專利名稱：一種防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于纖維鋪放技術(shù)領域，涉及一種防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置。
背景技術(shù)：
纖維鋪放技術(shù)能夠高效地實現(xiàn)大型、型面曲率復雜的復合材料制件的制造，主要應用于航空航天，船舶，新能源等工業(yè)領域中。所制造出的樹脂基纖維增強復合材料制件具有比強度高、比模量高、耐腐蝕、耐疲勞等一系列優(yōu)點。采用纖維鋪放裝備制造樹脂基纖維增強復合材料制件時，首先，加熱裝置對芯?；蛘咭唁伔蓬A浸帶鋪層帶進行加熱，使其溫度升高；同時，纖維鋪放頭中的輸送系統(tǒng)將纖維預浸帶輸送至芯模表面，接著通過壓輥裝置將纖維預浸帶壓緊壓實在被加熱的芯?；蛘咭唁伔配亴颖砻?。經(jīng)過多層的鋪放加工，制造出樹脂基纖維增強復合材料預成型制件。該制件經(jīng)過熱壓罐固化和后處理等工序后，成為復合材料制件成品。目前，纖維鋪放裝備中預浸帶加熱技術(shù)分為氣體對流加熱，固體傳導加熱，以及紅外輻射加熱等多種方式，其中紅外輻射加熱由于能耗低，加熱效率高，污染小等特點被廣泛應用。如美國專利US7731816B2，美國專利US8191596B2等專利文獻都對紅外加熱等技術(shù)進行了說明，分別從紅外加熱原理，加熱溫度控制，加熱均勻性等方面進行了詳細描述，提出相關權(quán)利要求。但是，同其它加熱技術(shù)一樣，沒有將加熱裝置和鋪放頭作為一個整體來考慮，忽視了加熱裝置對鋪放頭的熱影響。加熱裝置作為鋪放頭的一部分，除了能夠加熱鋪放的鋪層外，其對鋪放裝置其他結(jié)構(gòu)部分，特別是對預浸帶輸送系統(tǒng)的影響是十分明顯的。由于結(jié)構(gòu)功能上的需要，加熱裝置一般會距離輸送系統(tǒng)較近，一旦加熱裝置產(chǎn)生的殘余熱量加熱鋪放頭的輸送系統(tǒng)(溫度大于30°C )，就會導致預浸帶粘性增加，輸送困難，堵塞輸送通道，造成纖維鋪放機停機，降低生產(chǎn)效率。為了提高鋪放裝置可靠性，降低加熱裝置殘余熱量對輸送系統(tǒng)的影響，在設計制造纖維鋪放裝備時，充分考慮紅外加熱裝置對輸送系統(tǒng)的熱影響，采用可靠的防熱和隔熱結(jié)構(gòu)，以及有效的溫度控制系統(tǒng)，已經(jīng)成為鋪放頭結(jié)構(gòu)設計中一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明目的是提供一種防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，該裝置能夠消除紅外加熱裝置對纖維鋪放頭輸送系統(tǒng)的熱影響，提高預浸帶的加熱效率和可靠性，從而提高纖維鋪放機加工復合材料制件的效率和質(zhì)量。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，包括設置在鋪放頭機架上的燈罩和設置在燈罩內(nèi)的紅外燈管，燈罩位于輸送系統(tǒng)的側(cè)下方；紅外燈管的照射區(qū)域包括壓緊機構(gòu)一側(cè)的芯?；蛞唁伔配亴拥膮^(qū)域，以及位于待鋪放預浸帶和已鋪放鋪層之間的區(qū)域；所述的燈罩包括內(nèi)層反射燈罩，外層隔熱燈罩和氣管快插接頭，內(nèi)層反射燈罩連接在外層隔熱燈罩上，內(nèi)層反射燈罩同外層隔熱燈罩之間的距離> 3mm，氣管快插接頭安裝在外層隔熱燈罩的頂部，外界空氣能夠從氣管快插接頭流入內(nèi)層燈罩和外層燈罩之間的空間以冷卻燈罩。所述的紅外燈管的軸線位于內(nèi)層反射燈罩的反射曲面的焦點位置。所述的燈罩的橫截面形狀為直角梯形或近似直角梯形，其中銳角角度為30 45°，安裝時較長底邊貼近輸送系統(tǒng)。所述的內(nèi)層反射燈罩設有覆蓋整個內(nèi)層反射燈罩反射曲面的反射鍍層，反射鍍層采用鍍金膜或者鍍鋁膜，鍍膜厚度為I 5μπι。 所述的紅外燈管與燈罩之間、燈罩與鋪放頭的機架之間、燈罩與輸送系統(tǒng)之間均留有隔熱空隙或者通過填充有隔熱材料4-4。所述的紅外燈管通過陶瓷燈座同燈罩相連接；燈罩通過陶瓷螺栓螺母與鋪放頭機架相連接，并填充有隔熱陶瓷墊片；燈罩與輸送系統(tǒng)之間留有空氣間隙或者填充隔熱陶瓷墊片。