Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования



Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования
Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования
Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования
Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования
Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования
Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования
Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования
Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования
Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования
Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования
Станок наложения волокон, содержащий мягкий валик уплотнения с системой теплового регулирования

 


Владельцы патента RU 2520438:

КОРИОЛИ КОМПОЗИТ (FR)

Изобретение относится к станку для наложения волокон для производства деталей, выполненных из композитных материалов. Станок содержит валик уплотнения для наложения на поверхность наложения полосы, образованной, по меньшей мере, одним плоским волокном, предварительно пропитанным смолой, и систему нагревания, выполненную с возможностью теплового излучения в направлении полосы. Валик уплотнения содержит жесткую центральную трубку и цилиндр, выполненный из мягкого упругодеформируемого материала, установленный на центральной трубке. Центральная трубка снабжена радиальными отверстиями. Цилиндр выполнен из мягкого материала и содержит средства сообщения по текучей среде, выполненные с возможностью обеспечения сообщения по текучей среде между радиальными отверстиями и внешней поверхностью цилиндра. Станок содержит средства теплового регулирования, выполненные с возможностью впрыскивать текучую среду теплового регулирования во внутренний канал центральной трубки. Изобретение обеспечивает повышение равномерности уплотнения по всей ширине полосы волокон и/или матрицы. 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Настоящее изобретение относится к станку наложения волокон для изготовления деталей из композитных материалов, в частности к станку, который содержит систему нагревания волокон и валик уплотнения, устойчивый к нагреванию.

Известны станки наложения волокон, осуществляющие наложение на поверхность наложения охватываемой или охватывающей матрицы широкой полосы, образованной, по меньшей мере, одним плоским волокном типа ленты, предварительно пропитанным смолой, в частности углеродными волокнами, предварительно пропитанными термоотверждаемой или термопластической смолой, и, в частности так называемые станки наложения волокон для осуществления наложения широкой полосы, образованной множеством волокон, предварительно пропитанных смолой.

Эти станки наложения волокон, описание которых приведено в патентном документе WO2006/092514, содержат обычно головку укладки волокон и систему перемещения упомянутой головки укладки волокон. Упомянутая головка укладки волокон содержит обычно валик уплотнения, предназначенный для контактирования с матрицей для наложения полосы из предварительно пропитанных волокон, средства направления волокон в виде полосы на упомянутый валик уплотнения и систему нагревания предварительно пропитанных волокон.

Валик уплотнения придавливает полосу волокон к поверхности наложения матрицы или к одной или нескольким предварительно уложенным полосам волокон для способствования склеиванию уложенных полос между собой, а также для постепенного удаления воздуха, находящегося между уложенными полосами.

Система нагревания обеспечивает нагревание полосы предварительно пропитанных волокон и/или матрицы или полос, уже уложенных перед валиком уплотнения непосредственно перед уплотнением полосы, по меньшей мере, для размягчения смолы и способствования, таким образом, склеиванию полос между собой. Система нагревания полосы обеспечивает в целом, по меньшей мере, нагревание полосы непосредственно перед ее уплотнением.

Для обеспечения по существу равномерного уплотнения по всей ширине полосы головка укладки волокон содержит, предпочтительно, валик уплотнения, который может приспосабливаться к поверхности наложения; причем валик уплотнения, предпочтительно, выполнен из так называемого мягкого, упругодеформируемого материала, как правило, эластомера.

В случае термоотверждаемой смолы предварительно пропитанные волокна просто нагревают с целью их размягчения, как правило, до температуры около 40°C. Мягкий валик, выполненный из эластомера, может быть, преимущественно, использован при таких температурах. После наложения множества уложенных друг на друга слоев полосы, образованная, таким образом, деталь отверждается полимеризацией в условиях вакуума путем размещения в печи, как правило, в автоклаве.

В случае термопластических смол предварительно пропитанные волокна должны быть разогреты до более высоких температур, по меньшей мере, до температуры плавления смолы, или около 200°C, для смол типа нейлон, и до температуры порядка 400°C для смол типа ПЭЭК. Процесс отвердения, так называемая консолидация, полученной детали осуществляется в последующем путем размещения в печи.

Нагревание при наложении полосы может быть осуществлено при помощи системы нагревания типа лазера для получения точного и сконцентрированного нагревания. В связи с повышенными температурами нагревания головки укладки волокон оснащены металлическими валиками уплотнения, которые устойчивы к высокотемпературным условиям и которые, кроме того, могут быть охлаждены изнутри потоком воды.

Для того чтобы приспособиться к профилю поверхности наложения, были предложены сегментированные металлические валики уплотнения, содержащие множество отдельных сегментов, установленных вплотную друг к другу на одной и той же оси; причем каждый сегмент перемещается независимо от других в радиальном направлении и упруго воздействует на поверхность наложения. Однако структура этих сегментированных металлических валиков и их изготовление сложны.

