一种环圈灌胶固化装置和灌胶工艺方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于光纤环固化封装的环圈灌胶固化装置和灌胶工艺方法，灌胶热固化装置主要包括灌胶模块和固化模块两部分，灌胶模块实现将光纤环圈内的空气挤出，通过浸入胶液进行封装，使环圈层与层直接粘接牢固，无间隙和气泡，主要工艺方法包括真空浸胶胶工艺和压力灌胶工艺两个过程；固化模块是通过紫外照射使环圈内部的胶液固化，并通过振动的方法去除环圈内部应力，使环圈工作稳定，减少内、外部环境对环圈封装质量的影响。本装置具有开放式参数设置和控制功能，能够对不同型号环圈的固化封装过程设置不同的工艺流程和需求参数。

【技术实现步骤摘要】
一种环圈灌胶固化装置和灌胶工艺方法
本专利技术涉及光纤陀螺导航仪器设备
，尤其涉及一种光纤环圈灌胶固化装置和灌胶工艺方法。
技术介绍
用光纤缠绕的环圈是光纤陀螺进行导航定位的核心部件，高精度陀螺的光纤直径达到微米级，长度达到15千米以上，光纤需要通过高精度缠绕设备缠绕成环圈状，为了保证环圈间相对位置关系精确牢固稳定，需要用环氧树脂胶将环圈进行固化封装，致密性和精确度要求极为严格。目前的固化工艺方法有两种，一种是绕制过程中固化法，指光纤在缠绕环圈时同步涂胶同时用紫外灯照射进行固化，因为绕制时涂胶会对绕制精度产生一定的负面影响，因此此法适合中低精度光纤陀螺；另外一种是绕制完成后固化法，是在光纤缠绕成环圈后再进行浸胶和灌胶，然后再进行紫外照射固化，适合高精度光纤陀螺，但目前该工艺方法没有统一的工艺标准，在内、外部环境影响下经常发生浸胶和灌胶过程中出现微小气泡或光纤层间微小间歇导致胶体固化致密性不均匀等负面因素，造成光纤环成品的生产质量稳定性较差。基于以上原因通过大量实验总结了一种光纤环圈灌胶固化装置和灌胶工艺方法，通过容器内真空浸胶和压力灌胶，固化后环圈层与层之间粘接牢固，无间隙和气泡，大幅降低内、外部环境对光纤环圈封装质量的不利影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种光纤环圈灌胶固化装置和灌胶工艺方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术光纤环圈灌胶热固化装置主要包括灌胶模块和固化模块两部分，所述灌胶模块包括：灌胶区箱体1、真空罐2、加热板3、加热层4、加热丝5、真空罐温度传感器6、容器7、光纤环圈8、支撑架9、真空罐密封垫圈10、真空罐紧固装置11、真空罐盖12、微波发生器13、观察盖14、防爆玻璃15、真空传感器16、箱盖17、控制器18、输胶管19、输胶阀门20、胶罐支撑架21、胶罐22、胶罐泄压阀23、显示屏24、压力罐紧固装置25、压力罐密封垫圈26、压力传感器27、压力罐盖28、安全阀29、灌胶区散热风扇30、压力罐31、加热片32、压力罐温度传感器33、压力泵34、压力管35、压力保压阀36、压力泄压阀37、气泵38、加压管39、过滤器40、真空保压阀41、真空泄压阀42、真空管43、隔层44、真空泵45；其中支撑架9包括支撑杆9-1、螺栓9-2。