本发明专利技术公开了一种碳纤维缠绕储氢罐的集中式固化装置和固化方法。固化装置包括机架平台和平台罩盖，在机架平台上立式安装有若干数量的碳纤维缠绕储氢罐，碳纤维缠绕储氢罐的外围设置有立式护套，立式护套的上端孔口连接有第一波纹管，平台罩盖的下端设置有第二波纹管；平台罩盖的上部设置有热风送风腔，机架平台的下部设置有热风回收腔，平台罩盖上分别设置有第一热风分配孔和第二热风分配孔，机架平台上分别设置有第一热风回收孔和第二热风回收孔；热风回收腔与热风送风腔之间连接有热风循环管路，有热风循环管路上分别设置有风机和空气加热器。本发明专利技术降低了固化作业的能耗，提高了碳纤维缠绕层的加热固化的性能、质量和可靠性。靠性。靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维缠绕储氢罐的集中式固化装置和固化方法
[0001]本专利技术涉及碳纤维缠绕储氢罐制造
，具体涉及一种碳纤维缠绕储氢罐的集中式固化装置和固化方法。
技术介绍
[0002]高压储氢瓶具有储氢容器结构简单、压缩氢气制备的能耗较少、灌装速度快等优点，已经成为氢能储运的主要方式。目前使用较多的高压储氢瓶复合内胆碳纤维全缠绕高压储氢罐，其是采用金属(常用的为铝合金或碳钢)或塑料作为内胆，并在金属内胆或塑料内胆外面缠绕一层浸渍有环氧树脂类胶液的碳纤维，经固化后形成碳纤维缠绕层。这种结构的高压储氢瓶具有耐压强度、安全性较高等优势。
[0003]高压储氢瓶在碳纤维缠绕后需要进行固化。固化可采用常温固化和加热固化，可根据不同的树脂情况来选择相应的固化方式。加热固化时要关注的主要技术指标有加热温度范围、温度变化速率、保温数值及温度恒定时间。固化工序直接影响着碳纤维缠绕层的质量和性能。由于以加热固化方式固化出的产品强度更高且固化时间较短，因此碳纤维缠绕层的制作一般采用加热固化的方式。
[0004]典型的高压储氢瓶上碳纤维缠绕层的加热固化方式是将缠绕有碳纤维的高压储氢瓶放置到固化室中，按照设定的加热温度进行加热、升温和保温。但是现有的加热固化方式还存在以下不足：
[0005]一是固化室的空间利用率低，热风用量较大、热量散失较多、能耗高。
[0006]二是热风在固化室内循环的均匀性较差，由此影响到碳纤维缠绕层的加热固化的质量和可靠性。
[0007]三是在固化过程中内部气体的析出不够充分，导致碳纤维缠绕层内部存在一定的空隙率，从而在一定程度上降低了碳纤维缠绕层的性能。
技术实现思路
[0008]为了解决上述问题，本专利技术提出一种碳纤维缠绕储氢罐的集中式固化装置和固化方法，旨在降低固化作业的能耗，提高碳纤维缠绕层的加热固化的性能、质量和可靠性。具体的技术方案如下：
[0009]一种碳纤维缠绕储氢罐的集中式固化装置，包括机架、设置在所述机架上端的机架平台、设置在所述机架平台上方用于罩住所述机架平台的平台罩盖，在所述机架平台上且位于所述平台罩盖的下方位置立式安装有若干数量按照阵列分布的碳纤维缠绕储氢罐，且在所述机架平台上位于每一个碳纤维缠绕储氢罐的外围设置有立式护套，所述立式护套的上端孔口连接有第一波纹管，所述平台罩盖的下端正对于所述碳纤维缠绕储氢罐的口部位置设置有第二波纹管，所述第一波纹管的上端弹性靠住所述平台罩盖的下端，所述第二波纹管的下端罩住所述碳纤维缠绕储氢罐的上端孔口；所述平台罩盖的上部设置有热风送风腔，所述机架平台的下部设置有热风回收腔，所述平台罩盖上分别设置有用于将所述热
