一种连续碳纤维缠绕复合增强波纹管及其制备方法
阅读说明：本技术 一种连续碳纤维缠绕复合增强波纹管及其制备方法 (Continuous carbon fiber winding composite reinforced corrugated pipe and preparation method thereof ) 是由 刘俊峰 汪进南 李红卫 田祥军 扶银 周文军 周德武 于 2020-12-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种连续碳纤维缠绕复合增强波纹管及其制备方法,包括基体、增强体和芯体,所述基体采用高密度聚乙烯材料,增强体采用碳纤维材料,所述芯体采用热固性树脂材料,所述增强体位于芯体的外表面,所述基体位于增强体的外表面,通过在涂抹箱的内部设置转动套,利用空心杆上的长条槽,能够对浸润树脂进行吸收,再利用转动电机上的驱动齿轮与转动齿轮上的啮合关系,能够使得海绵套进行转动,当芯体插入海绵套的内部时,能够在芯体的外表面均匀的涂上浸润树脂,此结构较为简单,不仅能够防止涂抹不均的情况出现,同样能够在后续的缠绕工序后,防止缠绕的碳纤维掉落。(The invention discloses a continuous carbon fiber winding composite reinforced corrugated pipe and a preparation method thereof, which comprises a substrate, a reinforcement body and a core body, the matrix is made of high-density polyethylene material, the reinforcement is made of carbon fiber material, the core is made of thermosetting resin material, the reinforcement is positioned on the outer surface of the core, the matrix is positioned on the outer surface of the reinforcement, the rotating sleeve is arranged in the smearing box, the soaked resin can be absorbed by utilizing the long groove on the hollow rod, the sponge sleeve can be rotated by utilizing the meshing relation between the driving gear on the rotating motor and the rotating gear, when the core inserts the inside of sponge cover, can be in the even infiltration resin of scribbling of surface of core, this structure is comparatively simple, not only can prevent to scribble uneven condition and appear, can prevent equally behind subsequent winding process that winding carbon fiber from dropping.)
技术领域
本发明涉及波纹管技术领域，具体涉及一种连续碳纤维缠绕复合增强波纹管及其制备方法。
背景技术
在对碳纤维复合管件进行加工时，通常会使用碳纤维缠绕工艺，碳纤维缠绕成型是把浸润树脂后的碳纤维复合丝束在张力的控制下按照一定的方向缠绕到圆柱形的芯模上，加热固化成型后脱模处理之后得到碳纤维复合管件。
