Способ изготовления кольца из композиционного материала, кольцо из композиционного материала, применение кольца в уплотнительном узле и уплотнительный узел



Способ изготовления кольца из композиционного материала, кольцо из композиционного материала, применение кольца в уплотнительном узле и уплотнительный узел
Способ изготовления кольца из композиционного материала, кольцо из композиционного материала, применение кольца в уплотнительном узле и уплотнительный узел
Способ изготовления кольца из композиционного материала, кольцо из композиционного материала, применение кольца в уплотнительном узле и уплотнительный узел
Способ изготовления кольца из композиционного материала, кольцо из композиционного материала, применение кольца в уплотнительном узле и уплотнительный узел
Способ изготовления кольца из композиционного материала, кольцо из композиционного материала, применение кольца в уплотнительном узле и уплотнительный узел
Способ изготовления кольца из композиционного материала, кольцо из композиционного материала, применение кольца в уплотнительном узле и уплотнительный узел

 


Владельцы патента RU 2556919:

ПАРКЕР ХАННИФИН МЭНЬЮФЭКЧУРИНГ БЕЛДЖИУМ (BE)

Изобретение относится к способу изготовления кольца из композиционного материала, применению кольца в уплотнительном узле, уплотнительному узлу, содержащему кольцо. Согласно способу обеспечивают наличие средства в виде ленты из армирующих волокон, пропитанных высокотемпературным термопластичным материалом. Осуществляют намотку средства в виде ленты вокруг оправки для формирования кольца таким образом, что первая группа внедренных армирующих волокон проходит по существу непрерывно вдоль первого направления относительно окружного направления кольца. Средство в виде ленты наматывают таким образом, что вторая группа внедренных армирующих волокон проходит по существу непрерывно во втором направлении, отличном от первого направления относительно окружного направления кольца. Изобретение обеспечивает повышение физико-механических свойств изделия. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к способу изготовления кольца из композиционного материала, а также к кольцу из композиционного материала, к применению кольца в уплотнительном узле и к уплотнительному узлу.

Способы изготовления кольца из композиционного материала известны специалистам в данной области техники. Согласно одному из таких способов ленту, содержащую углеродные волокна, расположенные в продольном направлении ленты и пропитанные полиэфирэфиркетоном (ПЭЭК), непрерывно наматывают на оправку до получения кольца из композиционного материала заданной толщины. В процессе изготовления указанного кольца ленту наматывают на оправку в окружном направлении кольца, при этом армирующие волокна ленты проходят по окружности кольца в одном направлении вокруг оси кольца относительно окружного направления кольца. К тому же, используется лента постоянной ширины, и намотка ленты вокруг оправки производится таким образом, чтобы каждый верхний слой перекрывал нижележащие слои.

В контексте настоящего описания под высокотемпературными термопластичными материалами подразумеваются термопластичные материалы с температурой плавления свыше 150°C или еще выше. Примером таких материалов может служить, например, полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), полиамидимид и т.д.

Как известно, указанные высокотемпературные термопластичные материалы отличаются большой стойкостью к высокой температуре, высокому давлению, химической деструкции, т.е. обладают большой химической инертностью и/или проявляют высокую стойкость к деструкции и т.д. В связи с этим, высокотемпературные термопластичные материалы часто находят применение в областях, в которых к материалам предъявляются повышенные требования по стойкости к воздействию температуры, давления, к химическому износу и т.д.

Однако некоторые свойства колец, изготовленных вышеописанным известным способом, например прочность в направлении, параллельном оси кольца, все же являются недостаточными для применения колец в определенных областях техники.

Задачей изобретения является разработка колец из композиционного материала, которые, например, наряду со стойкостью к высокой температуре, высокому давлению, химической деструкции и т.д. будут обладать повышенной прочностью, в частности, в направлении, параллельном оси кольца.

Специалистам в данной области техники известно, что свойства колец из композиционного материала, такие как прочность в направлении, параллельном оси кольца, можно повысить за счет расположения армирующих волокон в направлениях, отличных от окружного направления кольца. Широко известен стандартный способ изготовления колец методом мокрой намотки волокна.

