一种多功能玄武岩纤维储氢瓶焊接定位及纤维缠绕装置

本发明涉及焊接，具体涉及应用于储氢瓶制造与加工领域的一种多功能玄武岩纤维储氢瓶焊接定位及纤维缠绕装置。

背景技术：

1、玄武岩纤维是一种绿色天然材料，是由玄武岩熔融拉丝而成的无机纤维。玄武岩纤维由于具有高强度、高模量、耐高低温、耐化学腐蚀性、抗紫外线、吸湿性低等性能特点，作为新型缠绕增强材料，经常应用于交通运输、航空航天等领域的缠绕储气瓶。

2、目前储氢瓶是通过热熔焊接把内胆中间段和瓶阀座部件联结成一体,但是目前大部分的焊接设备都无法确保直线定位的精度，在焊接过程中，内胆中间段与瓶阀座部件的位置极易产生错位，造成焊缝厚度不均,因此需要进行改进。

3、目前的纤维缠绕设备拥有多个的纤维筒，需要多个动力源提供移动动力，对动力源要求比较高，其成本过高，且结构较复杂，能耗大。并且纤维缠绕设备仅适用于轴对称回转体纤维缠绕制品的成型，比如圆柱体、圆锥体或球面体的缠绕。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是如何进行储氢瓶内胆和瓶阀座部件的定位对齐焊接和在储氢瓶表面进行玄武岩纤维的螺旋紧密缠绕，同时在此基础上增加缠绕层数，以及增加冲洗、风干、热固等一些实用功能。

2、为解决上述问题，本发明提供了一种多功能玄武岩纤维储氢瓶焊接定位及纤维缠绕装置，包括装置下部旋转瓶口支架的储氢瓶瓶口夹、设置在装置上部悬挂的可移动瓶身冲洗架、设置在装置下部旋转瓶口支架的十字固定风干架、设置在装置上部悬挂的可移动纤维缠绕变径环、设置在可移动纤维缠绕变径环上的纤维涂胶盒、设置在装置下部旋转瓶底支架的六边拼装热固电热炉。

3、所述的储氢瓶瓶口夹包括三脚瓶内壁支架、三脚瓶口钳、瓶口固定圆盘、螺纹棒、三脚钳松紧螺丝。所述的三脚瓶内壁支架位于整个储氢瓶瓶口夹的下部，由三种槽型组件、三个抵脚和一个三角形连接器组成，通过这几种组件的相互配合，使得三脚瓶内壁支架可以撑开和收拢。所述的三脚瓶口钳位于储氢瓶瓶口夹上部，安装在瓶口固定圆盘上。所述的螺纹棒安装在三角形连接器上，三脚钳松紧螺丝位于三脚瓶口钳上部，通过旋动螺纹棒和三脚钳松紧螺丝控制三脚瓶内壁支架和三脚瓶口钳。

4、所述的可移动瓶身冲洗架包括注水动力电机、注水部件、曲柄摇杆输水管道、双珠摇杆管道连接器、移动滑槽、嵌管道滑块、小型离心式水泵、普通输水管道、可转向扁形喷头。所述的注水动力电机安装在装置上部左侧，穿过注水部件与曲柄摇杆输水管道系统相连接，曲柄摇杆输水管道之间通过双珠摇杆管道连接器连接，可使曲柄摇杆之间相互带动，曲柄摇杆输水管道系统另一端接嵌管道滑块。所述小型离心式水泵通过管道与滑块相接，使得小型离心式水泵可与滑块一同在滑槽上移动。所述的普通输水管道共三条，上端与小型离心式水泵相接，下端接有可转向扁形喷头，每两条喷头与中心的连线之间呈120度。所述的移动滑槽位于电机右下方，安装在装置上部的底板上。

5、所述的十字固定风干架包括小型离心风机四个、十字风机固定架一个。所述的小型离心风机位于十字风机固定架的四个延长板上，包括风机电机、叶轮、集风器、风机外壳、电机固定底座。所述风机电机位于离心风机背部，安装在电机固定底座上，电机固定底座安装在十字风机固定架上。所述的风机外壳安装在十字风机固定架上，内部安装有叶轮。所述的集风器位于叶轮上部，安装在风机外壳上。

