一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头

1.本发明涉及储氢瓶机械制造技术领域，尤其涉及一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头。


背景技术：

2.氢能作为可再生清洁能源，对构建低碳高效的现代能源体系，促进绿色交通产业升级具有重要意义。深冷高压储氢是指利用绝热、耐压气瓶将氢以超临界态储存在低温(20-50k)、高压(35mpa)复合工况下，与车载液氢相比，具有无损维持时间长、安全系数高、加注速度快等显著优势，能够解决车载液氢面临的漏热蒸发率高、加注损耗大、供氢压力低等难点，尤其适合大功率重载车辆使用，成为突破终端装备储氢瓶颈的颠覆性技术。
[0003]ⅳ型储氢气瓶内胆为高分子材料，全瓶身用纤维增强树脂复合材料包裹，只有瓶口处为金属，储气效率较高，复合材料短纤维层间增韧能够有效地提高储氢瓶复合材料层的性能，提高储氢瓶储氢能力。传统的储氢瓶复合材料层缠绕工艺并未考虑实现复合材料层间增韧，同时现有喷头没有面向短纤维材料喷涂的应用，在该技术领域存在空缺。


技术实现要素：

[0004]
本发明目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头，改善传统的储氢瓶复合材料层缠绕工艺所欠缺的复合材料层间增韧技术，解决现有喷头没有面向短纤维材料喷涂的问题，同时实现对短纤维喷涂流量的调节。
[0005]
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
[0006]
一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头，其特征在于：包括依次设置的进料口、存储仓、喷头主体、出料口，所述喷头主体上设置有气孔，所述气孔外接气源，喷头主体内设置有短纤维流道，所述气孔连通所述短纤维流道，所述进料口、存储仓、短纤维流道、出料口依次连通。
[0007]
进一步的，所述喷头主体内设置有短纤维流量调节装置，所述短纤维流量调节装置包括成对设置的弹性连接体、凸轮，所述弹性连接体的两端固定连接在所述短纤维流道上，所述凸轮的中心通过传动轴连接在所述喷头主体内，凸轮的边缘抵靠在弹性连接体的中部，通过凸轮的转动能够改变弹性连接体之间的距离。
[0008]
进一步的，所述凸轮截面为椭圆形。
[0009]
进一步的，所述传动轴上分别穿设有一对相互啮合的齿轮，其中一个传动轴的一端延伸至所述喷头主体外并连接有旋钮。
[0010]
进一步的，所述传动轴通过轴承连接在所述喷头主体内。
[0011]
进一步的，所述进料口和存储仓的截面分别为逐渐缩小的梯形和圆弧形结构。
[0012]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过气动方式实现短纤维均匀连续地喷出并与旋转的储氢瓶内胆形成配合，使短纤维材料均匀分布于储氢瓶复合材料层间，通过桥联作用达到储氢瓶复合材料层间增韧效果，提高储氢瓶整体性能，改善其储氢效
率。2、凸轮作为流量控制装置能够通过不同的半径的表面轮廓挤压弹性材料以改变出料孔口径，从而连续的调节出料孔半径，实现短纤维连续均匀并以不同流量通过一字型出口喷出，落于进行缠绕的储氢瓶复合材料层间。3、齿轮啮合传动保证一个旋钮可以同时控制两边的凸轮，同时还具有自锁特性。4、整体阶梯状的设置在保证短纤维顺利吹出的同时提高了喷头主体的利用空间。
附图说明
[0013]
图1为本发明实施例立体结构示意图；
[0014]
图2为本发明实施例正面内部剖视图；
[0015]
图3为本发明实施例侧面内部剖视图；
[0016]
图4为本发明实施例弹性连接体结构示意图；
[0017]
图5为本发明实施例凸轮结构示意图；
[0018]
其中：1-进料口，2-存储仓，3-喷头主体，4-出料口，5-短纤维流道，6-气孔，7-轴承，8-弹性连接体，9-凸轮，10-传动轴，11-齿轮，12-旋钮，13-储氢瓶内胆。
具体实施方式
[0019]
为了加深本发明的理解，下面我们将结合附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0020]
