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专利号: 2021100342691
申请人: 江苏鑫帆新材料科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种坩埚用连续碳纤维成型设备,用于在向下移动的坩埚模具上编制碳纤维坩埚,其特征在于:包括竖直设置且内部中空的基座,所述基座的内部上下间隔设置有多层绕线装置,所述绕线装置包括:

支撑盘,其可转动地设置于所述基座,所述支撑盘上沿其圆周方向安装有若干第一线盘;

若干传动轴,其沿竖直方向延伸,且其位于相应所述第一线盘的内侧并转动安装于所述支撑盘,所述传动轴上套设有传动柱,所述传动柱的外周壁面的部分或全部为上宽下窄的锥形面;

若干拉线轮组件,其通过伸缩装置沿支撑盘的径向方向可移动地安装于所述支撑盘,并位于所述基座的中部;所述拉线轮组件包括主绕线轮、辅助绕线轮和连接柱,所述主绕线轮与所述连接柱转动连接,所述辅助绕线轮通过固定销与所述连接柱相连接;所述伸缩装置包括固定部件和移动部件,所述连接柱与所述移动部件连接,且所述移动部件上设置有连接所述固定销的拔销线,所述移动部件上设置有第二线盘;所述第一线盘上的第一碳纤维线在相应所述传动柱的锥形面上缠绕,后在所述主绕线轮缠绕,后汇聚于所述基座的中心并连接;所述第二线盘上的第二碳纤维线在所述辅助绕线轮上缠绕,后搭接在相应第一碳纤维线上;

压线组件,其一端可上下移动地安装于所述固定部件的内端,并位于所述第一碳纤维线和所述拔销线的上方,所述压线组件的另一端延伸至所述传动柱处并位于所述第一碳纤维线的上方;所述压线组件通过第一传动机构与所述移动部件传动连接;

坩埚模具沿所述基座的中心向下移动,推动所述拉线轮组件向外扩张运动,并向下挤压所述第一碳纤维线,以通过第一碳纤维线带动所述主绕线轮绕所述连接柱轴线转动,并将所述第一碳纤维线从所述第一线盘拉出,所述第一碳纤维线被拉出的同时带动所述传动轴转动;且

最上层的绕线装置的所述传动轴通过第二传动机构与所述基座传动连接,以带动所述支撑盘和所述拉线轮组件绕所述基座的中心转动,进而使得所述碳纤维线从下至上且以第一方向编制在所述坩埚模具的外周壁面;所述拉线轮组件向外扩张运动并推动所述移动部件向外移动,所述移动部件通过所述第一传动机构带动所述压线组件向下运动,进而压迫所述第一碳纤维线沿所述传动柱的锥形面下移,以在坩埚模具匀速向下移动时提高所述传动柱的转速,进而提高在坩埚模具上沿坩埚模具周向的缠绕速度,同时压线组件向下运动压迫所述拔销线,以在向下移动到预设位置后使拔销线将所述固定销拉出辅助绕线轮,以允许所述辅助绕线轮转动,进而使所述第二碳纤维线随所述第一碳纤维线一同绕设在所述坩埚模具的外周壁面。

2.根据权利要求1所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备,其特征在于:相邻两层的绕线装置中的支撑盘通过其上的锥齿盘与设置于两个锥齿盘之间的行星锥齿轮相连接,所述行星锥齿轮通过行星架安装于所述基座,上层的绕线装置的所述传动轴通过换向装置作用于所述行星锥齿轮,并配置成在所述坩埚模具接触下层绕线装置中的拉线轮组件之前阻碍所述行星锥齿轮自转,以使下层的绕线装置和行星架随上层绕线装置同速同向转动;在所述坩埚模具接触下层绕线装置中的拉线轮组件时允许所述行星锥齿轮自转,同时使行星架停止转动以使下层的绕线装置随上层绕线装置同速反向转动,进而使位于下层的绕线装置中的第一碳纤维线或第一碳纤维线和第二碳纤维线从下至上且以与第一方向相反的第二方向编制在所述坩埚模具的外周壁面,以此交错编制。

3.根据权利要求1所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备,其特征在于:所述压线组件包括第一压线板和第二压线板,所述第一压线板和所述第二压线板通过水平延伸的连接板连接,所述第一压线板位于所述移动部件的上方,所述第二压线板延伸至所述传动柱的上方,以对所述第一碳纤维线进行压迫,第一压线板的一侧设置有第三压线板,用于压迫所述拔销线;

所述连接柱的内部沿其径向方向设置有弹性橡胶,所述固定销与所述弹性橡胶相连接,以便于所述固定销的复位。

4.根据权利要求3所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备,其特征在于:所述伸缩装置包括活塞筒和活塞杆,所述活塞筒为所述固定部件,所述活塞杆为所述移动部件;所述支撑盘上固定设置有竖直延伸的支撑筒,所述活塞筒水平连接在所述支撑筒朝向所述基座中心的一侧,所述活塞杆的一端插入所述活塞筒内,其另一端连接所述拉线轮组件;所述活塞筒内部设置有第一弹簧,所述第一弹簧顶压在所述支撑筒和所述活塞杆之间,以促使所述拉线轮组件复位;