所述外層隔熱燈罩和輸送系統(tǒng)之間還設有溫度傳感器，控制器與溫度傳感器和電磁閥連接，氣管快插接頭通過電磁閥與低溫壓縮空氣源相連接。所述當溫度傳感器檢測到的輸送系統(tǒng)溫度大于設定溫度時，控制器控制電磁閥接通，使低溫壓縮空氣源產(chǎn)生的低溫空氣經(jīng)氣管快插接頭流過內(nèi)層反射燈罩與外層隔熱燈罩之間的空間，降低該區(qū)域的溫度，減弱紅外燈管對輸送系統(tǒng)的加熱。所述當溫度傳感器檢測到的輸送系統(tǒng)溫度小于設定溫度時，控制器控制電磁閥關閉，停止低溫空氣的噴射流過內(nèi)層反射燈罩與外層隔熱燈罩之間的空間。所述設定溫度為25 32°C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果本發(fā)明提供的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，采用具有較高紅外反射率的反射燈罩，通過燈罩的反射面將其發(fā)射出的紅外線反射至需要加熱的區(qū)域，提高了紅外加熱效率，降低了功率損耗。而且內(nèi)層反射燈罩和外層隔熱燈罩的設計能夠防止輸送系統(tǒng)過熱。進一步，本發(fā)明提供的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，采用多種防熱和隔熱結(jié)構(gòu)，能夠有效阻隔紅外加熱裝置殘余熱量對鋪放裝置輸送系統(tǒng)的影響，提高輸送系統(tǒng)可靠性。本發(fā)明提供的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，通過燈罩結(jié)合溫度控制系統(tǒng)和隔熱裝置的共同作用，在防止纖維鋪放頭中的輸送系統(tǒng)溫度過高，從而導致預浸帶發(fā)粘，輸送困難的同時，還能夠加熱芯?；蛘咭唁伔配亴?，使預浸帶能夠更好的鋪覆，有利于復合材料層合板預成形制件的制造。本發(fā)明提供的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，容易實現(xiàn)，可靠性高。


圖1是纖維鋪放頭中紅外加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是紅外加熱裝置加熱區(qū)域示意圖。圖3是紅外加熱裝置隔熱結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是雙層紅外加熱燈罩的橫向結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是紅外加熱燈罩冷空氣接口示意圖。圖6是紅外加熱燈罩的縱向截面示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例來對本發(fā)明提供的具有插接式組合輸送機構(gòu)的纖維鋪放頭裝置進行詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。 參見圖1 圖5，一種防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，包括設置在鋪放頭機架6上的燈罩I和設置在燈罩I內(nèi)的紅外燈管2，燈罩I位于輸送系統(tǒng)5的側(cè)下方；紅外燈管2的照射區(qū)域包括壓緊機構(gòu)7 —側(cè)的芯模8或已鋪放鋪層的區(qū)域，以及位于待鋪放預浸帶9和已鋪放鋪層之間的區(qū)域；鋪放頭運動方向如圖1中箭頭所示；燈罩I安裝在鋪放頭的機架上，距離輸送系統(tǒng)5和壓緊機構(gòu)7都非常近，即當預浸帶9從輸送系統(tǒng)5被輸送出來后，快速地通過壓緊機構(gòu)7將預浸帶9壓緊壓實在被加熱的芯模8或者已鋪放鋪層上。所述的燈罩I包括內(nèi)層反射燈罩1-1，外層隔熱燈罩1-2和氣管快插接頭1-3，內(nèi)層反射燈罩1-1連接在外層隔熱燈罩1-2上，內(nèi)層反射燈罩l-ι同外層隔熱燈罩1-2之間的距離> 3mm，氣管快插接頭1-3安裝在外層隔熱燈罩1_2的頂部，外界空氣能夠從氣管快插接頭1-3流入內(nèi)層燈罩1-1和外層燈罩1-2之間的空間以冷卻燈罩I。紅外燈管2加熱芯?；蛘咭唁伔配亴?圖1中虛線之間的區(qū)域)，使其溫度升高，有利于同正在鋪放的預浸帶之間的粘接，減少橋架現(xiàn)象，提高預浸帶的鋪放速度。進一步，紅外燈管2在加熱芯模或者已鋪放鋪層的同時加熱待鋪放預浸帶9。