一种脆性纤维线材浸胶设备的制作方法

1.本实用新型涉及脆性纤维线材浸胶工艺技术领域，具体涉及一种脆性纤维线材浸胶设备。


背景技术：

2.脆性纤维如玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维等均具有高的抗拉强度，在将其制作为线材应用时，由于纤维微观缺陷多，其连续强度很低，不能直接编织或加捻制作为线材应用，需要使用胶粘剂如环氧树脂等把纤维粘结在一起，形成连续的线材。
3.但是在线材制作过程中纤维束自身和用于粘连的胶液会与空气接触，纤维束表面和胶液内会吸附气体和水分，吸附的气体和水分在纤维束硫化过程中会在纤维之间形成微气泡，使局部纤维脱胶，无法与相邻的纤维通过胶粘接为一体，极大的影响了线材的整体力学性能，导致线材会因局部破坏而整体失效。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的脆性纤维线材制作过程中会混入气体和水分导致脆性纤维线材整体力学性能变差的缺陷，从而提供一种脆性纤维线材浸胶设备及工艺。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种脆性纤维线材浸胶设备，包括：
6.真空室，其内部设置有真空腔；
7.补液件，其内部设置有补液腔，补液腔与真空腔之间通过密封套连通，密封套内适于纤维束穿过，纤维束从密封套内通过时，纤维束与密封套内壁之间预留有过液间隙；
8.真空泵，其入口端与真空腔连通，以控制真空室内的真空度。
9.可选地，补液件配对设置，配对设置的两个补液件设置在真空室两侧。
10.可选地，配对设置的补液件和真空室沿直线布置，对应的密封套沿所述直线延伸。
11.可选地，还包括硫化装置，与其中一个补液件的补液腔连通，硫化装置安装在直线上。
12.可选地，补液腔和真空腔内均安装有液位传感器。
13.可选地，还包括：第一胶泵，其入口端与真空腔连通，当真空腔内的液位值到达设定液位值时，第一胶泵工作将真空腔内胶液抽出，以控制真空腔内的液位值不大于设定液位值。
14.可选地，第一胶泵的出口端连通到储胶池。
15.可选地，储胶池与补液腔之间连通到补液管路。
16.可选地，过液间隙为0.05～0.5mm。
17.本实用新型还提供一种脆性纤维线材浸胶工艺，应用本实用新型所述的脆性纤维线材浸胶设备，所述浸胶工艺包括以下步骤：
18.在真空腔和补液腔内装入胶液，将纤维束通过密封套由补液腔延伸至真空腔内；
19.对真空腔抽负压，并控制真空腔内的负压值在预设范围内，纤维束内的气体被抽出，胶液随之进入气体原来占据的空间中，胶液中气体和水分也被抽出；
20.控制纤维束匀速通过真空腔。
21.本实用新型技术方案，具有如下优点：
22.1.本实用新型提供的脆性纤维线材浸胶设备，设置真空腔和补液腔，真空腔用于对脆性纤维束脱水脱气浸胶，补液腔内用于容纳对脆性纤维束浸胶的胶液并为真空腔提供密封。在对脆性纤维束进行浸胶操作时，首先将纤维束置于设备内，使纤维束沿密封套内从一个补液件延伸到真空室中，初始状态在补液件及真空室内装入一定量的胶液。利用真空泵对真空腔进行抽真空，使得真空腔内产生负压环境。在负压环境下，补液件中的胶液沿过液间隙缓慢流入到真空腔中，胶液同时浸入到纤维束内的纤维丝之间，将纤维束之间粘连，纤维束中的水分在负压环境下会快速气化进入胶液，纤维束中纤维丝之间混入的气体以及胶液中溶解或混入的气体在负压条件下快速膨胀并从胶液中浮出，被真空泵抽出到真空室外。利用真空泵维持真空度，控制纤维束匀速移动，纤维束通过真空腔进行脱气浸胶。纤维束在脱气脱水的同时进行浸胶操作，纤维束在脱气脱水后直接进入硫化装置，不会再与空气接触，浸胶后的纤维束内不会再混入或吸附水分和气体，能够提高脆性纤维线材的整体力学性能，保证脆性纤维线材在作为高压线芯、桥梁拉索等产品时的抗拉强度，提升线材的质量。
23.2.本实用新型提供的脆性纤维线材浸胶设备，补液件设置在真空室的两侧各一，为真空室提供密封，保证真空室内的真空度。
24.3.本实用新型提供的脆性纤维线材浸胶设备，补液件、真空室和对应的密封套沿直线布置，使得脆性纤维束在设备内能够沿直线运动，保证纤维束中每根纤维的长度均匀一致，能够防止脆性纤维束在浸胶硫化后由于纤维长短不一导致受力不均而断裂破损，提升脆性纤维束在浸胶后的整体力学性能。
25.4.本实用新型提供的脆性纤维线材浸胶设备，还包括硫化装置，使得完成脱水脱气浸胶后的纤维束直接进入到硫化装置内进行硫化，避免了气体和水分在纤维束硫化前重新进入到纤维束或胶液中，提高硫化后的脆性纤维线材质量。
