專利名稱：實驗級rtm單組份注射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RTM成型技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種實驗級RTM單組份注射裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著樹脂基纖維增強復合材料的發(fā)展，各種低成本制造技術(shù)層出不窮，RTM成型技術(shù)作為樹脂基纖維增強復合材料成型技術(shù)的重要分支，越來越受到國內(nèi)外學者的重視，其應用覆蓋到航空、航天、航海、汽車、建筑等各各領(lǐng)域。RTM注射成型方法及其注射系統(tǒng)從提出到目前已經(jīng)有較多應用，如雙組份注射系統(tǒng)、單組份注射系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的是低溫恒壓/恒流注射。但目前這些設備結(jié)構(gòu)復 雜、成本較高，如國產(chǎn)注射系統(tǒng)一般價位在20-40萬之間，進口設備一般都在70萬以上。就目前設備而言，注射系統(tǒng)由于管道太長，材料的浪費率高，各種管路的閥門不能受力使得注射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)易損換，導致現(xiàn)有設備的使用成本也高?，F(xiàn)有設備不適用于科研院所或企業(yè)進行試驗件和小批量制件的成型加工。
發(fā)明內(nèi)容要解決的技術(shù)問題為解決現(xiàn)有注射系統(tǒng)成本高昂，不適用于科研院所進行試驗件和小批量制件的成型加工等問題，本發(fā)明提出了一種實驗級RTM單組份注射裝置，目的用于實驗室樹脂傳遞模塑的研究，小批量制造液態(tài)成型制件，降低生產(chǎn)成本，研究樹脂傳遞模塑工藝。技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案為所述一種實驗級RTM單組份注射裝置，其特征在于包括儲料罐、活塞泵、真空罐和真空泵；儲料罐為圓柱形，罐底為半球形，儲料罐頂部連接有第一四通轉(zhuǎn)接頭，第一四通轉(zhuǎn)接頭分別與儲料罐真空表、第一閥門和第二閥門連接，儲料罐底部開有樹脂流孔；儲料罐罐體外側(cè)壁上纏有加熱帶，加熱帶外側(cè)纏有隔熱布和保溫層，在加熱帶與儲料罐罐體之間布有熱電偶，熱電偶測量罐體溫度；真空罐為圓柱形，真空罐頂部連接有第二四通轉(zhuǎn)接頭和第一三通轉(zhuǎn)接頭，第二四通轉(zhuǎn)接頭分別與真空罐真空表、第三閥門和第六閥門連接，第三閥門與活塞泵的活塞腔頂部連接，第六閥門與真空泵連接；第一三通轉(zhuǎn)接頭分別與第七閥門和第二閥門連接；活塞泵的活塞腔底部連接有第二三通轉(zhuǎn)接頭，第二三通轉(zhuǎn)接頭分別與第四閥門和第五閥門連接，第四閥門與儲料罐底部樹脂流孔連接，第五閥門與模具注口連接。所述一種實驗級RTM單組份注射裝置，其特征在于儲料罐和真空罐上都帶有弓形夾，將自身夾緊，實現(xiàn)罐體密閉。有益效果本發(fā)明提出的實驗級RTM注射裝置能夠?qū)崿F(xiàn)注射裝置的簡易化，其操作簡單，原材料利用率高，復合材料制件性能優(yōu)良，通過簡易的真空表、加熱裝置、儲料罐、真空罐、活塞泵、真空泵以及管道和閥門相連。