Способ изготовления мембраны с криволинейной формой поверхности

 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способам изготовления герметичных, динамических мембран криволинейной формы, например для гидроаккумуляторов, и может найти применение в авиадвигателестроении. Размещенную на модели изделия ткань обрабатывают многократно спиртоводной смесью или смесью ацетона с водой, после каждой процедуры обработки производят разглаживание и сушку ткани, затем ткань закрепляют, по меньшей мере, в трех точках на модели изделия и осуществляют ее пропитку путем нанесения на ткань адгезионного состава и последующего нанесения, по меньшей мере, 2-х слоев герметизирующего клея с одновременным распылением при пропитке органического растворителя над поверхностью ткани, причем каждый слой герметизирующего клея подсушивают не менее 20 минут, пропитанную ткань выдерживают на воздухе не менее 20 часов, снимают с модели изделия, выворачивают, размещают на модели изделия и повторно осуществляют пропитку ткани и ее выдержку на воздухе. Изобретение позволяет повысить стабильность геометрических размеров мембраны при их серийном изготовлении, повысить надежность и сроки эксплуатации, упростить изготовление и сократить время изготовления. 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способам изготовления герметичных, динамических мембран криволинейной формы, например для гидроаккумуляторов, и может найти применение в авиадвигателестроении.

Известен способ изготовления мембраны, включающий обработку ткани растворителем, отмывку водой и сушку на воздухе (см. патент РФ №1392075, кл. B 01 D 13/04, опубл. 30.04.1988).

Недостатки известного способа - низкое качество мембраны вследствие отсутствия эквидистантности по форме.

Задача изобретения - повышение стабильности геометрических размеров мембраны криволинейной формы при их серийном изготовлении и повышение сроков эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления мембраны с криволинейной формой поверхности, включающем размещение ткани на модели изделия, ее обработку и пропитку, согласно изобретению размещенную на модели изделия ткань многократно обрабатывают спиртоводной смесью или смесью ацетона с водой, после каждой процедуры обработки производят разглаживание и сушку ткани, причем сушку ткани осуществляют при температуре от 18 до 200°С, затем ткань закрепляют на модели изделия, по меньшей мере, в трех точках, и осуществляют пропитку ткани путем нанесения на нее адгезионного состава и последующего нанесения, по меньшей мере, 2-х слоев герметизирующего клея с одновременным распылением при пропитке над поверхностью ткани органического растворителя, причем каждый слой герметизирующего клея подсушивают не менее 20 минут, после чего пропитанную ткань выдерживают на воздухе не менее 20 часов, после чего ее снимают с модели изделия, выворачивают, вновь размещают на модели изделия и повторно осуществляют пропитку ткани и ее выдержку на воздухе.

Указанный температурный диапазон от 18 до 200°С обусловлен следующим: при нагреве ткани ниже 18°С процесс сушки замедляется; при нагреве ткани выше 130°С материал ткани деструктируется и отходит от модели изделия.

Герметизирующий клей необходимо наносить, по меньшей мере, в два слоя, что позволяет перекрыть сквозные поры и дефекты, образование которых может иметь место после напыления первого слоя.

Каждый слой герметизирующего клея необходимо подсушить не менее 20 минут для достижения формоустойчивости, при которой появляется возможность нанесения последующего слоя без изменения толщины предыдущего, что дает возможность экспресс контроля толщины каждого слоя.

Пропитанную ткань необходимо выдержать на воздухе не менее 20 часов для предварительной вулканизации и образования формоустойчивости клея, при которой он отлипает от модели без разрушения поверхности мембраны.

Использование спиртоводной смеси обусловлено тем, что вода наилучшим образом притягивает ткань к модели, а спирт ускоряет процесс испарения и обезжиривает поверхности модели и ткани.

Использование смеси ацетона с водой также обусловлено тем, что вода наилучшим образом притягивает ткань к оснастке, а ацетон ускоряет процесс испарения и обезжиривает поверхности модели и ткани.

Ткань необходимо закрепить на модели изделия, по меньшей мере, в трех точках. В противном случае, при пропитке ткани, возможен отрыв ткани от модели изделия.

Можно использовать ткань, подвижность утка которой относительно основы от 1° до 10°. Указанные ткани относятся к малодрапируемым тканям. Их выбор обусловлен тем, что данная ткань соответствует требованиям по отсутствию растяжений и стабильности геометрических размеров мембран с криволинейной формой поверхности в процессе свободных динамических испытаний и работы в агрегате, например гидроаккумуляторе.

Для изготовления мембраны можно использовать капроновую ткань, что позволяет строго выдерживать геометрические размеры мембраны в процессе эксплуатации без растяжений, так как капроновая ткань малодрапируема и обладает высокими прочностными характеристиками.

Модель изделия может иметь криволинейную поверхность, что позволяет изготавливать мембраны заданной криволинейной формы.

Модель изделия может быть выполнена выпуклой с поверхностью двойной кривизны, переходящей в плоскую поверхность, что также позволяет изготавливать мембраны заданной формы.

Для ускорения процесса сушки можно применять спиртоводную смесь, состоящую на 15-60% из спирта.

