碳纤维离心罐的制作方法

本实用新型涉及半连续纺粘胶长丝生产中使用的离心罐结构的改进，具体说是一种碳纤维离心罐，属粘胶长丝生产中使用的设备。

背景技术：

离心罐是半连续纺粘胶长丝生产中的一个关键部件，半连续纺丝机上，每一个纺丝锭位都对应一个离心罐，粘胶原液从喷丝头出来在凝固浴中凝固成型后，经过纺面到捻面由玻璃漏斗进入离心罐，通过往复杆的上下运动和离心罐的高速旋转使丝束在离心罐内产生离心力，将丝条卷绕在离心罐罐腔的内壁上，形成丝饼，然后再送到压洗等后续工序进行加工处理。离心罐在工作时处于高速旋转状态，每分钟转速超过8000转，同时还受到腐蚀介质的影响，受力状态复杂，因此，既要求离心罐能耐腐蚀，又要求罐体的强度高、质量均一、具有非常高的同轴度，以满足极高的动平衡要求以及一定的耐冲击性。目前，国内外大都是采用传统的铝合金离心罐，近来也发现有采用注塑工艺（纯塑料PP、尼龙等）以及碳纤维短切造粒后注塑成型的离心罐。这些离心罐虽然能满足使用性能的要求，但仍然不同程度的存在着重量大、强度低、抗疲劳性能差、易受腐蚀，使用一段时间后，罐体易发生变形导致罐体偏心，严重时会导致罐体脱离电锭造成事故，同时由于重量大，导致电力损耗大，制动性能差，动平衡性能差等缺陷，影响其推广应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述不足，提供一种重量轻、耐酸腐蚀性强、机械强度高、动平衡性能好、运行安全可靠、使用寿命长的碳纤维离心罐。

实现本实用新型目的的技术方案是：这种碳纤维离心罐，由连接盘构成，特点是在连接盘上包裹固定有由至少一层碳纤维预浸料或碳纤维预浸布复合模压成型的圆筒形罐体。

罐体各个部位各层碳纤维预浸料或碳纤维预浸布之间的铺设结构为：

罐体底部，采用外径与罐体直径相匹配、内径与连接盘内外径相匹配的环形碳纤维预浸料或碳纤维预浸布，逐层铺设至设计厚度，包裹连接盘。

罐体罐壁，采用与罐壁高度相匹配的长条形碳纤维预浸料或碳纤维预浸布沿圆周逐层铺设：第一层，以0°处为起点沿圆周铺设360°至第一层起点处；第二层，以第一层起点沿圆周转动180°处为第二层起点，沿圆周铺设360°至第二层起点处；第三层，以第一层起点沿圆周转动µ度角处为第三层起点，沿圆周铺设360°至第三层起点处；第四层，以第三层起点沿圆周转动180°处为第四层起点，沿圆周铺设360°至第四层起点处；第五层，以第三层起点沿圆周再转动µ度角处作为第五层起点，沿圆周铺设360°至第五层起点处；第六层，以第五层起点沿圆周转动180°处为第六层起点，沿圆周铺设360°至第六层起点处；第七层以后，均按上述规律铺设，直至碳纤维预浸料或碳纤维预浸布达到设计厚度，µ度角称为铺设角，铺设角±0°—±90°。

连接盘外部，采用与连接盘高度相匹配的长条形碳纤维预浸料或碳纤维预浸布沿圆周逐层铺设至设计厚度，包裹连接盘外部。

为了使连接盘与碳纤维离心罐之间的包裹和连接更加牢固、可靠，连接盘由圆筒形连接盘主体、固定在连接盘主体一端的环形盘组成，连接盘主体上设有加固花纹，连接盘主体的另一端设有加固檐。

本实用新型结构简单，容易实施，采用碳纤维复合材料作为离心罐的主体。碳纤维是一种比强度和比模量都非常高的新材料，其强度是钢的5—10倍，而其密度只有钢的近1/5，可以同各种树脂如环氧树脂、聚酯、PP等制成高性能复合材料，重量轻、耐酸腐蚀性强、机械强度高。同时本实用新型采用了简单独特、设计合理的碳纤维预浸料或碳纤维预浸布的铺设结构，极大的保证了碳纤维离心罐产品的质量均一和密实度一致，在降低自身重量的同时，实现了节能和提高效率的目的，运行更加安全可靠，使用寿命长，容易推广使用，应用范围广。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图。

图2是图1实施例实施时的施工结构示意图。

图3是图2中罐壁部分碳纤维预浸料或碳纤维预浸布的铺设结构俯视示意图（为图面清晰，图中只画出第一到第五层的铺设结构）。

图中：1罐体、1.1罐体底部、1.2罐体罐壁、1.3连接盘主体外部，2连接盘、2.1连接盘主体、2.2环形盘、2.3加固花纹、2.4加固檐；0阳模、01阴模、02定位柱。