因為目前用于實驗室的RTM注射系統(tǒng)本身體積較大，系統(tǒng)連接、操作復雜，很容易使操作者產(chǎn)生誤操作，如國產(chǎn)精密環(huán)氧RTM注射機。相比之下，本發(fā)明實驗級RTM注射系統(tǒng)簡單，料罐體積小，一般在2-3L，同時料罐可根據(jù)需要安裝體積大的料罐；操作簡單，在注射過程中，僅需要依次控制三個閥門，就可以實現(xiàn)注射；同時本注射系統(tǒng)為開放式，可根據(jù)實驗需要進行改裝。在注射過程中，由于注射管道比較短，注射過程中造成的材料浪費會很少。在操作過程中，可通過真空泵同時控制儲料罐、真空管、活塞泵的真空度，且真空度可達到航空業(yè)制件的工藝要求。本發(fā)明適合用于實驗室以及復合材料教學、RTM 工藝研究、制件試制、小批量復合材料制件的制造。本發(fā)明實驗級RTM注射裝置運行穩(wěn)定，且溫度控制精確，可以實現(xiàn)不同溫度下的恒溫注射。

圖I :本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2:儲料罐結(jié)構(gòu)圖；圖3:真空罐結(jié)構(gòu)圖；其中1、模具；2、第五閥門；3、第二三通轉(zhuǎn)接頭；4、活塞泵；5、第四閥門；6、第三閥門；7、第一閥門；8、第一四通轉(zhuǎn)接頭；9、儲料罐真空表；10、第二閥門；11、儲料罐；12、管道；13、真空泵；14、真空罐真空表；15、第六閥門；16、真空罐；17、第七閥門；18、待接管路；19、弓形夾；20、儲料罐頂蓋；21、螺紋接頭；22、快擰和管道；23、真空罐頂蓋。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明本實施例中的實驗級RTM注射裝置主要用于實驗室以及復合材料教學、RTM工藝研究、制件試制、小批量復合材料制件的制造，其實現(xiàn)功能包括真空脫泡、恒流量注射、恒壓力注射、真空輔助注射、穩(wěn)態(tài)滲透率測量、流動前沿觀測、毛細流動觀測。參照附圖1，本實施例包括儲料罐11、活塞泵4、真空罐16和真空泵13。參照附圖2，儲料罐整體為圓柱形，罐底為半球形，其目的是簡化清理樹脂罐內(nèi)固化的樹脂。儲料罐自身帶有弓形夾19，可將儲料罐頂蓋與罐體夾緊，實現(xiàn)罐體密閉。儲料罐頂蓋上開有螺紋孔，通過螺紋接頭21連接第一四通轉(zhuǎn)接頭8。儲料罐底部開有樹脂流孔，通過快擰和管道22連接第四閥門5，其作用是允許樹脂流進、流出。儲料罐材質(zhì)為不銹鋼或玻璃鋼，同時也可以是罐體為不銹鋼，頂蓋為玻璃鋼，主要是根據(jù)不同溫度，不同用途來選擇。當溫度低于100°c時，可以選擇全鋼化玻璃或者罐體為不銹鋼、頂蓋為鋼化玻璃，這種儲料罐的特點為可以觀察罐體內(nèi)樹脂的攪拌過程、排氣包過程；當溫度大于100°c，選擇全不銹鋼結(jié)構(gòu)，這種罐體可以耐高溫，但是不能直觀觀察樹脂攪拌過程和排氣泡過程。儲料罐罐體外側(cè)壁上纏有加熱帶，用于罐體加熱，加熱帶外側(cè)纏有兩層隔熱布，隔熱布外側(cè)纏有一層保溫層，保溫層外層又有一層保護層，用于保護加熱帶、隔熱層、保溫層。在加熱帶與儲料罐罐體之間布有熱電偶，熱電偶的導線和加熱帶的導線與外部的溫度控制器相連，該溫度控制器可以控制和顯示加熱溫度。第一四通轉(zhuǎn)接頭8分別與儲料罐真空表9、第一閥門7和第二閥門10連接。