Также для ускорения процесса сушки можно применять смесь ацетона с водой, состоящую на 15-60% из ацетона.

Пропитку ткани можно осуществлять путем покраски из краскораспылителя, что позволяет равномерно нанести адгезионный состав и клей на поверхность ткани с заданными разнотолщинностью и качеством поверхности.

Ткань можно обрабатывать спиртоводной смесью или смесью ацетона с водой не менее 4 раз; благодаря этому ткань более точно повторяет форму модели изделия.

Для повышения точности геометрических размеров мембраны ткань можно разглаживать неметаллическими шпателями.

В качестве неметаллических шпателей можно использовать полиэтиленовые или полипропиленовые пластины, что также повышает точность геометрических размеров мембраны.

Ткань можно сушить термовоздушным пистолетом, что ускоряет процесс изготовления и улучшает качество прилегания ткани на поверхности модели.

В качестве адгезионного состава можно использовать состав, обладающий адгезионными свойствами к ткани и/или герметизирующему клею, что позволяет получить герметичную, монолитную мембрану.

Для равномерного напыления и достаточного проникновения клея в ткань, а также для повышения устойчивости к циклическим нагрузкам адгезионный состав может содержать: базовый компонент 28 в.ч., вулканизирующий компонент 6 в.ч., растворяющий компонент 60 в.ч., при этом герметизирующий клей имеет следующий состав: каучуковый раствор 327 в.ч., растворяющий компонент 400 в.ч., вулканизирующая группа - 5,9 в.ч.

В качестве органического растворителя можно использовать этилацетат. Это необходимо для наилучшей гомогенизации резинового клея, так как этилацетат по своей природе наиболее схож с адгезионным составом и материалом герметизирующего клея.

На фиг.1 схематично изображено устройство для реализации способа (продольный разрез); на фиг.2 - вид сверху фиг.1.

Устройство для реализации способа содержит модель изделия 1, закрепленную на модели изделия 1 ткань 2 с припуском, рабочий стол 3, средства крепления ткани 4.

Конкретная реализация способа рассмотрена на примере изготовления динамической мембраны гидроаккумулятора маслосистемы авиационного двигателя “АИ-222”.

Модель изделия (оснастка) имеет криволинейную поверхность, переходящую в плоскую поверхность (фланец). Соединение поверхности с плоской поверхностью (фланцем) выполнено в виде параболического перехода.

Модель изделия выполнена из дюрали Д-16, так как данный материал обладает высокой стойкостью к коррозии и относительно малым весом. Для основы мембраны используют малодрапируемую капроновую ткань (артикул 56023 или 22010(1)).

На рабочем столе 3 устанавливают модель изделия 1. Размещают ткань 2 на модели изделия 1 с равномерно выходящим за криволинейную поверхность и плоскую поверхность (фланец) припуском ткани 2.

Для повторения формы модели изделия ткань 2 четыре раза обрабатывают спиртоводной смесью, состоящей на 50% из дистиллированной воды и 50% ацетона непосредственно на модели изделия 1. (Возможна обработка ткани 4-6 раз).

После каждой процедуры обработки (усадки) ткани 2 производят разглаживание ткани 2 по криволинейной и плоской поверхностям модели изделия 1 эластичными полиэтиленовыми шпателями для удаления пузырьков воздуха, что позволяет наиболее точно повторить форму модели изделия и получить высокое качество поверхности мембраны.

После каждой операции разглаживания осуществляют сушку ткани на воздухе в специально отведенном технологическом помещении при нормальных условиях (нормальные условия: температура 18-25°C, относительная влажность воздуха 60-90%, давление 748-760 мм рт. столба), осуществляя таким образом постепенное придание ткани заданной формы, причем после последнего, четвертого раза, разглаживания необходимо сушить ткань 2 при температуре 120°С, что позволяет наилучшим образом усадить ткань 2 по модели изделия 1, причем для ускорения процесса сушку используют термовоздушный пистолет. После последней, четвертой, сушки ткань 2 принимает окончательную форму, точно повторяющую форму модели изделия 1. После этого ткань 2 механически закрепляют при помощи средств крепления 4 припуск ткани 2 на рабочем столе 3 через модель изделия 1. Средства крепления 4 ткани 2 представляют собой пружинно винтовые зажимы, установленные на рабочем столе 3.

После этого осуществляют пропитку ткани 2 следующим образом.

Готовят адгезионный клеевой состав “Кр-5-18” со следующей концентрацией:

“КР-5-18” базовый компонент А-28 в.ч. (9%-ного).

Смола “ФР-12” вулканизирующий компонент Б-6 в.ч.

Растворяющий компонент (этилацетат) С-60 в.ч.

и производят его равномерное напыление из краскораспылителя в один слой на ткань 2, обработанную (усаженную) по модели изделия 1, с одновременным распылением из краскораспылителя органического растворителя, в данном случае, чистого этилацетата. Клей необходимо готовить заранее, но не ранее 24 часов до начала использования (напыления), так как срок его жизнеспособности 40-48 часов.