Также были предприняты попытки использовать мягкие валики, выполненные из так называемого высокотемпературного эластомера, включающие тепловой стабилизатор. Однако эти валики были признаны неподходящими для применения термопластических смол.

С целью обеспечения возможности использования мягкого валика при температурах использования термопластических смол, в частности, в патенте FR 2 878 779 была предложена головка, оснащенная двумя валиками уплотнения с системой нагревания, функционирующей между двумя валиками и производящей тепловое излучение по существу перпендикулярно полосе, между двумя валиками. Такая головка с двумя валиками имеет более значительные габаритные размеры, которые мешают наложению волокон на некоторые профили поверхности наложения. Кроме того, нагревание полос, предварительно уложенных для их соединения путем спаивания с новой наложенной полосой, осуществляется исключительно посредством теплопроводности, что представляет собой фактор, ограничивающий скорость наложения волокон.

Целью настоящего изобретения является предложить решение, которое направлено на устранение вышеперечисленных недостатков, и позволяет, в частности, осуществить большое разнообразие смол как термоотверждаемых, так и термопластических, по существу с равномерным уплотнением наложенной полосы, и будет простым с точки зрения технической разработки и практической реализации.

В связи с этим в настоящем изобретении предлагается станок наложения волокон для изготовления деталей из композитных материалов, содержащий:

- валик уплотнения для наложения на поверхность наложения полосы, образованной, по меньшей мере, одним предварительно пропитанным смолой плоским волокном, предпочтительно, образованной множеством предварительно пропитанных смолой плоских волокон; причем упомянутый валик уплотнения содержит жесткую центральную трубку, посредством которой валик установлен с возможностью вращения на удерживающей конструкции станка, и цилиндр, выполненный из мягкого или гибкого материала, упругодеформируемого и соосно соединенного с упомянутой центральной трубкой, и

- систему нагревания, выполненную с возможностью теплового излучения в направлении полосы непосредственно перед ее уплотнением посредством валика уплотнения,

отличающийся тем, что упомянутая центральная трубка оснащена радиальными отверстиями; причем упомянутый цилиндр, выполненный из эластичного материала, содержит средства сообщения по текучей среде, которые способны обеспечить сообщение по текучей среде между упомянутыми радиальными отверстиями и внешней поверхностью упомянутого цилиндра; причем упомянутый станок содержит средства теплового регулирования, способные впрыскивать текучую среду теплового регулирования, предпочтительно, газообразную, во внутренний канал центральной трубки.

Согласно изобретению, станок содержит мягкий валик уплотнения, тепловое регулирование которого осуществляется при помощи системы теплового регулирования посредством циркуляции текучей среды теплового регулирования. Система теплового регулирования содержит:

отверстия, выполненные в трубчатой стенке центральной трубки, проходящие сквозь последнюю; причем упомянутая центральная трубка является, например, металлической и/или имеет цилиндрическое сечение;

средства сообщения по текучей среде, предусмотренные на уровне цилиндра, выполненного из мягкого материала, для обеспечения циркуляции текучей среды теплового регулирования через цилиндр, радиальные отверстия к внешней поверхности цилиндра;

средства теплового регулирования, выполненные с возможностью впрыскивания текучей среды теплового регулирования, предпочтительно, газообразной, предпочтительно газа, имеющего температуру окружающей среды, или охлажденного газа, в частности, воздуха, во внутренний канал центральной трубки, по меньшей мере, через один из ее концов; причем текучая среда теплового регулирования проходит через радиальные отверстия, проходит через цилиндр, выполненный из мягкого материала, для того, чтобы достигнуть его внешней поверхности.

В случае текучей среды теплового регулирования, имеющей температуру окружающей среды, которая составляет, например, от 15°C до 30°C, или охлажденной, с температурой ниже 15°C, циркуляция текучей среды теплового регулирования в валике уплотнения позволяет осуществить охлаждение валика уплотнения как на поверхности, так и в толще цилиндра, выполненного из мягкого материала, и позволяет, таким образом, применять стабильный мягкий валик уплотнения, используемый для наложения предварительно пропитанных смолой волокон, в частности, термопластических смол. Станок, согласно изобретению, который содержит валик уплотнения с простым техническим решением, предоставляет возможность применять различные термоотверждаемые или термопластические смолы в сочетании с различными волокнами - синтетическими или натуральными, гибридными или нет, в частности, волокнами, обычно используемыми в области композитных материалов, таких как стекловолокно, углеродное волокно, кварцевое волокно и арамидное волокно.

Согласно отличительной особенности, упомянутые средства сообщения по текучей среде выполнены с возможностью обеспечения сообщения по текучей среде между упомянутой внешней поверхностью цилиндра и боковыми поверхностями валика уплотнения для удаления, таким образом, по меньшей мере, сбоку, текучей среды теплового регулирования наружу при использовании станка.

