可溫控的複合材料管及其製作方法
2023-06-04 03:23:51 4
可溫控的複合材料管及其製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種可溫控的複合材料管及其製作方法，包括複合材料管件、電熱裝置和供電模塊，所述的電熱裝置內置於複合材料管件的管壁中，電熱裝置與供電模塊之間通過導線形成供電迴路。本發明的可溫控的複合材料管結構簡單可靠，高效環保，工藝操作方便，不需要引入過多的加工工序，在傳統複合材料管件製作的基礎上進行改進即可，有效的解決了複合材料管件在惡劣低溫下性能降低的問題，並且可以有效避免由溫度變化導致的變形問題。
【專利說明】可溫控的複合材料管及其製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及複合材料【技術領域】，尤其是一種可溫控的複合材料管及其製作方法。【背景技術】
[0002]複合材料由於其優良的綜合性能被廣泛應用於航空航天、國防、交通、體育等領域。波音和空中巴士近年來研發製造的大型客機中，複合材料使用的比例超過百分之五十，大大提高了客機的經濟性。隨著各行業對材料性能要求的不斷提高，複合材料在未來將會更大規模的使用。複合材料管件在桁架結構中應用廣泛，然而對於常用的樹脂基複合材料，在低溫下使用，會引起樹脂韌性下降，導致管件性能下降。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是:克服現有技術中複合材料管在低溫下，樹脂韌性下降，導致管件性能下降的技術問題，提供一種可溫控的複合材料管及其製作方法，具有普通複合材料管件高強輕質的優點，同時溫控功能使其能在較苛刻的低溫下保持樹脂韌性，維持較好性能。
[0004]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:一種可溫控的複合材料管，包括複合材料管件、電熱裝置和供電模塊，所述的電熱裝置內置於複合材料管件的管壁中，電熱裝置與供電模塊之間通過導線形成供電迴路。通過電熱裝置在管件需要加熱時，開啟加熱，使管件保持適合的溫度，使其能在較苛刻的低溫下保持樹脂韌性，維持較好性能。
[0005]作為優選，所述的複合材料管件由樹脂為基體、碳纖維編織布為增強材料加工固化而成。
[0006]為了實現自動溫度控制，所述的複合材料管件上還安裝有溫度傳感器和根據溫度傳感器採集的溫度數據控制電熱裝置工作的溫控開關。
[0007]作為優選，所述的電熱裝置包括電熱絲，所述的電熱絲的表面塗覆有絕緣材料層。電熱絲可方便的布置在複合材料管件內，操作方便，絕緣材料層避免漏電的發生、安全可靠 O
[0008]進一步的，為減小不必要的熱量耗散，所述的複合材料管件的表面塗覆有保溫塗層。
[0009]一種製作上述可溫控的複合材料管的方法，具有如下步驟:
步驟一、根據管件使用工況和載荷要求，進行碳纖維編織布鋪層方向設計，確定各個方向碳纖維編織布的數量和排列方式；
步驟二、根據管件使用環境的溫度，結合管件的尺寸，確定所需電熱裝置的功率和數量，並在電熱裝置中的電熱絲表面塗覆絕緣材料層；
步驟三、將電熱絲放入碳纖維編織布的鋪層間，將碳纖維編織布卷鋪成所需的管件尺寸，加入樹脂材料後固化；
步驟四、對固化的管件進行打磨、清洗和乾燥，注意不要損壞電熱絲接頭； 步驟五、在管件表面塗覆保溫塗層；
步驟六、在管件上安裝溫度傳感器，將溫度傳感器、溫控開關、電熱絲和供電裝置通過導線形成供電控制迴路，完成後對加熱功能進行調試。
[0010]本發明的有益效果是，本發明的結構簡單可靠，高效環保，工藝操作方便，不需要引入過多的加工工序，在傳統複合材料管件製作的基礎上進行改進即可，有效的解決了複合材料管件在惡劣低溫下性能降低的問題，並且可以有效避免由溫度變化導致的變形問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0012]圖1是本發明的可溫控的複合材料管的結構示意圖；
圖2是本發明的可溫控的複合材料管的剖視圖。
[0013]圖中:1.複合材料管件，11.電熱裝置，12.碳纖維編織布，13.保溫塗層，2.供電模塊，3.溫度傳感器,4.溫控開關。