Например, в документе US 4892764 описан способ изготовления цилиндрического предмета путем мокрой намотки волокна вокруг оправки. Волокна в виде ровинга пропитывают термореактивной смолой до намотки вокруг оправки. После намотки проводят отверждение смолы.

Несмотря на то что метод намотки волокном подходит для изготовления цилиндрических предметов, таких как кольца, мокрая намотка волокном не может применяться при использовании высокотемпературных термопластичных материалов. Причина состоит в том, что термопластичные полимеры обладают значительно большей вязкостью по сравнению с неотвержденными термореактивными смолами. Это подтверждается фиг.1, на которой в качестве примера показана зависимость вязкости (в Па·с по вертикальной оси Y) некоторых термопластиков от температуры (в °C по горизонтальной оси X). Высокие вязкости серьезно затрудняют пропитку армирующих волокон, например ровингов, высокотемпературными термопластичными материалами для изготовления кольца с требуемыми характеристиками. Например в документе US 4380523 описаны проблемы, связанные с обеспечением надлежащей пропитки армирующих волокон термопластичным материалом.

Таким образом, известный специалистам в данной области техники способ изготовления колец из композиционного материала не может применяться для изготовления колец из композиционного материала, в которых армирующие волокна, пропитанные высокотемпературным термопластичным материалом, проходят в двух разных направлениях относительно окружного направления кольца.

Установлено, что указанную выше задачу изобретения можно решить, применяя способ изготовления кольца из композиционного материала в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.

Следует отметить, что в соответствии со способом согласно настоящему изобретению средство в виде ленты наматывают таким образом, что вторая группа внедренных армирующих волокон проходит, по существу, непрерывно вдоль второго направления, которое отличается от первого направления, относительно окружного направления кольца.

При намотке средства в виде ленты, содержащего армирующие волокна, надлежащим образом пропитанные высокотемпературным термопластичным материалом, могут быть получены две группы волокон, в которых волокна проходят в разных направлениях. Таким образом, способ согласно настоящему изобретению позволяет получить кольца из композиционного материала, которые благодаря использованию высокотемпературного термопластичного материала обладают повышенной стойкостью, например, к высокой температуре, высокому давлению, химической деструкции и т.д. и наряду с этим имеют повышенную прочность, которую обеспечивают армирующие волокна, пропитанные высокотемпературным термопластичным материалом.

В контексте настоящего описания под средством в виде ленты понимают, например, жгут, полосу, ленту, переплетенные волокна, ткань и т.д.

Предпочтительно средство в виде ленты наматывают в окружном направлении кольца. В соответствии со способом изготовления колец согласно изобретению можно легко создать первую и вторую группы волокон, например, используя средство в виде ленты, которое содержит первую и вторую группы волокон, причем первая и вторая группы волокон проходят по существу непрерывно вдоль третьего и четвертого направлений, соответственно, при этом четвертое направление отличается от третьего направления относительно продольного направления средства в виде ленты. Установлено, что согласно указанному способу можно легко создать первое и второе направления волокон, как, например, в дополнительных вариантах осуществления изобретения, за счет намотки средства в виде ленты таким образом, чтобы первое и второе направления волокон были параллельны третьему и четвертому направлениям, соответственно, другими словами, средство в виде ленты наматывают вокруг оправки таким образом, что каждый слой средства в виде ленты, формирующего кольцо, покрывает нижележащие слои.

Предпочтительно первая и вторая группы волокон формируют уток и основу тканого материала, соответственно. Когда тканый материал является частью средства в виде ленты, уток формирует, например, первая группа волокон, а основу формирует, например, вторая группа волокон. В других предпочтительных вариантах осуществления изобретения средство в виде ленты имеет первый слой, содержащий первую группу волокон, и второй слой, содержащий вторую группу волокон и нанесенный на первый слой. При использовании такого средства в виде ленты можно легко получить разные направления групп волокон относительно окружного направления кольца, изготавливая кольца с определенными прочностными свойствами в различных направлениях. Было установлено, что средство в виде ленты, имеющее указанные два слоя, может быть выполнено по индивидуальному заказу согласно определенным требованиям. Кроме того, волокна первой группы оказывают относительно небольшое влияние на волокна второй группы, так как волокна не переплетаются друг с другом, поскольку они расположены в разных слоях, что, например, важно, когда большие силы действуют на разные волокна.