Согласно способу практической реализации, упомянутые средства сообщения по текучей среде содержат радиальные каналы, причем каждый радиальный канал открывается в радиальное отверстие центральной трубки и во внешнюю поверхность цилиндра. Радиальные отверстия рассредоточены по цилиндрической стенке центральной трубки. Центральная трубка содержит, например, множество систем отверстий, продольно смещенных вдоль оси валика уплотнения; причем каждая система содержит множество отверстий, выполненных с постоянным угловым интервалом.

Согласно способу практической реализации, упомянутые средства сообщения по текучей среде содержат продольные каналы, открывающиеся в боковые поверхности цилиндра; причем упомянутые радиальные каналы открываются в упомянутые продольные каналы. Для лучшего распределения потока текучей среды теплового регулирования по внешней поверхности упомянутые средства сообщения по текучей среде содержат, предпочтительно, кольцевые каналы, в которые открываются упомянутые радиальные каналы.

Согласно способу практической реализации, средства сообщения по текучей среде образованы пористым материалом, образующим цилиндр; причем средства сообщения по текучей среде содержат, таким образом, цилиндр, выполненный из мягкого, пористого, упругодеформируемого материала, такого как термопластический ячеистый пеноматериал и/или эластомер с открытыми порами, или из материала из нетканых волокон, таких как синтетические волокна, стекловолокно или металлическое волокно, предпочтительно, пеноматериал с открытыми порами. В этом случае удаление текучей среды теплового регулирования осуществляется через боковые стороны цилиндра.

Согласно способу практической реализации, упомянутые средства сообщения по текучей среде содержат покрытие, покрывающее внешнюю поверхность цилиндра; причем упомянутое покрытие образовано пористым материалом, позволяющим, таким образом, осуществлять удаление текучей среды теплового регулирования через боковые стороны упомянутого покрытия. Упомянутый пористый материал, например, представлен термопластичным пеноматериалом и/или эластомером с открытыми порами, или материалом с неткаными волокнами. Пористый материал покрытия упруго деформируется для повторения деформаций цилиндра во время наложения волокон, но обладает эластичностью, которая меньше эластичности мягкого и, возможно, пористого материала, образующего цилиндр, для обеспечения удаления текучей среды теплового регулирования.

Согласно способу практической реализации, упомянутый валик содержит экранирующее покрытие, расположенное сверху упомянутого цилиндра и образующее экран для теплового излучения системы нагревания; причем упомянутое экранирующее покрытие образовано, например, тканной структурой из стекловолокон.

Это экранирующее покрытие позволяет избежать нагревания валика уплотнения на всю его толщину, вследствие теплового излучения системы нагревания, направленного на валик уплотнения. Данный экран поглощает и/или отражает тепловое излучение, причем текучая среда теплового регулирования служит, таким образом, для охлаждения этого экранирующего покрытия с целью исключения нагревания цилиндра путем проводимости.

При укладке волокон станок обычно содержит средства разрезания, позволяющие разрезать по отдельности волокна перед валиком уплотнения, и средства изменения направления, расположенные перед средствами разрезания, для изменения направления каждого волокна, которое только что было разрезано, к валику уплотнения для того, чтобы иметь возможность в любой момент остановить и возобновить наложение полосы, а также изменить ширину накладываемой полосы. Когда накладываемая полоса имеет ограниченную ширину, например, только в 10 волокон при головке укладки на 16 или 32 волокна, валик непосредственно принимает тепловое излучение без волокон, расположенных между источником тепла и валиком. Экранирующее покрытие позволяет избежать сильного нагревания, обусловленного прямым тепловым излучением.

Согласно способу практической реализации, или за счет замены экранирующего покрытия, или путем сочетания с последним упомянутый цилиндр образован материалом, по существу пропускающим тепловое излучение, как это приведено в описании заявки к французскому патенту, поданной заявителем в тот же самый день, что и настоящая заявка, с названием «Станок наложения волокон с валиком уплотнения, пропускающим излучение системы нагревания». В настоящей заявке под термином материал, «по существу пропускающий тепловое излучение», понимается материал, обладающий слабым коэффициентом поглощения в одной или нескольких длинах волн упомянутого теплового излучения. Согласно способу практической реализации, упомянутый мягкий материал является эластомером. Предпочтительно, упомянутый мягкий материал является силиконом, полисилоксаном или полиуретаном, предпочтительно, силиконом. Согласно отличительной особенности, упомянутая система нагревания испускает инфракрасное излучение, длина (длины) волн которого составляет (составляют) от 780 нм до 1500 нм; причем упругодеформируемый материал обладает, таким образом, небольшим коэффициентом поглощения, по меньшей мере, в данном диапазоне длин волн от 780 нм до 1500 нм. Предпочтительно, упомянутая система нагревания испускает инфракрасное излучение с длиной (длинами) волн от 850 нм до 1100 нм.

