一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法

2023-11-04 06:05:07

專利名稱：一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法
技術領域：
本發明屬於複合材料成型工藝技術領域，尤其是涉及一種用於壓力容器的幹紗纏 繞成型方法。
背景技術：
複合材料壓力容器具有質輕高強、製造成本低的優勢，同時具備金屬容器所不具 備的爆破前先洩漏的疲勞失效模式，在安全性方面具有顯著優勢。傳統的複合材料容器是 在內膽材料表面以纖維浸漬樹脂實施纏繞製備複合材料層，樹脂作為基體材料起到將纖維 固化為整體並傳遞載荷的作用，纖維作為增強體承受絕大部分的壓力載荷，纖維和樹脂性 能的綜合效應使複合材料具有優異的性能。採用傳統纏繞成型工藝製備的複合材料容器， 由於涉及浸膠工藝和固化成型過程，纏繞用樹脂配方含有多組分的化學試劑導致生產環境 不佳，同時還需對纏繞速度和纏繞張力進行控制，若纏繞速度過快則可能會使膠槽中的膠 濺出，此外製品完成纏繞後需要較長固化時間，因此成型工藝複雜、生產周期較長且成本較 高，對大規模工業化生產造成了不利影響。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種用於壓 力容器的幹紗纏繞成型方法，其設計合理、操作簡便、控制方便且纏繞成型效果好，省去了 傳統纏繞工藝中的浸膠工藝和固化過程，能有效解決現有纏繞成型工藝存在的成型工藝復 雜、生產周期較長、成本較高且不利用大規模工業化生產等多種實際問題。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是一種用於壓力容器的幹紗纏繞 成型方法，其特徵在於該方法包括以下步驟步驟一、壓力容器內膽外表面處理先採用常規清洗劑對被纏繞壓力容器內膽的 外表面進行清洗，再採用毛刷將預先配製好的膠粘劑均勻塗覆在清洗後的壓力容器內膽外 表面上，且塗覆厚度為Imm 3mm，塗覆完成後自然放置IOmin 30min ；步驟二、幹紗纏繞成型採用纏繞機將纖維幹紗按照縱向纏繞與環向纏繞交替進 行的纏繞方式在壓力容器內膽的外表面上進行纏繞，直至纏繞厚度達到設計要求為止，獲 得由纖維幹紗纏繞而成的纖維幹紗纏繞成型體；在由縱向纏繞轉換至環向纏繞或者由環向 纏繞轉換至縱向纏繞過程中，通過纏繞機的控制主機對纏繞機機頭進行自動控制，實現在 不割斷纖維幹紗的條件下將纖維幹紗的纏繞方向相應由縱向纏繞方向逐漸自動轉換為環 向纏繞方向或者由環向纏繞方向逐漸自動轉換為縱向纏繞方向，以實現縱向纏繞層與環向 纏繞層之間的連續過渡；步驟三、幹紗纏繞成型體埠防鬆散綑紮處理人工對纖維幹紗纏繞成型體的端 口部進行防鬆散綑紮固定，以保持纖維幹紗纏繞成型體的整體性，所述埠部綑紮固定的 位置與壓力容器內膽的埠靠近其筒段的部位相對應；步驟四、幹紗纏繞成型體表層防護層噴塗成型處理採用噴塗設備將預先配製好的膠粘劑均勻噴塗在所述纖維幹紗纏繞成型體的外表面上，其噴塗厚度為5mm 15mm;步驟一和步驟四中所述的膠粘劑為常規使用的複合材料用常溫固化型膠粘劑；步驟五、室溫放置噴塗結束後，室溫放置Ih 池直至噴塗在纖維幹紗纏繞成型 體外表面上的膠粘劑完全固化，並將纖維幹紗纏繞成型體包埋固結為一體。上述一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵是步驟二中所述的縱向纏 繞層與環向纏繞層之間的連續過渡過程中，纖維幹紗纏繞方向的調整通過纏繞機機頭牽引 控制纖維幹紗纏繞角的調整來實現，且控制主機對纏繞機機頭進行牽引控制，所述纖維幹 紗的纏繞角為所纏繞纖維幹紗的走向與壓力容器內膽軸向之間的夾角，縱向纏繞時所述纖 維幹紗的纏繞角度為士觀° 士30°，而環向纏繞時所述纖維幹紗的纏繞角度為90°。