即通過調(diào)整輸送系統(tǒng)5的位置，使紅外燈管2的加熱區(qū)域覆蓋已鋪放鋪層和待鋪放鋪層之間的區(qū)域(圖2中虛線之間的區(qū)域)，使已鋪放鋪層上表面和待鋪放鋪層下表明同時加熱，提高粘度，有利于復合材料鋪層的鋪放加工。具體的，所述的紅外燈管2的軸線位于內(nèi)層反射燈罩1-2的反射曲面的焦點位置，以使反射的紅外線具有較好的方向性。所述的燈罩I的橫截面形狀為直角梯形或近似直角梯形，其中銳角角度為30 45° (圖4所示，具體為40 45° )，安裝時較長底邊貼近輸送系統(tǒng)5;內(nèi)層反射燈罩和外層隔熱燈罩之間有較大間隙O 3mm),以增強隔熱效果。進一步，所述的內(nèi)層反射燈罩1-1設有覆蓋整個內(nèi)層反射燈罩反射曲面的反射鍍層1-1-1，反射鍍層采用鍍金膜或者鍍鋁膜，鍍膜厚度為I 5μπι。參見圖1、圖3，由于紅外加熱裝置同輸送系統(tǒng)距離非常近，熱影響區(qū)域面積大，所述的紅外燈管與燈罩I之間、燈罩I與鋪放頭的機架6之間、燈罩I與輸送系統(tǒng)5之間均留有隔熱空隙(較大的空氣間隙)或者填充有隔熱材料4-4 (如玻璃纖維棉氈等)，以防止紅外加熱裝置加熱輸送系統(tǒng)。還可以采用絕熱連接件4進行連接，如在燈管和燈罩，以及燈罩和機架連接的部位采用陶瓷材料的結(jié)構(gòu)件，進一步隔絕熱源。具體的，參見圖6，所述的紅外燈管通過陶瓷燈座4-1同燈罩I相連接；燈罩I通過陶瓷螺栓螺母4-3與鋪放頭機架6相連接，并填充有隔熱陶瓷墊片4-2 ;燈罩I與輸送系統(tǒng)5之間留有空氣間隙或者填充隔熱陶瓷墊片4-2，以及在其他與燈罩接觸的位置采用陶瓷墊片，用以隔絕燈罩熱量的傳遞。進一步，采用主動冷卻的方式防止輸送系統(tǒng)被加熱，參見圖1、圖4，還在外層隔熱燈罩1_2和輸送系統(tǒng)5之間還設有溫度傳感器3-1,控制器3-2與溫度傳感器3-1和電磁閥3-3連接，氣管快插接頭1-3通過電磁閥3-3與低溫壓縮空氣源3-4相連接。當溫度傳感器3-1檢測到的輸送系統(tǒng)5溫度大于設定溫度(25 32°C )時，控制器3-2控制電磁閥3-3接通(控制器發(fā)出指令，接通電磁閥)，使低溫壓縮空氣源3-4產(chǎn)生的低溫空氣經(jīng)氣管快插接頭1-3流過內(nèi)層反射燈罩1-1與外層隔熱燈罩1-2之間的空間，降低該區(qū)域的溫度至室溫以下，甚至更低，減弱紅外燈管2對輸送系統(tǒng)5的加熱。當?shù)蜏乜諝馔ㄟ^氣管快插接頭進入內(nèi)層反射燈罩和外層隔熱罩之間的空間時，快速流動(流動方向如圖4中所示)，以降低該區(qū)域的溫度，從而減弱紅外加熱裝置對輸送系統(tǒng)的影響。當溫度傳感器3-1檢測到的輸送系統(tǒng)5溫度小于設定溫度時，控制器3-2控制電磁閥3-3關閉(由控制器發(fā)出指令)，停止低溫空氣的噴射流過內(nèi)層反射燈罩1-1與外層隔熱燈罩1-2之間的空間，降低能耗。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式
僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下所做出若干簡單的推演或替換都應當視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，其特征在于，包括設置在鋪放頭機架(6 )上的燈罩(I)和設置在燈罩(I)內(nèi)的紅外燈管(2),燈罩(I)位于輸送系統(tǒng)(5)的側(cè)下方；紅外燈管(2)的照射區(qū)域包括壓緊機構(gòu)(7) —側(cè)的芯模(8)或已鋪放鋪層的區(qū)域，以及位于待鋪放預浸帶(9)和已鋪放鋪層之間的區(qū)域； 所述的燈罩(I)包括內(nèi)層反射燈罩(1-1)，外層隔熱燈罩(1-2)和氣管快插接頭(1-3)，內(nèi)層反射燈罩(1-1)連接在外層隔熱燈罩(1-2)上，內(nèi)層反射燈罩(1-1)同外層隔熱燈罩(1-2)之間的距離> 3mm，氣管快插接頭(1-3)安裝在外層隔熱燈罩(1-2)的頂部，外界空氣能夠從氣管快插接頭(1-3)流入內(nèi)層燈罩(1-1)和外層燈罩(1-2)之間的空間以冷卻燈罩(I)。
2.如權(quán)利要求1所述的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，其特征在于，所述的紅外燈管(2)的軸線位于內(nèi)層反射燈罩(1-2)的反射曲面的焦點位置。