Предпочтительно первый слой выполнен из первого дополнительного средства в виде ленты, содержащего одинаково ориентированные, предпочтительно по существу непрерывные, а более предпочтительно - непрерывные армирующие волокна, пропитанные высокотемпературным термопластичным материалом, а второй слой выполнен из последовательно нарезанных заготовок из второго дополнительного средства в виде ленты, содержащего армирующие волокна, предпочтительно по существу непрерывные, а более предпочтительно - непрерывные, пропитанные высокотемпературным термопластичным материалом и одинаково ориентированные в продольном направлении второго дополнительного средства в виде ленты. Нарезка заготовок из второго дополнительного средства в виде ленты проводится в направлении, пересекающем продольное направление второго дополнительного средства в виде ленты, например, по существу перпендикулярно или точно перпендикулярно продольному направлению второго дополнительного средства в виде ленты. Заготовки последовательно вплотную накладывают на первое дополнительное средство в виде ленты вдоль его продольного направления таким образом, что волокна первого дополнительного средства в виде ленты ориентированы в третьем направлении, а волокна второго дополнительного средства в виде ленты ориентированы в четвертом направлении. Такой способ обеспечивает легкое создание средства в виде ленты и также обеспечивает возможность создания средства в виде ленты, используя единственное дополнительное средство в виде ленты, поскольку первое дополнительное средство в виде ленты также можно использовать для получения второго дополнительного слоя в виде ленты.

Предпочтительно создают большее количество слоев, в частности, поверх первого или второго слоя добавляют третий слой. В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения третий слой добавлен поверх второго слоя и примыкает ко второму слою, при этом второй слой располагается между первым и третьим слоем. В такой конфигурации предпочтительно, чтобы ориентация армирующих волокон первого и третьего слоев являлась по существу одинаковой, а предпочтительно - одинаковой, но отличающейся от ориентации второго слоя. Также предпочтительно, чтобы волокна первого и третьего слоев были ориентированы по существу в продольном направлении первого и второго слоев, а армирующие волокна второго слоя были ориентированы в направлении, которое по существу перпендикулярно продольному направлению второго слоя.

Изобретение также относится к кольцу, содержащему по меньшей мере первую и вторую группы армирующих волокон, пропитанных высокотемпературным термопластичным материалом и проходящих по существу непрерывно, соответственно, в первом направлении и втором направлении, которое отличается от первого направления, относительно окружного направления кольца. Предпочтительно такое кольцо изготавливают способом согласно настоящему изобретению.

Изобретение также относится к применению кольца согласно изобретению в уплотнительном узле, к которому предъявляются высокие требования относительно прочности в различных направлениях кольца и трибологических свойств кольца и т.д. Конкретнее, предпочтительным является применение кольца в качестве уплотнительного или опорного кольца в уплотнительном узле.

Изобретение также относится к уплотнительному узлу, содержащему кольцо согласно изобретению, а именно кольцо, представляющее собой, например, уплотнительное кольцо или опорное кольцо.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показан график зависимости вязкости некоторых термопластичных материалов от температуры;

на фиг.2 схематично показан способ согласно одному из вариантов осуществления изобретения;

на фиг.3a схематично показана вырезанная часть кольца согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид сверху;

на фиг.3b схематично показана вырезанная часть кольца согласно другому варианту осуществления изобретения, вид сверху;

на фиг.3c схематично показана вырезанная часть кольца согласно следующему варианту осуществления изобретения, вид сверху;

на фиг.4 показана вырезанная часть средства 2 в виде ленты, вид сбоку в перспективе.

На фиг.2 схематично показан способ изготовления кольца 1 из композиционного материала согласно одному из вариантов осуществления изобретения, в частности, приведен вид сбоку. Способ включает в себя этап обеспечения средством 2 в виде ленты из армирующих волокон 5, 5', пропитанных высокотемпературным термопластичным материалом. На следующем этапе способа средство 2 в виде ленты наматывают вокруг оправки 9 с целью формирования кольца 1. Намотку средства 2 в виде ленты вокруг оправки 9 осуществляют таким образом, что создаются по меньшей мере первая группа 5 и вторая группа 5' волокон, проходящих, по существу, непрерывно относительно окружного направления 10 кольца 1, соответственно, в первом направлении 3 и во втором направлении 4, отличном от первого направления 3.