上述一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵是步驟二中所述的由縱向 纏繞方式逐漸過渡至環向纏繞方式時，通過纏繞機機頭帶動不割斷的纖維幹紗逆向過渡運 行至壓力容器內膽的筒段與其埠的交界處後，將纖維纏繞方向直接轉換至環向纏繞方 向，所述逆向為與縱向纏繞過程收尾時的纖維纏繞方向相反的方向。上述一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵是步驟二中所述的由環向 纏繞方式逐漸過渡至縱向纏繞方式時，通過纏繞機機頭逆向牽引將纖維幹紗的纏繞角度由 90°漸變至士沘° 士30°。上述一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵是步驟二中所述的幹紗纏 繞成型之前，先根據所纏繞壓力容器內膽的結構、尺寸和需成型製品的性能及重量的要求， 並結合纏繞所用纖維幹紗的本體性能，人工設計出幹紗纏繞成型過程中的纏繞成型工藝參 數並將設計出的纏繞成型工藝參數輸入至纏繞機的控制主機內，上述纏繞成型工藝參數包 括需纏繞幹紗纏繞成型體縱向纏繞與環向纏繞的層數和縱向纏繞的纏繞角度；實際纏繞 過程中，所述控制主機根據所輸入的纏繞成型工藝參數且通過內部預先編制的控制程序對 纏繞機機頭進行自動控制對所述纏繞機機頭的纏繞方向、纏繞速度和纏繞時間進行相應控 制。上述一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵是步驟一中所述的常規清 洗劑為乙醇、丙酮或乙酸乙酯溶劑。上述一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵是步驟二中所述的纖維為 碳纖維、芳綸纖維、PBO纖維或超高分子量聚乙烯纖維。上述一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵是步驟一和步驟四中所述 的膠粘劑為聚氨酯樹脂、環氧樹脂或不飽和聚酯膠粘劑。上述一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵是步驟三中所述埠部捆 扎固定的位置與壓力容器內膽的埠與其筒段之間的連接部分一致。上述一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵是步驟二中所述的由縱向 纏繞方式逐漸過渡至環向纏繞方式的纏繞過渡過程和由環向纏繞方式逐漸過渡至縱向纏 繞方式的纏繞過渡過程中，以手工輔助的方式對纖維幹紗的纏繞方向逐漸進行轉換實現平 緩過渡以避免發生滑紗。本發明與現有技術相比具有以下優點 1、纏繞成型方法簡單、步驟少、設計合理且操作簡便。 2、纏繞成型質量控制方便且能夠實現纏繞成型質量的有效控制，纏繞機的控制主機按照預先編制的組合式角度漸變控制程序對纖維幹紗的纏繞方向進行控制調整，利用組 合式角度漸變控制程序的角度漸變設計實現環向纏繞向縱向纏繞以及縱向纏繞向環向纏 繞的過渡纏繞，並使得使縱向纏繞和環向纏繞方式之間實現連續過渡，保證纖維纏繞過程 的連續性，進而保證了纖維幹紗纏繞成型體的整體性。3、使用纖維幹紗進行不浸膠纏繞成型，且纏繞成型中實行組合式連續纏繞，並在 內膽埠靠近簡體處實施纏繞捆綁式固定，從而使容器整體性能充分發揮。