其特征在于：所述灌胶区箱体1的箱盖17开设在上端，箱体1内部通过隔层44分为上下两层，上层箱体左右壁上分别安装一个灌胶区散热风扇30；所述真空罐2为空心圆柱形，固定在隔层44上；真空罐2内部设置加热装置，包括在真空罐2内底部设置加热板3，真空罐2内壁下侧设置加热层4，加热层4为环形结构，高度不超过真空罐2高度的1/2，加热层4外壁和真空罐2内壁紧密接触，加热层4环形结构的纵向截面中，外壁高度大于其内壁高度，因此其外、内壁纵向截面为斜面，加热层4内部设置加热丝5，加热板3上方放置容器7；容器7结构为圆柱空心杯装，高度低于加热层4的内壁高度，上端开口，内部底面中心位置设置一个圆柱凸台，凸台的圆柱外壁上设置外螺纹；真空罐温度传感器6设置于加热层4和容器7之间，设置高度低于容器7的高度且距离真空罐2底部不低于2厘米，距离加热层4的距离不低于1厘米；光纤环圈8为光纤缠绕的中空环圈，中空环圈套入支撑架9的支撑杆9-1上，通过螺栓9-2固定，支撑杆9-1的下端固定在容器7的圆柱凹台上；真空罐盖12通过真空罐紧固装置11和真空罐2紧固连接，并通过真空罐密封垫圈10实现密封；真空罐盖12内侧面上设置微波发生器13，真空罐盖12中心设置圆孔，防爆玻璃15设置在圆孔外侧，防爆玻璃15被观察盖14和螺栓结构固定在真空罐盖12上，观察盖14中心设置圆孔；真空罐盖12上设置真空传感器16。所述胶罐22为带有上盖的封闭容器，底部为圆弧形，安装在胶罐支撑架21上，罐底端距离隔层44表面不低于5厘米，胶罐支撑架21固定安装在隔层44上；胶罐22的上盖上安装胶罐泄压阀23，底部最低端安装输胶管19，输胶管19的另一端连通真空罐2，输胶管19上设置输胶阀门20。所述压力罐31为空心圆柱形，固定在隔层44上，罐底设置加热片32，罐内设置压力罐温度传感器33；压力罐盖28为圆形平板状，通过压力罐紧固装置25、压力罐密封垫圈26和压力罐31紧固密封连接；压力罐盖28上设置压力传感器27和安全阀29。所述压力泵34、气泵38、真空泵45设置于隔层44下侧，其中压力泵34通过压力管35和压力罐31连通，压力管35上安装压力保压阀36和压力泄压阀37；真空泵45通过真空管43和真空罐2连通，真空管43上安装真空保压阀41和真空泄压阀42，真空泵45和真空管43的连接处安装过滤器40；气泵38伸出多个加压管39接口分别和输胶阀门20、胶罐泄压阀23、压力保压阀36、压力泄压阀37、真空保压阀41、真空泄压阀42连接以提供气动压力。所述固化模块包括：紫外灯46、固化温度传感器47、夹持旋转装置48、内环温度传感器49、支撑台50、旋转电机51、隔断52、上层散热风扇53、下层散热风扇54、加热灯组55、振动台温度传感器56、振动台57、振动电机58、隔振台59、固化区箱体60。其特征在于：所述固化区箱体60被隔断52分为上下两层，每层单独设置密封门，密封门上设置透明玻璃观察孔；两个紫外灯46设置在上层箱体内壁和隔层上；隔断52上表面固定安装两个支撑台50，支撑台50上安装夹持旋转装置48实现支撑架9的夹持固定，夹持旋转装置48连接旋转电机51，支撑台50上设置固化温度传感器47，支撑架9内孔内设置内环温度传感器49。所述固化区箱体60的下层内壁上设置加热灯组55，底面上设置隔振台59，隔振台59上安装振动电机58，振动电机58上安装振动台57，振动台57上设置振动台温度传感器56，并安装支撑架9。所述上层散热风扇53设置于固化区箱体60的上层箱体壁上，所述下层散热风扇54设置于固化区箱体60的下层箱体壁上。所述控制器18设置在灌胶区箱体1上，分别和灌胶模块及固化模块的各加热元件、传感器元件、阀门元件、泵类器件、电机等连接并实现时间、压力、压强、温度、阀门通断、电机开关、风扇等控制，显示屏24能够显示各控制数据，能够触摸输入控制数据。进一步的技术方案在于：所述加热板3和加热丝5为电加热方式。进一步的技术方案在于：所述支撑架9的结构特征：支撑杆9-1上部为中空细圆柱杆，圆柱杆上设置外螺纹；支撑杆9-1下部有外凸台，下端设置内凹孔，内凹孔内设置内螺纹，内螺纹尺寸与容器7内的圆柱凸台外螺纹相匹配。