Количество слоев средства 2 в виде ленты, накладываемых друг на друга, подбирается в зависимости от требуемой толщины кольца 1, в зависимости, например, от области применения кольца 1. Как правило, один слой имеет толщину, например, от 0,1 мм до 0,5 мм, а количество слоев, которые накладываются друг на друга, составляет, например, от 10 до 1000, предпочтительнее, от 10 до 200.

Показанная на фиг.2 оправка 9 имеет круглое поперечное сечение, поэтому кольцо 1 также имеет круглое поперечное сечение. Однако указанная форма поперечного сечения кольца 1 не является ограничивающей, и она может выбираться специалистами в данной области техники в зависимости от будущего применения кольца 1.

Как показано на фиг.2, средство 2 в виде ленты разматывают из рулона и подают в продольном направлении 8 средства 2 в виде ленты к оправке 9. Однако изобретение этим не ограничивается, и средство 2 в виде ленты могут также, например, вытягивать из уложенного в стопку средства 2 в виде ленты. Однако при использовании средства 2 в виде ленты в рулоне снижается возможность образования, например, узлов в средстве 2 в виде ленты или возможность возникновения других помех, затрудняющих перемещение этого средства 2 к оправке 9.

Армирующие волокна 5, 5', пропитанные высокотемпературным термопластичным материалом, предпочтительно выбирают из группы, содержащей, например, металлические волокна, стекловолокна, базальтовые волокна, углеродные волокна, шерсть, хлопок, лен, полиэфир, полипропилен, полиэтилен, полиамид, арамид, полибензоксазол (ПВО) и т.д. или смесь двух или более указанных материалов. Предпочтительно, волокна 5, 5' выбирают из группы, содержащей стекловолокна, базальтовые волокна, арамидные волокна или смесь двух или более видов указанных волокон. Более предпочтительно волокна 5, 5' представляют собой углеродные волокна, поскольку они обеспечивают улучшенные свойства кольца, например, повышенную прочность. Предпочтительно армирующие волокна 5, 5' сгруппированы в несколько отдельных продольных ровингов, проходящих по существу непрерывно.

Предпочтительно высокотемпературный термопластичный материал содержит полиэфирэфиркетон (обычно обозначаемый ПЭЭК), поскольку он обладает улучшенными механическими и химическими свойствами. Однако можно использовать другие высокотемпературные термопластичные материалы, такие как, например, полиимид, хотя это менее предпочтительно.

Предпочтительно средство 2 в виде ленты представляет собой предварительно пропитанный материал или препрег, в котором упрочняющие волокна 5, 5' средства 2 в виде ленты уже пропитаны высокотемпературным термопластичным материалом, например ПЭЭК.

Средство 2 в виде ленты содержит по меньшей мере одну группу армирующих волокон 5, 5', которые, например, объединены в единую группу ровингов, проходящих по существу непрерывно и по меньшей мере в одном направлении по длине. Например, в случае единственного направления намотку средства 2 в виде ленты специально осуществляют таким образом, чтобы сформировать первую и вторую группы армирующих волокон 5, 5' в кольце 1, как будет объяснено далее. Средство 2 в виде ленты может также содержать первую 5 и вторую 5' группы волокон, причем первая и вторая группы 5, 5' волокон проходят по существу непрерывно в третьем и четвертом направлениях 6 и 7, соответственно. При этом четвертое направление 7 отличается от третьего направления 6 по отношению к продольному направлению 8 средства 2 в виде ленты. Предпочтительно, первая и вторая группы волокон 5, 5', соответственно, объединены вместе в соответствующие группы ровингов, которые проходят в третьем и четвертом направлениях 6 и 7, соответственно. Предпочтительно, ровинги из первой и второй групп волокон 5 и 5' проходят по существу непрерывно в третьем и четвертом направлениях 6 и 7, соответственно. Количество, толщина ровингов и т.п. могут быть определены специалистами в данной области техники в зависимости от определенного применения кольца 1 из средства 2 в виде ленты.