Готовят герметизирующий резиновый клей марки “ВКР-12” со следующей концентрацией:

Каучуковый раствор “ВРС-12” 327 в.ч. (26%-ного)

Растворяющий компонент (этилацетат) 400 в.ч.

Вулканизирующая группа:

Каптакс 2,7 в.ч.

Сера 0,5 в.ч.

Дифенилгуанидин 2,7 в.ч.

и производят его напыление из краскораспылителя по адгезионному составу в несколько слоев (но не менее двух слоев) в зависимости от требуемой толщины мембраны. Причем во время нанесения герметизирующего резинового клея марки “ВКР-12” распыляют из краскораспылителя чистый этилацетат. Каждый слой герметизирующего резинового клея подсушивают от 20 до 60 минут.

После пропитки ткань 2 сушат на воздухе 24 часа, после чего снимают с модели изделия 1, выворачивают (т.е. переворачивают внутренней “изнаночной” стороной), вновь размещают на модели изделия (без обработки (усадки) спиртоводной смесью) и повторяют пропитку ткани, после этого мембрану выдерживают на модели изделия 1-24 часа.

После съема мембраны с модели 1, ее выдерживают на воздухе без доступа света 7 суток, затем ее закрепляют через технологический припуск по периметру на ровную плиту механическим способом через уплотняющую прокладку. После этого мембрану вместе с плитой помещают в водяную ванну, и между плитой и мембраной подается воздух под давлением 0,08 МПа. Затем производят выдержку мембраны под указанным давлением 20 минут, при этом визуально проверяют мембрану на отсутствие просачивания воздушных пузырьков через ее поверхность (проверка на герметичность). Если воздушные пузырьки отсутствуют, то мембрана признается годной и готова к сборке в маслоагрегат (гидроаккумулятор) и эксплуатации. Если обнаруживаются пузырьки воздуха, то мембрана выбраковывается, признается не герметичной и негодной к эксплуатации.

В случае, когда кривизна модели значительна и ткань не повторяет ее формы по указанному способу, то надо применять ткань-заготовку джакартового плетения.

В случае, когда модель изделия выполнена иной формы, отличной от формы, рассмотренной в примере конкретной реализации способа, последовательность операций способа сохраняется.

Формула изобретения

1. Способ изготовления мембраны с криволинейной формой поверхности, включающий размещение ткани на модели изделия, ее обработку и пропитку, отличающийся тем, что размещенную на модели изделия ткань многократно обрабатывают спиртоводной смесью или смесью ацетона с водой, после каждой процедуры обработки производят разглаживание и сушку ткани, причем сушку ткани осуществляют при температуре от 18 до 200°С, затем ткань закрепляют на модели изделия, по меньшей мере, в трех точках и осуществляют пропитку ткани путем нанесения на нее адгезионного состава и последующего нанесения, по меньшей мере, двух слоев герметизирующего клея с одновременным распылением при пропитке над поверхностью ткани органического растворителя, причем каждый слой герметизирующего клея подсушивают не менее 20 мин, после чего пропитанную ткань выдерживают на воздухе не менее 20 ч, затем снимают ее с модели изделия, выворачивают, вновь размещают на модели изделия и повторно осуществляют пропитку ткани и ее выдержку на воздухе.

2. Способ изготовления мембраны по п.1, отличающийся тем, что используют ткань, подвижность утка которой относительно основы от 1 до 10°.

3. Способ изготовления мембраны по п.2, отличающийся тем, что используют капроновую ткань.

4. Способ изготовления мембраны по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что модель изделия имеет криволинейную поверхность.

5. Способ изготовления мембраны по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что модель изделия выполнена выпуклой с поверхностью двойной кривизны, переходящей в плоскую поверхность.

6. Способ изготовления мембраны по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что спиртоводная смесь состоит на 15-60% из спирта.

7. Способ изготовления мембраны по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что смесь ацетона с водой состоит на 15-60% из ацетона.

8. Способ изготовления мембраны по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что пропитку осуществляют путем покраски из краскораспылителя.

9. Способ изготовления мембраны по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что ткань обрабатывают спиртоводной смесью или смесью ацетона с водой не менее 4 раз.

10. Способ изготовления мембраны по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что разглаживают ткань неметаллическими шпателями.

11. Способ изготовления мембраны по п.10, отличающийся тем, что в качестве неметаллических шпателей используют полиэтиленовые или полипропиленовые пластины.

12. Способ изготовления мембраны по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что ткань сушат термовоздушным пистолетом.

13. Способ изготовления мембраны по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что в качестве адгезионного состава используют состав, обладающий адгезионными свойствами к ткани и/или герметизирующему клею.

14. Способ изготовления мембраны по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что адгезионный состав содержит: базовый компонент 28 вес.ч., вулканизирующий компонент 6 вес.ч., растворяющий компонент 60 вес.ч., при этом применяется герметизирующий клей следующего состава: каучуковый раствор 327 вес.ч., растворяющий компонент 400 вес.ч., вулканизирующая группа 5,9 вес.ч.

15. Способ изготовления мембраны по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют этилацетат.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2