本實(shí)用新型涉及一種用于損傷自修復(fù)復(fù)合材料的修復(fù)劑循環(huán)補(bǔ)給裝置及工藝，屬于復(fù)合材料損傷自修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑等領(lǐng)域，在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。而復(fù)合材料在應(yīng)用中不可避免地會(huì)產(chǎn)生局部損傷和微裂紋，并由此引發(fā)宏觀裂縫而發(fā)生斷裂，影響材料正常使用和縮短使用壽命。材料的修復(fù)，特別是自修復(fù)是一個(gè)非常重要的問題。

傳統(tǒng)的自修復(fù)材料為膠囊型自修復(fù)材料，在復(fù)合材料中預(yù)先埋入內(nèi)含修補(bǔ)劑的微型膠囊顆粒，當(dāng)復(fù)合材料產(chǎn)生裂紋時(shí)，裂紋處的微膠囊破裂，釋放出修補(bǔ)劑，將斷裂面粘結(jié)在一起，阻止裂紋擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)材料的自修復(fù)功能。但這種方法存在修補(bǔ)劑無法多次修復(fù)等缺點(diǎn)。另一種自修復(fù)方法為在復(fù)合材料中預(yù)先埋入微型管網(wǎng)，通過外界設(shè)備向管網(wǎng)中通入修復(fù)劑，在實(shí)現(xiàn)材料自修復(fù)功能的同時(shí)，也可隨時(shí)對(duì)修復(fù)劑更新，從而避免微膠囊的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于損傷自修復(fù)復(fù)合材料的修復(fù)劑循環(huán)補(bǔ)給裝置及工藝，采用一套裝置可以進(jìn)行修復(fù)劑吸入、修復(fù)劑更新、正常使用三種工作狀態(tài)，同時(shí)設(shè)定裝置中液壓泵和閥的工藝參數(shù)，可以使修復(fù)劑循環(huán)使用，有提高效率，節(jié)省能耗，操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。

一種用于損傷自修復(fù)復(fù)合材料的修復(fù)劑循環(huán)補(bǔ)給裝置，包括：閥a、閥b、閥c、閥d、閥e、泵、管網(wǎng)、修復(fù)劑儲(chǔ)存箱、壓力表；泵的出口管道分支為兩路，一路通過閥e與修復(fù)劑儲(chǔ)存箱相連，另一路通過閥a經(jīng)壓力表與管網(wǎng)入口相連，同時(shí)閥a另有一分支通過閥b與修復(fù)劑儲(chǔ)存箱相連，管網(wǎng)出口通過閥d與泵的入口相連，同時(shí)閥d另有一分支通過閥c與修復(fù)劑儲(chǔ)存箱相連。

其中，閥a、閥b、閥c、閥d、閥e為截止型節(jié)流閥。

其中，裝置中泵、閥a、閥b、閥c、閥d的工藝參數(shù)為：

管網(wǎng)入口處工作壓力為P₀，單位為P_a；許用流量為q，單位為；修復(fù)劑粘度為u，單位為cP；整個(gè)裝置管路總長(zhǎng)度為L，單位為m；為方便設(shè)計(jì)，管路直徑均取為d，單位為mm；

則修復(fù)劑在管路中流動(dòng)速度為:

管路內(nèi)修復(fù)劑流動(dòng)的雷諾數(shù)為：

修復(fù)劑在管路內(nèi)流動(dòng)的摩擦系數(shù)為：

修復(fù)劑在管路內(nèi)流動(dòng)產(chǎn)生的總壓降為：

因此，泵的出口壓力應(yīng)大于管網(wǎng)所需壓力與沿程損失之和，即：

則應(yīng)選擇額定壓力大于P的泵，且泵的適用粘度應(yīng)大于修復(fù)劑粘度；

閥a、閥b、閥c、閥d的工作壓力上限P_max應(yīng)大于所選泵的額定壓力P_m，即：

P_max>P_m

閥a、閥b、閥c、閥d的流量應(yīng)大于泵的流量Q，泵的排量為V，轉(zhuǎn)速為N，即：

Q_m>Q=V×N

一種用于損傷自修復(fù)復(fù)合材料的修復(fù)劑循環(huán)補(bǔ)給工藝，分為三種工作狀態(tài)：

（一）修復(fù)劑吸入狀態(tài)：初次使用時(shí)，由于管網(wǎng)中此時(shí)尚未充滿修復(fù)劑，為避免修復(fù)劑充滿管網(wǎng)過程中混入大量氣泡，應(yīng)首先將修復(fù)劑緩慢吸入管網(wǎng)，因此，利用泵的吸力在管網(wǎng)中產(chǎn)生負(fù)壓，將修復(fù)劑吸入并平穩(wěn)的充滿整個(gè)管網(wǎng)，此時(shí)，關(guān)閉閥a、閥c，修復(fù)劑流動(dòng)方向?yàn)樾迯?fù)劑儲(chǔ)存箱→閥b→管網(wǎng)→閥d→泵→閥e→修復(fù)劑儲(chǔ)存箱，通過調(diào)整閥b可調(diào)節(jié)修復(fù)劑的流量，修復(fù)劑充滿管網(wǎng)后,打開閥c、閥a，提升管網(wǎng)內(nèi)修復(fù)劑的壓力，調(diào)節(jié)閥a，利用閥a的節(jié)流作用控制流量，當(dāng)壓力表顯示壓力已達(dá)管網(wǎng)的正常工作壓力P₀后，關(guān)閉閥a、閥b、閥d，將修復(fù)劑封閉在管網(wǎng)中；

（二）修復(fù)劑更新狀態(tài)：當(dāng)需要更新管網(wǎng)中的修復(fù)劑時(shí)，應(yīng)使用大于管網(wǎng)正常工作壓力P₀的壓力將修復(fù)劑壓入管網(wǎng)中，將管網(wǎng)中原有的修復(fù)劑壓出管網(wǎng)，此時(shí)，打開閥a、閥e、閥c、閥d，關(guān)閉閥b，打開泵，將修復(fù)劑壓入管網(wǎng)，修復(fù)劑流動(dòng)方向?yàn)樾迯?fù)劑儲(chǔ)存箱→閥c→泵→閥a→壓力表→管網(wǎng)→閥d，閥d出口的管路與閥c出口的管路通過三通相連，共同連接到泵的入口，使管網(wǎng)中流出的修復(fù)劑可以繼續(xù)參與循環(huán)，節(jié)省修復(fù)劑的消耗，泵出口的管路分為兩分支，一支經(jīng)過閥a、壓力表與管網(wǎng)相連，另一支經(jīng)過閥e與修復(fù)劑儲(chǔ)存箱相連，這一支管路此時(shí)起分流作用，通過調(diào)節(jié)閥a及閥e，可以改變流經(jīng)管網(wǎng)的流量，避免管網(wǎng)因壓力過大而損壞；

（三）正常使用狀態(tài)：修復(fù)劑充滿管網(wǎng)后，應(yīng)在管網(wǎng)中維持管網(wǎng)的正常工作壓力P₀，當(dāng)材料破損，管網(wǎng)破裂時(shí)，可以順利流出，填補(bǔ)裂紋，修復(fù)材料，此時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)閥，利用閥的節(jié)流作用，控制管網(wǎng)中修復(fù)劑的壓力，當(dāng)壓力表顯示修復(fù)劑壓力已經(jīng)達(dá)到管網(wǎng)的正常工作壓力P₀時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉閥a、閥b、閥d，再關(guān)閉泵，最后關(guān)閉閥c、閥e，先關(guān)閉閥a、閥b、閥d可將修復(fù)劑封閉在管網(wǎng)中，并維持一定的壓力，此時(shí)修復(fù)劑依然可以沿修復(fù)劑儲(chǔ)存箱→閥c→泵→閥e→修復(fù)劑儲(chǔ)存箱循環(huán)；再關(guān)閉泵，停止循環(huán)；最后關(guān)閉閥c、閥e，從而防止閥a、閥都關(guān)閉后泵依然運(yùn)行導(dǎo)致泵的損壞。

本實(shí)用新型有益效果為：設(shè)計(jì)了一套特定的管路裝置，可以進(jìn)行修復(fù)劑吸入、修復(fù)劑更新、正常使用三種工作狀態(tài)，同時(shí)設(shè)定裝置中液壓泵和閥的工藝參數(shù)，可以使修復(fù)劑循環(huán)使用，有提高效率，節(jié)省能耗，操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

a1、閥b2、閥c3、閥d4、閥e5、泵6、管網(wǎng)7、修復(fù)劑儲(chǔ)存箱8、壓力表9。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1：

一種用于損傷自修復(fù)復(fù)合材料的修復(fù)劑循環(huán)補(bǔ)給裝置，包括：閥a1、閥b2、閥c3、閥d4、閥e5、泵6、管網(wǎng)7、修復(fù)劑儲(chǔ)存箱8、壓力表9；泵6的出口管道分支為兩路，一路通過閥e5與修復(fù)劑儲(chǔ)存箱8相連，另一路通過閥a1經(jīng)壓力表9與管網(wǎng)7入口相連，同時(shí)閥a1另有一分支通過閥b2與修復(fù)劑儲(chǔ)存箱8相連，管網(wǎng)7出口通過閥d4與泵6的入口相連，同時(shí)閥d4另有一分支通過閥c3與修復(fù)劑儲(chǔ)存箱8相連。

其中，閥a1、閥b2、閥c3、閥d4、閥e5為截止型節(jié)流閥。

其中，裝置中泵6、閥a1、閥b2、閥c3、閥d4的工藝參數(shù)為：

管網(wǎng)7入口處工作壓力為P₀=1.5MPa、流量為q=6×10^-5m³、所用修復(fù)劑粘度為u =20cp，密度，整個(gè)裝置管路總長(zhǎng)度為L=5m，管路直徑均取為d=5mm，則修復(fù)劑在管路中流動(dòng)速度為:

管路內(nèi)修復(fù)劑流動(dòng)的雷諾數(shù)為：

修復(fù)劑在管路內(nèi)流動(dòng)的摩擦系數(shù)為：

修復(fù)劑在管路內(nèi)流動(dòng)產(chǎn)生的總壓降為：

因此，泵6的出口壓力應(yīng)大于管網(wǎng)所需壓力與沿程損失之和，即：

因此，則應(yīng)選擇額定壓力P_m大于P的泵6，且泵6的適用粘度應(yīng)大于修復(fù)劑粘度；

選用YB1-2.5型葉片泵，參數(shù)如下：

閥a1、閥b2、閥c3、閥d4的工作壓力上限P_max應(yīng)大于所選泵的額定壓力，即：

P_max>P_m

閥a1、閥b2、閥c3、閥d4的流量應(yīng)大于泵6的流量Q，泵6的排量為V，轉(zhuǎn)速為N，即：

Q_m>Q=V×N

根據(jù)所選泵的參數(shù)，閥1、閥2、閥3、閥4、閥5選用DV-6型節(jié)流截止閥，參數(shù)如下：

根據(jù)所選泵的參數(shù)，壓力表9選用YTP-60BF型隔膜壓力表，量程0~2.5MPa。

一種用于損傷自修復(fù)復(fù)合材料的修復(fù)劑循環(huán)補(bǔ)給工藝，分為三種工作狀態(tài)：

（一）修復(fù)劑吸入狀態(tài)：初次使用時(shí)，由于管網(wǎng)7中此時(shí)尚未充滿修復(fù)劑，為避免修復(fù)劑充滿管網(wǎng)過程中混入大量氣泡，應(yīng)首先將修復(fù)劑緩慢吸入管網(wǎng)7，因此，利用泵6的吸力在管網(wǎng)7中產(chǎn)生負(fù)壓，將修復(fù)劑吸入并平穩(wěn)的充滿整個(gè)管網(wǎng)7，此時(shí)，關(guān)閉閥a1、閥c3，修復(fù)劑流動(dòng)方向?yàn)樾迯?fù)劑儲(chǔ)存箱8→閥b2→管網(wǎng)7→閥d4→泵6→閥e5→修復(fù)劑儲(chǔ)存箱8，通過調(diào)整閥b2可調(diào)節(jié)修復(fù)劑的流量，修復(fù)劑充滿管網(wǎng)7后,打開閥c3、閥a1，提升管網(wǎng)7內(nèi)修復(fù)劑的壓力，調(diào)節(jié)閥a1，利用閥a1的節(jié)流作用控制流量，當(dāng)壓力表9顯示壓力已達(dá)管網(wǎng)的正常工作壓力P₀后，關(guān)閉閥a1、閥b2、閥d4，將修復(fù)劑封閉在管網(wǎng)7中；

（二）修復(fù)劑更新狀態(tài)：當(dāng)需要更新管網(wǎng)7中的修復(fù)劑時(shí)，應(yīng)使用大于管網(wǎng)正常工作壓力P₀的壓力將修復(fù)劑壓入管網(wǎng)7中，將管網(wǎng)7中原有的修復(fù)劑壓出管網(wǎng)7，此時(shí)，打開閥a1、閥e5、閥c3、閥d4，關(guān)閉閥b2，打開泵6，將修復(fù)劑壓入管網(wǎng)7，修復(fù)劑流動(dòng)方向?yàn)樾迯?fù)劑儲(chǔ)存箱8→閥c3→泵6→閥a1→壓力表9→管網(wǎng)7→閥d4，閥d4出口的管路與閥c3出口的管路通過三通相連，共同連接到泵6的入口，使管網(wǎng)7中流出的修復(fù)劑可以繼續(xù)參與循環(huán)，節(jié)省修復(fù)劑的消耗，泵6出口的管路分為兩分支，一支經(jīng)過閥a1、壓力表9與管網(wǎng)7相連，另一支經(jīng)過閥e5與修復(fù)劑儲(chǔ)存箱8相連，這一支管路此時(shí)起分流作用，通過調(diào)節(jié)閥a1及閥e5，可以改變流經(jīng)管網(wǎng)7的流量，避免管網(wǎng)7因壓力過大而損壞；

（三）正常使用狀態(tài)：修復(fù)劑充滿管網(wǎng)7后，應(yīng)在管網(wǎng)7中維持管網(wǎng)的正常工作壓力P₀，當(dāng)材料破損，管網(wǎng)7破裂時(shí)，可以順利流出，填補(bǔ)裂紋，修復(fù)材料，此時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)閥4，利用閥4的節(jié)流作用，控制管網(wǎng)7中修復(fù)劑的壓力，當(dāng)壓力表9顯示修復(fù)劑壓力已經(jīng)達(dá)到管網(wǎng)的正常工作壓力P₀時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉閥a1、閥b2、閥d4，再關(guān)閉泵6，最后關(guān)閉閥c3、閥e5，先關(guān)閉閥a1、閥b2、閥d4可將修復(fù)劑封閉在管網(wǎng)7中，并維持一定的壓力，此時(shí)修復(fù)劑依然可以沿修復(fù)劑儲(chǔ)存箱8→閥c3→泵6→閥e5→修復(fù)劑儲(chǔ)存箱8循環(huán)；再關(guān)閉泵6，停止循環(huán)；最后關(guān)閉閥c3、閥e5，從而防止閥a1、閥5都關(guān)閉后泵6依然運(yùn)行導(dǎo)致泵6的損壞。