图1-5示出了一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头的具体实施例，包括依次设置的进料口1、存储仓2、喷头主体3、出料口4，喷头主体3上设置有气孔6，气孔6外接气源，喷头主3体内设置有短纤维流道5，气孔6连通短纤维流道5，进料口1、存储仓2、短纤维流道5、出料口4依次连通。喷头主体3内设置有短纤维流量调节装置，短纤维流量调节装置包括成对设置的弹性连接体8、凸轮9、传动轴10、齿轮11，以及旋钮12等。传动轴10通过轴承7连接在喷头主体3内，齿轮11和凸轮9通过键和键槽的配合连接在传动轴10上，一对齿轮11相互啮合。弹性连接体8的两端固定连接在短纤维流道5上，凸轮9的边缘抵靠在弹性连接体8的中部，通过凸轮9的转动能够改变弹性连接体8之间的距离。凸轮9截面为椭圆形。其中一个传动轴10的一端延伸至喷头主体3外并连接有旋钮12。进料口1和存储仓2的截面分别为逐渐缩小的梯形和圆弧形结构。
[0021]
上述实施例的工作过程及原理如下：
[0022]
从进料口1向喷头中添加短纤维，短纤维被暂存在存储仓2中。通过外接的气源向气孔6中通入气流，放置在存储仓2中的短纤维随着气孔6导入的气流通过一字型出料口4向外均匀吹出，覆盖在旋转的储氢瓶内胆13的碳纤维复合材料层间。
[0023]
根据需要调节短纤维的流量，可以通过旋转外部的旋钮12，带动其中一个传动轴10旋转，并通过相互啮合的一对齿轮11，带动另一侧的传动轴10也同步旋转，与齿轮11同轴设置在传动轴10上的凸轮9也随之转动，对称布置的凸轮9挤压弹性连接体8的中部改变了弹性连接体8之间的间距，从而改变了短纤维通道5的截面大小，短纤维的流量也随之变化。由于凸轮9采用椭圆形结构，通过不同的曲率半径表面对弹性连接体8产生挤压作用以实现不同的出料口1允许流量口径，在保证短纤维丝均匀喷出的前提下能够实现无级调节短纤维流量。
[0024]
上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头，其特征在于：包括依次设置的进料口(1)、存储仓(2)、喷头主体(3)、出料口(4)，所述喷头主体(3)上设置有气孔(6)，所述气孔(6)外接气源，喷头主体(3)内设置有短纤维流道(5)，所述气孔(6)连通所述短纤维流道(5)，所述进料口(1)、存储仓(2)、短纤维流道(5)、出料口(4)依次连通。2.根据权利要求1所述一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头，其特征在于：所述喷头主体(3)内设置有短纤维流量调节装置，所述短纤维流量调节装置包括成对设置的弹性连接体(8)、凸轮(9)，所述弹性连接体(8)的两端固定连接在所述短纤维流道(5)上，所述凸轮(9)的中心通过传动轴(10)连接在所述喷头主体(3)内，凸轮(9)的边缘抵靠在弹性连接体(8)的中部，通过凸轮(9)的转动能够改变弹性连接体(8)之间的距离。3.根据权利要求2所述一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头，其特征在于：所述凸轮(9)截面为椭圆形。4.根据权利要求3所述一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头，其特征在于：所述传动轴(10)上分别穿设有一对相互啮合的齿轮(11)，其中一个传动轴(10)的一端延伸至所述喷头主体(3)外并连接有旋钮(12)。5.根据权利要求4所述一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头，其特征在于：所述传动轴(10)通过轴承(7)连接在所述喷头主体(3)内。6.根据权利要求5所述一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头，其特征在于：所述进料口(1)和存储仓(2)的截面分别为逐渐缩小的梯形和圆弧形结构。

技术总结
本发明公开了一种用于复合材料层间增韧的短纤维喷头，包括开有阶梯状出料孔、气孔和短纤维存储仓的喷头主体、在喷头主体空腔中的利用凸轮控制出料口径以调节短纤维流量装置、通过轴与凸轮连接并以齿轮啮合控制凸轮转向的旋钮；喷头主体将放置在存储仓的短纤维随着气孔导入气流通过出料孔均匀喷出；流量调节装置放置于喷头主体中；旋钮和齿轮通过轴与凸轮连接。出料口在保证短纤维顺利吹出的同时提高了喷头主体的利用空间；凸轮通过不同的半径的表面轮廓挤压弹性材料以改变出料孔口径；齿轮啮合传动保证一个旋钮可以同时控制两边凸轮同时还具有自锁特性；流量控制装置能够连续地调节短纤维流道直径，实现短纤维连续均匀并以不同流量喷出。不同流量喷出。不同流量喷出。


技术研发人员：杨帅 罗天傲 胡佳伟 李连基 倪中华 严岩
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/10/11