Способ получения трубчатого плетеного изделия и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2610394:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)
Изобретения относятся к области получения изделий из композиционных материалов на основе прочных нитей типа стекловолокна и полимерного связующего и предназначены для производства труб, отводов, тройников, температурных компенсаторов, баллонов давления различной формы и других разнопрофильных армированных изделий. Устройство для получения трубчатого плетеного изделия включает вертикально закрепленную оправку, трехуровневый стол из концентрических колец с наклонными направляющими и группами катушек на них, расположенных равномерно по окружностям. Кольца установлены с возможностью вращения. На нижнем кольце размещена первая группа катушек, составляющая половину от общего числа. На верхнем и среднем кольцах размещена в равных долях вторая группа катушек. Устройство имеет привод и механизмы для перемещения колец и катушек. Способ получения трубчатого плетеного изделия путем вращения вокруг неподвижной оправки в противоположных направлениях по замкнутым, периодически пересекающимся траекториям двух групп равномерно распределенных катушек с нитями, установленных на кольцах, причем каждая нить одного направления проходит над и под нитями другого направления, при этом кольца с катушками вращаются непрерывно с одинаковой угловой скоростью, причем верхнее и среднее кольца вращаются вокруг оправки синхронно в одном направлении, нижнее кольцо в противоположном, катушки второй группы дополнительно перемещаются с одного кольца на другое в радиальном направлении, обходя нити первой группы катушек. Изобретения обеспечивают непрерывный плавный процесс плетения, повышают производительность плетения. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретения относятся к области получения изделий из композиционных материалов на основе прочных нитей типа стекловолокна и полимерного связующего и предназначены для производства труб, отводов, тройников, температурных компенсаторов, баллонов давления различной формы и других разнопрофильных армированных изделий.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу по совокупности признаков является способ получения трубчатого плетеного изделия (патент РФ №2291920 от 20.01.2007 г.). Способ заключается в создании на поверхности цилиндрической оправки плетеного изделия путем вращения вокруг нее в противоположных направлениях по сложным замкнутым пересекающимся траекториям двух групп равномерно распределенных катушек с нитями, при котором каждая нить одного направления проходит над и под нитями другого направления. При этом группы катушек перемещаются поочередно: одна в тангенциальном (окружном) направлении на один шаг, другая последовательно в радиальном, тангенциальном на один шаг и снова в радиальном направлениях, далее цикл многократно повторяется. По мере наработки плетенка плавно стягивается вверх с оправки и наматывается в виде рукава на приемный барабан. Данный способ принят за прототип.
Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым способом, включают вращения вокруг неподвижной оправки в противоположных направлениях по замкнутым. периодически пересекающимся траекториям двух групп равномерно распределенных катушек с нитями, установленных на кольцах, причем каждая нить одного направления проходит над и под нитями другого направления.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству по совокупности признаков является устройство для получения трубчатого плетеного изделия (патент РФ №2291920 от 20.01.2007 г.), содержащее трехуровневый стол, состоящий из концентрических колец: верхнее и среднее кольца имеют коническую форму, нижнее кольцо плоское, на кольцах расположены две группы катушек с нитями. Среднее и нижнее кольца имеют возможность поочередно пошагово вращаться по встречным направлениям, верхнее кольцо неподвижное. Верхнее и среднее кольца имеют радиальные направляющие, по ним с помощью толкателей перемещается одна группа катушек. Устройство содержит привод и механизмы для вращения колец и радиального перемещения катушек. Наклон рабочих поверхностей конических колец имеют угол, равный углу между осью оправки и направлением нитей с нижнего кольца, верхнее и среднее кольца расположены с минимальным радиальным зазором, достаточным для прохода нитей с катушек нижнего кольца. Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым устройством, - вертикально закрепленная оправка; трехуровневый стол из концентрических колец с наклонными направляющими и группами катушек на них, расположенных равномерно по окружностям; нижнее и среднее кольца установлены с возможностью синхронного вращения вокруг оправки в противоположных направлениях; толкатели; привод и механизмы для перемещения колец и катушек.
Недостатком известных способа и устройства, принятых за прототип, является низкая производительность плетения из-за режима работы устройства, а именно из-за периодичности тангенциального движения среднего и нижнего колец, страгивания и остановок на каждом цикле плетения.