6、所述的可移动纤维缠绕变径环包括内嵌滑块式滑槽、螺纹杆、移动电机、纤维缠绕变径环。所述的内嵌滑块式滑槽安装于装置上部的上表面。所述的螺纹杆自左向右穿过内嵌滑块式滑槽且两端接有移动电机。所述的纤维缠绕变径环包括锥形齿轮、大功率电机、双面齿轮（一面普通齿轮，一面锥形齿轮）、带齿变径环、变径摇杆、纤维缠绕变径环外壳。所述的纤维缠绕变径环外壳位于内嵌滑块式滑槽下方且安装在滑块上。所述的大功率电机位于纤维缠绕变径环上部，安装在连接纤维缠绕变径环外壳两端内表面的挡板上，下端接有锥形齿轮。所述的带齿变径环安装在纤维缠绕变径环外壳两个内表面上，其上安装有变径摇杆，向上分别与双面齿轮的普通齿轮一端咬合在一起，两双面齿轮的锥形齿轮一端分别与接在大功率电机上的锥形齿轮咬合在一起，使得双面齿轮和带齿变径环关于大功率电机和锥形齿轮对称，通过齿轮咬合，大功率电机可以带动两个变径环分别以顺时针和逆时针两个方向转动。

7、所述的纤维涂胶盒包括玄武岩纤维线轴、纤维导向辊轴、树胶箱、树胶管道、涂胶滚珠、出口导片、纤维涂胶盒外壳。所述的玄武岩纤维线轴位于纤维涂胶盒后底部，分别与底板内表面和后表面相切。所述的纤维导向辊轴安装在玄武岩纤维线轴前部，一个与底板内表面相切，另一个与前表面相切。所述的树胶箱安装在纤维涂胶盒的上部，其上表面与纤维涂胶盒的顶表面重合。所述的树胶管道，位于纤维涂胶盒前部，上端与树胶箱相接，下端端口装有涂胶滚珠。所述出口导片安装于纤维涂胶盒出口处，位于涂胶滚珠的下方。

8、所述的六边拼装热固电热炉包括等腰梯形保温组件、栅状电热丝、保温隔热盖、底部固定架。所述的等腰梯形保温组件位于六边拼装热固电热炉的侧面外部，通过组件拼装组成电热炉外围。所述的栅状电热丝位于六边拼装热固电热炉的侧面里表面，嵌在等腰梯形保温组件上。所述的保温隔热盖位于六边拼装热固电热炉的上部，可拆卸，包括六枚可旋动开关的保温盖片，摇动位于保温隔热盖上部边缘的盖片摇杆，盖片间通过相互配合达到开合目的。所述的底部固定架位于六边拼装热固电热炉的底部，对称拼接安装在底部。

9、在上述多功能玄武岩纤维储氢瓶焊接定位及纤维缠绕装置中，通过利用储氢瓶瓶口夹的三脚瓶内壁支架和三脚瓶口钳从内部和外部同时进行固定，使储氢瓶内胆与瓶阀座部件保持水平，为接下来的定位对齐焊接、清洗、风干、缠绕、热固等操作提供了稳定储氢瓶保证，确保了接下来每部分的操作质量和操作效率，清洗操作通过利用传动与输水相结合的方式实现了缠绕机内部结构的简化，降低生产成本，风干操作利用平流风均匀有效地使瓶身表面水分蒸发，提升了风干效率，通过利用齿轮组使得两个带齿变径环进行顺时针和逆时针两个方向转动，进行双螺旋缠绕，增加了纤维缠绕的复杂度，利用缠绕时产生的拉力使得涂胶盒前部的涂胶滚珠转动将树胶均匀涂抹在纤维上，简化涂胶工艺，提高生产效率，热固操作电热炉利用拼接结构提高了加热的灵活性。

10、作为本技术的进一步改进，储氢瓶瓶口夹采用三脚瓶内壁支架和三脚瓶口钳。三脚瓶内壁支架通过槽型组件安装在瓶口固定圆盘上，三脚瓶口钳通过滑槽配合安装在瓶口固定圆盘上，但与三脚瓶内壁支架相互错开。

11、作为本技术的一种改进补充，三脚瓶内壁支架由三种槽型组件、一个三角形连接器和三个抵脚组成。三角形连接器安装在螺纹棒下部，通过螺纹棒的旋动进行控制，其三个侧面与槽型组件相接，抵脚安装在槽型组件下部，槽型组件之间通过配合相连接。

12、作为本技术的再进一步改进，可移动瓶身冲洗架上部采用了曲柄摇杆输水管道。该曲柄摇杆输水通道将曲柄摇杆与输水管道进行了有利结合，通过双珠摇杆管道连接器进行曲柄摇杆输水管道之间的连接。

13、作为本技术的更进一步改进，可移动瓶身冲洗架下部采用了倒y型冲洗架。该倒y型冲洗架上的三条普通输水管道下接三个可转向扁形喷头，每两条喷头与中心的连线之间呈120度。

14、作为本技术的又一种改进，十字固定风干架设有四台离心风机。分别位于十字风机固定架的四个延长板上，风机外壳的出风口底端分别与储氢瓶瓶身相平行。

15、作为本技术的再一种改进，可移动纤维缠绕变径环内部采用了一种带齿变径环结构。该结构安装在纤维缠绕变径环外壳上，通过摇动安装在外侧的变径摇杆来利用滑槽配合实现改变纤维涂胶盒与瓶身的距离。