进一步的技术方案在于：所述真空罐2的上端口结构的A向视图如图5所示，上端口设置环形外凸台，外凸台外边沿上设置多个内凹槽；真空罐盖12的下端面结构的B向视图如图6所示，为弧形伞状，外边沿上环形设置多个内凹槽，与真空罐2的上端口的结构尺寸一致；真空罐紧固装置11为螺栓螺柱连接，螺柱的下端通过固定销固定在真空罐2的外壁上，螺柱可以固定销为轴上下旋转；紧固连接时，螺柱正处于凹槽内，螺柱上端通过螺母固定，螺母上带有环形把手；真空罐紧固装置11的设置数量不低于12组。进一步的技术方案在于：所述真空罐2呈空心圆柱形，直径300～500mm，高度350～500mm，紧固密闭时能够内、外承压≥12atm；所述真空罐2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环圈灌胶固化装置和灌胶工艺方法，所述灌胶工艺方法如下：（1）工艺方法原理：将光纤环圈置于真空容器中，环圈缝隙中的空气大量溢出抽走，然后向真空容器注入环氧树脂胶液，注胶过程中在一定温度环境下以及微波作用下，胶液自身含有的微量气泡破裂溢出，纯净胶液浸入环圈缝隙间，将缝隙内的残存的气泡挤出抽走；浸胶完成后将浸在胶液中的环圈和胶液浸泡环境一起放入气体压力环境中，气压作用于胶液上，进而作用在环圈上，使胶液进一步灌入环圈缝隙内，彻底挤出环圈内部气泡，使环圈内胶液充盈均匀；将充满环氧树脂胶液的环圈放置在紫外照射环境下，通过紫外照射，使胶液固化，再进行振动去应力处理，从而使固化后环圈层与层之间粘接牢固，无间隙和气泡，无内部应力，大幅降低内、外部环境对环圈封装质量的不利影响；（2）工作环境设置：真空罐（2）环境设置要求，其内部温度控制范围：常温～180℃，温度从常温加热到180℃时间≤6min，温度控制精度0.5℃；真空泵（45）工作时，真空罐（2）内的真空度≤0.5Pa，抽速≥6L/S；设置压力罐（31），能够承压≥12 atm，压力泵（34）工作时，压力范围为0.5atm～12atm，加压时间≤20分钟，压力控制精度0.1atm，内部的温度控制范围：常温～180℃，温度从常温到180℃加热时间≤10min，温度控制精度0.5℃；（3）真空浸胶工艺：将光纤环圈（8）放置在真空罐（2）内，盖上真空罐盖（12）并密封紧固，打开真空泵（45）对真空罐（2）内抽真空，当真空度≤0.5Pa（工艺设定压力可调）时，控制真空罐（2）内温度达到180℃（工艺设定温度可调）并真空保压不低于30分钟（工艺设定时间可调），然后向罐内注入环氧树脂胶液，同时开启微波发生器（13），当胶液的液面高于光纤环圈（8）的高度后停止向罐内注胶并关闭微波发生器，保持罐内真空度、温度1小时（工艺设定时间可调），然后真空罐（2）开始泄压并降低温度，在30分钟内（工艺设定时间可调）使罐内压力降低到常压下，胶液温度低于80℃（工艺设定温度可调）；（4）加压灌胶工艺：将容器（7）及支撑架（9）、光纤环圈（8）从真空罐（2）移入压力罐（31）中，盖上压力罐盖（28）并紧固密封，在20分钟时间内（工艺设定时间可调），控制压力罐（31）内温度升至180℃（工艺设定温度可调）、压力罐（31）内压力均匀升高至12atm（工艺设定压力可调）进行保温保压，10—30分钟后（工艺设定时间可调），使压力罐（31）逐渐降温，1小时内将温度均匀降至70—80℃（工艺设定温度可调），打开压力罐（31），将支撑架（9）及光纤环圈（8）从容器（7）中取出；（5）将支撑架（9）及光纤环圈（8）放入固化模块中进行紫外固化和去应力操作。...