风送风腔与各所述立式护套内部相连通的第一热风分配孔、用于将所述热风送风腔与各所述碳纤维缠绕储氢罐内部相连通的第二热风分配孔，所述机架平台上分别设置有用于将所述热风回收腔与各所述立式护套内部相连通的第一热风回收孔、用于将所述热风回收腔与各所述碳纤维缠绕储氢罐内部相连通的第二热风回收孔；所述热风回收腔与所述热风送风腔之间连接有热风循环管路，所述有热风循环管路上分别设置有风机和空气加热器。
[0010]为了在固化时加速碳纤维缠绕层内部气体的析出，进一步改进的方案是：所述机架平台包括设置在所述机架上端且内置有所述热风回收腔的基座、设置在所述基座上端面的弹性缓冲器、设置在所述弹性缓冲器上端面的支承定位板，所述立式护套和所述碳纤维缠绕储氢罐分别安装在所述支承定位板上；所述支承定位板通过吊柱向下挂载有一振动控制台，所述风机和空气加热器安装在所述振动控制台上，所述热风循环管路为带有硬连接管与软连接管组合连接的热风循环管路。
[0011]其中，所述软连接管采用快速装卸式软连接管，以方便平台罩盖的快速装拆。
[0012]可以利用风机本身的微振动加快碳纤维缠绕层内部气体的析出；但是，为了提高排气的效果，进一步的改进方案是：所述风机的叶轮前端中心部位设置有振动控制盒，所述振动控制盒内设置有可调式偏心控制装置，所述可调式偏心控制装置包括一微型伺服电动推杆和连接在所述电动推杆的伸缩杆上的偏心块，所述电动推杆的伸缩杆在伸缩时可将所述偏心块调整至接近或远离风机叶轮的中心位置以实现所述振动控制盒重心位置的调整；所述风机的电机轴为空心轴，所述伺服电动推杆的控制线缆穿过所述空心轴的内孔后通过中央回转接头引出并连接至集中式固化装置的控制系统。
[0013]优选的，所述风机为变频风机。
[0014]优选的，所述控制系统为PLC控制系统。
[0015]为了方便工件的安装，所述平台罩盖为可吊离式平台罩盖，所述平台罩盖的上端设置有吊耳，所述机架平台的支承定位板上设置有导向柱，所述平台罩盖通过所述导向柱的导向定位坐落在所述机架平台的支承定位板上并通过紧固件压紧密封。
[0016]优选的，所述导向柱的上端设置有外螺纹，所述紧固件为连接在所述导向柱的上端外螺纹上的螺母。
[0017]本专利技术中，所述第一波纹管的上端连接有用于磁性吸住所述平台罩盖下端面的第一磁吸法兰，所述第二波纹管的下端连接有用于磁性吸住所述碳纤维缠绕储氢罐上端端面的第二磁吸法兰。
[0018]上述磁吸法兰作为碳纤维缠绕储氢罐的罐口端面为铁磁性金属的备选。即使没有磁吸法兰，由于波纹管的弹性作用也能实现与碳纤维缠绕储氢罐的罐口端面的良好贴合。
[0019]优选的，对应于各所述立式护套位置的第一热风回收孔的数量有多个且沿周向均匀分布；对应于各所述立式护套位置的第一热风分配孔的数量有多个且沿周向均匀分布。
[0020]优选的，所述风机为双向变频风机。
[0021]为了使得风力分配均匀，所述热风送风腔和所述热风回收腔内分别设置有匀流板，所述匀流板上设置有匀流孔。
[0022]优选的，还可在热风回收腔上分别设置除湿风机、补风机和过滤净化装置。
[0023]本专利技术中，所述热风回收腔上设置有测温传感器，所述测温传感器连接集中式固化装置的控制系统。
[0024]一种碳纤维缠绕储氢罐的集中式固化装置的固化方法，包括如下步骤：
[0025](1)工件安装：通过吊装方式打开平台罩盖，将碳纤维缠绕储氢罐安装到机架平台上，安装后重新封闭平台罩盖；
[0026](2)预热：通过控制系统开启风机和空气加热器，将循环热空气升温至预热温度；
[0027](3)升温：通过空气加热器将循环热空气缓慢升温至预定的固化温度；
[0028](4)保温：升温至预定的固化温度保温一段时间；