26.5.本实用新型提供的脆性纤维线材浸胶设备，设置有第一胶泵，当真空腔内的液位值到达设定液位值时，第一胶泵工作将真空腔内胶液抽出，以控制真空腔内的液位值不大于设定液位值。使真空腔顶部预留有气体排出空间，使得胶液中的气体能够顺利排出，同时能够防止胶液进入真空泵对真空泵造成损伤，保证设备能够长期稳定运行。
27.6.本实用新型提供的脆性纤维线材浸胶设备，在第一胶泵的出口端连通储胶池，对从真空室内抽出的胶液留存以供后续重新利用。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型的实施方式中提供的脆性纤维线材浸胶设备的示意图。
30.附图标记说明：1、纤维束；2、真空室；3、前补液箱；4、后补液箱；5、密封套；6、硫化装置；7、液位传感器；8、真空度传感器；9、第一胶泵；10、第二胶泵；11、第三胶泵；12、真空泵；13、储胶池；14、控制箱；15、补液管路；16、气体管道；17、电缆；18、胶液。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.实施例1
36.如图1所示为本实施例提供的一种脆性纤维线材浸胶设备，包括：真空室2、作为补液件的前补液箱3和后补液箱4、真空泵12、储胶池13和控制箱14。需要说明的是，工程绝对真空等于1个大气压，相当于10米水的压差，一般胶液与水的比重相当，真空室及补液箱中的胶液高度略大于纤维束的直径，图示高度仅为示意，纤维束周围的真空度近似看成真空室的真空度，认为纤维束胶液中的压力等于真空室的真空度压力。
37.真空室2内部设置有真空腔。前补液箱3和后补液箱4内部均设置有补液腔，补液腔与真空腔之间通过密封套5连通，密封套5内适于纤维束1穿过，纤维束1从密封套5内通过，纤维束1与密封套5内壁之间预留有过液间隙。真空泵入口端与真空腔上部连通，以控制真空室2内的真空度。在真空腔内安装有真空度传感器8，实时对真空腔的真空度进行测量。为了保证补液腔密封同时使胶液18能够顺利在密封套5内流动，过液间隙为0.05～0.5mm，本实施例中控制纤维束1与密封套5内壁之间的过液间隙在0.1～0.2mm之间。
38.在本实施例中，前补液箱3与真空室2之间、后补液箱4与真空室2之间以及前补液箱3前侧和后补液箱4后侧均设置有密封套5，前补液箱3和后补液箱4设置在真空室2两侧。前补液箱3和后补液箱4与真空室2沿直线布置，对应的密封套5沿所述直线延伸。在后补液箱4后侧的密封套5末端连通有硫化装置6，硫化装置6安装在所述直线上。
39.真空腔和两个补液腔内均安装有液位传感器7，用于实时监控补液腔和真空腔内的胶液18高度。当真空腔中胶液18高度较高时，将真空腔中的胶液18抽出；当补液腔中的胶
液18高度较低时，向补液腔中补入胶液18。具体地，设备内安装有第一胶泵9，第一胶泵9的入口端与真空腔下部连通，第一胶泵9的出口端连通至储胶池13。当真空腔内的液位值到达设定液位值时，第一胶泵9工作将真空腔内胶液18抽出到储胶池13中，以控制真空腔内的液位值在设定范围内。储胶池13与补液腔之间连通有补液管路15，与前补液箱3的补液腔连通的补液管路15上安装有第二胶泵10，与后补液箱4的补液腔连通的补液管路15上安装有第三胶泵11。当前补液箱3的补液腔内的胶液18高度低于设定液位值时，第二胶泵10工作将储胶池13中的胶液18抽入到前补液箱3的补液腔中。当后补液箱4的补液腔内的胶液18高度低于设定液位值时，第三胶泵11工作将储胶池13中的胶液18抽入到后补液箱4的补液腔中。
40.真空室内的真空度由真空泵12控制，真空室内真空度通过真空度传感器8进行测量，真空泵12入口通过气体管道16接真空室上部，真空泵12出口通过气体管道16接大气，调整真空泵12的运行状态控制真空室内的真空度在设定范围内。
41.三个液位传感器7、一个真空度传感器8、第一胶泵9、第二胶泵10、第三胶泵11和真空泵12均通过电缆17与控制箱14电连接，控制箱14通过液位传感器7和真空度传感器8反馈的液位信号和真空度信号来控制第一胶泵9、第二胶泵10、第三胶泵11和真空泵12的运行。
