Оправка для изготовления труб из композиционных материалов

 

Изобретение может быть использовано при переработке полимерных композиционных материалов. В оправке имеется несущий элемент в виде трубы с формообразующей наружной поверхностью. Несущий элемент снабжен соосно расположенными с ним опорными цапфами. Цапфы выступают за торцы несущего элемента и соединены с ним посредством радиальных ребер. На несущем элементе установлены формообразующие элементы в виде формователя раструба и/или формователей кольцевых канавок, расположенных на формователе раструба или формообразующей поверхности несущего элемента. Одна из опорных цапф выполнена с кольцевой проточкой под замок съемного устройства. Формующие поверхности несущего элемента и формователя раструба образованы коническими и/или цилиндрическими поверхностями. Формующие поверхности несущего элемента и формователя раструба расположены таким образом, что больший диаметр каждой из конических поверхностей выполнен со стороны цапфы с кольцевой проточкой. Формователи кольцевых канавок в изделии выполнены в виде разрезанных на сектора профильных колец. Их формующие поверхности составлены коническими поверхностями, образующими в сечении треугольник со скругленной вершиной, и имеют кольцевую проточку на формующей поверхности и радиальные отверстия в каждом из секторов. Последние закреплены на наружной поверхности формователя раструба или несущего элемента посредством шпилек из низкопрочного материала, установленных в радиальных отверстиях секторов и формообразователя раструба или несущего элемента. Шпильки обжаты кольцевой обвязкой при помощи проволоки или жгута по кольцевой проточке. Оправка имеет продуваемую внутреннюю полость, что способствует ее быстрому нагреванию или охлаждению. Оправка позволяет сократить трудоемкость изготовления изделий. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию и оснастке для переработки полимерных композиционных материалов и может быть использовано для формирования трубчатых изделий методом намотки.

Известны вымываемые оправки (см., например, Справочник по композиционным материалам. - М.: Машиностроение, 1988, т.2, с. 217).

Недостатком данной оправки является низкий предел прочности при сжатии материала такой оправки.

Наиболее близкой к изобретению по механической сущности к достигаемому результату является оправка для изготовления труб из композиционных материалов, содержащая несущий элемент и установленные на нем формообразующие элементы (см. , например, авторское свидетельство СССР 1669748, кл. B 29 C 53/82, опубл. 15.08.91, Бюл. N 30).

Однако недостатком данной оправки является трудоемкость формообразования кольцевых канавок со стороны внутренней поверхности формируемого изделия.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение и ускорение процесса формирования изделий из композиционных материалов с профилированием внутренней поверхности изделия, например, при формировании раструбов и (или) кольцевых канавок на внутренней поверхности трубы.

Указанная задача достигается за счет того, что у оправки для изготовления труб из композиционных материалов, содержащей несущий элемент и установленные на нем формообразующие элементы, несущий элемент выполнен в виде трубы с формообразующей наружной поверхностью и снабжен соосно расположенными с ним опорными цапфами, которые выступают за торцы несущего элемента и соединены с ним посредством радиальных ребер, а формообразующие элементы выполнены в виде формователя раструба и/или формователей кольцевых канавок, размещенных на формователе раструба или формообразующей поверхности несущего элемента, при этом одна из опорных цапф выполнена с кольцевой проточкой под замок съемного устройства, формующие поверхности несущего элемента и формователя раструба образованы коническими и/или цилиндрическими поверхностями и расположены таким образом, что больший диаметр каждой из конических поверхностей выполнен со стороны цапф с кольцевой проточкой, а формователи кольцевых канавок выполнены в виде разрезанных на сектора профильных колец, формующие поверхности которых составлены коническими поверхностями, образующими в сечении треугольник со скругленной вершиной и имеют кольцевую проточку на формующей поверхности, а также радиальные отверстия в каждом из секторов. Профильные кольца закреплены на наружной поверхности формователя раструба или несущего элемента посредством шпилек из низкопрочного материала, установленных в радиальные отверстия секторов и соответствующие радиальные отверстия формователя раструба или несущего элемента, и обжаты кольцевой обвязкой при помощи проволоки или жгута, размещенных в кольцевой проточке, причем коническая формообразующая поверхность несущего элемента выполнена с конусностью в пределах от 1 до 5 мм на 8 метров длины, а коническая поверхность формователя раструба, сопрягающая его цилиндрическую поверхность с формообразующей поверхностью несущего элемента, выполнена с углом наклона образующей, не превышающем 10^o.