Согласно способу практической реализации, упомянутый валик уплотнения содержит внешний антиадгезионный слой, покрывающий упомянутый цилиндр, выполненный из мягкого материала; причем когда упомянутый валик содержит покрытие из пористого материала и/или экранирующее покрытие, эти последние расположены между упомянутым цилиндром и упомянутым внешним антиадгезионным слоем; причем упомянутый антиадгезионный слой, предпочтительно, образован антиадгезионной пленкой, такой как пленка ПТЭФ (политетрафторэтилен), обычно называемой тефлоновой пленкой, которая, например, сжимается при воздействии температуры на цилиндре. В этом случае текучая среда теплового регулирования также будет регулировать температуру упомянутого антиадгезионного слоя.

Согласно способу практической реализации, упомянутая система нагревания является системой типа лазера, в частности, диодных лазеров, лазера на иттрий-алюминиевом гранате или волоконного лазера. В качестве варианта система нагревания может содержать одну или множество инфракрасных ламп.

Согласно способу практической реализации, упомянутый станок содержит, кроме того, средства теплового регулирования, способные подавать поток текучей среды теплового регулирования, в частности, воздуха, в направлении валика уплотнения для регулирования температуры, в частности, охлаждения, упомянутого валика уплотнения снаружи. В этом случае тепловое регулирование валика осуществляется изнутри валика и снаружи валика уплотнения, предпочтительно, одной и той же текучей средой теплового регулирования, предпочтительно, воздухом.

Согласно способу практической реализации, упомянутые средства регулирования способны впрыскивать текучую среду теплового регулирования с температурой окружающей среды, предпочтительно, от 15°C до 30°C, или охлажденную текучую среду теплового регулирования, при температуре ниже 15°C, предпочтительно, газ с температурой окружающей среды или охлажденный газ, предпочтительно, воздуха с температурой окружающей среды, для охлаждения валика уплотнения.

Технической задачей настоящего изобретения также является валик уплотнения, описание которого приведено ранее, для станка наложения волокон, содержащий жесткую центральную трубку и цилиндр, выполненный из мягкого или гибкого, упругодеформируемого материала, установленный на упомянутой центральной трубке, и отличающийся, в частности, тем, что упомянутая центральная трубка снабжена радиальными отверстиями; причем упомянутый цилиндр, выполненный из мягкого материала, содержит средства сообщения по текучей среде, способные обеспечить сообщение по текучей среде упомянутых отверстий с внешней поверхностью упомянутого цилиндра.

Изобретение станет лучше понятно, а другие цели, детали, отличительные особенности и преимущества станут более отчетливо видны в процессе изучения нижеследующего детального пояснительного описания отдельных предпочтительных в настоящий момент способов практической реализации изобретения со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, на которых:

- фиг.1 представляет собой схематический вид сбоку головки укладки волокон согласно первому способу практической реализации изобретения, содержащей валик уплотнения и систему нагревания;

- фиг.2 представляет собой вид в изометрии валика уплотнения станка, показанного на фиг.1;

- фиг.3A и 3B представляют собой частично открытые виды спереди и сбоку валика уплотнения, показанного на фиг.2;

- фиг.4 представляет собой вид в изометрии валика уплотнения станка, согласно второму способу практической реализации;

- фиг.5A и 5B представляют собой частично открытые виды спереди и сбоку валика уплотнения, показанного на фиг.4;

- фиг.6 представляет собой вид в изометрии валика уплотнения станка, согласно третьему способу практической реализации;

- фиг.7 представляет собой частично открытый продольный вид сбоку валика уплотнения, показанного на фиг.6;

- фиг.8 представляет собой вид в изометрии валика уплотнения станка, согласно четвертому способу практической реализации;

- фиг.9 представляет собой частично открытый продольный вид сбоку валика уплотнения, показанного на фиг.8.

Как это показано на фиг.1, станок наложения содержит головку укладки 1 для наложения полосы 8 волокон, предварительно пропитанных смолой; причем упомянутая головка содержит валик уплотнения 2, который установлен с возможностью вращения вокруг оси А на удерживающей конструкции (не показана) головки; причем головка установлена посредством упомянутой удерживающей конструкции на конце системы перемещения, например, ручки многофункционального манипулятора.

Головка содержит, кроме того, систему нагревания 9, также установленную на удерживающей конструкции, перед валиком относительно направления движения D головки укладки в процессе наложения полосы 8 волокон на поверхность S наложения. Устройство нагревания представляет собой, например, систему нагревания типа лазера, излучение которого направлено к полосе непосредственно перед ее уплотнением, а также к полосе или полосам, наложение которых уже осуществлено. Как это показано на фиг.1, излучение направлено, таким образом, по касательной к валику для нагревания одного участка наложенной на валик полосы перед ее уплотнением последним.

В случае станка укладки волокон головка содержит средства направления, которые направляют волокна, поступающие в головку, к валику уплотнения 2 в виде полосы волокон, предварительно пропитанных смолой; причем волокна полосы расположены рядом друг с другом, по существу прилегая вплотную. Путем перемещения головки посредством многофункционального манипулятора валик уплотнения приводится в контакт с поверхностью наложения, матрицы S для наложения полосы.