所述第一传动机构包括第一齿条、第一传动齿轮、第二传动齿轮以及第二齿条,所述第一齿条设置在所述活塞杆的上表面,所述第二齿条设置在所述第一压线板的另一侧,所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮安装于所述活塞筒且其轴线均垂直于所述支撑盘的径向方向延伸,所述第一传动齿轮和所述第二齿条相啮合,所述第二传动齿轮设置有两个,且相互啮合后分别与所述第一齿条和所述第一传动齿轮相啮合,以在所述活塞杆向所述活塞筒内部移动时驱动所述第二齿条向下移动,进而带动所述压线组件向下移动。

5.根据权利要求1所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备,其特征在于:所述第二传动机构包括行星轮和传动齿圈,所述行星轮设置于最上层绕线装置的传动轴的上端,所述传动齿圈设置于所述基座的内壁,所述碳纤维线拉动所述最上层绕线装置的传动轴转动,并带动所述行星轮沿所述传动齿圈滚动,进而带动最上层绕线装置的支撑盘绕所述基座的中心转动。

6.根据权利要求2所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备,其特征在于:所述行星架设置于所述基座,所述行星架位于相邻两个所述绕线装置的支撑盘之间,所述行星锥齿轮通过水平延伸的行星轮轴安装于所述行星架;所述行星架的内部具有滑动腔,所述行星轮轴的内部设置有连通所述滑动腔的滑动孔,所述滑动腔和所述滑动孔的横截面为多边形;

所述换向装置包括滑动销和传动杆,所述传动杆连接在所述传动轴的下端,所述滑动销安装于所述滑动孔内并与传动杆配合连接阻碍所述行星锥齿轮自转,所述传动轴带动所述传动杆转动且通过第三传动机构带动滑动销向外移动,并使所述滑动销完全退出所述滑动孔运动到滑动腔内,以允许所述行星锥齿轮自转;

所述第三传动机构包括设置在所述传动杆末端的齿柱以及设置在滑动销一侧面的齿牙,所述齿柱和所述齿牙啮合。

7.根据权利要求6所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备,其特征在于:所述换向装置还包括快推装置,所述快推装置包括圆弧凸块和助力块,所述圆弧凸块设置于所述滑动销的上端面和下端面,所述助力块的顶面呈圆弧状且通过弹性垫设置于所述滑动腔的内周壁,当所述滑动销运动至所述圆弧凸块与所述助力块接触时,使所述圆弧凸块挤压所述助力块并压缩所述弹性垫,以越过助力块的顶点;当越过所述助力块的顶点时,所述弹性垫复位通过所述助力块推动所述圆弧凸块,进而使所述滑动销和所述传动杆加速脱离。

8.根据权利要求6所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备,其特征在于:所述基座上设置有复位装置,所述复位装置与所述换向装置相对应,在所述坩埚模具停止向下运动,并修剪多余碳纤维线并将编制完成的坩埚模具取出后,操作复位装置将换向装置复位;所述复位装置包括复位杆和第二弹簧,所述复位杆设置于所述基座的侧壁,以向内推动所述滑动销复位,所述第二弹簧套装于复位杆,并配置成促使所述复位杆复位。

9.根据权利要求1所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备,其特征在于:所述坩埚模具的外表面设置有凸起;所述坩埚模具包括多个模块和连接扣件,多个模块沿所述坩埚模具的周向均布,相邻两个模块之间间隔设置,且多个模块通过连接扣件连接。

10.使用权利要求1‑9任意一项所述的一种坩埚用连续碳纤维成型设备的成型方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)所述坩埚模具向下移动,下压并向外拉出最上层绕线装置的第一碳纤维线,带动最上层绕线装置绕所述基座的中心转动,进而将第一碳纤维线以第一方向编制在所述坩埚模具的外表面;编制的过程中,当坩埚模具直径增大,使得压线装置向下移动并压迫所述第一碳纤维线沿所述传动柱的锥形面向下运动,第一碳纤维线加速绕制,同时压线装置向下移动预设位置,压迫所述拔销线,所述第二碳纤维线随第一碳纤维线一同编制,提高编制密度,形成第一编制层;

(2)所述坩埚模具继续向下运动,接触第二层绕线装置,第一层绕线装置的传动轴驱动所述第二层绕线装置同速反向转动,进而先将第二层绕线装置的第一碳纤维线以与第一方向相反的第二方向编制在所述坩埚模具及第一编制层的外表面,后将第一和第二碳纤维线同步编制在所述坩埚模具及第一编制层的外表面,形成第二编制层;

(3)所述坩埚模具继续向下运动,接触第三层的绕线装置,第三层绕线装置与所述第二层绕线装置同速反向转动,进而在所述坩埚模具和第二编制层的外表面形成第三编织层;

以此交替,使得每相邻两层绕线装置同速反向转动,在坩埚模具的外表面形成多层编织层。