Третье и четвертое направления 6 и 7 могут быть перпендикулярны друг другу, но также могут проходить относительно друг друга под любым другим углом, который специалисты в данной области техники сочтут подходящим в зависимости от будущего применения кольца 1.

Первый вариант выполнения средства 2 в виде ленты представлен на фиг.3a, на которой показан схематичный вид сверху вырезанной части кольца 1, в частности, подробно показан участок средства 2 в виде ленты, из которого выполнено кольцо 1. В показанном средстве 2 в виде ленты первая и вторая группы волокон 5, 5' образуют уток и основу тканого материала. Тканый материал был пропитан высокотемпературным термопластичным материалом, например, образуя препрег.

Второй вариант выполнения средства 2 в виде ленты представлен на фиг.3b, на которой показан схематичный вид сверху вырезанной части кольца 1, в частности, подробно показан участок средства 2 в виде ленты, из которого выполнено кольцо 1. На фиг.4 показан вид сбоку участка средства 2 в виде ленты согласно указанному варианту.

Показанное средство 2 в виде ленты имеет первый слой 13, содержащий первую группу волокон 5, и второй слой 14, содержащий вторую группу волокон 5' и нанесенный на первый слой 13. Поскольку армирующие волокна 5 первой группы не видны, так как покрыты вторым слоем 14, они на чертеже обозначены пунктиром.

Предпочтительно первый слой 13 выполнен из первого дополнительного средства 15 в виде ленты, содержащего одинаково ориентированные армирующие волокна 5, пропитанные высокотемпературным термопластичным материалом. Предпочтительно, как показано на фиг.3b и 4, первые группы армирующих волокон 5 объединены вместе в разные ровинги. Предпочтительно второй слой 14 образован из последовательно нарезанных заготовок 12 из второго дополнительного средства 16 в виде ленты, содержащего армирующие волокна 5', пропитанные высокотемпературным термопластичным материалом и одинаково ориентированные в продольном направлении второго дополнительного средства 16 в виде ленты, при этом заготовки 12 вплотную наложены на первое дополнительное средство 15 в виде ленты в его продольном направлении 8 таким образом, что волокна 5 первого дополнительного средства 15 в виде ленты ориентированы вдоль третьего направления 6, а волокна 5' второго дополнительного средства 16 в виде ленты ориентированы в четвертом направлении 7. Хотя первое дополнительное средство 15 в виде ленты и второе дополнительное средство 16 в виде ленты могут быть разными средствами в виде лент и могут, например, содержать разные полимерные материалы, армирующие волокна, и т.д., первые и вторые дополнительные средства 15, 16 в виде ленты также могут быть выполнены из одной и той же ленты, например, могут быть выполнены из первого дополнительного средства 15 в виде ленты.

На фиг.3b показан пример заготовки 12, вырезанной из второго средства 16 в виде ленты и наложенной на первое дополнительное средство 15 в виде ленты. Хотя заготовки 12 могут быть наложены на первое дополнительное средство 15 в виде ленты таким образом, что продольное направление второго средства 16 в виде ленты проходит вдоль направления, по существу перпендикулярного продольному направлению первого дополнительного средства в виде ленты, как показано на фиг.3b, изобретение этим не ограничивается и первое дополнительное средство 15 в виде ленты может также проходить под любым другим углом, в зависимости, например, от применения кольца 1. В случае когда заготовки 12 проходят вдоль направления, по существу перпендикулярного продольному направлению первого дополнительного средства 15 в виде ленты, можно использовать заготовки 12 любой формы и размера, но предпочтительно длина заготовки 12 в продольном направлении второго дополнительного средства 16 в виде ленты должна быть по существу равна ширине первого дополнительного средства 15 в виде ленты для того, чтобы толщина средства 2 в виде ленты, получаемая путем наложения второго дополнительного средства 16 в виде ленты поверх первого дополнительного средства 15 в виде ленты, была по существу постоянной по всей ширине средства 2 в виде ленты. Когда заготовки 12 расположены вдоль другого направления, то подбирают такую длину заготовок 12 в продольном направлении второго дополнительного средства 16 в виде ленты и предпочтительно такое значение угла, вдоль которого вырезают заготовки 12 из второго дополнительного средства 16 в виде ленты, чтобы заготовки 12 при наложении на первое дополнительное средство 15 в виде ленты полностью их покрывали и по существу не выступали за края первого дополнительного средства 15 в виде ленты. Обычно волокна 5, 5' первого дополнительного средства 15 в виде ленты и второго дополнительного средства 16 в виде ленты проходят по существу непрерывно в продольном направлении первой 15 и второй 16 дополнительных лент. Путем изменения направления, вдоль которого проходят заготовки 12 относительного продольного направления первого средства 15 в виде ленты, например, путем изменения угла, вдоль которого вырезают заготовки 12 из второго дополнительного средства 16 в виде ленты и, соответственно, порядка наложения заготовок 12 на первое дополнительное средство 15 в виде ленты, можно регулировать второе направление 4 второй группы армирующих волокон 5', например, в зависимости от будущего применения кольца 1.