Как это показано на фиг.2, 3А и 3В, валик уплотнения, согласно изобретению, содержит цилиндрический корпус или цилиндр 3, выполненный из гибкого, упруго-деформируемого в результате сжатия материала. Цилиндр содержит центральный цилиндрический канал 31 для своей установки на удерживающем стержне, образованном жесткой цилиндрической центральной трубкой 4, например, металлической, в частности алюминиевой. Цилиндр 3 и центральная трубка 4 соосны и жестко соединены друг с другом при вращении. Цилиндр выполнен, например, из непенообразного эластомера, такого как силикон, полисилоксан или полиуретан.

Цилиндр, выполненный из мягкого материала, позволяет валику уплотнения приспосабливаться к изменениям кривизны поверхности наложения и оказывать, таким образом, по существу одинаковое давление по всей наложенной полосе. Жесткая трубка позволяет производить установку вращающегося валика на удерживающую конструкцию.

Центральная трубка снабжена радиальными отверстиями 41, например, цилиндрическими, проходящими сквозь цилиндрическую стенку центральной трубки. Радиальные отверстия открываются, таким образом, во внутренний канал 42 центральной трубки и на цилиндр. Последний снабжен радиальными каналами 32, выровненными с упомянутыми радиальными отверстиями и имеющими по существу одинаковые диаметры, что и упомянутые радиальные отверстия. В представленном примере центральная трубка содержит шесть систем радиальных отверстий 41, продольно смещенных вдоль оси A валика; причем каждая система содержит множество радиальных отверстий, расположенных с постоянным угловым интервалом, например, восемь радиальных отверстий с интервалом в 45° друг от друга. Цилиндр содержит, таким образом, шесть систем радиальных каналов 32, каждая из которых содержит восемь радиальных каналов с интервалом в 45° друг от друга.

Каждый радиальный канал 32 открывается во внешнюю цилиндрическую поверхность 33 цилиндра 3 на уровне пересечения продольного желобка 34 и кольцевого желобка 35. Продольные желобки 34 (в настоящем примере в количестве восьми единиц) вытянуты на всю длину цилиндра от боковой стороны 36 до другой стороны цилиндра.

Цилиндр покрыт с наружной стороны внешним антиадгезионным слоем 5, образованным в данном случае термосжимающейся тефлоновой пленкой на внешней поверхности цилиндра. Тефлоновая пленка покрывает, таким образом, продольные желобки и кольцевые желобки, выполненные на внешней поверхности цилиндра. Тефлоновая пленка, посредством которой валик контактирует с полосой, ограничивает прилипание валика к волокнам, а также загрязнение валика.

Валик уплотнения установлен открытыми концами 43 своей центральной трубки, например, между двумя фланцами удерживающей конструкции головки. Станок содержит средства теплового регулирования (не показаны), позволяющие производить впрыск газа, имеющего температуру окружающей среды, составляющую от 15° до 30°C, или охлажденного газа, при температуре ниже 15°C, в частности, воздуха, через один из открытых концов 43 центральной трубки. Такой впрыск воздуха осуществляется посредством известной специалистам системы с вращающимся соединением. Канал центральной трубки содержит предпочтительно раззенковку 44 для установки системы с вращающимся соединением. В процессе эксплуатации воздух, впрыскиваемый через, по меньшей мере, один из открытых концов 43 центральной трубки, поступает в радиальные отверстия 41, затем в радиальные каналы 32 цилиндра для распределения по кольцевым 35 и продольным 34 желобкам и выбрасывается через боковые стороны 36 цилиндра, в которые открываются продольные желобки. Предпочтительно, текучая среда теплового регулирования является воздухом, имеющим температуру окружающей среды, или охлажденным воздухом, предпочтительно, воздухом, имеющим температуру окружающей среды, для охлаждения валика уплотнения и его поддержания, например, при температуре около 30°C.

В качестве варианта цилиндр может быть выполнен, кроме того, из мягкого материала, по существу пропускающего излучение, испускаемое системой нагревания.

Например, мягким материалом, по существу пропускающим тепловое излучение, является эластомер типа силикона, в частности, эластомер-силикон, продаваемый под торговым наименованием Silastic T-4 фирмой Dow Corning.

Система нагревания типа лазера может содержать диодные лазеры, расположенные в один или несколько рядов и испускающие излучение с длиной (длинами) волн, например, от 880 до 1030 нм, волоконно-оптический лазер или лазер на иттрий-алюминиевом гранате, испускающем излучение с длиной волн около 1060 нм.

Для дополнения теплового регулирования валика изнутри система теплового регулирования может содержать, кроме того, средства теплового регулирования, способные подавать поток воздуха в направлении валика уплотнения, для охлаждения упомянутого валика уплотнения также и снаружи.