中国专利公开了一种碳纤维复合管件缠绕加工成型方法(公开号：CN111497201A)，该专利包括采用一种碳纤维复合管件缠绕加工装置配合完成，所述加工成型方法包括以下步骤：步骤一、粘贴碳纤维复合丝束：将碳纤维复合丝束一端粘贴在芯模表面；步骤二、缠绕碳纤维复合丝束：通过驱动电机带动转动轴和芯模转动，通过往复电机带动移动板和芯模沿着导向杆往复运动，从而将碳纤维复合丝束缠绕在芯模表面；步骤三、固化成型碳纤维复合管，该专利中主要将碳纤维的表面涂上树脂，然后通过震动的方式使得碳纤维表面的树脂较为均匀，然后将碳纤维缠绕在芯体的表面，但是在震动后，碳纤维表面的树脂极少，因此在缠绕后，很容易导致碳纤维的脱落。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种连续碳纤维缠绕复合增强波纹管及其制备方法，解决通过震动的方式使得碳纤维表面的树脂较为均匀，然后将碳纤维缠绕在芯体的表面，但是在震动后，碳纤维表面的树脂极少，因此在缠绕后，很容易导致碳纤维的脱落。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种连续碳纤维缠绕复合增强波纹管，包括基体、增强体和芯体，所述基体采用高密度聚乙烯材料，增强体采用碳纤维材料，所述芯体采用热固性树脂材料，所述增强体位于芯体的外表面，所述基体位于增强体的外表面；
该连续碳纤维缠绕复合增强波纹管的制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将热固性树脂材料放入单螺杆挤出机中，并在210℃的温度下挤出芯体；
步骤二：将芯体放入缠绕装置中，并将芯体的外表面涂抹一层浸润树脂，然后将碳纤维缠绕在芯体的外表面，并将芯体和增强体进行烘干，从而得到管道A；
该缠绕装置的使用方法为：首先将纤维辊固定在支撑板上，并将碳纤维穿过贯穿孔和线圈，然后向涂抹箱的内部导入浸润树脂，此时启动转动电机带动空心杆进行转动，从而使得海绵套吸收浸润树脂，然后通过伺服电机的转动将芯体推至海绵套内，海绵套吸收的浸润树脂涂在芯体运动的过程中涂抹在其表面，然后启动转动马达，使得碳纤维缠绕在芯体的表面，最后经过烘干灯进行烘干即可；
步骤三：将管道A从缠绕装置上取下，并放入固化炉中进行固化，然后在管道A的外表面包裹挤出高密度聚乙烯材料，从而制得连续碳纤维缠绕复合增强波纹管。
本发明还公开了一种连续碳纤维缠绕复合增强波纹管的制备方法：该连续碳纤维缠绕复合增强波纹管的制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将热固性树脂材料放入单螺杆挤出机中，并在210℃的温度下挤出芯体；
步骤二：将芯体放入缠绕装置中，并将芯体的外表面涂抹一层浸润树脂，然后将碳纤维缠绕在芯体的外表面，并将芯体和增强体进行烘干，从而得到管道A；
步骤三：将管道A从缠绕装置上取下，并放入固化炉中进行固化，然后在管道A的外表面包裹挤出高密度聚乙烯材料，从而制得连续碳纤维缠绕复合增强波纹管。
作为本发明进一步的方案：该缠绕装置包括工作底板，所述工作底板的顶部固定连接有涂抹箱，所述涂抹箱的一侧固定连接有支撑块，所述工作底板顶部的一侧固定连接有包裹组件，所述涂抹箱的内部设置有涂抹组件；
所述涂抹组件包括位于支撑块顶部的转动电机，所述转动电机的输出端固定连接有驱动齿轮，所述涂抹箱的两侧均贯穿有转动套，两个所述转动套的内表面均开设有阶梯通槽，两个阶梯通槽相对的一侧之间转动连接有空心杆，所述空心杆的外表面与阶梯通槽的内表面转动连接，所述空心杆的外表面固定连接有转动齿轮，所述转动齿轮的外表面与驱动齿轮的外表面相啮合，所述空心杆的内表面固定连接有海绵套，所述空心杆的顶部和底部均开设有长条槽。
作为本发明进一步的方案：所述包裹组件包括位于工作底板顶部的支撑板，所述支撑板的一侧开设有通孔，所述支撑板的一侧设置有纤维辊，所述纤维辊一侧的上方和下方均固定连接有长条板，所述长条板为一种L形构件，并且长条板的一侧与通孔的内表面相接触，所述纤维辊外表面转动连接有绕线套，所述纤维辊的另一侧固定连接有外齿圈，所述外齿圈的外表面滑动连接有滑动套，所述滑动套的一侧固定连接有转动马达，所述转动马达的输出端贯穿滑动套并延伸至滑动套的内部，所述转动马达的输出端固定连接有啮合齿轮，所述啮合齿轮的外表面与外齿圈的外表面相啮合，所述纤维辊的一侧开设有贯穿孔，所述滑动套的正面固定连接有线圈。