Задача, на решение которой направлены заявляемые изобретения, - обеспечение непрерывного плавного процесса плетения, повышение производительности плетения.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе получения трубчатого плетеного изделия путем вращения вокруг неподвижной оправки в противоположных направлениях по замкнутым, периодически пересекающимся траекториям двух групп равномерно распределенных катушек с нитями, установленных на кольцах, причем каждая нить одного направления проходит над и под нитями другого направления, согласно изобретению кольца с катушками вращаются непрерывно с одинаковой угловой скоростью, причем первую группу катушек, составляющую половину от общего числа, размещают на нижнем кольце, вторую группу катушек размещают в равных долях на верхнем и среднем кольцах, при этом катушки второй группы дополнительно перемещаются с одного кольца на другое в радиальном направлении, обходя нити первой группы катушек, а верхнее и среднее кольца вращаются вокруг оправки синхронно в одном направлении, нижнее кольцо в противоположном.
Отличительные признаки предлагаемого способа получения трубчатого плетеного изделия от прототипа: кольца с катушками вращаются непрерывно с одинаковой угловой скоростью; первую группу катушек, составляющую половину от общего числа, размещают на нижнем кольце; вторую группу катушек размещают в равных долях на верхнем и среднем кольцах; катушки второй группы дополнительно перемещаются с одного кольца на другое в радиальном направлении, обходя нити первой группы катушек; верхнее и среднее кольца вращаются вокруг оправки синхронно в одном направлении, а нижнее кольцо в противоположном.
Поставленная задача была решена также за счет того, что в известном устройстве для получения трубчатого плетеного изделия, включающем вертикально закрепленную оправку, трехуровневый стол из концентрических колец с наклонными направляющими и группами катушек на них, расположенных равномерно по окружностям, причем нижнее и среднее кольца установлены с возможностью синхронного вращения вокруг оправки в противоположных направлениях, толкатели, привод и механизмы для перемещения колец и катушек, согласно изобретению верхнее кольцо установлено с возможностью синхронного вращения вокруг оправки в направлении вращения среднего кольца, при этом на нижнем кольце размещена первая группа катушек, составляющая половину от общего числа, на верхнем и среднем кольцах размещена в равных долях вторая группа катушек и установлены толкатели с возможностью перемещения катушек по направляющим с одного кольца на другое между нитями первой группы катушек нижнего кольца.
Отличительными признаками предлагаемого устройства для получения трубчатого плетеного изделия от прототипа являются: верхнее кольцо установлено с возможностью синхронного вращения вокруг оправки в направлении вращения среднего кольца; на нижнем кольце размещена первая группа катушек, составляющая половину от общего числа; на верхнем и среднем кольцах размещена в равных долях вторая группа катушек и установлены толкатели с возможностью перемещения катушек по направляющим с одного кольца на другое между нитями первой группы катушек нижнего кольца.
Благодаря указанным отличительным признакам предлагаемых способа для получения трубчатого плетеного изделия и устройства для его осуществления обеспечивается плавность и непрерывность процесса плетения, улучшается режим работы механизмов и привода, увеличивается производительность плетения.
Предлагаемый способ и устройство поясняются чертежами, представленными на фиг. 1-4.
На фиг. 1 показаны траектории движения двух групп катушек относительно неподвижной оправки.
На фиг. 2 приведен фрагмент получаемого плетеного изделия.
На фиг. 3 показано устройство (вид сверху, катушки нижнего кольца заштрихованы).
На фиг. 4 приведено устройство (вид спереди, показаны только крайние катушки обеих групп).
Устройство представляет собой вертикальную конструкцию, ее центральной частью является стойка 1 с размещенной наверху цилиндрической оправкой 2, ее диаметр определяет поперечный размер плетеного изделия. Вокруг стойки расположены три концентрических плоских кольца 3, 4, 5, являющихся основными элементами трехуровневого стола. Верхнее 3 и среднее 4 кольца имеют возможность вращаться непрерывно, синхронно в одном направлении 6, а нижнее кольцо 5 - в противоположном направлении 7, с одинаковыми угловыми скоростями.
На кольцах 3, 4, 5 равномерно по окружностям расположены катушки 8, 9. На верхнем 3 и среднем 4 кольцах расположены катушки 8 второй группы. На нижнем кольце 5 размещена первая группа 9 катушек. При этом первая группа 9 катушек составляет половину от общего числа катушек. Катушки второй группы 8 делят на две равные части.