Фиг.4, 5A и 5B иллюстрируют второй способ практической реализации изобретения, согласно которому валик уплотнения 102 содержит, как и в предыдущем варианте, жесткую центральную трубку 104, снабженную радиальными отверстиями 141, цилиндр 103, выполненный из мягкого, упругодеформируемого материала, снабженного радиальными каналами 132. В данном примере продольные кольцевые желобки, описание которых приведено ранее, для улучшения распределения потока воздуха, впрыскиваемого на поверхность цилиндра, и его выброса через боковые стороны цилиндра заменены покрытием 106, покрывающим внешнюю поверхность 133 цилиндра, причем упомянутое покрытие выполнено из пористого материала, такого как термопластичный пенопласт и/или эластомер с открытыми порами, или материал из нетканого волокна. Данный пористый материал обладает некоторой эластичностью для повторения деформаций цилиндра во время нажатия валика на поверхность наложения. Внешнее антиадгезионное покрытие 105 покрывает упомянутое покрытие из пористого материала. После прохождения по внутреннему каналу 142 и через радиальные отверстия 141 центральной трубки 104, а затем по радиальным каналам 132 цилиндра впрыскиваемый воздух проходит через покрытие из пористого материала, и выбрасывается сбоку через боковые стороны 161 упомянутого покрытия.

Фиг.6 и 7 иллюстрируют третий способ практической реализации изобретения, согласно которому валик уплотнения 202 содержит, как и в первом способе практической реализации, жесткую центральную трубку 204, снабженную радиальными отверстиями 241, цилиндр 203, выполненный из мягкого, упругодеформируемого материала, и внешнее антиадгезионное покрытие 205, покрывающее внешнюю поверхность 233 цилиндра. Согласно данному способу практической реализации, цилиндр не содержит радиальных каналов, но он образован мягким, упругодеформируемым и пористым материалом. Впрыскиваемый воздух, который выходит из внутреннего канала 242 центральной трубки 204 через радиальные отверстия 241, проходит сквозь структуру пористого цилиндра и выбрасывается через боковые стороны 236 цилиндра. Мягкий пористый материал является термопластичным пенопластом и/или эластомером с открытыми порами или материалом из нетканых волокон, например, пенопластом-эластомером с открытыми порами.

Фиг.8 и 9 иллюстрируют четвертый способ практической реализации изобретения, согласно которому валик уплотнения 302 содержит, как и в третьем способе практической реализации, жесткую центральную трубку 304, снабженную радиальными отверстиями 341, цилиндр 303, выполненный из мягкого, пористого, упругодеформируемого материала, и внешнее антиадгезионное покрытие 305, покрывающее упомянутый цилиндр. Валик уплотнения содержит, кроме того, экранирующее покрытие 307, расположенное между внешней поверхностью 333 цилиндра и внешним антиадгезионным покрытием. Данное экранирующее покрытие поглощает и/или отражает тепловое излучение, испускаемое системой нагревания 9, таким образом, чтобы на цилиндр, выполненный из мягкого материала, не воздействовало упомянутое излучение. Впрыскиваемый воздух, выходящий из внутреннего канала 342 центральной трубки 304 через радиальные отверстия 341, проходит сквозь структуру цилиндра для охлаждения экранирующей полосы и выбрасывается через боковые стороны 336 цилиндра.

Хотя описание изобретения было приведено в увязке с характерными способами практической реализации, представляется вполне очевидным, что оно ни в коей мере не носит ограничительного характера и содержит любые технические средства, эквивалентные описанным, а также их сочетания, если они находятся в рамках изобретения. Согласно способу практической реализации, описание которого было приведено, система теплового регулирования использована для охлаждения мягкого валика уплотнения. Безусловно, система теплового регулирования может быть использована для нагревания мягкого валика уплотнения.

1. Станок наложения волокон для производства деталей, выполненных из композитных материалов, содержащий валик уплотнения (2, 102, 202, 302) для наложения на поверхность (S) наложения полосы (8), образованной, по меньшей мере, одним плоским волокном, предварительно пропитанным смолой, и систему нагревания (9), выполненную с возможностью теплового излучения в направлении полосы; причем упомянутый валик уплотнения содержит жесткую центральную трубку (4, 104, 204, 304) и цилиндр (3, 103, 203, 303), выполненный из мягкого упруго-деформируемого материала, установленный на упомянутой центральной трубке, отличающийся тем, что упомянутая центральная трубка (4, 104, 204, 304) снабжена радиальными отверстиями (41, 141, 241, 341); причем упомянутый цилиндр (3, 103, 203, 303), выполненный из мягкого материала, содержит средства (32, 34, 35; 132, 106; 203; 303) сообщения по текучей среде, выполненные с возможностью обеспечения сообщения по текучей среде между упомянутыми радиальными отверстиями и внешней поверхностью (33, 133, 233, 333) упомянутого цилиндра; причем упомянутый станок содержит средства теплового регулирования, выполненные с возможностью впрыскивать текучую среду теплового регулирования во внутренний канал (42, 142, 242, 342) центральной трубки.