作为本发明进一步的方案：所述涂抹箱的顶部固定连接有电机固定板，所述电机固定板的顶部固定连接有伺服电机，所述工作底板的顶部且位于涂抹箱的一侧固定连接有垫块，所述垫块的上方固定连接有椭圆筒，所述椭圆筒顶部的一侧固定连接有限位板，所述伺服电机的输出端固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的外表面螺纹连接有螺纹板，所述螺纹板的前、后两侧均固定连接有支撑杆，两个所述支撑杆相对的一侧均固定连接有推杆，所述推杆的一端贯穿椭圆筒并延伸至椭圆筒的内部，所述推杆的一端设置有推块，所述椭圆筒的两侧均开设有行程槽，所述推杆的外表面与行程槽的内表面滑动连接。
作为本发明进一步的方案：所述工作底板的顶部且位于包裹组件的一侧固定连接有烘干灯，所述烘干灯为一种环形构件。
作为本发明进一步的方案：该缠绕装置的使用方法为：首先将纤维辊插入长条板上的通孔内，并将碳纤维穿过贯穿孔和线圈，再向涂抹箱的内部倒入浸润树脂，且不高于空心杆的中心位置，并启动转动电机进行转动，转动电机带动驱动齿轮进行转动，通过驱动齿轮和转动齿轮的啮合关系，使得空心杆在阶梯通槽的内表面进行转动，此时浸润树脂从长条槽进入空心杆的内部，进而被海绵套进行吸收，然后将芯体插入椭圆筒的内部，再将推块插在推杆上；
此时启动伺服电机，伺服电机转动带动螺纹杆进行转动，通过螺纹板与螺纹杆的配合，使得螺纹板带动支撑杆上的推杆在行程槽的内表面进行滑动，同时推块推动芯体在椭圆筒的内表面向涂抹箱的一侧进行滑动，同时芯体的一端插入海绵套的内部，由于海绵套的转动，海绵套吸收的浸润树脂涂在芯体的外表面，并从另一侧的转动套内伸出；
此时将线圈的一端固定在芯体的外表面，然后启动转动马达，转动马达带动啮合齿轮进行转动，同时绕线套在纤维辊的外表面进行转动，通过啮合齿轮与外齿圈相配合，能够将使得滑动套在外齿圈的表面进行转动，将碳纤维缠绕在芯体的外表面，然后穿过两个长条板之间，并进入环形烘干灯的内部，从将浸润树脂和碳纤维进行烘干。
本发明的有益效果：
(1)、本发明中，通过在工作底板的顶部固定连接有涂抹箱，涂抹箱的一侧固定连接有支撑块，工作底板顶部的一侧固定连接有包裹组件，涂抹箱的内部设置有涂抹组件，涂抹组件包括位于支撑块顶部的转动电机，转动电机的输出端固定连接有驱动齿轮，涂抹箱的两侧均贯穿有转动套，两个转动套的内表面均开设有阶梯通槽，两个阶梯通槽相对的一侧之间转动连接有空心杆，空心杆的外表面与阶梯通槽的内表面转动连接，空心杆的外表面固定连接有转动齿轮，转动齿轮的外表面与驱动齿轮的外表面相啮合，空心杆的内表面固定连接有海绵套，空心杆的顶部和底部均开设有长条槽，通过在涂抹箱的内部设置转动套，利用空心杆上的长条槽，能够对浸润树脂进行吸收，再利用转动电机上的驱动齿轮与转动齿轮上的啮合关系，能够使得海绵套进行转动，当芯体插入海绵套的内部时，能够在芯体的外表面均匀的涂上浸润树脂，此结构较为简单，不仅能够防止涂抹不均的情况出现，同样能够在后续的缠绕工序后，防止缠绕的碳纤维掉落。
(2)、本发明中，包裹组件包括位于工作底板顶部的支撑板，支撑板的一侧开设有通孔，支撑板的一侧设置有纤维辊，纤维辊一侧的上方和下方均固定连接有长条板，长条板为一种L形构件，并且长条板的一侧与通孔的内表面相接触，纤维辊外表面转动连接有绕线套，纤维辊的另一侧固定连接有外齿圈，外齿圈的外表面滑动连接有滑动套，滑动套的一侧固定连接有转动马达，转动马达的输出端贯穿滑动套并延伸至滑动套的内部，转动马达的输出端固定连接有啮合齿轮，啮合齿轮的外表面与外齿圈的外表面相啮合，纤维辊的一侧开设有贯穿孔，滑动套的正面固定连接有线圈，通过在包裹组件中设置通孔，配合长条板，能够轻松的将纤维辊取下，同时配合滑动套上的转动马达，能够使得滑动套的线圈带动碳纤维绕着芯体进行转动，从而对其进行缠绕，此结构同样较为简单，并且成本较低，易于推广。
(3)、本发明中，通过在涂抹箱的顶部固定连接有电机固定板，电机固定板的顶部固定连接有伺服电机，工作底板的顶部且位于涂抹箱的一侧固定连接有垫块，垫块的上方固定连接有椭圆筒，椭圆筒顶部的一侧固定连接有限位板，伺服电机的输出端固定连接有螺纹杆，螺纹杆的外表面螺纹连接有螺纹板，螺纹板的前、后两侧均固定连接有支撑杆，两个支撑杆相对的一侧均固定连接有推杆，推杆的一端贯穿椭圆筒并延伸至椭圆筒的内部，推杆的一端设置有推块，椭圆筒的两侧均开设有行程槽，推杆的外表面与行程槽的内表面滑动连接，通过在涂抹箱上设置伺服电机，利用螺纹杆和螺纹板之间的配合，能够使得移动推杆上的推块，进而能够推动芯体向前运动，通过此结构能够对不同长度的芯体进行推动，从而能够提高其实用性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中波纹管的结构剖视图；