При формировании кольца 1 посредством намотки средства 2 в виде ленты предпочтительно намотку средства 2 в виде ленты выполняют вокруг оправки 9 в окружном направлении 10 кольца 1. Предпочтительно продольное направление 8 средства 2 в виде ленты во время намотки по существу параллельно, а предпочтительно - параллельно, круговому направлению 10 кольца 1. В таком случае ширина полученного кольца 1, измеренная в его осевом направлении 11, по существу, равна ширине средства 2 в виде ленты. Однако продольное направление 8 средства 2 в виде ленты во время намотки также можно периодически изменять относительно окружного направления 10 кольца таким образом, чтобы при формировании кольца 1 средство 2 в виде ленты спирально наматывалось вокруг оправки 9. Например, на фиг.3c показано сверху кольцо 1, полученное при спиральной намотке средства 2 в виде ленты вокруг оправки 9.

Если при формировании кольца 1 посредством намотки средства 2 в виде ленты, содержащего, как описано выше, первую и вторую группы армирующих волокон 5 и 5', продольное направление 8 средства 2 в виде ленты во время намотки по существу параллельно, а предпочтительно - параллельно, круговому направлению 10 кольца 1, то первое и второе направления 3, 4 волокон параллельны третьему и четвертому направлениям 6, 7 соответственно. Указанное кольцо 1, например, показано на фиг.3a и 3b.

Как показано в примере, представленном на фиг.3c, при формировании кольца 1 посредством спиральной намотки средства 2 в виде ленты вокруг оправки 9 во время намотки образуются по меньшей мере две группы армирующих волокон 5 и 5', поскольку при спиральной намотке средства 2 в виде ленты вокруг оправки направление его намотки периодически изменяется. Поэтому можно использовать средство 2 в виде ленты, в котором, например, армирующие волокна 5 и 5' проходят только в одном направлении относительно продольного направления 8 средства 2 в виде ленты, чтобы получить кольцо 1, содержащее первую и вторую группы армирующих волокон 5 и 5'. Однако также можно использовать средство 2 в виде ленты, уже содержащее первую вторую группы волокон 5 и 5', проходящих в третьем и четвертом направлениях 6 и 7, соответственно, как описано выше, например, чтобы создать дополнительные группы волокон, проходящих в дополнительном направлении. Однако это может быть определено специалистами в данной области техники в зависимости от будущих применений кольца 1.

После создания кольца 1 посредством намотки средства 2 в виде ленты вокруг оправки 9 или в процессе намотки средства 2 в виде ленты, если это средство 2 изготовлено из препрега, то препрег средства 2, то есть средство в виде ленты, по существу образующее кольцо 1, нагревают и отверждают для того, чтобы обеспечить тесную связь разных слоев средства 2, формирующего кольцо 1. Предпочтительно, нагрев и отверждение выполняют в процессе намотки средства в виде ленты, исключая, таким образом, необходимость проведения отдельных нагрева и отверждения.