儲料罐真空表作用是顯示儲料罐內(nèi)真空度，第一閥門7作用是必要時與大氣聯(lián)通，第二閥門10作用是控制真空管抽真空。儲料罐底部的樹脂流孔通過快擰和管道22連接第四閥門5，第四閥門接在第二三通轉(zhuǎn)接頭3上，第二三通轉(zhuǎn)接頭另兩端分別與活塞泵4的活塞腔底部和第五閥門2連接。第五閥門與模具注口通過管道連接。參照附圖3，真空罐16為圓柱形，自身帶有弓形夾，可將真空罐頂蓋與罐體夾緊，實現(xiàn)罐體密閉。真空罐頂蓋上開有兩個帶螺紋的圓孔，分別通過螺紋接頭連接第二四通轉(zhuǎn)接頭和弟一二通轉(zhuǎn)接頭。第二四通轉(zhuǎn)接頭分別與真空罐真空表14、第三閥門6和第六閥門15連接，真空罐真空表作用是顯示真空罐內(nèi)的真空度，第三閥門6通過管道連接活塞泵的活塞腔頂部，第六閥門與真空泵13連接；第六閥門作用是控制真空泵抽真空。 第一三通轉(zhuǎn)接頭分別與第七閥門和第二閥門連接；第七閥門可以聯(lián)通大氣，也可以通過待接管路18與模具的冒口相連，實現(xiàn)模具的真空注射；第一三通轉(zhuǎn)接頭與第二閥門連接的作用是連接真空泵與儲料罐，使真空罐起緩沖作用，防止儲料罐在吸料時樹脂進入
真空泵。本實施例中各閥門之間連接的管道是通過快擰相連接，其特點是方便拆裝，并且密封效果好，防止裝置在運行過程中樹脂泄露。本實施例實現(xiàn)的各個功能①真空脫泡將混合好的樹脂倒入儲料罐中，并通過儲料罐的弓形夾將其夾緊、密封，關(guān)閉所有閥門，然后打開第二閥門和第六閥門，再打開真空泵，即可實現(xiàn)真空脫泡。②恒流量注射在完成真空脫泡的操作基礎上，關(guān)閉第二閥門，打開第一閥門，打開第三閥門和第四閥門，事先下壓的活塞泵處于活塞腔底部，待活塞泵運動到最高點，并將樹脂吸入活塞泵內(nèi)以后，關(guān)閉第四閥門，打開第五閥門，活塞泵中活塞向下運動，從而實現(xiàn)恒流注射。③恒壓注射及穩(wěn)態(tài)滲透率測量取下真空罐并稱量真空罐質(zhì)量，然后連接裝置，并用管道連接冒口和第七閥門，打開第一、四、五、六、七閥門，關(guān)閉其它閥門，打開真空泵，即可實現(xiàn)恒壓注射(該注射壓力為大氣壓)。待樹脂從冒口開始流入真空罐，直到真空表示值穩(wěn)定后，開始計時，并記錄真空罐壓力值，待一段時間后(計時)，關(guān)閉第四、五、六閥門，關(guān)閉真空機，取下真空罐并稱量質(zhì)量。在已知液體粘度、增強體孔隙率、密度、模具容腔截尺寸的情況下，結(jié)合實驗壓力、時間、質(zhì)量可計算增強體的穩(wěn)態(tài)滲透率。④真空輔助注射在裝置連接過程中，將第七閥門通過快擰和管道與模具的冒口相連，在樹脂脫泡過程中，同時打開第七閥門，即可實現(xiàn)模具抽真空，然后在注射過程中(即恒流注射)一直對模具進行抽真空，即可實現(xiàn)真空輔助注射。⑤流動前沿觀測在任意一種注射模式下通過攝像機對透明模具進行拍攝，即可觀測流動前沿。本實施例中裝置的操作方法①樹脂混合、脫泡[0039]首先將活塞泵下壓到最低點，關(guān)閉所有閥門，根據(jù)需要將整個注射裝置加熱到樹脂注射所需溫度，當溫度穩(wěn)定后，將配好比例的樹脂攪拌均勻后倒入儲料罐，待儲料罐溫度恒定后，然后打開第二閥門和第六閥門，并打開真空泵，開始抽真空，直到儲料罐內(nèi)真空度達到工藝要求并維持一段時間(即進行真空脫泡)。