[发明专利]用于纤维湿法缠绕工艺的纤维无损浸胶装置

说明书

本发明公开了用于纤维湿法缠绕工艺的纤维无损浸胶装置，包括：浸胶盒，浸胶盒中设有至少一条竖向的浸胶通道，每条浸胶通道的上端与一根进胶管连通，每条浸胶通道的下端与一根出胶管连通，每条浸胶通道所在的浸胶盒前后侧壁上分别设有对应的通孔，浸胶盒前侧壁上的通孔为纤维束出口，浸胶盒后侧壁上的通孔为纤维束进口，使得待浸胶的纤维束能横向贯穿对应的浸胶通道；纤维浸胶过程中与浸胶盒无接触且通过纤维束出口最窄处的孔径来控制纤维束上粘附的树脂胶液的厚度；并且，横向贯穿浸胶通道的纤维束能与浸胶通道中由上往下流动的树脂胶液相交汇，使纤维束上能粘附有树脂胶液而实现无损浸胶，掉落到浸胶通道底部的树脂胶液能从对应的出胶管流出。

技术领域

本发明涉及用纤维湿法缠绕工艺生产储氢气瓶的生产设备，尤其涉及纤维浸胶工序用的浸胶装置。

背景技术

目前，氢燃料电池汽车上的车载储氢气瓶主要采用铝内胆纤维缠绕气瓶或塑料内胆纤维缠绕气瓶，这两种储氢气瓶的结构相同，即在铝内胆或塑料内胆上由内向外依次设置有纤维增强层和纤维保护层，将浸渍有树脂胶液的碳纤维采用纤维湿法缠绕工艺缠绕在铝内胆或塑料内胆上就能最终形成纤维增强层，将浸渍有树脂胶液的玻璃纤维采用纤维湿法缠绕工艺缠绕在纤维增强层上就能最终形成纤维保护层。可见，将树脂胶液浸渍粘附到纤维上的纤维浸胶工序是纤维湿法缠绕工艺的重要前置工序步骤。目前，用于纤维浸胶工序的装置包括：沿着纤维的前进方向依次设置的装有树脂胶液的敞口胶槽、挤胶辊和刮胶刀。工作时，在牵引装置的牵引下将张紧的纤维束先输入敞口胶槽内浸渍树脂胶液，然后再使纤维束通过挤胶辊从而对纤维束进行挤压，使纤维束上的胶液尽可能分布均匀，接着用刮胶刀将纤维束上多余的胶液刮除。在实际生产中，用以浸胶的纤维束大多采用横截面呈矩形的扁平形状的纤维束，通常该矩形的宽度范围为1-2mm、长度范围为5-8mm；也有采用横截面呈圆形的圆柱形状的纤维束，通常该圆形的直径范围在3-5mm。上述纤维浸胶装置存在以下缺陷：一、挤胶辊和刮胶刀极易造成纤维束中大量的纤维损伤或者纤维起毛，最终影响车载储氢气瓶的纤维增强层和纤维保护层的承压性能；二、树脂胶液由多种成分配成，敞口胶槽中的树脂胶液使用一段时间后会分层，同时胶槽敞口还易落灰，这样导致其内的树脂胶液的温度和质量都不受控，使得胶槽中的胶液需要定期更换，这样会造成胶液的大量浪费；三、牵引装置牵引纤维束离开敞口胶槽时会带出过多的胶液，造成了胶液的浪费。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于纤维湿法缠绕工艺的纤维无损浸胶装置，该装置在纤维束浸胶过程中不会损伤纤维束，纤维浸胶效率、质量更高，并且树脂胶液的利用率更高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：用于纤维湿法缠绕工艺的纤维无损浸胶装置，包括：浸胶盒，浸胶盒中设置有至少一条竖向的浸胶通道，每条浸胶通道的上端与一根进胶管连通，每条浸胶通道的下端与一根出胶管连通，每条浸胶通道所在的浸胶盒前后侧壁上分别设置有对应的通孔，浸胶盒前侧壁上的通孔为纤维束出口，浸胶盒后侧壁上的通孔为纤维束进口，使得待浸胶的纤维束能横向贯穿对应的浸胶通道；纤维束出口的孔径满足如下要求：当待浸胶的纤维束为横截面为矩形的扁平形状的纤维束时，纤维束出口最窄处的内壁与纤维束之间具有间隙，该间隙的距离范围为纤维束厚度的0.4-0.6倍，当待浸胶的纤维束为圆柱形纤维束时，纤维束出口最窄处的内壁与纤维束之间具有间隙，该间隙距离范围为纤维束横截面直径的0.4-0.6倍；并且，横向贯穿浸胶通道的纤维束能与浸胶通道中由上往下流动的树脂胶液相交汇，从而使纤维束上能粘附有树脂胶液而实现浸胶，掉落到浸胶通道底部的树脂胶液能从对应的出胶管流出。

进一步地，前述的用于纤维湿法缠绕工艺的纤维无损浸胶装置，其中：纤维束出口与纤维束进口的口径均由外向内逐渐增大，且纤维束进口与纤维束出口的底面均由外向内向下倾斜。

进一步地，前述的用于纤维湿法缠绕工艺的纤维无损浸胶装置，其中：当待浸胶的纤维束为圆柱形纤维束时，纤维束进口与纤维束出口均为口径由外向内逐渐变大的圆台形通孔，纤维束出口最窄处位于浸胶盒前侧壁上的圆台形通孔的最前端，纤维束进口与纤维束出口的任一母线与其轴线之间的夹角范围为10-15°。