Проведенные опытные работы показали, что снабжение оправки опорными цапфами, одна из которых выполнена с кольцевой проточкой под замок съемного устройства, выполнение формообразующих поверхностей несущего элемента и формователя раструба коническими таким образом, что больший диаметр каждой из конических поверхностей выполнен со стороны цапфы с кольцевой проточкой, а также выполнение формователей кольцевых канавок в виде разрезанных на сектора профильных колец, имеющих кольцевую проточку и радиальные отверстия для крепления секторов колец на формователе раструба или несущим элементе посредством шпилек из низкопрочного материала, например, полиэтилена и обвязкой проволокой или жгутом по кольцевой проточке, позволяет производить беспрепятственное снятие с оправки сформированного на ней изделия путем первоначального опирания изделия в упорную плиту съемного устройства и последующего вытягивания оправки из внутренней полости изделия посредством съемного устройства, замок которого предварительно фиксируется на кольцевой проточке опорной цапфы оправки. При этом в момент первоначального сдвига оправки относительно изделия происходит срез низкопрочных шпилек, закрепляющих формователи кольцевых канавок и, тем самым обеспечивается возможность дальнейшего перемещения оправки вдоль оси изделия вплоть до ее полного извлечения из изделия, в результате этого обеспечивается свободный доступ к оставшимся в кольцевых канавках изделия формователям и возможность их дальнейшего демонтажа путем поочередного извлечения секторов формователей из кольцевых канавок. Выполнение формователей кольцевых канавок с поперечным сечением в форме треугольника со скругленной вершиной позволяет снизить усилия при разборке соединения и исключает вероятность повреждения уплотнительного кольца при сборке и разборке раструбного или муфтового соединения. Существенным моментом является выполнение несущего элемента в виде трубы, снабженной соосно расположенными с ней опорными цапфами, которые выступают за торцы несущего элемента и соединены с ним посредством радиальных ребер. Такое конструктивное решение обеспечивает быстрый и равномерный нагрев оправки с изделием за счет свободной циркуляции потоков горячего воздуха через ее внутреннюю полость и, тем самым, сокращение времени полимеризации композиционного материала изделия в термокамере, а также последующее быстрое охлаждение оправки с изделием воздушными потоками производственного помещения и, тем самым, сокращения межоперационного времени между процессом полимеризации и снятием изделия с оправки.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков позволяет достичь выполнения поставленной задачи, а именно, позволяет упростить и ускорить процесс формования трубчатых изделий из композиционных материалов. На фиг. 1 показана заявляемая оправка для изготовления труб из композиционных материалов - общий вид. На фиг. 2 показан вариант исполнения оправки для изготовления муфт.

Оправка для намотки труб из композиционных материалов содержит несущий элемент и установленные на нем формообразующие элементы. Несущий элемент выполнен в виде трубы 1 с конической формообразующей поверхностью 2 и снабжен соосно расположенными с ним опорными цапфами 3 и 4, каждая из которых соединена с трубой 1 посредством радиальных ребер 5, а формующие элементы выполнены в виде формователя 6 для формообразования раструба изделия и двух формователей 7, которые размещены на формователе 6 и предназначены для формообразования кольцевых канавок раструба. При этом опорная цапфа 3 выполнена с кольцевой проточкой 8 для замка съемного устройства, а коническая формообразующая поверхность 2 трубы 1 и конические формообразующие поверхности 9 и 10 формователя 6 расположены так, что их большие диаметры выполнены со стороны цапфы 3, имеющей кольцевую проточку 8. Что же касается формователей 7, то они выполнены в виде разрезанных на сектора профильных колец, формообразующие поверхности которых составлены коническими поверхностями 11 и 12, образующими в сечении треугольник со скругленной вершиной, и имеют кольцевую проточку 13 и радиальные отверстия 14 в каждом из секторов для их закрепления на наружной поверхности формователя 6 посредством шпилек 15, которые выполнены из низкопрочного материала, например полиэтилена, и установлены в радиальные отверстия секторов и соответствующие радиальные отверстия формователя 6, причем для обеспечения плотной посадки каждого из секторов последние обжаты кольцевой обвязкой 16 из проволоки или жгута, размещенных в кольцевой проточке 13.