42.脆性纤维为如玻璃、玄武岩等制作而成的纤维。纤维束1为多束浸胶后的单束纤维。线材为硫化定型后的纤维束1。真空室2为能与外界大气隔离并提供一定真空度的腔室。在脆性纤维束1浸胶后通过硫化装置6前，通过用于脱气脱水的真空室2。真空室2两边各设一个补液箱，真空室2两边及补液箱两边均设具有过液间隙的密封套5，密封套5与真空室2、前补液箱3、后补液箱4之间紧密连接，纤维束1穿过前补液箱3、后补液箱4、真空室2以及密封套5。在真空室上设置真空度传感器8，在真空室2上设液位传感器7，在真空室2上部设置气体管道16将真空腔连接真空泵入口，真空泵出口通大气。补液管道第一胶泵9出液口通储胶池13。在前补液箱3和后补液箱4上设液位传感器7，在前补液箱3上设补液管路15接第二胶泵10，在后补液箱4上设另一补液管路15接第三胶泵11，第二胶泵10和第三胶泵11的进液口均与储胶池13连通。
43.真空室2的功能及工作过程：纤维束1在真空室2的真空腔中的负压作用下，纤维束1所吸附气体及胶液18中混入的气体，快速膨胀并从胶液18中浮出，被真空泵12抽出排入大气中，纤维束1及胶液中所含水分在真空室2中也会快速气化并从胶液18中浮出，被真空泵抽出排入大气中。纤维束1连续不断的进入真空室2，被连续不断的高效率的脱气脱水，达到了在线式工作模式。设备工作在生产线的连续生产过程为在线式工作模式，在线式工作模式能提高生产效率和产品质量。
44.在线式真空脱气脱水工艺，相比加热、真空罐等脱气脱水方式，具有脱气脱水速度快、脱气脱水残留率低、连续运行生产效率高、脱气脱水后直接进入硫化装置6不会有气体水分二次进入的优点。
45.受真空室2中负压影响，左右密封套5中的胶体会不断的缓慢的流入真空室2，真空室2中胶体液位不断升高，当液位传感器7探测到液位过高时，控制箱14启动第一胶泵9抽出胶液18到储胶池13，达到设定的最低液位时停止，保证真空室2中合适的液位。受真空室2中负压影响，随胶液18中气体和水分不断分离出来，真空室2中真空度会下降，当真空度传感器8探测到真空度不能满足要求时，控制箱14调整真空泵12工作负荷以保证真空室2合适的真空度。
46.真空室2前后的密封套5功能：纤维束1与密封套5内壁之间存在比较小的过液间隙，过液间隙中充满胶液18，胶液18具有较大的粘度，胶液18在密封套5两端压差作用下可以缓慢流动，从而起到密封作用，防止空气的直接进入到真空室2。
47.前补液箱前密封套5和后补液箱后密封套5的功能：由于前补液箱3和后补液箱4的补液腔内胶液18液位比较高，有一定的压力，密封套5与纤维绳较小的间隙使胶液18流动阻力增大，以防止补液腔中胶液18的流失。
48.前补液箱3和后补液箱4功能和工作过程：为真空室2前后的密封套5提供胶液18，防止空气直接进入真空腔，随着纤维束1不断运行，补液腔中的胶液18通过密封套5缓慢的流入真空腔，补液腔中液位不断降低，当液位传感器7检测到临界液位时，控制箱14启动第二胶泵10或第三胶泵11开始补液到规定液位时停止。
49.脆性纤维束1进入到设备中，依次经过前补液箱前密封套5、前补液箱3、真空室2前密封套5、真空室2、真空室2后密封套5、后补液箱4、后补液箱后密封套5和硫化装置6，依次完成浸胶、脱气脱水、硫化成型为所需的线材。利用真空泵维持真空度，控制纤维束1均匀移动，使得整条纤维束1均能够经过真空腔，对纤维束1整体进行脱气浸胶。纤维束1在脱气脱水的同时进行浸胶操作，纤维束1在脱气脱水后不会再与空气接触，浸胶后的纤维束1内不会重新混入或吸附水分和气体，能够提高脆性纤维线材的整体力学性能，保证脆性纤维线材在作为高压线芯、桥梁拉索等产品时的抗拉强度，提升线材的质量。
50.作为替代的实施方式，前补液箱3和后补液箱4配对设置多组，多组前补液箱3和后补液箱4呈水平直线状并列布置在真空室2前后，多束纤维束1共用一个真空室进行脱水脱气浸胶，从而提高生产线效率。
51.实施例2
52.本实施例提供一种脆性纤维线材浸胶工艺，应用实施例1所述的脆性纤维线材浸胶设备，所述浸胶工艺包括以下步骤：
53.在真空腔和补液腔内装入胶液，将纤维束依次伸入至前补液箱前密封套、前补液箱、真空室前密封套、真空室、真空室后密封套、后补液箱、后补液箱后密封套和硫化装置。对真空腔抽负压，并控制真空腔内的负压值在预设范围内，纤维束内的气体和水分被抽出并被胶液填充，同时控制纤维束不断前进，至纤维束通过真空腔后完成浸胶工艺。再进入硫化装置后进行硫化得到所需的线材。
54.本实施例提供的脆性纤维线材浸胶工艺，取消了现有纤维束的事先单束纤维先浸胶再合股的传统工艺，直接在本实用新型真空室中快速浸胶脱气脱水，一步完成纤维绳的浸胶，简化了现有脆性纤维线材的生产工艺，同时得到的脆性纤维线材内部的纤维束之间无气体和水分，使得纤维束之间能够被胶液紧密连接，能够提升脆性纤维线材的力学性能，提升得到的脆性纤维线材的产品质量。
55.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。