成的离心机的转子结构。

背景技术

现有技术中的离心机的转子和储能飞轮转子多数以钢或铝合金材料金属为主，部分使用碳纤维加金属内置件加工成型(如发明201010190311.0)，转子的启动转动惯性大，前者重量过重，只适合低转速使用，无法实现高转速，启动电流大，运行中的噪声、振动也大，使用碳纤维制作的转子重量轻，转速高，但是刚性过大，韧性较差，一但出现故障则会瞬间炸裂，造成严重的事故甚至伤害使用者之生命。

实用新型内容

本实用新型提供一种碳纤维复合材料转子，其目的解决现有技术存在的缺点，提供一种重量轻，刚度大，柔韧性好的离心机转子。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种碳纤维复合材料转子，包括转子本体，转子本体的顶端设有端盖，转子本体的底端设有装配孔，其特征在于：转子本体具有金属体，金属体外包裹固设有碳纤维材料内层，内层之外包裹固设有碳纤维和凯夫拉纤维混合材料的外层。

具有弹性的碳纤维改性氟橡胶材质的端盖紧密嵌设在转子本体的顶端所设的盖口内。

转子本体的底端设有的装配孔为锥形并设有键槽。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的重量比一般碳纤维转子更轻，最大转速高，并且有良好的柔韧性，即便出现故障也不会炸裂成碎块伤人。本实用新型内层为刚性强的碳纤维，外层为碳纤维和凯夫拉纤维混合材料，能更有有效的提高产品的环向抗拉强度，确保整个产品在高速运转时不会撕裂变形，保证使用者的生命及财产安全。碳纤维复合材料转子的外层的层部强度极大的提高，没有空隙，无分层；外层的结构成环形结构，将内层的材料紧密的包裹起来，在出现故障时，高强度的碳纤维和凯夫拉纤维混合材料纤维会防止内层碎块飞出伤人，同时比传统碳纤维和金属产品相比，减轻了离心机转子的重量，减小空气阻力和防止外溢，这样转子驱动系统的启动电流和运行中的工作电流相应减小，整机的振动和噪音也减小了，同时还降低了原材料消耗和加工的成本。本实用新型的方案适合大批量重复生产，质量稳定，动平衡良好，可以提高使用者的最终使用效果，提升产品质量。碳纤维和凯夫拉纤维混合材料膨胀系数极低，因而不会产生抱死可松动的问题，因此可以在使用过程中防止过紧或过松问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型侧视图；

图2是图1的A-A剖面图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型的转子本体1具有金属体11(金属体材料为铝合金或钢)，金属体11之外的部分分为内外两层，具有碳纤维材料内层12，碳纤维材料内层12包裹固设在金属体11外，内层12之外包裹固设有碳纤维和凯芙拉纤维混合材料的外层13。外层13厚度占内层12和外层13总厚度的30％。碳纤维和凯芙拉纤维混合材料为70％的碳纤维和30％的凯芙拉纤维混编而成，制造外层13时，先制得金属体11和内层12，然后将碳纤维和凯芙拉纤维混合材料注入37％的环氧树脂(以及适量胺类固化剂)，树脂含量控制在碳纤维和凯芙拉纤维混合材料重量的37％(偏差2％)，预成型后置成预成型体，后通过模具加工，在模具内加入适当的压力和温度，后固化成型，固化温度控制在125度(偏差不超过2度)保持90分钟，然后降温到60度，固化湿度控制在70度(偏差不超过5度)，缠绕张力控制在3公斤，固化成型后做动平衡调整动平衡量可以做到21000转时0.1克，然后精加工就可以投入使用。

具有弹性的碳纤维改性氟橡胶材质的端盖2紧密嵌设在转子本体1的顶端所设的盖口内。碳纤维改性氟橡胶材质的端盖2作为密封件有适当的弹性，在离心力作用下，会自动变大，后由于离心力的作用紧密的跟盖口密封起来，相对传统的硬质密封有更好的密封性能，而且速度越快，密封性能越好。

转子本体1的底端设有的装配孔14为锥形并设有键槽15。底部的便携锥形装配则容易将驱动器和转子紧密配合起来，不会产生配合间隙过大过松的问题，因而转动更平稳。噪音更小。

上述产品制成后进行检验，检验标准为：

最大转速超过21000转，不能有任何破损，没有明显的振动，耐30％硫酸，50％片碱溶液24小时不变形。在100摄氏度放置48小时不开形不变色。体密度小于1.65克每立方厘米。

本实用新型单个产品的重量比金属转子轻80％左右。比纯碳纤维转子轻10％，是目前最轻最强的转子。使用转速和安全性能也大幅提高。有良好的使用价值和推广价值。本产品的使用最高转速可达到50000转/分钟，远超过现在的金属转子10000转/分钟，碳纤维转子21000转/分钟。