Кольцо 1 согласно изобретению, предпочтительно полученное описанным выше способом, содержит по меньшей мере первую и вторую группы армирующих волокон 5 и 5', пропитанных высокотемпературным термопластичным материалом. Первая вторая группы армирующих волокон 5 и 5' проходят по существу непрерывно, соответственно, в первом направлении 3 и во втором направлении 4, которое отличается от первого направления 3 относительно окружного направления 10 кольца 1.

Указанное кольцо 1 согласно изобретению может применяться в уплотнительном узле, например, в качестве уплотнительного кольца или опорного кольца, при этом полученный уплотнительный узел содержит кольцо 1 согласно изобретению.

Кольцо 1, изготовленное способом согласно изобретению, содержит ленту, предпочтительно по существу средство 2 в виде ленты, точнее, средство 2 в виде ленты, описанное выше, которое намотано вокруг осевого направления 11 кольца 1. Как описано выше, средство 2 в виде ленты может быть спирально намотано вокруг осевого направления 11 кольца 1 или может быть намотано в окружном направлении 10 кольца 1, при этом продольное направление 8 средства 2 в виде ленты параллельно окружному направлению 10 кольца.

1. Способ изготовления кольца (1) из композиционного материала, предназначенного для использования в уплотнительном узле, включающий в себя этапы, на которых:
- обеспечивают наличие средства (2) в виде ленты из армирующих волокон (5, 5'), пропитанных высокотемпературным термопластичным материалом, и
- осуществляют намотку средства (2) в виде ленты вокруг оправки (9) для формирования кольца (1) таким образом, что первая группа (5) внедренных армирующих волокон проходит по существу непрерывно вдоль первого направления (3) относительно окружного направления (10) кольца (1),
отличающийся тем, что средство (2) в виде ленты наматывают таким образом, что вторая группа (5') внедренных армирующих волокон проходит по существу непрерывно во втором направлении (4), отличном от первого направления (3) относительно окружного направления (10) кольца (1).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что средство (2) в виде ленты наматывают в окружном направлении (10) кольца (1).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что средство (2) в виде ленты содержит первую группу (5) и вторую группу (5') волокон, причем первая и вторая группы (5, 5') волокон проходят по существу непрерывно в третьем и четвертом направлениях (6, 7), соответственно, при этом четвертое направление (7) отлично от третьего направления (6) относительно продольного направления (8) средства (2) в виде ленты.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что средство (2) в виде ленты содержит первую группу (5) и вторую группу (5') волокон, причем первая и вторая группы (5, 5') волокон проходят по существу непрерывно в третьем и четвертом направлениях (6, 7), соответственно, при этом четвертое направление (7) отлично от третьего направления (6) относительно продольного направления (8) средства (2) в виде ленты.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что средство в виде ленты наматывают таким образом, что первое и второе направления (3, 4) волокон параллельны третьему и четвертому направлениям (6, 7), соответственно.

6. Способ по любому из пп.3-5, отличающийся тем, что первая и вторая группы (5, 5') волокон образуют уток и основу тканого материала, соответственно.

7. Способ по любому из пп.3-5, отличающийся тем, что средство (2) в виде ленты имеет первый слой (13), содержащий первую группу волокон (5), и второй слой (14), содержащий вторую группу волокон (5') и наложенный на первый слой (13).

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что первый слой (13) выполнен из первого дополнительного средства (15) в виде ленты, содержащего одинаково ориентированные армирующие волокна (5), пропитанные высокотемпературным термопластичным материалом, а второй слой (14) выполнен из последовательно нарезанных заготовок (12) из второго дополнительного средства (16) в виде ленты, содержащего армирующие волокна (5'), пропитанные высокотемпературным термопластичным материалом и одинаково ориентированные в продольном направлении вторых дополнительных средств (16) в виде ленты, причем заготовки (12) вплотную наложены на первое дополнительное средство (15) в виде ленты в его продольном направлении (8) таким образом, что волокна (5) первого дополнительного средства (15) в виде ленты ориентированы в третьем направлении (6), а волокна (5') второго дополнительного средства (16) в виде ленты ориентированы в четвертом направлении (7).