16、作为本技术的进一步改进，可移动纤维缠绕变径环内部设有两个同心的带齿变径环和双面齿轮、锥形齿轮。位于固定挡板上的大功率电机下接锥形齿轮，带动两边的双面齿轮进而带动两个带齿变径环。

17、作为本技术的进一步改进，纤维涂胶盒的纤维出口处的树胶管道口设有涂胶滚珠、出口导片。涂胶滚珠安装在树胶管道下部，下方是出口导片，出口导片安装在纤维涂胶盒外壳上。

18、作为本技术的进一步改进，六边拼装热固电热炉侧表面外部由等腰梯形保温组件进行拼装组成。根据储氢瓶的瓶长，可用等腰梯形保温组件组装成不同长度的电热炉。

19、综上所述，本技术具有以下有益效果：

20、1.内胆与瓶阀座部件保持水平，焊接的直线定位的精度提高；三脚瓶内壁支架从储氢瓶瓶胆内部展开抵住储氢瓶瓶胆内壁，三脚瓶口钳夹紧储氢瓶瓶胆的瓶口，两部分结构分别从内部和外部限制住储氢瓶瓶胆的晃动，使得内胆与瓶阀座部件保持在同一条水平线上，减小内胆中间段与瓶阀座部件的位置错位的可能性，提高了焊缝厚度的均匀度。

21、2.开合灵活，提高了储氢瓶瓶口夹的通用性；利用螺纹棒控制三角形连接器的升高和降低，进而带动一端连接在三角形连接器上的槽型组件活动，从而使三脚瓶内壁支架在一段范围内自由张开和收拢，使得储氢瓶瓶口夹能够在一定范围内适应不同内径的储氢瓶内胆，大大提高其适用范围。

22、3.传动与输水结合，节约机器内部空间本；曲柄摇杆输水通道将曲柄摇杆与输水管道进行了有利结合，在曲柄摇杆传递瓶身冲洗架进行移动的动力的同时，输送了冲洗储氢瓶所必要的水，减小了生产成本，缩小了机器内部一些部件的占用空间，简化了机器的内部结构。

23、4.冲洗架冲洗的洁净程度高，清洗的范围广；倒y型冲洗架上的三个可转向扁形喷头，每两条喷头与中心的连线之间呈120度，这种结构实现了冲洗架所在储氢瓶截面的表面的全覆盖，提高了水的利用率和储氢瓶表面的洁净程度，采用可转向喷头，通过转动可转向扁形喷头可清洗储氢瓶其他部位。

24、5.风干的稳定程度得到提高；离心风机分别位于十字风机固定架的上部、下部、左部和右部四个方位上，其出风口下端分别与储氢瓶表面在同一水平线上，风向与储氢瓶表面平行。在风机打开的同时，旋转瓶口支架和旋转瓶底支架匀速旋转瓶身，气流在储氢瓶表面均匀流动。通过这种方式，储氢瓶表面可保证均匀被风干，提高了风干的稳定程度。

25、6.缠绕半径可以在一定范围内自由改变；通过该带齿变径环结构，缠绕机可以改变纤维涂胶盒与瓶身的距离，调节至合适距离，利于提高缠绕效率，同时使瓶身缠绕的纤维变得均匀，增强了成品的坚韧程度，延长了成品的使用寿命。

26、7.纤维缠绕结构变得复杂；两个带齿变径环利用齿轮组合实现了一个动力源两个方向转动的运动方式，实现了双螺旋缠绕玄武岩纤维，使得缠绕结构变得复杂，成品的品质得到提高。同时该可移动纤维缠绕变径环内部采用了锥形齿轮，由于该种齿轮较普通齿轮更加坚硬和耐用，大大延长了该机器的使用寿命。

27、8.纤维上涂胶均匀，简化工艺结构；通过缠绕时纤维抽动的摩擦力带动涂胶滚珠滚动进而将树胶均匀涂抹在纤维上，出口导片有效地阻止纤维束因滚珠滚压而偏离轨道，该结构巧妙地解决工业上涂胶工艺复杂且纤维上涂胶不均的问题，节约了劳动成本，提高了生产效率。

28、9.提高电热炉的灵活性；根据储氢瓶的瓶长，可用等腰梯形保温组件组装成不同长度的电热炉，这种拼装结构大大提高了六边拼装热固电热炉的实用性和灵活性。由于电热炉是拼装而成，储氢瓶免去了移动要求和复杂的热固工艺，减少了劳动和生产成本。同时由于其拼装结构，可根据一些特殊要求，进行部分拼接，对储氢瓶局部加热保温，大大拓展了其应用范围。

29、10.提高电热炉的保温性能；保温盖片通过槽型配合进行开合，通过摇动保温隔热盖上部边缘的盖片摇杆，控制槽型配合，进而使六枚保温盖片达到开合目的。