4、實用價值高、經濟效益及社會效益顯著，纏繞成型過程設計簡單且質量控制漸 變，首先在壓力容器內膽表層均勻塗刷專用室溫固化型膠粘劑，然後利用纏繞機將纖維幹 紗在容器內膽表面實施縱向、環向交替纏繞，最後再纏繞外層的幹紗表面層噴塗或者塗覆 室溫固化型膠粘劑，固結防護層。由於所採用的幹紗纏繞容器工藝步驟中，省去了傳統纏繞 工藝中的浸膠和固化過程，實施及控制工藝簡單、生產周期大大縮短，因此製造成本顯著降 低，同時生產環境相比浸膠纏繞環境友好性得到顯著改善，適合於大規模工業化生產。5、適用範圍廣且推廣應用前景廣泛，本發明與傳統的浸膠纏繞成型工藝相比，生 產效率明顯提高，生產環境友好性得到顯著改善，可應用於瞬間防爆容器裝置的製備。且對 瞬間防爆容器裝置進行製備時，在傳統的複合材料纏繞成型工藝基礎上，利用纖維幹紗纏 繞成型工藝進行製備，由於在纏繞過程中無需浸膠和製品的固化緩解，因此成型工藝得到 簡化、生產周期縮短，同時生產環境友好性得到顯著改善。6、纏繞成型效果好，纏繞過程無浸膠工藝，因而使浸膠對纏繞速度的控制要求顯 著降低，纏繞成型效率高且生產環境友好性得到顯著改善，同時由於製品中不含樹脂基體 則相對質量降低且抗損傷性能顯著提高綜上所述，本發明設計合理、操作簡便、控制方便且纏繞成型效果好，以傳統複合 材料壓力容器纏繞的成型工藝為基礎，實施以纖維幹紗的無浸膠纏繞工藝製備壓力容器類 防爆容器裝置，由於省去了傳統纏繞工藝中的浸膠工藝和固化過程，因此降低了由於浸膠 工藝對纏繞速度的限制，同時不存在樹脂配方中揮發物對生產環境的汙染，本發明所製備 的幹紗纏繞成型壓力容器具有工藝控制簡單、纏繞速度快且生產效率高等優點，此外製品 中不含樹脂基體則相對質量降低且抗損傷性能顯著提高，同時生產環境友好型佳，適合於 大規模工業化生產。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發明的成型方法流程框圖。圖2為本發明所製作壓力容器的結構示意圖。附圖標記說明1-壓力容器內膽；2-纖維幹紗纏繞成型體；3-外防護膠粘劑塗層；4-金屬接嘴； 5—金屬堵蓋ο
具體實施例方式如圖1所示的一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，包括以下步驟步驟一、壓力容器內膽外表面處理先採用常規清洗劑對被纏繞壓力容器內膽1的外表面進行清洗，再採用毛刷將預先配製好的膠粘劑均勻塗覆在清洗後的壓力容器內膽 1外表面上，且塗覆厚度為Imm 3mm，塗覆完成後自然放置IOmin 30min。所述常規清洗劑為乙醇、丙酮或乙酸乙酯溶劑。實際操作過程中，可以根據實際具 體需要，選擇對應的清洗劑，同時也可以選擇乙醇、丙酮和乙酸乙酯溶劑之外的其它類型清 洗劑。步驟二、幹紗纏繞成型採用纏繞機將纖維幹紗按照縱向纏繞與環向纏繞交替進 行的纏繞方式在壓力容器內膽1的外表面上進行纏繞，直至纏繞厚度達到設計要求為止， 獲得由纖維幹紗纏繞而成的纖維幹紗纏繞成型體2 ；在由縱向纏繞轉換至環向纏繞或者由 環向纏繞轉換至縱向纏繞過程中，通過纏繞機的控制主機對纏繞機機頭進行自動控制，實 現在不割斷纖維幹紗的條件下將纖維幹紗的纏繞方向相應由縱向纏繞方向逐漸自動轉換 為環向纏繞方向或者由環向纏繞方向逐漸自動轉換為縱向纏繞方向，以實現縱向纏繞層與 環向纏繞層之間的連續過渡。實際進行纏繞成型時，所採用的纖維為碳纖維、芳綸纖維、PBO纖維或超高分子量 聚乙烯纖維。實際操作過程中，可以根據實際具體需要，選擇對應類型的纖維，同時也可以 選擇碳纖維、芳綸纖維、PBO(聚對苯撐苯雙噁唑)纖維和超高分子量聚乙烯纖維之外的其 它類型纖維進行纏繞。步驟三、幹紗纏繞成型體埠防鬆散綑紮處理人工對纖維幹紗纏繞成型體2的 埠部進行防鬆散綑紮固定，以保持纖維幹紗纏繞成型體2的整體性，所述埠部綑紮固 定的位置與壓力容器內膽1的埠靠近其筒段的部位相對應。