[0029]其中，所述步骤(2)的预热工序和步骤(3)的升温工序中，通过控制系统调整振动控制盒内微型伺服电动推杆的伸缩杆上偏心块的位置，使得振动控制盒的重心位置偏离风机叶轮的中心轴线，振动控制盒的重心偏移导致风机产生一定频率的振动，并带动机架平台上的支承定位板和支承定位板上的碳纤维缠绕储氢罐一起作同步振动，使得碳纤维缠绕层内树脂基内气体加速排出，从而减少碳纤维缠绕层内树脂基内部的空隙率；
[0030]其中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳纤维缠绕储氢罐的集中式固化装置，其特征在于，包括机架、设置在所述机架上端的机架平台、设置在所述机架平台上方用于罩住所述机架平台的平台罩盖，在所述机架平台上且位于所述平台罩盖的下方位置立式安装有若干数量按照阵列分布的碳纤维缠绕储氢罐，且在所述机架平台上位于每一个碳纤维缠绕储氢罐的外围设置有立式护套，所述立式护套的上端孔口连接有第一波纹管，所述平台罩盖的下端正对于所述碳纤维缠绕储氢罐的口部位置设置有第二波纹管，所述第一波纹管的上端弹性靠住所述平台罩盖的下端，所述第二波纹管的下端罩住所述碳纤维缠绕储氢罐的上端孔口；所述平台罩盖的上部设置有热风送风腔，所述机架平台的下部设置有热风回收腔，所述平台罩盖上分别设置有用于将所述热风送风腔与各所述立式护套内部相连通的第一热风分配孔、用于将所述热风送风腔与各所述碳纤维缠绕储氢罐内部相连通的第二热风分配孔，所述机架平台上分别设置有用于将所述热风回收腔与各所述立式护套内部相连通的第一热风回收孔、用于将所述热风回收腔与各所述碳纤维缠绕储氢罐内部相连通的第二热风回收孔；所述热风回收腔与所述热风送风腔之间连接有热风循环管路，所述有热风循环管路上分别设置有风机和空气加热器。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维缠绕储氢罐的集中式固化装置，其特征在于，所述机架平台包括设置在所述机架上端且内置有所述热风回收腔的基座、设置在所述基座上端面的弹性缓冲器、设置在所述弹性缓冲器上端面的支承定位板，所述立式护套和所述碳纤维缠绕储氢罐分别安装在所述支承定位板上；所述支承定位板通过吊柱向下挂载有一振动控制台，所述风机和空气加热器安装在所述振动控制台上，所述热风循环管路为带有硬连接管与软连接管组合连接的热风循环管路。3.根据权利要求2所述的一种碳纤维缠绕储氢罐的集中式固化装置，其特征在于，所述风机的叶轮前端中心部位设置有振动控制盒，所述振动控制盒内设置有可调式偏心控制装置，所述可调式偏心控制装置包括一微型伺服电动推杆和连接在所述电动推杆的伸缩杆上的偏心块，所述电动推杆的伸缩杆在伸缩时可将所述偏心块调整至接近或远离风机叶轮的中心位置以实现所述振动控制盒重心位置的调整；所述风机的电机轴为空心轴，所述伺服电动推杆的控制线缆穿过所述空心轴的内孔后通过中央回转接头引出并连接至集中式固化装置的控制系统。4.根据权利要求3所述的一种碳纤维缠绕储氢罐的集中式固化装置，其特征在于，所述平台罩盖为可吊离式平台罩盖，所述平台罩盖的上端设置有吊耳，所述机架平台的支...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐兴宝，计徐伟，许惠钢，朱明国，罗展鹏，徐谷，钱丽君，
申请(专利权)人：江阴市富仁高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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