Катушки 8 имеют возможность перемещаться по наклонным радиальным направляющим 10 во встречных направлениях 11, 12 за счет толкателей 13, 14. С катушек 8, 9 сходят нити 15, 16 на оправку 2 (фиг. 4), здесь же показан фрагмент сплетенного изделия 17. Устройство также имеет привод и механизмы вращения трех колец и радиального перемещения катушек 8, специальный механизм для равномерного, медленного стягивания плетеного изделия 17 с оправки 2 по мере наработки и намотки на барабан в виде плоского рукава (эти элементы устройства на фигурах не показаны).
Устройство работает следующим образом.
Катушки с нитями устанавливают на все кольца в соответствии со схемами на фиг. 1, 3, 4. Первую половину 9 всех катушек размещают на нижнем кольце 5, вторую половину 8 делят на две равные части и устанавливают в направляющие 10 верхнего 3 и среднего 4 кольца. Далее контролируют начальное положение всех колец в соответствии со схемой на фиг. 3. Радиальные направляющие 10 колец 3, 4 должны располагаться попарно на одной прямой линии, катушки 9 нижнего кольца 5 должны занимать положение в соответствии со схемой точно посередине между соседними катушками 8; при необходимости для этого делается доворот колец. Концы всех нитей 15, 16 с катушек 8, 9 закрепляют наверху оправки 2, распределяя их равномерно по окружности, в результате чего образуется пространственный конусообразный веер. После запуска устройства, за счет привода и механизмов, одновременно начинают вращаться в непрерывном режиме с одинаковой угловой скоростью три кольца: кольца 3, 4 синхронно в одном направлении 6, например против часовой стрелки (фиг. 3), а кольцо 5 в противоположном направлении 7. Вместе с кольцами перемещаются обе группы катушек. Катушки 9 первой группы движутся по окружной траектории, по часовой стрелке (фиг. 1). Катушки 8 второй группы, кроме движения по окружности вокруг оправки, перемещаются по радиальным направляющим 10 толкателями 13 с кольца 3 на кольцо 4 и толкателями 14 с кольца 4 на кольцо 3. В результате сложения окружной Vок и радиальной Vp составляющих скоростей перемещения катушки 8 движутся по волнообразной замкнутой траектории, обходя нити 16, движущиеся во встречном окружном направлении. Таким образом, в процессе плетения на оправке нарабатывается изделие 17, которое с помощью специального механизма в непрерывном режиме плавно стягивается вверх с оправки 2 и наматывается в виде плоского рукава на приемный барабан. Полученное плетеное изделие в дальнейшем используется в качестве армирующего каркаса для деталей из композиционных материалов.
1. Способ получения трубчатого плетеного изделия путем вращения вокруг неподвижной оправки в противоположных направлениях по замкнутым, периодически пересекающимся траекториям двух групп равномерно распределенных катушек с нитями, установленных на кольцах, причем каждая нить одного направления проходит над и под нитями другого направления, отличающийся тем, что кольца с катушками вращаются непрерывно с одинаковой угловой скоростью, причем первую группу катушек, составляющую половину от общего числа, размещают на нижнем кольце, вторую группу катушек размещают в равных долях на верхнем и среднем кольцах, при этом катушки второй группы дополнительно перемещаются с одного кольца на другое в радиальном направлении, обходя нити первой группы катушек, а верхнее и среднее кольца вращаются вокруг оправки синхронно в одном направлении, нижнее кольцо в противоположном.
2. Устройство для получения трубчатого плетеного изделия, включающее вертикально закрепленную оправку, трехуровневый стол из концентрических колец с наклонными направляющими и группами катушек на них, расположенных равномерно по окружностям, причем нижнее и среднее кольца установлены с возможностью синхронного вращения вокруг оправки в противоположных направлениях, толкатели, привод и механизмы для перемещения колец и катушек, отличающееся тем, что верхнее кольцо установлено с возможностью синхронного вращения вокруг оправки в направлении вращения среднего кольца, при этом на нижнем кольце размещена первая группа катушек, составляющая половину от общего числа, на верхнем и среднем кольцах размещена в равных долях вторая группа катушек и установлены толкатели с возможностью перемещения катушек по направляющим с одного кольца на другое между нитями первой группы катушек нижнего кольца.