2. Станок по п.1, отличающийся тем, что упомянутые средства сообщения по текучей среде (34, 35; 106; 203; 303) выполнены с возможностью обеспечения сообщения по текучей среде между упомянутой внешней поверхностью (33, 133, 233, 333) цилиндра и боковыми сторонами (36, 161, 236, 336) валика уплотнения.

3. Станок по п.1, отличающийся тем, что упомянутые средства сообщения по текучей среде содержат радиальные каналы (32; 132); причем каждый радиальный канал открывается в радиальное отверстие (41, 141, 241, 341) центральной трубки (4, 104, 204, 304) и во внешнюю поверхность (33, 133, 233, 333) цилиндра.

4. Станок по п.п.2 и 3, отличающийся тем, что упомянутые средства сообщения по текучей среде содержат продольные желобки (34), открывающиеся в боковые стороны (36) цилиндра; причем упомянутые радиальные каналы (32, 132) открываются в упомянутые продольные желобки.

5. Станок по п.3, отличающийся тем, что упомянутые средства сообщения по текучей среде содержат кольцевые желобки (35), в которые открываются упомянутые радиальные каналы (32).

6. Станок по любому из п.п.1-3, отличающийся тем, что упомянутые средства сообщения по текучей среде содержат цилиндр (203, 303), выполненный из мягкого пористого материала.

7. Станок по любому из п.п.1-3, отличающийся тем, что упомянутые средства сообщения по текучей среде содержат покрытие (106), покрывающее внешнюю поверхность цилиндра; причем упомянутое покрытие выполнено из пористого материала.

8. Станок по любому из п.п.1-3, отличающийся тем, что упомянутый валик содержит экранирующее покрытие (307), покрывающее упомянутый цилиндр и образующее экран от теплового излучения системы нагревания (9).

9. Станок по любому из п.п.1-3, отличающийся тем, что упомянутый цилиндр (3) выполнен из материала, по существу пропускающего упомянутое тепловое излучение.

10. Станок по любому из п.п.1-3, отличающийся тем, что упомянутый валик уплотнения (2, 102, 202, 302) содержит внешний антиадгезивный слой (5, 105, 205, 305), покрывающий упомянутый цилиндр (3, 103, 203, 303), выполненный из мягкого материала.

11. Станок по любому из п.п.1-3, отличающийся тем, что он содержит, кроме того, средства теплового регулирования, выполненные с возможностью подавать поток текучей среды теплового регулирования в направлении валика уплотнения, для регулирования температуры упомянутого валика уплотнения снаружи.

12. Станок по любому из п.п.1-3, отличающийся тем, что упомянутые средства теплового регулирования выполнены с возможностью впрыскивать текучую среду теплового регулирования, образованную воздухом, имеющим температуру окружающей среды, составляющую от 15°С до 30°С.



 

Похожие патенты:

Устройство для резки и способ резки пряди стекловолокон на индивидуальные стекловолоконные сегменты желательной длины, которые потом могут быть диспергированы упорядоченным образом.

Настоящее изобретение относится к способу сборки и придания формы многослойной панели и устройству для его осуществления. Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение простоты сборки многослойной панели.

Согласно способу изготовления детали из волокнистого композиционного материала/волокнистой композиционной пластмассы из ровингов наносят по меньшей мере один выполненный из сухих волокон ровинг на формовочную поверхность посредством наносящего устройства с пропуском между направляющими устройствами в предварительно заданных направлениях, расположенных сбоку имеющей, по меньшей мере, на некоторых участках выпуклую форму поверхности нанесения и в ее продольном направлении.

Группа изобретений относится к устройству и способу изготовления детали из волокнистого композита. Устройство включает по меньшей мере одно питающее устройством для наложения ленточного препрег-материала на поверхность инструментальной формы или заготовки для изготовления детали из волокнистого композита.

Изобретение относится к лентоукладочному устройству, а также к способу изготовления слоистого изделия. Лентоукладочное устройство содержит укладочное устройство для укладки ленты и активирующее устройство, при помощи которого укладываемая лента непосредственно и равномерно активируется по всей толщине для ее нагревания.

Изобретение относится к установке по укладке волокон для изготовления изделий из композитных материалов. .