9. Применение кольца (1) из композиционного материала в уплотнительном узле, содержащего по меньшей мере первую (5) и вторую (5') группы армирующих волокон, пропитанных высокотемпературным термопластичным материалом, проходящих непрерывно, соответственно, в первом направлении (3) и во втором направлении (4), отличном от первого направления (3) относительно окружного направления (10) кольца (1).

10. Применение кольца (1) по п.9 в качестве уплотнительного кольца в уплотнительном узле.

11. Применение кольца (1) по п.9 в качестве опорного кольца в уплотнительном узле.

12. Применение кольца (1) по любому из пп.9-11, в котором армирующие волокна (5, 5') выбраны из группы, содержащей стекловолокна, углеродные волокна, арамидные волокна или смесь двух или более указанных волокон.

13. Применение кольца (1) по любому пп.9-11, в котором высокотемпературный термопластичный материал представляет собой полиэфирэфиркетон (ПЭЭК).

14. Применение кольца (1) по п.12, в котором высокотемпературный термопластичный материал представляет собой полиэфирэфиркетон (ПЭЭК).

15. Применение кольца по любому из пп.9-11, 14, в котором кольцо изготовлено способом по любому из пп. 1-8.

16. Применение кольца по п.12, в котором кольцо изготовлено способом по любому из пп. 1-8.

17. Применение кольца по п.13, в котором кольцо изготовлено способом по любому из пп. 1-8.

18. Уплотнительный узел, содержащий кольцо (1) из композиционного материала, содержащее по меньшей мере первую (5) и вторую (5') группы армирующих волокон, пропитанных высокотемпературным термопластичным материалом, проходящих непрерывно, соответственно, в первом направлении (3) и во втором направлении (4), отличном от первого направления (3) относительно окружного направления (10) кольца (1).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вариантам способа изготовления детали из композиционного материала посредством наложения на оправку нескольких слоев усиливающих волокон.

Изобретение относится к удерживающей пленке, способу получения пленки и способу получения изделий из композитного материала. Удерживающая пленка включает пластичную полимерную несущую пленку, промежуточный слой антиадгезионного химического продукта, который покрывает переднюю сторону несущей пленки, предназначенную для вхождения в контакт с полуфабрикатом, который приведет к получению изделия из композитного материала, и поверхностный слой материала покрытия, наносимый на промежуточный слой по способу вакуумного осаждения из паровой фазы.

Изобретение относится к способу изготовления кольцеобразного или частично-кольцеобразного, содержащего армированный волокнами синтетический материал полуфабриката или детали из полуфабрикатов из волокнистого композитного материала.

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 технологии изготовления изделий из композиционных материалов (КМ), а именно сильфонных компенсаторов для магистральных трубопроводов. .

Изобретение относится к способу регулирования процесса изготовления элементов шины для колес транспортных средств, при котором, по меньшей мере, один удлиненный элемент, подаваемый выдачным элементом, распределяют на формующей опоре посредством, по меньшей мере, одного нажимного элемента, действующего на, по меньшей мере, один удлиненный элемент в направлении (Р) нажатия.

Изобретение обеспечивает выполнение высокотемпературных армированных волокнами полимерных нефтепромысловых труб. Изобретение включает в себя способ совмещения волоконного материала и высокотемпературной термоотвреждаемой смолы для создания высокоэффективного композитного материала. Композитный материал преобразуется в нефтепромысловую трубу, которая может быть использована во множестве скважинных применений. Способ совмещения высокоэффективных материалов с низкомодульными высокотемпературными материалами покрытия во время процесса изготовления выполняет композитные трубчатые изделия, которые могут выдерживать продолжительное воздействие вредоносных скважинных текучих сред в высокотемпературных и агрессивных скважинных средах. 7 н. и 28 з.п. ф-лы, 15 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.

Изобретение относится к устройству уплотнения для машины для намотки волокнистой структуры, а также к машине для намотки волокнистой текстуры на оправку для пропитки. Устройство уплотнения для машины для намотки волокнистой текстуры на оправку для пропитки содержит раму, имеющую установленный на ней ролик уплотнения для надавливания на внешнюю поверхность оправки для пропитки машины для намотки, и два колеса уплотнения. Каждое колесо выполнено с возможностью надавливать на угол, образованный между внешней поверхностью и боковой пластиной оправки для пропитки. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх