可修复碳纤维电热融冰芯片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可修复碳纤维电热融冰芯片及其制备方法，所述可修复碳纤维电热芯片通过采用碳纤维束经纬交叉的方式进行制备，通过调整碳纤维束的密度来调整通过电热芯片的电流密度，从而调整电热芯片的加热温度，同时双向网格状结构的排布使得经向碳纤维通过纬向碳纤维束相互连接，在电气性能上形成一体，当某碳纤维束出现故障时，不影响电热融冰芯片的发热性能；另外，当若干根经向碳纤维束断开时，整个电热芯片的经向碳纤维可以通过纬向碳纤维束连接，可以有效缩小不通电范围，减少不发热的面积，保证电热芯片的融冰效果。

【技术实现步骤摘要】
可修复碳纤维电热融冰芯片及其制备方法
本专利技术属于新能源技术与设备领域，具体涉及一种可修复碳纤维电热融冰芯片及其制备方法。
技术介绍
在人类对能源的采集和利用方面，总是与环境息息相关。当采集能源的环境非常恶劣时，如极端严寒天气、冰冻天气，对能源采集设备的损害非常大。例如，风力发机转子叶片用来采集风能，则必须暴露在自然环境中，因此，叶片在设计的时候，不仅要考虑自身运行方式的影响，也必须考虑环境的影响。例如，2008年发生大面积冰冻灾害后，给许多行业造成重大损失，风力发电行业也不例外。为预防冰冻灾害，各行业多种融冰技术开始研发和应用，其中包括人工敲打融冰，硅油、纳米材料等高分子塗层融冰、电热融冰技术等，其中电热融冰技术是较为实用的一种融冰技术。专利号为201210390773.6的中国专利，根据风力发电机转子叶片结冰造成的损失，公开了一种具有电热融冰装置的风力发电机转子叶片，通过在叶片本体的外表面、内表面上和/或夹层中设置将电能转换为热能的融冰装置，预防风力发电机叶片上结冰或清除风力发电机叶片表面已经结的冰。专利号为201410025123.0的中国专利，公开了一种风力发电机电热融冰转子叶片、电热芯片及成型装置和方法，具体公开了电热芯片的结构及成型设备和方法，电热芯片的结构是在玻璃纤维布上加缝经向分布的条状碳纤维束构成，通过碳纤维束通电加热叶片以达到既能预防叶片表面结冰又能融化叶片表面已经结的冰。图1为现有技术中所述电热融冰风力发电机转子叶片剖面结构示意图。如图1所示，11为经向碳纤维束，该碳纤维束只布置在玻璃纤维布的经向，邻近两根碳纤维束之间有一定距离，每根碳纤维束是独立的，与邻近碳纤维束之间互不导通。由于单向条状结构中每根碳纤维束是独立的，与其它碳纤维束在电气性能上互不导通，一旦某根碳纤维束出现故障，如有一个点断开，就会影响整条碳纤维束不导电，严重影响电热芯片的发热性能，因此无法对叶片内包气、干斑等缺陷进行修复。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何更好的解决严寒冰冻天气下的设备融冰问题，提出一种可修复碳纤维电热融冰芯片及其制备方法，采用碳纤维束经纬交叉的方式制备电热芯片，从而使得采用可修复碳纤维电热融冰芯片的设备不仅可以实现区域选择性的加热融冰功能，同时可以进行设备相关部件内部的包气、干斑等缺陷的修复。本专利技术提供了一种可修复碳纤维电热融冰芯片，所述芯片结构为，在玻璃纤维布上，具有经纬两个方向布置的碳纤维束，经向与纬向碳纤维束之间是相互导通的。上述方案中，所述经纬两个方向布置的碳纤维束，进一步为：一层间距固定的经向碳纤维束位于一层间距固定的纬向碳纤维束之上；或，一层间距固定的纬向碳纤维束位于一层间距固定的经向碳纤维束之上；或，经向碳纤维束与纬向碳纤维束交叉排布，形成一张每个节点相互交叉的网。本专利技术还提供了一种可修复电热融冰芯片的制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1，对玻璃纤维束与碳纤维束进行混合得到芯片纤维束；步骤S2，将芯片纤维束分为经向和纬向，进行编织，经向和纬向的交叉点通过碳纤维束相互导通，得到编织芯片；步骤S3，对编织芯片进行电气连接。本专利技术还提供了一种可修复碳纤维电热融冰芯片的制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1，在玻璃纤维布上，布局经向和纬向的碳纤维束；步骤S2，经向和纬向的碳纤维束交叉点相互导通；步骤S3，对碳纤维电热融冰芯片进行电气连接。上述方案中，所述布局经向和纬向的碳纤维束，进一步为：一层间距固定的经向碳纤维束位于一层间距固定的纬向碳纤维束之上；或，一层间距固定的纬向碳纤维束位于一层间距固定的经向碳纤维束之上；或，经向碳纤维束与纬向碳纤维束交叉排布，形成一张每个节点相互交叉的网。