В способе для усиления компонента из волокнистого композита для авиакосмической промышленности предложены: усиливающий элемент, включающий приемную область и элемент давления, адаптированный к геометрии приемной области. Элемент давления вводят в приемную область усиливающего элемента. Усиливающий элемент и введенный элемент давления закрепляют относительно друг друга воспроизводимым образом посредством устройства для обратимого крепления. Устройство для обратимого крепления включает по меньшей мере одну первую крепежную часть, устанавливаемую на элемент давления, и по меньшей мере одну вторую крепежную часть, устанавливаемую на усиливающий элемент. Усиливающий элемент вместе с прикрепленным к нему элементом давления налагают воспроизводимым образом на усиливаемый компонент из волокнистого композита с формированием формовочной части. Для соединения усиливающего элемента с компонентом из волокнистого композита формовочную часть отверждают. Устройство для обратимого крепления и элемент давления удаляют с усиленного компонента из волокнистого композита. Изобретение обеспечивает повышение точности изготавливаемых компонентов. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способу и машине для наложения волокон для изготовления деталей из композитных материалов, в частности для наложения волокнистой ленты на выпуклые поверхности и/или с кромками. Машина содержит накладывающую волокна головку и систему перемещения накладывающей головки. Накладывающая головка содержит уплотняющую систему, включающую в себя уплотняющий валик, предназначенный для обеспечения контакта с поверхностью наложения для наложения ленты, и уплотняющий орган, расположенный на выходе уплотняющего валика и имеющий, по существу, плоскую контактную поверхность. Уплотняющий орган предназначен для опоры своей контактной поверхностью на поверхность наложения, по существу, по всей ширине ленты, по меньшей мере, по одной линии контакта. Изобретение обеспечивает повышение механических свойств в изготовленных деталях, имеющих кромки и/или выпуклые поверхности. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к системе для автоматического изготовления лопаток ветряной турбины. Система содержит две полуформы для формования двух взаимодополняющих "раковин". Каждая из "раковин" формуется в соответствующих полуформах с помощью "ткани", образованной посредством наложения сухих волокнистых полотен, которые пропитываются смолой, необходимой для объединенного отверждения после наложения. Головочно-несущие средства размещены относительно полуформ, причем упомянутые средства могут, по выбору, иметь многосопловые устройства для удаления из формы или нанесения краски, устройства для нанесения адгезива или устройства для механической обработки. Головочно-несущие средства размещены относительно самих полуформ. Конструкционный узел выполнен с возможностью наложения "тканых" полотен в полуформы (2, 3), при этом весь узел работает автоматически. Изобретение обеспечивает повышение производительности и качества получаемых изделий. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к автоматизированному устройству, предназначенному для осуществления этапа драпирования и способу, в котором используется это устройство. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение скорости наложения с сохранением вариативности ручного процесса. Технический результат достигается устройством для драпирования предварительно отформованной стратифицированной и так называемой сухой волокнистой заготовки на формующем оборудовании. Устройство содержит манипулятор, выполненный с возможностью перемещать и ориентировать в пространстве головку драпирования. Головка драпирования содержит барабан, содержащий отверстие всасывания, открывающееся на его поверхности, и выполненный с возможностью индивидуального захватывания полотнища на опорном устройстве, внешнем по отношению к оборудованию формования и к головке драпирования, а также средства нагревания полотнища. При этом устройство также содержит средства, выполненные с возможностью компактировать данное полотнище на предварительно отформованной заготовке и создавать натяжение перед его компактированием. Причем эти средства содержат средства моторизации, выполненные с возможностью приводить барабан во вращательное движение с контролируемой скоростью вращения вокруг его оси, приклеивающий валок, отделенный от барабана, и средства для предварительной адаптации его формы, способные компактировать полотнище, наложенное на предварительно отформованную заготовку. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к укладочной машине для изготовления изделия из композиционного материала и к способу изготовления такого изделия. Техническим результатом является предотвращение повреждений изделий при охлаждении в пресс-форме. Технический результат достигается укладочной машиной, которая предназначена для изготовления изделия из композитного материала. Укладочная машина содержит полую пресс-форму и укладочную головку, перемещаемую в пресс-форме с целью укладки на ее внутреннюю поверхность материала в форме ленты. Причем полая пресс-форма содержит, по меньшей мере, три элемента оболочки, которые могут перемещаться между первым положением, в котором внутренние поверхности элементов оболочки плотно примыкают друг к другу, и вторым положением, в котором внутренние поверхности, по меньшей мере, двух из элементов оболочки разделены зазором. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области изготовления деталей и элементов конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом послойной выкладки и может быть использовано в автомобиле-, судостроении и в авиационной промышленности, в частности при изготовлении мотогондол двигателей. Способ изготовления детали из полимерного композиционного материала включает наложение углеродного препрега на формовочную поверхность оснастки при помощи волокноукладочной головки, его прикатку и отверждение полученной заготовки. При этом используют углеродный препрег, состоящий из 55-65 мас.% углеродного наполнителя и 35-45 мас.% связующего, имеющего температуру стеклования в диапазоне от -15 до +7°C. Углеродный препрег накладывают на внешнюю формовочную поверхность оснастки, выполненной в виде фигуры вращения, с одновременным нагревом указанного препрега до температуры 30-60°C и прикатывают его с давлением 0,1-0,3 МПа. Техническим результатом способа по изобретению является повышение физико-механических свойств при комнатной температуре деталей из полимерных композиционных материалов с рабочей температурой до 150°C, снижение потери их прочности после тепловых/тепловлажностных воздействий при одновременном увеличении скорости получения указанных деталей. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 пр.
Наверх