【技术特征摘要】
1.一种环圈灌胶固化装置和灌胶工艺方法，所述灌胶工艺方法如下：（1）工艺方法原理：将光纤环圈置于真空容器中，环圈缝隙中的空气大量溢出抽走，然后向真空容器注入环氧树脂胶液，注胶过程中在一定温度环境下以及微波作用下，胶液自身含有的微量气泡破裂溢出，纯净胶液浸入环圈缝隙间，将缝隙内的残存的气泡挤出抽走；浸胶完成后将浸在胶液中的环圈和胶液浸泡环境一起放入气体压力环境中，气压作用于胶液上，进而作用在环圈上，使胶液进一步灌入环圈缝隙内，彻底挤出环圈内部气泡，使环圈内胶液充盈均匀；将充满环氧树脂胶液的环圈放置在紫外照射环境下，通过紫外照射，使胶液固化，再进行振动去应力处理，从而使固化后环圈层与层之间粘接牢固，无间隙和气泡，无内部应力，大幅降低内、外部环境对环圈封装质量的不利影响；（2）工作环境设置：真空罐（2）环境设置要求，其内部温度控制范围：常温～180℃，温度从常温加热到180℃时间≤6min，温度控制精度0.5℃；真空泵（45）工作时，真空罐（2）内的真空度≤0.5Pa，抽速≥6L/S；设置压力罐（31），能够承压≥12atm，压力泵（34）工作时，压力范围为0.5atm～12atm，加压时间≤20分钟，压力控制精度0.1atm，内部的温度控制范围：常温～180℃，温度从常温到180℃加热时间≤10min，温度控制精度0.5℃；（3）真空浸胶工艺：将光纤环圈（8）放置在真空罐（2）内，盖上真空罐盖（12）并密封紧固，打开真空泵（45）对真空罐（2）内抽真空，当真空度≤0.5Pa（工艺设定压力可调）时，控制真空罐（2）内温度达到180℃（工艺设定温度可调）并真空保压不低于30分钟（工艺设定时间可调），然后向罐内注入环氧树脂胶液，同时开启微波发生器（13），当胶液的液面高于光纤环圈（8）的高度后停止向罐内注胶并关闭微波发生器，保持罐内真空度、温度1小时（工艺设定时间可调），然后真空罐（2）开始泄压并降低温度，在30分钟内（工艺设定时间可调）使罐内压力降低到常压下，胶液温度低于80℃（工艺设定温度可调）；（4）加压灌胶工艺：将容器（7）及支撑架（9）、光纤环圈（8）从真空罐（2）移入压力罐（31）中，盖上压力罐盖（28）并紧固密封，在20分钟时间内（工艺设定时间可调），控制压力罐（31）内温度升至180℃（工艺设定温度可调）、压力罐（31）内压力均匀升高至12atm（工艺设定压力可调）进行保温保压，10—30分钟后（工艺设定时间可调），使压力罐（31）逐渐降温，1小时内将温度均匀降至70—80℃（工艺设定温度可调），打开压力罐（31），将支撑架（9）及光纤环圈（8）从容器（7）中取出；（5）将支撑架（9）及光纤环圈（8）放入固化模块中进行紫外固化和去应力操作。2.