3.如權(quán)利要求1所述的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，其特征在于，所述的燈罩(I)的橫截面形狀為梯形，其中銳角角度為30 45°，安裝時較長底邊貼近輸送系統(tǒng)(5)。
4.如權(quán)利要求1所述的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，其特征在于，所述的內(nèi)層反射燈罩(1-1)設有覆蓋整個內(nèi)層反射燈罩反射曲面的反射鍍層，反射鍍層采用鍍金膜或者鍍鋁膜，鍍膜厚度為I 5μπι。
5.如權(quán)利要求1所述的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，其特征在于，所述的紅外燈管與燈罩(I)之間、燈罩(I)與鋪放頭的機架(6)之間、燈罩(I)與輸送系統(tǒng)(5)之間均留有隔熱空隙或者填充有隔熱材料(4-4)。
6.如權(quán)利要求1所述的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，其特征在于，所述的紅外燈管通過陶瓷燈座(4-1)同燈罩(I)相連接；燈罩(I)通過陶瓷螺栓螺母(4-3 )與鋪放頭機架(6 )相連接，并填充有隔熱陶瓷墊片(4-2 );燈罩(I)與輸送系統(tǒng)(5 )之間留有空氣間隙或者填充隔熱陶瓷墊片。
7.如權(quán)利要求1所述的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，其特征在于，外層隔熱燈罩(1-2)和輸送系統(tǒng)(5)之間還設有溫度傳感器(3-1)，控制器(3-2)與溫度傳感器(3-1)和電磁閥(3-3 )連接，氣管快插接頭(1-3 )通過電磁閥(3-3 )與低溫壓縮空氣源(3-4)相連接。
8.如權(quán)利要求7所述的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，其特征在于，當溫度傳感器(3-1)檢測到的輸送系統(tǒng)(5)溫度大于設定溫度時，控制器(3-2)控制電磁閥(3-3)接通，使低溫壓縮空氣源(3-4)產(chǎn)生的低溫空氣經(jīng)氣管快插接頭(1-3)流過內(nèi)層反射燈罩(1-1)與外層隔熱燈罩(1-2)之間的空間，降低該區(qū)域的溫度，減弱紅外燈管(2)對輸送系統(tǒng)(5)的加熱。
9.如權(quán)利要求8所述的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，其特征在于，當溫度傳感器(3-1)檢測到的輸送系統(tǒng)(5)溫度小于設定溫度時，控制器(3-2)控制電磁閥(3-3)關閉，停止低溫空氣的噴射流過內(nèi)層反射燈罩(1-1)與外層隔熱燈罩(1-2)之間的空間。
10.如權(quán)利要求8或9所述的防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置，其特征在于，所述設定溫度為25 32°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防止纖維鋪放頭中輸送系統(tǒng)過熱的紅外加熱裝置。該裝置應用于復合材料纖維鋪放自動化制造裝備領域，針對傳統(tǒng)紅外加熱裝置對鋪放頭輸送系統(tǒng)產(chǎn)生熱影響的問題，該裝置采用多種隔熱和冷卻裝置，包括紅外燈管，燈罩，溫度控制系統(tǒng)，及隔熱裝置。紅外燈管安裝在燈罩中，通過燈罩的反射面將其發(fā)射出的紅外線反射至需要加熱的區(qū)域，并結(jié)合溫度控制系統(tǒng)和隔熱裝置的共同作用，防止鋪放頭中的輸送系統(tǒng)過熱。本發(fā)明在防止紅外加熱裝置加熱纖維鋪放頭，使纖維鋪放頭中的輸送系統(tǒng)溫度過高，從而導致預浸帶發(fā)粘，輸送困難的同時，能夠加熱芯?；蛘咭唁伔配亴?，使預浸帶能夠更好的鋪覆，有利于復合材料層合板預成形制件的制造。
文檔編號B29C70/38GK103009637SQ201310010878
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者段玉崗, 張小輝, 李滌塵, 盧秉恒 申請人:西安交通大學