Устройство для непрерывного изготовления криволинейных труб из композиционных материалов
Использование: изобретение относится к оборудованию для переработки композиционных материалов методом намотки. Сущность изобретения: катушки продольных лент установлены на подвижном в своей плоскости кольце, прикрепленном к опорному основанию радиально установленными силовыми цилиндрами. Устройства управления подачи рабочей среды в цилиндры оправки и кольца сблокированы и выполнены, например, в виде золотниковых распределителей. При изготовлении криволинейных изделий изменяется соотношение подачи рабочей среды в эти цилиндры. В результате центр кольца с катушками смещается относительно центра неподвижной секции оправки, обеспечивая перераспределение лент по контуру изготавливаемой трубы, что компенсирует наслоение окружных лент. 7 ил.
Изобретение относится к области переработки композиционных материалов может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при производстве криволинейных трубчатых изделий. Целью изобретения является повышение качества изделий и экономия композиционного материала за счет обеспечения равнотолщинности криволинейных трубчатых изделий перераспределением наслоения лент продольного армирования вдоль поперечного сечения трубы. На фиг. 1 показан общий вид устройства при формировании прямолинейного участка трубы; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 схема распределения продольных лент при формовании прямолинейного участка трубы; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 вид устройства при формовании криволинейного участка трубы; на фиг. 6 вид по стрелке В на фиг. 5: на фиг. 7 схема перераспределения продольных лент при формовании криволинейного участка трубы. Устройство содержит опорное основание 1, оправку в виде двух состыкованных неподвижной 2 и подвижной 3 секций, укладчик стеклоленты 4, с установленными на нем катушками 5 со стеклолентой окружного армирования 6, привод укладчика 7, силовые цилиндры 8, закрепленные с помощью шаровых шарниров 9 соответственно с неподвижной и подвижной секциями 2 и 3, возвратные пружины 10, соединяющие подвижную 3 и неподвижную 2 секции оправки, расположенные с наклоном к оси оправки, подвижное кольцо 11, закрепленное к основанию 1 посредством цилиндров 12 и пружинами 13. и установленных на кольце 11 шпуль 14 продольных лент 15, сблокированные средства 16 управления системы подачи рабочей среды в цилиндры 8 и 12, средство пульсации 17 рабочей среды в силовые цилиндры 8, блок подачи рабочей среды 18 в виде насоса и бак 19 с рабочей средой. Средство пульсации 17 рабочей среды содержит цилиндр 20, поршень 21 которого поджат пружиной 22 и соединен со штоком 23, на котором установлен регулировочный винт 24, взаимодействующий с эксцентриком 25, вращающимся от привода (на фигурах не показан). Средство пульсации 17 рабочей среды соединено с насосом 18 и баком 19 соответственно магистралями 26 и 27. Средства 16 управления системы подачи рабочей среды выполнены в виде радиально расположенных золотниковых распределителей 28, которые состоят из цилиндров 29, имеющих на штоке 30 недра, поршня 31, 32, а на цилиндрах 29 отверстия 33, 34, 35, 36. Штоки 30 золотниковых распределителей 28 соединены с управляющей ручкой 37. Все золотниковые распределители 28 соединены между собой двойным кольцом магистралей 38, 39. Магистраль 38 проходит через отверстия 34, а магистраль 39 через отверстия 36. От отверстий 33 отходят магистрали 40 к цилиндрам 8 оправки. От отверстий 35 отходят магистрали 41 к цилиндрам 12 кольца 11. Средства 16 управления системы подачи рабочей среды соединены со средством пульсации 17 магистралью 42, которая подходит к магистрали 38, и с насосом 18 магистралью 43, которая подходит к магистрали 39. Штоки силовых цилиндров 12 выполнены телескопическими. Штоки и корпуса цилиндров 12 присоединены соответственно к кольцу 11 и основанию 1 плоскими шарнирами 44, которые позволяют перемещаться кольцу 11 в его плоскости, но исключают его осевое перемещение. Штуцерами 45 цилиндры 12 соединены с магистралью 41, а штуцерами 46 с калиброванными отверстиями соединены со сливной магистралью 47. Подвижная секция 3 оправки содержит выдвижные упоры 48 из эластичного, например резинотекстильного, материала, с камерами 49, которые магистралью 50 связаны с магистралью 42 пульсирующего давления. На выходе устройства расположены полимеризационная камера 51 и отрезное устройство 52. Устройство работает следующим образом. В начале намотки трубы осуществляются