При использовании оправки для изготовления труб из композиционных материалов на коническую формообразующую поверхность 2 трубы 1, больший диаметр которой выполнен со стороны цапфы 3, устанавливают формователь 6, наружные поверхности которого предназначены для формирования раструба изделия. При этом формователь 6 ориентируют так, чтобы большие диаметры его конических поверхностей 9 и 10 были также расположены со стороны цапфы 3, имеющей проточку 8 под замок съемного устройства. Крепление формователя 6 осуществляется при помощи винтов 17, расположенных в радиальных резьбовых отверстиях формователя 6. Затем на формователе 6 посредством шпилек 15 устанавливают формователи 7, наружные поверхности которых предназначены для формообразования кольцевых канавок на раструбе изделия. При этом составленные из секторов формователи 7 с целью их плотной посадки на формователь 6 обжимают кольцевой обвязкой 16 из проволоки или жгута, уложенных в кольцевую проточку 13 формователей. После этого наружную поверхность собранной оправки обматывают антиадгезионной, например фторопластовой, лентой и приступают к формованию трубы методом намотки и последующему процессу полимеризации композиционного материала трубы в термокамере. Снятие трубы с оправки производится после ее полимеризации, охлаждения и последующей стабилизирующей выдержки. Для этого первоначально опирают торец раструбной части трубы в упорную плиту съемного устройства, а затем, закрепив замок съемного устройства на проточке 8 цапфы 3, перемещают оправку вдоль оси трубы до полного извлечения оправки из внутренней полости трубы. Демонтаж оправки заканчивается после удаления формователей 7 из кольцевых канавок раструбной части трубы путем поочередного извлечения их секторов.

Оправка, показанная на фиг. 2, предназначена для изготовления методом намотки одновременно нескольких муфт, число которых может колебаться от 3 до 10 штук. Конструктивное отличие оправки для изготовления муфт от описанной выше состоит в том, что формователи 7 кольцевых канавок муфты установлены в определенном порядке непосредственно на трубу 1, а также в том, что демонтаж формователей 7, расположенных не у торцев сформированной на оправке заготовки для муфт, производится после разрезки заготовки на муфты.

Формула изобретения

1. Оправка для изготовления труб из композиционных материалов, содержащая несущий элемент и установленные на нем формообразующие элементы, отличающаяся тем, что несущий элемент выполнен в виде трубы с формообразующей наружной поверхностью и снабжен соосно расположенными с ним опорными цапфами, которые выступают за торцы несущего элемента и соединены с ним посредством радиальных ребер, а формообразующие элементы выполнены в виде формователя раструба и/или формователя кольцевых канавок, расположенных на формователе раструба или формообразующей поверхности несущего элемента, при этом одна из опорных цапф выполнена с кольцевой проточкой под замок съемного устройства, формующие поверхности несущего элемента и формователя раструба образованы коническими и/или цилиндрическими поверхностями и расположены таким образом, что больший диаметр каждой из конических поверхностей выполнен со стороны цапфы с кольцевой проточкой, а формователи кольцевых канавок в изделии выполнены в виде разрезанных на сектора профильных колец, формующие поверхности которых составлены коническими поверхностями, образующими в сечении треугольник со скругленной вершиной, и имеют кольцевую проточку на формующей поверхности, а также радиальные отверстия на каждом из секторов, которые закреплены на наружной поверхности формователя раструба или несущего элемента посредством шпилек из низкопрочного материала, установленных в радиальные отверстия секторов и соответствующие радиальные отверстия формообразователя раструба или несущего элемента, и обжаты кольцевой обвязкой при помощи проволоки или жгута по кольцевой проточке.

2. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что коническая формообразующая поверхность несущего элемента выполнена с конусностью в пределах от 1 до 5 мм на 8 м.

3. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что коническая поверхность формователя раструба, сопрягающая его цилиндрическую поверхность с формообразующей поверхностью несущего элемента, выполнена с углом наклона образующей, не превышающем 10^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2