步驟四、幹紗纏繞成型體表層防護層噴塗成型處理採用噴塗設備將預先配製好 的膠粘劑均勻噴塗在所述纖維幹紗纏繞成型體2的外表面上，其噴塗厚度為5mm 15mm。步驟一和步驟四中所述的膠粘劑為常規使用的複合材料用常溫固化型膠粘劑。步驟五、室溫放置噴塗結束後，室溫放置Ih 池直至噴塗在纖維幹紗纏繞成型 體2外表面上的膠粘劑完全固化，並將纖維幹紗纏繞成型體2包埋固結為一體。完全固化 後，在所述纖維幹紗纏繞成型體2的外表面上所噴塗的膠粘劑對應形成外防護膠粘劑塗層 3。本發明所述的幹紗纏繞成型過程結束後，按照壓力容器的結構布設關係，對金屬 接嘴4和金屬堵蓋5進行安裝，獲得成型的壓力容器。步驟一和步驟四中所述的膠粘劑為聚氨酯樹脂、環氧樹脂或不飽和聚酯膠粘劑。 實際操作過程中，可以根據實際具體需要，選擇對應類型的膠粘劑，同時也可以選擇聚氨 酯、環氧樹脂和不飽和聚酯膠粘劑之外的其它類型膠粘劑。所述壓力容器內膽1由聚乙烯、 聚丙烯工程材料或金屬合金製備而成，同時也可以選用其它材質的壓力容器內膽1。步驟二中所述的幹紗纏繞成型之前，先根據所纏繞壓力容器內膽的結構、尺寸和 需成型製品的性能及重量的要求，並結合纏繞所用纖維幹紗的本體性能，人工設計出幹紗 纏繞成型過程中的纏繞成型工藝參數並將設計出的纏繞成型工藝參數輸入至纏繞機的控 制主機內，上述纏繞成型工藝參數包括需纏繞幹紗纏繞成型體2縱向纏繞與環向纏繞的層 數和縱向纏繞的纏繞角度；實際纏繞過程中，所述控制主機根據所輸入的纏繞成型工藝參 數且通過內部預先編制的控制程序對纏繞機機頭進行自動控制對所述纏繞機機頭的纏繞 方向、纏繞速度和纏繞時間進行相應控制。
也就是說，纏繞成型之前，應先對纏繞機控制主機進行燒程，具體是根據所輸入的 纏繞成型工藝參數編制出組合式角度漸變控制程序對纏繞成型過程進行自動控制，實現通 過控制主機自動控制縱向纏繞和環向纏繞方向進行交替纏繞並實現連續過渡，保證纏繞的 連續性。實際纏繞過程中，具體是由縱向纏繞方式逐漸過渡至環向纏繞方式的纏繞過渡過 程和由環向纏繞方式逐漸過渡至縱向纏繞方式的纏繞過渡過程中，以手工輔助的方式對纖 維幹紗的纏繞方向逐漸進行轉換實現平緩過渡以避免發生滑紗。實施例1首先，根據所纏繞壓力容器內膽的結構、尺寸和需成型製品的性能及重量的要求， 並結合纏繞所用纖維幹紗的本體性能，人工設計出幹紗纏繞成型過程中的纏繞成型工藝參 數並將設計出的纏繞成型工藝參數輸入至纏繞機的控制主機內，同時根據換算得出的纏繞 成型工藝參數編制組合式角度漸變控制程序，依據連續纏繞要求，控制主機根據預先編制 的組合式角度漸變控制程序實現縱向纏繞和環向纏繞方式之間的連續過渡，保證碳纖維纏 繞過程的連續性。其次，按照質量比為環氧樹脂(618)三乙烯四胺=100 3 9的比 例配製環氧樹脂膠粘劑；再以乙醇清洗壓力容器內膽1(具體是聚丙烯內膽)的外表面，用 毛刷將配製好的環氧樹脂膠粘劑均勻塗刷於壓力容器內膽1的外表面，自然放置30min。然 後，控制主機按照事先編制好的控制程序對碳纖維進行2次縱向纏繞與2次環向纏繞的交 替纏繞，在縱向纏繞方式與環向纏繞方式之間的漸變過程中，以手工輔助使得線型平緩過 渡避免發生滑紗。實際纏繞成型過程中，縱向纏繞層與環向纏繞層之間的連續過渡過程中，纖維幹 紗纏繞方向的調整通過纏繞機機頭牽引控制纖維幹紗纏繞角的調整來實現，且控制主機對 纏繞機機頭進行牽引控制，所述纖維幹紗的纏繞角為所纏繞纖維幹紗的走向與壓力容器內 膽1軸向之間的夾角，縱向纏繞時所述纖維幹紗的纏繞角度為士 士30°，而環向纏 繞時所述纖維幹紗的纏繞角度為90°。