подготовительные работы. При этом секции 2 и 3 оправки сближены, катушки 5 стеклоленты 6 смещены на край подвижной секции 3. Кольцо 11 под действием пружин 13 расположено соосно оправке (фиг. 1, 2). В намоточное устройство заправляют катушки 5 с заранее пропитанными лентами 6. На кольцо 11 устанавливают катушки 14 с заранее пропитанными лентами 15. Пропитанные ленты 15 укладывают по периметру оправки и включают привод намоточного механизма 7, который вращает укладчик 4 и натяжением ленты 6 окружного армирования уплотняет ленты продольного армирования 15. Затем катушки 5 вместе с лентами 6 постепенно смещают приводом смещения (на фиг. не показан) или вручную в положение, показанное на фиг. 1, т.е. на неподвижную секцию 2 оправки, и продолжают намотку лент 6 поверх лент 15. На этом подготовительные работы заканчиваются. Затем включают насос 18 и привод вращения эксцентрика 25 (на фиг. не показан). Эксцентрик 25 периодически нажимает на головку регулировочного винта 24, при этом перемещается в цилиндре 20 шток 23 с поршнем 21, который периодически открывает и перекрывает отверстия, к которым подсоединены магистрали 26, 27, 42. В результате такого хода поршня 21 в магистрали 42 создается пульсирующее давление. Так как камеры 49 упоров 48 связаны магистралью 50 с магистралью 42, то при повышении давления, когда эксцентрик 25 отходит от винта 24 и поршень 21 под действием пружины 22 перекрывает отверстие с магистралью 27 и соединяет магистрали 26 и 42, упоры 48 на подвижной секции оправки 3 раздвигаются и на формированный участок трубы защемляется. В дальнейшем от повышения давления в магистралях 42 и от постоянной работы насоса 18 в магистраль 43 рабочая среда поступает к средствам 16 управления подачи рабочей среды по соответствующим магистралям 38 и 39, которые связывают золотниковые распределители 28 через отверстия 34, 36. К отверстиям присоединена магистраль 38, а к отверстиям 36 магистраль 39. Из отверстий 33 рабочая среда поступает в магистрали 40 для изменения хода поршней соответствующих силовых цилиндров 8, а из отверстий 35 в магистрали 41 для изменения хода соответствующих цилиндров 12, соединенных с кольцом 11, на котором установлены катушки 14 с лентами 15. При изготовлении прямолинейного участка трубы (фиг. 1, 2, 3) рукоятка 37 находится в центральном положении, при этом во всех цилиндрах 29 золотниковых распределителей 28 поршни 31 и 32 находятся в одинаковом положении по отношению к отверстиям 33, 34, 35, 36 (фиг. 4). В результате пульсирующая среда из магистрали 42 поступает по магистралям 38, 40 равномерно во все цилиндры 8, вызывая прямолинейные возвратно-поступательные движения подвижной секции 3 оправки. В то же время при повышении давления в магистрали 42, т.е. когда эксцентрик 25 отходит от головки 24 и поршень 21 под действием пружинны 22 перекрывает отверстие, к которому подходит магистраль 27, одновременно повышается давление в камерах 49, отформованный участок защемляется и протягивается по прямой траектории. Когда поршень 21 перекрывает отверстие с магистралью 26, давление в магистралях 42, 38, 40, 50, а также в цилиндрах 8 и камерах 49 падает, упоры 48 освобождают протянутый участок трубы и под действием возвратных пружин 10 секции 2 и 3 оправки сближаются. За это время из секции 2 наформовывается новый участок трубы и цикл протяжки повторяется. При цикле протяжки положение кольца 11 не меняется по отношению к оси неподвижной секции 2 оправки (фиг. 3), так как давление в цилиндрах 12 устанавливается постоянным после установки рукоятки 37 и уравновешивается пружинами 13. От магистрали 43 рабочая среда поступает в магистраль 39 и через отверстия 36, 35 в магистрали 41, а затем через штуцеры 45 в цилиндры 12, от которых отходят магистрали 47 к баку 19. В результате равномерного поступления рабочей среды во все, цилиндры 12 и равномерного слива по магистралям 47 через калиброванные отверстия штуцеров 46 в бак 19 в цилиндрах 12 создается равномерное давление и кольцо 11 со шпулями 14 располагается соосно с оправкой. При изготовлении криволинейного участка трубы (фиг. 5, 6) рукоятка 37 устанавливается в наклонное положение в зависимости от направления загиба трубы (фиг. 4). При этом происходит разная подача штоков 30 в золотниковых распределителях 28 и разное одновременное перекрытие отверстий 33, 34, 35, 36 соответственно поршнями 31 и 32. Поршни 31 регулируют подачу рабочей среды к цилиндрам 8 оправки, а поршни 32 к цилиндрам 12 подвижного кольца 11. Вследствие этого одновременно по