图2是本发明中缠绕装置的内部结构示意图；
图3是本发明中涂抹箱的内部结构示意图；
图4是本发明中转动套的内部结构示意图；
图5是本发明中支撑板的内部结构图；
图6是本发明中图5中A处的局部结构放大图；
图7是本发明中纤维辊的外部结构侧视图；
图8是本发明中椭圆筒的内部结构剖视图。
图中：101、基体；102、增强体；103、芯体；1、工作底板；2、涂抹箱；3、支撑块；4、包裹组件；41、支撑板；42、通孔；43、纤维辊；44、长条板；45、绕线套；46、外齿圈；47、滑动套；48、转动马达；49、啮合齿轮；410、贯穿孔；411、线圈；5、涂抹组件；51、转动电机；52、驱动齿轮；53、转动套；54、空心杆；55、转动齿轮；56、海绵套；57、长条槽；6、电机固定板；7、伺服电机；8、垫块；9、椭圆筒；10、限位板；11、螺纹杆；12、螺纹板；13、支撑杆；14、推杆；15、烘干灯；16、推块；17、行程槽。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-8所示，一种连续碳纤维缠绕复合增强波纹管及其制备方法，包括基体101、增强体102和芯体103，所述基体101采用高密度聚乙烯材料，增强体102采用碳纤维材料，所述芯体103采用热固性树脂材料，所述增强体102位于芯体103的外表面，所述基体101位于增强体102的外表面；
该连续碳纤维缠绕复合增强波纹管的制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将热固性树脂材料放入单螺杆挤出机中，并在210℃的温度下挤出芯体103；
步骤二：将芯体103放入缠绕装置中，并将芯体103的外表面涂抹一层浸润树脂，然后将碳纤维缠绕在芯体103的外表面，并将芯体103和增强体102进行烘干，从而得到管道A；
该缠绕装置的使用方法为：首先将纤维辊43固定在支撑板41上，并将碳纤维穿过贯穿孔410和线圈411，然后向涂抹箱2的内部导入浸润树脂，此时启动转动电机51带动空心杆54进行转动，从而使得海绵套56吸收浸润树脂，然后通过伺服电机7的转动将芯体103推至海绵套56内，海绵套56吸收的浸润树脂涂在芯体103运动的过程中涂抹在其表面，然后启动转动马达48，使得碳纤维缠绕在芯体103的表面，最后经过烘干灯15进行烘干即可；
步骤三：将管道A从缠绕装置上取下，并放入固化炉中进行固化，然后在管道A的外表面包裹挤出高密度聚乙烯材料，从而制得连续碳纤维缠绕复合增强波纹管。
本发明还公开了一种连续碳纤维缠绕复合增强波纹管的制备方法，该连续碳纤维缠绕复合增强波纹管的制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将热固性树脂材料放入单螺杆挤出机中，并在210℃的温度下挤出芯体103；
步骤二：将芯体103放入缠绕装置中，并将芯体103的外表面涂抹一层浸润树脂，然后将碳纤维缠绕在芯体103的外表面，并将芯体103和增强体102进行烘干，从而得到管道A；
步骤三：将管道A从缠绕装置上取下，并放入固化炉中进行固化，然后在管道A的外表面包裹挤出高密度聚乙烯材料，从而制得连续碳纤维缠绕复合增强波纹管。
本发明中，该缠绕装置包括工作底板1，所述工作底板1的顶部固定连接有涂抹箱2，所述涂抹箱2的一侧固定连接有支撑块3，所述工作底板1顶部的一侧固定连接有包裹组件4，所述涂抹箱2的内部设置有涂抹组件5；所述涂抹组件5包括位于支撑块3顶部的转动电机51，所述转动电机51的输出端固定连接有驱动齿轮52，所述涂抹箱2的两侧均贯穿有转动套53，两个所述转动套53的内表面均开设有阶梯通槽，两个阶梯通槽相对的一侧之间转动连接有空心杆54，所述空心杆54的外表面与阶梯通槽的内表面转动连接，所述空心杆54的外表面固定连接有转动齿轮55，所述转动齿轮55的外表面与驱动齿轮52的外表面相啮合，所述空心杆54的内表面固定连接有海绵套56，所述空心杆54的顶部和底部均开设有长条槽57，通过在涂抹箱2的内部设置转动套53，利用空心杆54上的长条槽57，能够对浸润树脂进行吸收，再利用转动电机51上的驱动齿轮52与转动齿轮55上的啮合关系，能够使得海绵套56进行转动，当芯体103插入海绵