本實施例中，由縱向纏繞方式逐漸過渡至環向纏繞 方式時，由所述控制主機對纏繞機機頭進行控制，並通過纏繞機機頭帶動不割斷的纖維幹 紗逆向過渡運行至壓力容器內膽1的筒段與其埠的交界處後，將纖維纏繞方向直接轉換 至環向纏繞方向，所述逆向為與縱向纏繞過程收尾時的纖維纏繞方向相反的方向。相應地， 由環向纏繞方式逐漸過渡至縱向纏繞方式時，通過纏繞機機頭逆向牽引將纖維幹紗的纏繞 角度由90°漸變至士觀° 士30°。也就是說，縱向纏繞層與環向纏繞層之間的連續過渡 均通過纏繞機機頭逆向牽引纖維幹紗來實現。完成最外層的纖維幹紗纏繞後，於壓力容器內膽1埠接近其筒段處進行纏繞捆 綁式固定，即進行幹紗纏繞成型體埠防鬆散綑紮處理；具體是人工對纖維幹紗纏繞成型 體2的埠部進行防鬆散綑紮固定，以保持纖維幹紗纏繞成型體2的整體性，所述埠部捆 扎固定的位置與壓力容器內膽1的埠靠近其筒段的部位相對應。本實施例中，所述埠 部綑紮固定的位置與壓力容器內膽1的埠與其筒段之間的連接部分一致，也就是說，在 壓力容器內膽1的埠與其筒段之間的連接處實施纏繞綑紮式固定，使纖維保持其整體性 而不發生鬆散。最後，在纏繞成型的纖維幹紗纏繞成型體2外側，將預先配製好的環氧樹脂 膠粘劑均勻噴塗於纖維幹紗纏繞成型體2的外表層，室溫旋池至完全固化，使得纖維幹紗 纏繞成型體2中的纖維固化為整體，同時起到外保護層的作用。實施例2
本實施例中，首先根據所纏繞壓力容器內膽的結構、尺寸和需成型製品的性能及 重量的要求，並結合纏繞所用纖維幹紗的本體性能，人工設計出幹紗纏繞成型過程中的纏 繞成型工藝參數並將設計出的纏繞成型工藝參數輸入至纏繞機的控制主機內，同時根據換 算得出的纏繞成型工藝參數編制組合式角度漸變控制程序，依據連續纏繞要求，控制主機 根據預先編制的組合式角度漸變控制程序實現縱向纏繞和環向纏繞方式之間的連續過渡， 保證芳綸纖維纏繞過程的連續性。其次，按照質量比為聚氨酯聚氨酯橡膠硫化劑(MOCA) =90 30 38的比例配製聚氨酯膠粘劑；再以丙酮清洗壓力容器內膽1(具體是聚乙烯 內膽)的外表面，用毛刷將配製好的聚氨酯膠粘劑均勻塗刷於壓力容器內膽1的外表面，自 然放置lOmin。然後，控制主機按照事先編制好的程序對芳綸纖維進行3次縱向纏繞與3次 環向纏繞的交替纏繞，在縱向纏繞方式與環向纏繞方式之間的漸變過程中，以手工輔助使 得線型平緩過渡避免發生滑紗。完成最外層的纖維幹紗纏繞後，人工對纖維幹紗纏繞成型 體2的埠部進行防鬆散綑紮固定(具體採用纏繞成型所用的纖維幹紗進行綑紮)，以保持 纖維幹紗纏繞成型體2的整體性。也就是說，在壓力容器內膽1的埠與其筒段之間的連 接處實施纏繞綑紮式固定，使纖維保持其整體性而不發生鬆散。最後，在纏繞成型的纖維幹 紗纏繞成型體2外側，將預先配製好的聚氨酯膠粘劑均勻噴塗於纖維幹紗纏繞成型體2的 外表層，室溫旋Ih至完全固化，使得纖維幹紗纏繞成型體2中的纖維固化為整體，同時起到 外保護層的作用。本實施例中，其餘方法步驟和工藝參數均與實施例1相同。實施例3本實施例中，首先根據所纏繞壓力容器內膽的結構、尺寸和需成型製品的性能及 重量的要求，並結合纏繞所用纖維幹紗的本體性能，人工設計出幹紗纏繞成型過程中的纏 繞成型工藝參數並將設計出的纏繞成型工藝參數輸入至纏繞機的控制主機內，同時根據換 算得出的纏繞成型工藝參數編制組合式角度漸變控制程序，依據連續纏繞要求，控制主機 根據預先編制的組合式角度漸變控制程序實現縱向纏繞和環向纏繞方式之間的連續過渡， 保證PBO纖維纏繞過程的連續性。其次，按照質量比為不飽和聚酯MOCA = 90 5配製 聚氨酯膠粘劑；再以丙酮清洗壓力容器內膽1(具體是聚乙烯內膽)的外表面，用毛刷將配 制好的聚氨酯膠粘劑均勻塗刷於壓力容器內膽1的外表面，自然放置20min。