магистралям 40 и 41 к каждым цилиндрам 8 и 12 подойдет рабочая среда, причем давление в каждом цилиндре оправки будет разным и в такой же степени разным будет давление в цилиндрах 12 кольца 11. Это происходит потому, что сечения входных и выходных отверстий 33, 34, 35, 36 изменяются ходом поршней 21, 32 а сечения калиброванных отверстий штуцеров 46 остаются постоянными. Из-за разной подачи рабочей среды в цилиндры 8 и действия пружин 10 происходит наклон подвижной секции 3 и протяжка по заданной кривой наформованного участка трубы, когда перекрывается отверстие с магистралью 27 при отходе эксцентрика 25. Когда поршень 21 перекрывает отверстие с магистралью 26, давление в магистралях 42, 38, 40, 50, а также в цилиндрах 8 и камерах 49 падает, упоры 48 освобождают протянутый кривой участок трубы и под действием возвратных пружин 10 секции 2 и 3 оправки сближаются. За это время на секцию 2 наформовывается новый участок трубы и цикл протяжки с поворотом по кривой траектории повторяется. Из-за разного давления рабочей среды в цилиндрах 12 кольцо 11 вместе с катушками 14 и лентами 15 перемещается в своей плоскости (фиг. 6, 7) в направлении противоположном загибу трубы, причем это происходит одновременно с настройкой движения подвижной секции 3 оправки по кривой, но при этом кольцо 11 не совершает пульсирующего движения вместе с подвижной секцией 3, а остается в таком положении, пока не изменяется положение рукоятки 37. А так как продольные ленты 15 стремятся всегда к центру оси оправки в зоне намотки окружных лент 6, то происходит перераспределение продольных лент 15 вдоль поперечного сечения трубы на выпуклой поверхности изготавливаемой трубы лент будет больше, на вогнутой меньше (фиг. 7). Это происходит потому, что при подаче продольной ленты 15 с натяжением от катушки 14 к месту укладки, т.е. при формовке их окружными лентами 6, ленты 15 стремятся к точке периметра в зоне укладки по кратчайшему пути, т.е. от фиксированной точки, кольца 11 к центру изделия в зоне намотки по нормали к поверхности трубы. При совпадении центров подвижной секции 2 оправки и кольца 11 ленты 15 распределяются равномерно по периметру трубы (фиг. 3). При смещении кольца 11 относительно центра трубы на первом этапе происходит отклонение ленты от нормали к поверхности трубы, а затем вследствие натяжения происходит самоустановка лент 15 по нормали к поверхности, сопровождающаяся перемещением лент 15 по контуру с вогнутой части на выпуклую. Это и создает перераспределение лент 15 и позволяет изготавливать равнотолщинные изделия. Плоские шарниры 44 образованные боковыми накладками и осью, при перемещении кольца 11 в своей плоскости не позволяют цилиндрам 12 выйти из плоскости кольца 11. Самопроизвольное вращение кольца 11 в своей плоскости предотвращается наклонными натяжными пружинами 13. На выходе отформованная труба проходит полимеризационную камеру 51 и отрезается требуемой длины отрезным устройством 52. По сравнению с прототипом, заявляемое устройство позволяет обеспечить равнотолщинность стенки трубы со сложным изгибом оси в пространстве за счет одновременного с изгибом перераспределения лент продольного армирования вдоль поперечного сечения трубы, что повышает качество изделий и экономит композиционный материал. 2
Формула изобретения
Устройство для непрерывного изготовления криволинейных труб из композиционных материалов, включающее опорное основание, оправку, состоящую из подвижной и неподвижной секций, механизм перемещения подвижной секции в виде расположенных по ее периметру и шарнирно закрепленных на неподвижной секции силовых цилиндров, штоки которых шарнирно соединены с подвижной секцией, и возвратных пружин, закрепленных на неподвижной секции у оси оправки под углом к ней, упоры подвижной секции, обмотчик стеклоленты, размещенные вокруг оправки шпули лент продольного армирования, камеру полимеризации и отрезной механизм, систему подачи рабочей среды и средства управления, отличающееся тем, что, с целью повышения качества изделия и экономии материалов, оно снабжено подвижным в своей плоскости кольцом, несущим шпули лент продольного армирования и закрепленным на телескопических штоках радиально установленных силовых цилиндров, центр пересечения осей которых соосен с неподвижной секцией оправки, причем средства управления системы подачи рабочей среды в силовые цилиндры оправки и кольца выполнены в виде сблокированных золотниковых распределителей.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000
Извещение опубликовано: 20.10.2000