【具體實施方式】
[0014]現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
[0015]如圖1和圖2所示，本發明的一種可溫控的複合材料管，包括複合材料管件1、電熱裝置11和供電模塊2，所述的電熱裝置11內置於複合材料管件I的管壁中，電熱裝置11與供電模塊2之間通過導線形成供電迴路。通過電熱裝置11在管件需要加熱時，開啟加熱，使管件保持適合的溫度，使其能在較苛刻的低溫下保持樹脂韌性，維持較好性能。
[0016]作為優選，所述的複合材料管件I由樹脂為基體、碳纖維編織布12為增強材料加工固化而成。
[0017]為了實現自動溫度控制，所述的複合材料管件I上還安裝有溫度傳感器3和根據溫度傳感器3採集的溫度數據控制電熱裝置11工作的溫控開關4。
[0018]作為優選，所述的電熱裝置11包括電熱絲，所述的電熱絲的表面塗覆有絕緣材料層。電熱絲可方便的布置在複合材料管件I內，操作方便，絕緣材料層避免漏電的發生、安
全可靠。
[0019]進一步的，為減小不必要的熱量耗散，所述的複合材料管件I的表面塗覆有保溫塗層13。
[0020]實施例:某衛星用管件，當運行到受光面時，管件表面溫度達到200°C以上，而運行到背光面時，管件表面溫度降至_270°C。
[0021]步驟一、根據管件使用工況和載荷要求，採用碳纖維編織布作為增強材料，環氧樹脂作為基體，管件外徑40mm、薄厚2mm，碳纖維編織布的鋪層數為10層；
步驟二、根據管件使用環境的溫度(_270°C?200°C)，結合管件的尺寸(外徑40mm、薄厚2mm)，確定所需電熱裝置的功率和數量，並在電熱裝置中的電熱絲表面塗覆絕緣材料層；
步驟三、先卷鋪5層碳纖維編織布，將電熱絲放入碳纖維編織布的鋪層間，再卷鋪外5層，加入環氧樹脂材料後固化成所需尺寸的管件；
步驟四、對固化後的管件進行打磨、清洗和乾燥，注意不要損壞電熱絲接頭；
步驟五、在管件表面塗覆保溫塗層；
步驟六、在管件上安裝溫度傳感器，將溫度傳感器、溫控開關、電熱絲和供電裝置通過導線形成供電控制迴路，完成後對加熱功能進行調試。
[0022]需要注意的是，和管件連接的金屬零件需要進行陽極化表面處理後，再與管件進行連接。
[0023]以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。
【權利要求】
1.一種可溫控的複合材料管，其特徵是:包括複合材料管件、電熱裝置和供電模塊，所述的電熱裝置內置於複合材料管件的管壁中，電熱裝置與供電模塊之間通過導線形成供電迴路。
2.如權利要求1所述的可溫控的複合材料管，其特徵是:所述的複合材料管件由樹脂為基體、碳纖維編織布為增強材料加工固化而成。
3.如權利要求1所述的可溫控的複合材料管，其特徵是:所述的複合材料管件上還安裝有溫度傳感器和根據溫度傳感器採集的溫度數據控制電熱裝置工作的溫控開關。
4.如權利要求1所述的可溫控的複合材料管，其特徵是:所述的電熱裝置包括沿軸向布置或螺旋布置的電熱絲，所述電熱絲的表面塗覆有絕緣材料層。
5.如權利要求1所述的可溫控的複合材料管，其特徵是:所述的複合材料管件的表面塗覆有保溫塗層。
6.一種製作上述可溫控的複合材料管的方法，其特徵是具有如下步驟: 步驟一、根據管件使用工況和載荷要求，進行碳纖維編織布鋪層方向設計，確定各個方向碳纖維編織布的數量和排列方式； 步驟二、根據管件使用環境的溫度，結合管件的尺寸，確定所需電熱裝置的功率和數量，並在電熱裝置中的電熱絲表面塗覆絕緣材料層； 步驟三、將電熱絲放入碳纖維編織布的鋪層間，將碳纖維編織布卷鋪成所需的管件尺寸，加入樹脂材料後固化； 步驟四、對固化的管件進行打磨、清洗和乾燥，注意不要損壞電熱絲接頭； 步驟五、在管件表面塗覆保溫塗層； 步驟六、在管件上安裝溫度傳感器，將溫度傳感器、溫控開關、電熱絲和供電裝置通過導線形成供電控制迴路，完成後對加熱功能進行調試。
【文檔編號】H05B3/40GK103629515SQ201310684245
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】王裕夫, 歐家俊, 胡龍, 詹自敏, 馮濤, 梁成 申請人:新譽集團有限公司