本专利技术具有如下有益效果：本实施例的可修复碳纤维电热融冰芯片，通过采用碳纤维束经纬交叉的方式进行制备，一方面通过调整碳纤维束的密度来调整通过电热芯片的电流密度，从而调整电热芯片的加热温度，另外一方面双向网格状结构的排布使得经向碳纤维通过纬向碳纤维束相互连接，在电气性能上形成一体，抗破坏性能强，如果某碳纤维束出现故障，如在经向某处碳纤维束出现断开，电流在断开处可经过纬向碳纤维束绕过断点，继续在该根碳纤维束中流通，基本不影响融冰电热芯片的电气性能，也就不影响融冰电热芯片的发热性能。当若干根经向碳纤维束断开时，整个电热芯片的经向碳纤维可以通过纬向碳纤维束连接，可以有效缩小不通电范围，减少不发热的面积，保证电热芯片的融冰效果。同时，由于可修复碳纤维融冰电热芯片具有可修复的性能，可更好的应对严苛的自然环境。附图说明图1为现有技术中所述电热融冰风力发电机转子叶片中电热芯片碳纤维束布局及局部磨损对供热面积影响的示意图；图2为本专利技术第一实施例可修复碳纤维电热融冰芯片中碳纤维束布局示意图；图3为本专利技术第一实施例可修复碳纤维电热融冰芯片应用于风力发电机转子叶片中时叶片的剖面结构示意图；图4为本专利技术第一实施例中可修复碳纤维电热融冰芯片在可修复电热融冰风力发电机转子叶片中的连接示意图；图5为本专利技术第一实施例中可修复碳纤维电热融冰芯片在叶片上的布局示意图；图6为采用本专利技术第一实施例可修复碳纤维电热融冰芯片真空灌注成型可修复风力发电机转子叶片的示意图。附图标记说明：1-内蒙皮玻璃钢层；2-芯材；3-三轴玻纤布；4-可修复碳纤维电热融冰芯片；5-二轴玻璃纤维布层；6-外蒙皮玻璃钢层；7-脱模材料；8-压敏胶粘带；9-密封带；10-连接管；11-导流管；12-导流网；13-脱模布；14-真空薄膜袋；41-导通金属螺栓；42-螺栓过孔；51-叶尖部。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术技术问题、技术方案和优点将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在自然环境下工作的风力发电机转子叶片，受环境的影响较大，如在严寒天气下会结冰。其他电气设备同样面临相同的问题。针对严寒冰冻天气下的设备融冰问题，本专利技术提出一种可修复碳纤维电热融冰芯片及其制备方法，通过采用碳纤维束经纬相叠或交叉的方式进行制备，一方面通过调整碳纤维束的密度来调整通过电热芯片的电流密度，从而调整电热芯片的加热温度，另外一方面双向网格状结构的排布使得经向碳纤维通过纬向碳纤维束相互连接，在电气性能上形成一体，抗破坏性能强，如果某碳纤维束出现故障，如在经向某处碳纤维束出现断开，电流在断开处可经过纬向碳纤维束绕过断点，继续在该根碳纤维束中流通，基本不影响融冰电热芯片的电气性能，也就不影响融冰电热芯片的发热性能。因此，可以通过打孔的方式，对设备中位于电热芯片内部的包气、干斑等缺陷进行暴露并进一步修复，避免了现有技术中对电气设备电热融冰芯片无法修复的问题。下面通过具体的实施例对本专利技术作进一步说明。第一实施例本实施例提供了一种可修复碳纤维电热融冰芯片。优选的，所述芯片的厚度为0.4-1mm，在实际生产中将其命名为TYXK-N型可修复电热芯片。进一步的，所述可修复碳纤维电热融冰芯片结构为，在玻璃纤维布上，具有经纬两个方向布置的碳纤维束，经向与纬向碳纤维束之间是相互导通的。图2为本实施例可修复碳纤维电热融冰芯片中碳纤维束布局示意图。图2中101为经向碳纤维束，102本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可修复碳纤维电热融冰芯片，其特征在于，所述芯片结构为，在玻璃纤维布上，具有经纬两个方向布置的碳纤维束，经向与纬向碳纤维束之间是相互导通的。

【技术特征摘要】
1.一种可修复碳纤维电热融冰芯片，其特征在于，所述芯片结构为，在玻璃纤维布上，具有经纬两个方向布置的碳纤维束，经向与纬向碳纤维束之间是相互导通的。2.如权利要求1所述的可修复碳纤维电热融冰芯片，其特征在于，所述经纬两个方向布置的碳纤维束，进一步为：一层间距固定的经向碳纤维束位于一层间距固定的纬向碳纤维束之上；或，一层间距固定的纬向碳纤维束位于一层间距固定的经向碳纤维束之上；或，经向碳纤维束与纬向碳纤维束交叉排布，形成一张每个节点相互交叉的网。3.一种可修复碳纤维电热融冰芯片的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1，对玻璃纤维束与碳纤维束进行混合得到芯片纤维束；步骤S2，将芯片纤维束分为经向和纬向，进行编织，经向和纬向的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中威，李安民，牛永红，
申请(专利权)人：刘中威，高强，
类型：发明
国别省市：河南,41