一种环圈灌胶固化装置和灌胶工艺方法，所述环圈灌胶固化装置为实现权利要求1所述灌胶工艺方法，包括灌胶模块和固化模块两部分，所述灌胶模块包括：灌胶区箱体（1）、真空罐（2）、加热板（3）、加热层（4）、加热丝（5）、真空罐温度传感器（6）、容器（7）、光纤环圈（8）、支撑架（9）、真空罐密封垫圈（10）、真空罐紧固装置（11）、真空罐盖（12）、微波发生器（13）、观察盖（14）、防爆玻璃（15）、真空传感器（16）、箱盖（17）、控制器（18）、输胶管（19）、输胶阀门（20）、胶罐支撑架（21）、胶罐（22）、胶罐泄压阀（23）、显示屏（24）、压力罐紧固装置（25）、压力罐密封垫圈（26）、压力传感器（27）、压力罐盖（28）、安全阀（29）、灌胶区散热风扇（30）、压力罐（31）、加热片（32）、压力罐温度传感器（33）、压力泵（34）、压力管（35）、压力保压阀（36）、压力泄压阀（37）、气泵（38）、加压管（39）、过滤器（40）、真空保压阀（41）、真空泄压阀（42）、真空管（43）、隔层（44）、真空泵（45）；所述支撑架（9）包括支撑杆（9-1）、螺栓（9-2）；其特征在于：所述灌胶区箱体（1）的箱盖（17）开设在上端，箱体（1）内部通过隔层（44）分为上下两层，上层箱体左右壁上分别安装一个灌胶区散热风扇（30）；所述真空罐（2）为空心圆柱形，固定在隔层（44上）；真空罐（2）内部设置加热装置，包括在真空罐（2）内底部设置加热板（3），真空罐（2）内壁下侧设置加热层（4），加热层（4）为环形结构，高度不超过真空罐（2）高度的1/2，加热层（4）外壁和真空罐（2）内壁紧密接触，加热层（4）环形结构的纵向截面中，外壁高度大于其内壁高度，因此其外、内壁纵向截面为斜面，加热层（4）内部设置加热丝（5），加热板（3）上方放置容器（7）；容器（7）结构为圆柱空心杯装，高度低于加热层（4的内壁高度，上端开口，内部底面中心位置设置一个圆柱凸台，凸台的圆柱外壁上设置外螺纹；真空罐温度传感器（6）设置于加热层（4）和容器（7）之间，设置高度低于容器（7）的高度且距离真空罐（2）底部不低于2厘米，距离加热层（4）的距离不低于1厘米；光纤环圈（8）为光纤缠绕的中空环圈，中空环圈套入支撑架（9）的支撑杆（9-1）上，通过螺栓（9-2）固定，支撑杆（9-1）的下端固定在容器（7）的圆柱凹台上；真空罐盖（12）通过真空罐紧固装置（11）和真空罐（2）紧固连接，并通过真空罐密封垫圈（10）实现密封；真空罐盖（12）内侧面上设置微波发生器（13），真空罐盖（12）中心设置圆孔，防爆玻璃（15）设置在圆孔外侧，防爆玻璃（15）被观察盖（14）和螺栓结构固定在真空罐盖（12）上，观察盖（14）中心设置圆孔；真空罐盖（12）上设置真空传感器（16）；所述胶罐（22）为带有上盖的封闭容器，底部为圆弧形，安装在胶罐支撑架（21）上，罐底端距离隔层（44）表面不低于5厘米，胶罐支撑架（21）固定安装在隔层（44）上；胶罐（22）的上盖上安装胶罐泄压阀（23），底部最低端安装输胶管（19），输胶管（19）的另一端连通真空罐（2），输胶管（19）上设置输胶阀门（20）；所述压力罐（31）为空心圆柱形，固定在隔层（44）上，罐底设置加热片（32），罐内...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓飞，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北,13