專利名稱：一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及樹脂基纖維增強復(fù)合材料液體成型技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置。
背景技術(shù)：
滲透率是表征壓力作用下流體在多孔介質(zhì)中流動難易程度的參數(shù)，滲透率越大表示多孔介質(zhì)對流體的流動阻力越小。采用RTM注射成型或其它液體成型技術(shù)沿纖維軸向注射連續(xù)纖維增強預(yù)成型體的過程中，軸向滲透率是決定其流動速度的關(guān)鍵參數(shù)。軸向滲透率分為軸向穩(wěn)態(tài)滲透率和軸向瞬態(tài)滲透率。目前，纖維束的軸向穩(wěn)態(tài)滲
透率都是在平板模具中進行測量的。該方法是將纖維束放入平板模具內(nèi)并計算該纖維增強體的孔隙率，通過單向注射實驗測量纖維束的滲透率，用該滲透率表示一定孔隙率下纖維束的軸向穩(wěn)態(tài)滲透率。由于纖維束在平板模具內(nèi)鋪放不均，尤其在模具邊緣處，纖維增強體的孔隙率高、樹脂流動快，即邊緣效應(yīng)。邊緣效應(yīng)將導(dǎo)致所測得的滲透率比實際值偏大。
發(fā)明內(nèi)容要解決的技術(shù)問題為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在邊緣效應(yīng)的問題，本實用新型提出了一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置，用于測量不同注射壓力下同等孔隙率纖維束的滲透率以及相同壓力下不同孔隙率纖維束的滲透率。技術(shù)方案本實用新型通過氣罐給纖維束滲透率測量提供一定的壓力，通過測量完全浸潤后的纖維束在一定時間內(nèi)流出的液體質(zhì)量來計算纖維束的滲透率。本實用新型的技術(shù)方案為所述一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置，其特征在于包括氣罐、壓力閥、注射器、塑料短管和纖維束夾緊管；氣罐出口密封連接壓力閥進口 ；壓力閥出口密封連接三通的水平端口，三通的另一水平端口與塑料短管一端密封連接，三通的豎直端口與注射器出口密封連接；塑料短管另一端內(nèi)插入有纖維束夾緊管，且塑料短管與纖維束夾緊管過盈配合；液體存儲在注射器內(nèi)；纖維束夾緊管內(nèi)插入有纖維束；纖維束夾緊管為剛性非滲透管；纖維束夾緊管出口有盛接液體的容器。所述一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置，其特征在于包括粗精度壓力閥和高精度壓力閥；粗精度壓力閥和高精度壓力閥密封串聯(lián)；氣罐出口密封連接粗精度壓力閥進口，高精度壓力閥出口密封連接三通的水平端口。所述一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置，其特征在于纖維束夾緊管采用樹脂和玻璃管制成，纖維束夾緊管外圈為樹脂，內(nèi)圈為玻璃管，玻璃管內(nèi)嵌在樹脂內(nèi)。所述一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置，其特征在于纖維束夾緊管內(nèi)纖維束的纖維密度介于40% 70%之間。[0013]有益效果本實用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)，克服了現(xiàn)有模具測量由于流動截面與冒口截面不一致，相當(dāng)于液體流出過程受到阻礙的問題，本實用新型中纖維束夾緊管外端沒有阻擋纖維，排除了因為流道截面積變化對纖維束滲透率的影響。本實用新型將連續(xù)纖維束穿入圓柱管中，在一定壓力梯度下液體從圓柱管的一段流出，通過測量單位時間內(nèi)流出液體的質(zhì)量，計算連續(xù)纖維束的軸向穩(wěn)態(tài)滲透率。該裝置制作簡單、成本低廉，并可最大限度降低邊緣效應(yīng)，從而有助于連續(xù)纖維束的軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的準(zhǔn)確測量。

圖I :本實用新型中測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2 :纖維束夾緊管示意圖；其中1、氣罐；2、一級壓力閥；3、二級壓力閥三通；4、二級壓力表；5、第二三通；
6、注射器；7、對絲；8、快插；9、塑料短管；10、纖維束夾緊管；11、小碗；12、支撐臺。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例描述本實用新型。參照附圖1，本實施例中的連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置包括氣罐1，一級壓力閥2，二級壓力閥，注射器6，塑料短管9和纖維束夾緊管10。二級壓力閥的測量精度高于一級壓力閥。二級壓力閥由二級壓力閥三通3和二級壓力表4組成。一級壓力閥與二級壓力閥密封串聯(lián)。二級壓力表采用指針式壓力表，采用兩級壓力閥的目的是，實現(xiàn)對注射壓力粗調(diào)節(jié)和細調(diào)節(jié)。氣罐提供注射壓力，氣罐出口密封連接一級壓力閥進口，二級壓力閥三通3的出口密封連接第二三通5的水平端口，第二三通的另一水平端口通過快插8與塑料短管一端密封連接，第二三通的豎直端口與注射器6出口通過對絲7密封連接。塑料短管9另一端內(nèi)插入有纖維束夾緊管10，且塑料短管與纖維束夾緊管過盈配合，其目的是防止液體從夾緊管和塑料短管之間流出。液體存儲在注射器內(nèi)，當(dāng)注射器出口打開，液體能夠由自身重力作用流入塑料短管。纖維束夾緊管內(nèi)插入有纖維束，纖維束的密度一般大于40%，實際應(yīng)用中纖維密度介于40% 70%。纖維束夾緊管為剛性非滲透管，可由金屬或塑料直接加工而成，本實施例中纖維束夾緊管采用樹脂和玻璃管制成，纖維束夾緊管外圈為樹脂，內(nèi)圈為玻璃管，玻璃管內(nèi)嵌在樹脂內(nèi)，避免了玻璃管外壁與樹脂塊之間的縫隙，提高了實驗測量精度，可靠性好。在纖維束夾緊管出口有盛接液體的小碗11，用于盛接液體后，進行質(zhì)量測量。本實施例的測量過程包括以下步驟步驟I :打開注射器出口閥門，存儲在注射器內(nèi)的液體受自身重力作用進入塑料短管內(nèi)；而后關(guān)閉注射器閥門；步驟2 :打開氣罐，調(diào)節(jié)壓力閥，使塑料短管內(nèi)的液體浸潤纖維束夾緊管內(nèi)纖維束，當(dāng)纖維束夾緊管出口有液體流出時，認為液體完全浸潤纖維束；步驟3 :在液體完全浸潤纖維束后，調(diào)節(jié)一級壓力閥和二級壓力閥，達到需求注射壓力后，通過分析天平稱量t時間內(nèi)從纖維束夾緊管出口流出的液體的質(zhì)量m，由公式,HineLrI),1 ε3k = ~^Mk0=」^―
pisP\6k (1-fT聯(lián)立求解得到纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率k，公式中s為纖維束夾緊管內(nèi)孔截面積，Lc為纖維束夾緊管長度,P為液體受到的氣體壓力，ε為孔隙率，η為液體的粘度，P為液體的密度，Df為單根纖維束直徑，k0為kozeny常數(shù)。·
權(quán)利要求1.一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置，其特征在于包括氣罐、壓力閥、注射器、塑料短管和纖維束夾緊管；氣罐出口密封連接壓力閥進口 ；壓力閥出口密封連接三通的水平端口，三通的另一水平端口與塑料短管一端密封連接，三通的豎直端口與注射器出口密封連接；塑料短管另一端內(nèi)插入有纖維束夾緊管，且塑料短管與纖維束夾緊管過盈配合；液體存儲在注射器內(nèi)；纖維束夾緊管內(nèi)插入有纖維束；纖維束夾緊管為剛性非滲透管；纖維束夾緊管出口有盛接液體的容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置，其特征在于包括粗精度壓力閥和高精度壓力閥；粗精度壓力閥和高精度壓力閥密封串聯(lián)；氣罐出口密封連接粗精度壓力閥進口，高精度壓力閥出口密封連接三通的水平端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置，其特征在于纖維束夾緊管采用樹脂和玻璃管制成，纖維束夾緊管外圈為樹脂，內(nèi)圈為玻璃管，玻璃管內(nèi)嵌在樹脂內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置，其特征在于纖維束夾緊管內(nèi)纖維束的纖維密度介于40% 70%之間。
專利摘要本實用新型提出了一種連續(xù)纖維束軸向穩(wěn)態(tài)滲透率的測量裝置，裝置包括氣罐、壓力閥、注射器、塑料短管和纖維束夾緊管；氣罐、壓力閥、三通、塑料短管依次密封串聯(lián)，三通豎直端口密封連接注射器；塑料短管另一端與纖維束夾緊管過盈配合；液體存儲在注射器內(nèi)；纖維束夾緊管內(nèi)插入有纖維束；纖維束夾緊管為剛性非滲透管。通過氣罐給纖維束滲透率測量提供一定的壓力，通過測量完全浸潤后的纖維束在一定時間內(nèi)流出的液體質(zhì)量來估算纖維束的滲透率。
文檔編號G01N15/08GK202599794SQ20122021521
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者蔣建軍, 曾東子, 史景文, 王俊彪, 王芳, 方良超, 鄧超 申請人:西北工業(yè)大學(xué)