[發明專利]一種多線束碳纖維展絲張力控制裝置

在審

• 申請號: 202011144945.2
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112141818A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 葛安泉;王朝;蘇紅艷;王凱;成志鋼;何春輝;孫磊;陳曉陽;戴啟洛;陳甲楠
• 申請（專利權）人: 江蘇國富氫能技術裝備股份有限公司;張家港氫云新能源研究院有限公司
• 主分類號: B65H59/12
• 分類號: B65H59/12;B65H59/40;B65H49/18;B65H51/08;B65H81/00;D06B3/02;D06B23/04
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳虹霞;黃春松

本發明公開了一種多線束碳纖維展絲張力控制裝置，包括設置于絲架上的若干碳纖維展絲張力控制機構；每個碳纖維展絲張力控制機構的結構包括：固定有展絲輥的支撐輥軸、導向輥軸、帶U形調節端的調節輥軸和帶張力傳感器的測力輥軸，調節輥軸的驅動端通過對應軸承座支撐安裝于絲架的安裝面板上后由第一驅動裝置驅動轉動；導向輥軸固定安裝于調節輥軸上方的安裝面板上，測力輥軸固定安裝于調節輥軸下方的安裝面板上；支撐輥軸的驅動端通過對應軸承座支撐設置于導向輥軸前方的安裝面板上后由第二驅動裝置驅動轉動，在展絲輥與支撐輥軸上設置有將碳纖維團絲筒固定于展絲輥上的固定結構。采用上述裝置能保證碳纖維絲束張力穩定可控且不易起毛、打結。

技術領域

本發明涉及高壓氫瓶生產線中的碳纖維展絲設備，尤其涉及一種多線束碳纖維展絲張力控制裝置。

背景技術

碳纖維是由有機纖維在高溫環境下裂解碳化形成碳主鏈機構的無機纖維，是一種含碳量高于90%的無機纖維，具有高強度（強度比密度）、高比剛度（模量比密度）性能、耐腐蝕、耐疲勞等特性，因此被廣泛應用于高壓氫瓶上。

高壓氫瓶中的纖維層由碳纖維層和玻纖維層構成，碳纖維層由碳纖維絲束采用濕法纏繞構成，玻纖維層由玻纖維絲束采用濕法纏繞構成、包裹于碳纖維層上、用以保護碳纖維層。其中，碳纖維層是高壓氫瓶中承受內部高壓的主要載體(主要承受75%~95%的壓力)。碳纖維鋪層技術和質量直接決定了高壓氫瓶的耐壓等級和使用壽命：如纖維絲束纏繞線型直接控制高壓氫瓶在工作時的應力分布狀況；碳纖維絲束的張力直接對高壓氫瓶的碳纖維層的強度、密實度、含膠量等產生影響；浸膠量直接影響到碳纖維層質量、層孔隙率及厚度。總之，碳纖維絲束纏繞是高壓氫瓶制造過程中的核心工序，通過纏繞工序，將碳纖維絲束纏繞到鋁合金內膽外面，最終使得高壓氫瓶能夠承受超高壓力。

然而在碳纖維濕法纏繞過程中，由于使用了多根碳纖維絲束一起進行纏繞，且每一根碳纖維絲束都是由上千根碳纖維細絲集束而成，在這個過程中，如何保證多根碳纖維絲束不起毛、不打結，以及如何保證每根碳纖維絲束在纏繞時的張力相同，直接決定了纏繞在鋁內膽上的碳纖維層能否充分發揮其理論強度等特性。目前很多國內的廠家采用普通機械式絲架進行碳纖維絲束纏繞，碳纖維絲束出絲后通過導輥的自傳調整碳纖維絲束的張力。采用普通機械式絲架進行碳纖維纏繞存在如下主要缺點：

1、 碳纖維絲束張力不穩定且不均勻，可能導致后期浸膠量不一致，影響碳纖維纏繞質量；

2、碳纖維絲束表面容易摩擦起毛，使碳纖維強度降低，離散系數變大，導致后續浸膠不充分，從而導致碳纖維層容易產生空隙，影響碳纖維的力學性能；

3、多根碳纖維絲束一起進行纏繞容易打結，從而導致纏繞中斷。

發明內容

本發明所需解決的技術問題是：提供一種展絲過程中各根碳纖維絲束張力穩定可控且不易產生起毛、打結等現象的多線束碳纖維展絲張力控制裝置。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是：所述的一種多線束碳纖維展絲張力控制裝置，包括：絲架，在絲架上設置有若干碳纖維展絲張力控制機構；每個碳纖維展絲張力控制機構的結構包括：固定套設有展絲輥的支撐輥軸、導向輥軸、調節輥軸和帶張力傳感器的測力輥軸，支撐輥軸、導向輥軸、調節輥軸和測力輥軸相互平行設置；調節輥軸一端為由第一輥軸和第二輥軸構成的U形調節端，調節輥軸的另一端為驅動端，調節輥軸的驅動端通過對應軸承座支撐安裝于絲架的安裝面板上，且調節輥軸與安裝面板垂直，調節輥軸的驅動端由第一驅動裝置驅動、使調節輥軸繞自身軸線轉動；導向輥軸一端固定安裝于調節輥軸上方的安裝面板上，測力輥軸一端固定安裝于調節輥軸下方的安裝面板上；支撐輥軸一端為驅動端，支撐輥軸另一端為套入端，支撐輥軸的驅動端通過對應軸承座支撐設置于導向輥軸前方的安裝面板上，支撐輥軸的驅動端由第二驅動裝置驅動、使支撐輥軸繞自身軸線轉動，在展絲輥與支撐輥軸上還設置有將套于展絲輥上的碳纖維團絲筒固定于展絲輥上的固定結構；碳纖維團絲筒上的碳纖維絲束經導向輥軸上端前側繞上導向輥軸后依次繞經第一輥軸、第二輥軸和測力輥軸，然后從測力輥軸下端后側繞出。