然後，控制主 機按照事先編制好的程序對PBO纖維進行5次縱向纏繞與5次環向纏繞的交替纏繞，在縱 向纏繞方式與環向纏繞方式之間的漸變過程中，以手工輔助使得線型平緩過渡避免發生滑 紗。完成最外層的纖維幹紗纏繞後，人工對纖維幹紗纏繞成型體2的埠部進行防鬆散捆 扎固定，以保持纖維幹紗纏繞成型體2的整體性。也就是說，在壓力容器內膽1的埠與其 筒段之間的連接處實施纏繞綑紮式固定，使纖維保持其整體性而不發生鬆散。最後，在纏繞 成型的纖維幹紗纏繞成型體2外側，將預先配製好的聚氨酯膠粘劑均勻噴塗於纖維幹紗纏 繞成型體2的外表層，室溫旋池至完全固化，使得纖維幹紗纏繞成型體2中的纖維固化為 整體，同時起到外保護層的作用。本實施例中，其餘方法步驟和工藝參數均與實施例1相 同。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明 技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本發明技 術方案的保護範圍內。
權利要求
1.一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵在於該方法包括以下步驟 步驟一、壓力容器內膽外表面處理先採用常規清洗劑對被纏繞壓力容器內膽(1)的外表面進行清洗，再採用毛刷將預先配製好的膠粘劑均勻塗覆在清洗後的壓力容器內膽(1)外表面上，且塗覆厚度為Imm 3mm，塗覆完成後自然放置IOmin 30min；步驟二、幹紗纏繞成型採用纏繞機將纖維幹紗按照縱向纏繞與環向纏繞交替進行的 纏繞方式在壓力容器內膽(1)的外表面上進行纏繞，直至纏繞厚度達到設計要求為止，獲 得由纖維幹紗纏繞而成的纖維幹紗纏繞成型體O)；在由縱向纏繞轉換至環向纏繞或者由 環向纏繞轉換至縱向纏繞過程中，通過纏繞機的控制主機對纏繞機機頭進行自動控制，實 現在不割斷纖維幹紗的條件下將纖維幹紗的纏繞方向相應由縱向纏繞方向逐漸自動轉換 為環向纏繞方向或者由環向纏繞方向逐漸自動轉換為縱向纏繞方向，以實現縱向纏繞層與 環向纏繞層之間的連續過渡；步驟三、幹紗纏繞成型體埠防鬆散綑紮處理人工對纖維幹紗纏繞成型體O)的端 口部進行防鬆散綑紮固定，以保持纖維幹紗纏繞成型體O)的整體性，所述埠部綑紮固 定的位置與壓力容器內膽(1)的埠靠近其筒段的部位相對應；步驟四、幹紗纏繞成型體表層防護層噴塗成型處理採用噴塗設備將預先配製好的膠 粘劑均勻噴塗在所述纖維幹紗纏繞成型體O)的外表面上，其噴塗厚度為5mm 15mm ； 步驟一和步驟四中所述的膠粘劑為常規使用的複合材料用常溫固化型膠粘劑； 步驟五、室溫放置噴塗結束後，室溫放置Ih 池直至噴塗在纖維幹紗纏繞成型體(2)外表面上的膠粘劑完全固化，並將纖維幹紗纏繞成型體( 包埋固結為一體。
2.按照權利要求1所述的一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵在於步驟 二中所述的縱向纏繞層與環向纏繞層之間的連續過渡過程中，纖維幹紗纏繞方向的調整通 過纏繞機機頭牽引控制纖維幹紗纏繞角的調整來實現，且控制主機對纏繞機機頭進行牽引 控制，所述纖維幹紗的纏繞角為所纏繞纖維幹紗的走向與壓力容器內膽(1)軸向之間的夾 角，縱向纏繞時所述纖維幹紗的纏繞角度為士 士30°，而環向纏繞時所述纖維幹紗 的纏繞角度為90°。
3.按照權利要求2所述的一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵在於步驟 二中所述的由縱向纏繞方式逐漸過渡至環向纏繞方式時，通過纏繞機機頭帶動不割斷的纖 維幹紗逆向過渡運行至壓力容器內膽(1)的筒段與其埠的交界處後，將纖維纏繞方向直 接轉換至環向纏繞方向，所述逆向為與縱向纏繞過程收尾時的纖維纏繞方向相反的方向。