具体实施方式

下面结合附图和给出的实施例对本实用新型作进一步描述。

参照附图，这种碳纤维离心罐，由铝合金连接盘2构成，铝合金连接盘由圆筒形连接盘主体2.1、固定在连接盘主体一端的环形盘2.2组成，连接盘主体的外表面设有加固花纹2.3，连接盘主体的另一端设有加固檐2.4。在铝合金连接盘上包裹固定有由若干层碳纤维预浸料或碳纤维预浸布复合模压成型的圆筒形罐体1。

罐体各个部位各层碳纤维预浸料或碳纤维预浸布之间的铺设结构为：

罐体底部1.1，采用外径与罐体直径相匹配、内径与铝合金连接盘内外径相匹配的环形碳纤维预浸料或碳纤维预浸布，逐层铺设至设计厚度包裹连接盘的底部。

罐体罐壁1.2，采用与罐壁高度相匹配的长条形碳纤维预浸料或碳纤维预浸布沿圆周逐层铺设，直至碳纤维预浸料或碳纤维预浸布达到设计厚度。

铝合金连接盘主体外部1.3，采用与铝合金连接盘高度相匹配的长条形碳纤维预浸料或碳纤维预浸布沿圆周逐层铺设至设计厚度，包裹铝合金连接盘主体外部。

实施时，参照图2，按离心罐罐体的内部尺寸制成复合用阳模0，在阳模上一次性加工出定位孔，在定位孔中装有铝合金连接盘定位柱02，以保证每个离心罐成品的同轴度均在控制范围内，然后以阳模为基础逐层铺设碳纤维预浸料或碳纤维预浸布。

首先，将采用电脑下料的外径与罐体直径相匹配、内径与铝合金连接盘内径相匹配的环形碳纤维预浸料或碳纤维预浸布，铺设在对应于罐体底部的位置，铺设到一定厚度时，将铝合金连接盘安装在定位柱上，使铝合金连接盘的环形盘压在已经铺设的若干层环形碳纤维预浸料或碳纤维预浸布的上面；之后继续铺设外径与罐体直径相匹配、内径与铝合金连接盘外径相匹配的环形碳纤维预浸料或碳纤维预浸布，直至铺设到设计厚度，将铝合金连接盘的环形盘部分完全包裹。

然后，将采用电脑下料的与罐壁高度相匹配的长条形碳纤维预浸料或碳纤维预浸布，沿圆周逐层铺设在对应于罐壁的位置上，铺设结构参照图3。

第一层1.2.1，以0°处为起点逆时针方向沿圆周铺设360°至第一层起点0°处；第二层1.2.2，以第一层起点沿圆周转动180°处a为第二层起点，逆时针方向沿圆周铺设360°至第二层起点a处；第三层1.2.3，以第一层起点0°处沿圆周逆时针方向转动36°处b为第三层起点，逆时针方向沿圆周铺设360°至第三层起点b处；第四层1.2.4，以第三层起点b处沿圆周转动180°处c为第四层起点，逆时针方向沿圆周铺设360°至第四层起点c处；第五层1.2.5，以第三层起点b处沿圆周逆时针方向再转动36°处d作为第五层起点，逆时针方向沿圆周铺设360°至第五层起点d处；第六层1.2.6，以第五层起点d处沿圆周转动180°处e为第六层起点，逆时针方向沿圆周铺设360°至第六层起点e处；第七层以后（图中省略），均按上述规律铺设，直至碳纤维预浸料或碳纤维预浸布达到设计厚度，此次铺设的铺设角µ选为36°。

最后，在铝合金连接盘主体外部，沿圆周逐层铺设长条形碳纤维预浸料或碳纤维预浸布，直到铺设至设计厚度，将铝合金连接盘主体外部包裹。

铺设完成后，用压力机将阴模01压入使模具压实，加热到80℃使碳纤维预浸料或碳纤维预浸布中的环氧树脂溶融均匀地充满模具腔体并将腔体内空气挤出，再加热到150℃使树脂固化一小时后，将模具冷却至常温，脱模将碳纤维离心罐取出进行打磨、抛光、钻孔等后处理，即可得到碳纤维离心罐产品。

本实用新型申请人按上述实施例，实施一种罐体内径208毫米、外径214毫米、高136毫米的碳纤维离心罐。选用厚0.15毫米的碳纤维预浸料铺设，其中罐底部分铺设厚度6毫米，罐壁部分铺设厚度3毫米，铺设角36°。铺设完成后经复合模压成型得重1090克的碳纤维离心罐，其中碳纤维罐体部分重840克。工作时，铝合金连接盘与电锭转子连接，实现碳纤维离心罐的高速转动。

经内部运行试用显示，本实用新型与传统相同规格的铝合金离心罐（重2710克）相比，碳纤维离心罐的重量轻、强度高、使用寿命长，耗能小、运行电流由1.2安培降低为0.9安培，电流下降了25%，大大降低了能耗及生产成本，显著提高了工作效率。同时，运行中降低了烧锭率，降低了飞罐等事故的危害性。具有重量轻、耐酸腐蚀性强、机械强度高、质量均一、制动性能和动平衡性能好、运行安全可靠、使用寿命长等优点。

表１

具体测试结果详见表１。