套56的内部时，能够在芯体103的外表面均匀的涂上浸润树脂，此结构较为简单，不仅能够防止涂抹不均的情况出现，同样能够在后面的缠绕工序后，防止掉落，所述包裹组件4包括位于工作底板1顶部的支撑板41，所述支撑板41的一侧开设有通孔42，所述支撑板41的一侧设置有纤维辊43，所述纤维辊43一侧的上方和下方均固定连接有长条板44，该长条板44能够发生弹性形变，因此能够插入通孔42的内表面，所述长条板44为一种L形构件，并且长条板44的一侧与通孔42的内表面相接触，所述纤维辊43外表面转动连接有绕线套45，所述纤维辊43的另一侧固定连接有外齿圈46，所述外齿圈46的外表面滑动连接有滑动套47，所述滑动套47的一侧固定连接有转动马达48，所述转动马达48的输出端贯穿滑动套47并延伸至滑动套47的内部，所述转动马达48的输出端固定连接有啮合齿轮49，所述啮合齿轮49的外表面与外齿圈46的外表面相啮合，所述纤维辊43的一侧开设有贯穿孔410，所述滑动套47的正面固定连接有线圈411，通过在包裹组件4中设置通孔42，配合长条板44，能够轻松的将纤维辊43取下，同时配合滑动套47上的转动马达48，能够使得滑动套47的线圈带动碳纤维绕着芯体103进行转动，从而对其进行缠绕，此结构同样较为简单，并且成本较低，易于推广，所述涂抹箱2的顶部固定连接有电机固定板6，所述电机固定板6的顶部固定连接有伺服电机7，所述工作底板1的顶部且位于涂抹箱2的一侧固定连接有垫块8，所述垫块8的上方固定连接有椭圆筒9，所述椭圆筒9顶部的一侧固定连接有限位板10，所述伺服电机7的输出端固定连接有螺纹杆11，所述螺纹杆11的外表面螺纹连接有螺纹板12，所述螺纹板12的前、后两侧均固定连接有支撑杆13，两个所述支撑杆13相对的一侧均固定连接有推杆14，所述推杆14的一端贯穿椭圆筒9并延伸至椭圆筒9的内部，所述推杆14的一端设置有推块16，所述椭圆筒9的两侧均开设有行程槽17，通过在涂抹箱2上设置伺服电机7，利用螺纹杆11和螺纹板12之间的配合，能够使得移动推杆14上的推块16，进而能够推动芯体103向前运动，通过此结构能够对不同长度的芯体103进行推动，从而能够提高其实用性，所述推杆14的外表面与行程槽17的内表面滑动连接，所述工作底板1的顶部且位于包裹组件4的一侧固定连接有烘干灯15，所述烘干灯15为一种环形构件，烘干灯15以包裹的碳纤维的芯体103为中心，并对其进行烘干。
本发明中，该缠绕装置的使用方法为：首先将纤维辊43插入长条板44上的通孔42内，并将碳纤维穿过贯穿孔410和线圈411，再向涂抹箱2的内部倒入浸润树脂，且不高于空心杆54的中心位置，其中通过液位显示器进提示，并启动转动电机51进行转动，转动电机51带动驱动齿轮52进行转动，通过驱动齿轮52和转动齿轮55的啮合关系，使得空心杆54在阶梯通槽的内表面进行转动，此时浸润树脂从长条槽57进入空心杆54的内部，进而被海绵套56进行吸收，然后将芯体103插入椭圆筒9的内部，再将推块16插在推杆14上；
此时启动伺服电机7，伺服电机7转动带动螺纹杆11进行转动，通过螺纹板12与螺纹杆11的配合，使得螺纹板12带动支撑杆13上的推杆14在行程槽17的内表面进行滑动，同时推块16推动芯体103在椭圆筒9的内表面向涂抹箱2的一侧进行滑动，同时芯体103的一端插入海绵套56的内部，由于海绵套56的转动，海绵套56吸收的浸润树脂涂在芯体103的外表面，并从另一侧的转动套53内伸出；
此时将线圈411的一端固定在芯体103的外表面，然后启动转动马达48，转动马达48带动啮合齿轮49进行转动，同时绕线套45在纤维辊43的外表面进行转动，通过啮合齿轮49与外齿圈46相配合，能够将使得滑动套47在外齿圈46的表面进行转动，将碳纤维缠绕在芯体103的外表面，然后穿过两个长条板44之间，并进入环形烘干灯15的内部，从将浸润树脂和碳纤维进行烘干。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术，另一方面，本装置中各个电气零件均与控制开关电性连接，且各个电气零件之间的工作逻辑和工作顺序可通过编程和人工进行操控。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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