②吸料關(guān)閉第二閥門，打開第一閥門，再打開第三閥門和第四閥門，繼續(xù)抽真空，待活塞泵上升到最高位置時，管道內(nèi)樹脂不再流動，即認為此時樹脂已經(jīng)充滿活塞泵。③回料升降臺以一定下降，將活塞泵內(nèi)的樹脂壓回儲料罐內(nèi)，關(guān)閉第一閥門，打開第二閥門，繼續(xù)抽真空，等待一段時間，完成樹脂脫泡。④重復步驟②、③，直到吸料過程完成后，管道內(nèi)樹脂清澈，無明顯氣泡再進行下一步。⑤注射當完成吸料以后，關(guān)閉第四閥門，打開第五閥門，活塞泵的活塞桿以一定速率下降，將活塞泵內(nèi)的樹脂通過管道壓入模具，即可實現(xiàn)注射過程。⑥清洗將與注口相連的管道拔出，將儲料罐內(nèi)的剩余樹脂通過步驟②、⑤將樹脂排除。將管道插入裝有樹脂專用清洗劑的罐子里，提升活塞桿，活塞泵在真空泵的作用下，由于內(nèi)外壓差，將清洗劑吸入活塞泵內(nèi)。關(guān)閉第五閥門，進行步驟②、③，實現(xiàn)對實驗級RTM注射裝置的清洗。該清洗過程可多次進行，并在清洗過程中更換新的清洗劑，以便樹脂余料被徹底清洗干凈。
權(quán)利要求1.一種實驗級RTM單組份注射裝置，其特征在于包括儲料罐、活塞泵、真空罐和真空泵；儲料罐為圓柱形，罐底為半球形，儲料罐頂部連接有第一四通轉(zhuǎn)接頭，第一四通轉(zhuǎn)接頭分別與儲料罐真空表、第一閥門和第二閥門連接，儲料罐底部開有樹脂流孔；儲料罐罐體外側(cè)壁上纏有加熱帶，加熱帶外側(cè)纏有隔熱布和保溫層，在加熱帶與儲料罐罐體之間布有熱電偶，熱電偶測量罐體溫度；真空罐為圓柱形，真空罐頂部連接有第二四通轉(zhuǎn)接頭和第一三通轉(zhuǎn)接頭，第二四通轉(zhuǎn)接頭分別與真空罐真空表、第三閥門和第六閥門連接，第三閥門與活塞泵的活塞腔頂部連接，第六閥門與真空泵連接；第一三通轉(zhuǎn)接頭分別與第七閥門和第二閥門連接；活塞泵的活塞腔底部連接有第二三通轉(zhuǎn)接頭，第二三通轉(zhuǎn)接頭分別與第四閥門和第五閥門連接，第四閥門與儲料罐底部樹脂流孔連接，第五閥門與模具注口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種實驗級RTM單組份注射裝置，其特征在于儲料罐和真空罐上都帶有弓形夾，將自身夾緊，實現(xiàn)罐體密閉。
專利摘要本實用新型提出了實驗級RTM單組份注射裝置，包括儲料罐、活塞泵、真空罐和真空泵；儲料罐頂部第一四通轉(zhuǎn)接頭與儲料罐真空表、第一閥門和第二閥門連接，真空罐頂部有第二四通轉(zhuǎn)接頭和第一三通轉(zhuǎn)接頭，第二四通轉(zhuǎn)接頭與真空罐真空表、第三閥門和第六閥門連接，第三閥門與活塞泵的活塞腔頂部連接，第六閥門與真空泵連接；第一三通轉(zhuǎn)接頭與第七閥門和第二閥門連接；活塞泵的活塞腔底部有第二三通轉(zhuǎn)接頭，第二三通轉(zhuǎn)接頭與第四閥門和第五閥門連接，第四閥門與儲料罐底部樹脂流孔連接，第五閥門與模具注口連接。本實用新型適用于實驗室RTM工藝研究、制件試制、小批量復合材料制件的制造。本實用新型運行穩(wěn)定，溫度控制精確，可以實現(xiàn)不同溫度下的恒溫注射。
文檔編號B29C70/48GK202573003SQ201220180029
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者蔣建軍, 曾東子, 史景文, 王俊彪, 王芳, 方良超, 鄧超 申請人:西北工業(yè)大學