[發明專利]復合材料立體管狀結構件的紡織成型裝置及其方法

無效

• 申請號: 201010260981.5
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN101949077A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 孫志宏;周申華;單鴻波;毛立民;王生澤
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D03D37/00
• 分類號: D03D37/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬于復合材料的三維紡織成型技術領域，特別是涉及一種復合材料立體管狀結構件的紡織成型裝置及其方法。

背景技術

管狀結構件是工程中廣泛應用的基本構件，輕質纖維增強復合材料管狀結構件相比于金屬管狀結構件具有更高的比剛度與比強度，且疲勞性能優異，耐腐蝕性能好，其應用已擴展到國民經濟的多個領域，如制作各種結構支架、輸送管道、襯套、罩殼、超耐高溫隔熱管等產品，在能源輸送、環境保護、化學化工、航空航天、生物化工、醫學等多個領域有著廣泛的應用前景。

復合材料的三維紡織成型方法在織物結構中引入厚度方向上的纖維，并與每層的纖維形成交織，形成一個不分層的整體結構。雖然三維成型的纖維增強復合材料面內性能受纖維扭曲影響而比層壓結構略有降低，但其厚度方向的性能卻大大地增強，并具備更好的抗疲勞性、減震能力、較高的抗破壞安全性能、及更長的使用壽命。

立體管狀結構件的三維紡織成型方法有多種，有三維編織二步法和四步法技術、纖維預固化植入技術(自動機織)、圓織機成型技術等。這些技術也可同時應用于制作形狀較復雜的三維纖維預成型件，然而這些技術的生產成本較高，生產速度較慢，生產連續性較差，并在通常情況下需要依賴于芯模，故主要適用于單件小批量生產；而對于管狀結構件這種系列化、批量化生產的基礎結構件而言，上述方法就顯得較難勝任。以美國專利US5,337,647、US4,719,837和US6,439,096為例，這三個專利都是主要基于三維編織二步法和四步法，利用載紗器在新設計的軌道中按規律運行并獲得三維織物結構件。然而由于編制過程中每一根纖維紗線需要一個載紗器進行驅動，所以編織大型結構件時需要大量的載紗器；同時，為了使每個載紗器在運動過程中保持較低的負載和較高的速度，載紗器的載紗量就受到了很大的限制；另外，當一個載紗器的紗線使用完畢后，為了避免后續連續停機更換其他紗管，就不得不將所有載紗器的紗管一起更換，這樣便造成了大量的換管、接頭的工作量，且難以保證紗線接頭的質量，從而造成產品的生產連續性降低，產品的可靠生產長度也因此降低。目前可用于管狀及筒狀機織物連續生產的設備主要為圓織機，根據成型方法的不同可分為凸輪式(如中國專利200520068888.9)和分線盤式(也稱開口輪式，如英國專利GB1,351,059)，這兩類圓織機主要用于生產如編織袋、消防水龍帶等單層管狀及筒狀織物，開口動作單一，只能實現經紗與緯紗的簡單交織，無法用于生產立體管狀織物。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種復合材料立體管狀結構件的紡織成型裝置，以解決現有技術中生產成本較高，生產速度較慢，生產連續性較差的問題。

本發明對圓織機分線盤的分線規律進行重新設計，與經紗(軸向方向的纖維)總數形成周期配合，通過梭子的輸送完成緯紗(周向方向的纖維)以及垂紗(徑向方向的纖維)的引入，并與經紗形成交織，從而獲得管狀結構正交機織組織。具體表現為，經紗從經軸架引出，穿過張力調節裝置、筘片及梭子跑道后由尺碼環出引出到收卷機構，織造時圓織機主轉盤水平旋轉，推梭器、分線盤安裝于主轉盤上，分線盤前安裝有導紗條，推梭器、分線盤和導紗條隨主轉盤一起旋轉；分線盤上開有線槽，根據線槽所處的位置分為頂槽和底槽，當主轉盤轉動時導紗條將經紗引導至分線盤頂槽的高度并釋放，若經紗釋放時分線盤槽口為頂槽，則經紗留在頂槽槽口內，經紗被握持在高位；若經紗釋放時分線盤槽口為底槽，則經紗進入底槽槽口內，經紗被握持在低位，經紗的高位與低位間形成一個開口通道，即為梭口；分線盤在經紗的帶動下能夠實現自轉，經紗根據頂槽、底槽的設計分布確定其握持位置；同時推梭器隨主轉盤旋轉并推動梭子在圓織機跑道中作圓周運動，梭子前方裝有梭刀，梭子前進時梭刀從經紗形成的織口中穿過，將織口繼續擴大，然后梭子從擴大后的梭口中穿過，梭子上安裝有紗管，紗管上的紗線隨梭子引入經紗織口，與經紗形成交織。利用分線盤的線槽設計與經紗數量的配合，梭子引入的一組紗線在織物周向圓柱面內與經紗形成交織，該紗線為緯紗；梭子引入的另一組紗線在織物徑向厚度方向與經紗形成交織，該紗線為垂紗。引入織口后的緯紗及垂紗由于梭子的牽伸自然地向尺碼環的內徑處將經紗束緊，形成織物組織。