4.按照權利要求3所述的一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵在於步驟 二中所述的由環向纏繞方式逐漸過渡至縱向纏繞方式時，通過纏繞機機頭逆向牽引將纖維 幹紗的纏繞角度由90°漸變至士沘° 士30°。
5.按照權利要求1、2或3所述的一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵在於 步驟二中所述的幹紗纏繞成型之前，先根據所纏繞壓力容器內膽的結構、尺寸和需成型制 品的性能及重量的要求，並結合纏繞所用纖維幹紗的本體性能，人工設計出幹紗纏繞成型 過程中的纏繞成型工藝參數並將設計出的纏繞成型工藝參數輸入至纏繞機的控制主機內， 上述纏繞成型工藝參數包括需纏繞幹紗纏繞成型體( 縱向纏繞與環向纏繞的層數和縱 向纏繞的纏繞角度；實際纏繞過程中，所述控制主機根據所輸入的纏繞成型工藝參數且通 過內部預先編制的控制程序對纏繞機機頭進行自動控制對所述纏繞機機頭的纏繞方向、纏繞速度和纏繞時間進行相應控制。
6.按照權利要求1、2或3所述的一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵在於 步驟一中所述的常規清洗劑為乙醇、丙酮或乙酸乙酯溶劑。
7.按照權利要求1、2或3所述的一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵在於 步驟二中所述的纖維為碳纖維、芳綸纖維、PBO纖維或超高分子量聚乙烯纖維。
8.按照權利要求1、2或3所述的一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵在於 步驟一和步驟四中所述的膠粘劑為聚氨酯樹脂、環氧樹脂或不飽和聚酯膠粘劑。
9.按照權利要求1、2或3所述的一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵在於 步驟三中所述埠部綑紮固定的位置與壓力容器內膽(1)的埠與其筒段之間的連接部 分一致。
10.按照權利要求1、2或3所述的一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，其特徵在 於步驟二中所述的由縱向纏繞方式逐漸過渡至環向纏繞方式的纏繞過渡過程和由環向纏 繞方式逐漸過渡至縱向纏繞方式的纏繞過渡過程中，以手工輔助的方式對纖維幹紗的纏繞 方向逐漸進行轉換實現平緩過渡以避免發生滑紗。
全文摘要
本發明公開了一種用於壓力容器的幹紗纏繞成型方法，包括步驟一、壓力容器內膽外表面處理將膠粘劑均勻塗覆在清洗後的壓力容器內膽外表面上；二、幹紗纏繞成型按縱向纏繞與環向纏繞交替進行的纏繞方式在壓力容器內膽的外表面上進行纏繞，且能夠實現縱向纏繞與環向纏繞之間在不割斷纖維的條件下進行連續過渡；三、幹紗纏繞成型體埠防鬆散綑紮處理；四、幹紗纏繞成型體表層防護層噴塗成型處理；五、室溫放置固化。本發明設計合理、操作簡便、控制方便且纏繞成型效果好，由於省去了浸膠工藝和固化過程環節，因此能有效解決現有纏繞成型工藝存在的成型工藝複雜、生產周期較長、成本較高且不利用大規模工業化生產等多種實際問題。
文檔編號F16J12/00GK102135178SQ20101061593
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者吳大雲, 張世傑, 張承雙, 張曉虎, 張陽, 李輔安, 李鏘, 王曉潔, 高波 申請人:西安航天複合材料研究所