Устройство спиральной намотки технологической линии для производства композитной арматуры

Авторы патента:

E04C5/07 - из неметаллического материала, например стекла, пластмассы или частично из металла (металлические элементы с покрытиями, не являющимися частью конструкции E04C 5/01)

Владельцы патента RU 2636061:

Гетунов Александр Николаевич (RU)

Изобретение относится к устройствам спиральной намотки обмоточного жгута при изготовлении композитной арматуры. Технический результат - увеличение длины композитной арматуры за счет увеличения объема паковок с обмоточным жгутом на двух катушках и непрерывности намотки обмоточного жгута при одновременном повышении качества композитной арматуры путем уменьшения угла подъема витков обмоточного жгута при одновременном снижении шума и вибрации узла намоточного механизма технологической линии и снижении количества остановок линии, что ведет к повышению производительности. В устройстве спиральной намотки технологической линии для производства композитной арматуры, включающей последовательно установленные шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, устройство спиральной намотки из двух узлов, установленных друг за другом и каждый из которых включает катушку обмоточного жгута с нитеводителем, полимеризационные камеры, тянущее устройство, узлы резки и сматывания, каждый узел спиральной намотки выполнен в виде трубы круглого сечения для продвижения жгута и длиной не менее полутора длин катушки обмоточного жгута, установленной в подшипниках, с одной стороны через цепную передачу труба соединена с приводом электродвигателя, а на противоположном конце трубы размещен нитеводитель с глазком на расстоянии С от оси трубы, где Rmax≤С≤Rmax+50, где Rmax - максимальный радиус паковки обмоточного жгута, а катушка обмоточного жгута закреплена соосно с основной трубой на подшипниках, установленных на наружной поверхности трубы с возможностью свободного вращения, и жестко соединена с полумуфтой с возможностью соединения с другой полумуфтой, расположенной на основной трубе, причем основные трубы узлов намотки расположены на расстоянии С≤Н≤С+20 мм друг от друга. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологическим линиям для изготовления арматурных элементов для армирования строительных конструкций, а именно к устройствам спиральной намотки обмоточного жгута при изготовлении композитной арматуры.

Композитную арматуру получают из стекловолоконного ровинга с нескольких катушек, который пропитывают двухкомпонентной эпоксидной смолой. Затем ровинги собирают в пучок (от количества ровингов зависит диаметр композитной арматуры). Полученный пучок обматывают спиральной намоткой обмоточным жгутом, что формирует жгут фиксированного диаметра, который далее тянут в полимеризационную камеру, затем композитная арматура остужается, сушится, режется на участки необходимой длины и сматывается в удобные бухты. Такая упаковка композитной арматуры придает ей компактность в складировании и транспортировке.

Из уровня техники известна технологическая линия для изготовления композитной арматуры, включающая последовательно установленные шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, узел спиральной намотки, узел предотвращения скрутки волокон, полимеризационные камеры, тянущее устройство, узлы резки и сматывания, причем каждый из двух узлов спиральной намотки состоит из двух катушек обмоточного жгута, расположенных на диске, который установлен на втулке, на цилиндрической поверхности которой выполнены продольные Т-образные пазы различной длины, причем количество пазов соответствует количеству катушек обмоточного жгута. Продольная составляющая Т-образных пазов размещена на цилиндрической поверхности втулки, ориентирована параллельно оси втулки и берет начало с одного из торцов втулки, она предназначена для заправки обмоточного жгута. Размер Т-образного паза определяется шагом спиральной обмотки арматуры. (Патент РФ №2389853, МПК Е04С 5/07, опубл. 20.05.2010.)

Недостатком данной технологической линии является шум и вибрации узла намотки из-за установки катушек с обмоточным жгутом по обе стороны арматуры, небольшая длина композитной арматуры на выходе из-за малого объема паковки с обмоточным жгутом и низкая производительность из-за частых остановок линии на установку новых паковок и заправку обмоточных жгутов.

Техническим результатом заявляемого решения является устранение указанных недостатков, а именно: увеличение длины композитной арматуры за счет увеличения объема паковок с обмоточным жгутом на двух катушках и непрерывности намотки обмоточного жгута при одновременном повышении качества композитной арматуры путем уменьшения утла подъема витков обмоточного жгута при одновременном снижении шума и вибрации узла намоточного механизма технологической линии и снижении количества остановок линии, что ведет к повышению производительности.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве спиральной намотки технологической линии для производства композитной арматуры, включающей последовательно установленные шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, устройство спиральной намотки из двух узлов, установленных друг за другом и каждый из которых включает катушку обмоточного жгута с нитеводителем, полимеризационные камеры, тянущее устройство, узлы резки и сматывания, причем каждый узел спиральной намотки выполнен в виде трубы круглого сечения с отверстием для продвижения жгута и длиной не менее полутора длин катушки обмоточного жгута, которая установлена в подшипниках, с одной стороны через цепную передачу труба соединена с приводом электродвигателя, а на противоположном конце трубы размещен нитеводитель с глазком на расстоянии С от оси трубы, где Rmax≤С≤Rmax+50, где Rmax - максимальный радиус паковки обмоточного жгута, а катушка обмоточного жгута закреплена соосно с основной трубой на подшипниках, установленных на наружной поверхности трубы с возможностью свободного вращения, и жестко соединена с полумуфтой с возможностью соединения с другой полумуфтой, расположенной на основной трубе, причем основные трубы узлов намотки расположены на расстоянии С≤Н≤С+20 мм друг от друга.

Существенными отличиями созданного устройства является взаимное расположение деталей каждого из узлов намотки, а именно: при известности элементов устройства только их совокупное использование и взаимное расположение обеспечивает достижение заявляемого технического результата.

Устройство спиральной намотки технологической линии для производства композитной арматуры состоит из двух одинаковых узлов спиральной намотки, включающих основные трубы 1 и 17, расположенные на одной оси с расстоянием между ними Н в пределах С+20 мм ≥Н≥С, где С - расстояние от глазка нитеводителя до оси основной трубы.

Расстояние Н выбирают из следующих соображений. Точка набегания обмоточного жгута отстоит от координаты нитеводителя с глазком на расстоянии L=С tgα,

где С - расстояние от глазка нитеводителя до оси основной трубы, мм;

α - угол подъема витков спирали, град.

Исходя из предельного значения угла подъема витков α=45°, получаем L=C.

Таким образом, Н≥С. С другой стороны увеличение расстояния Н между узлами I и II нежелательно и приводит к увеличению свободной длины жгута 2 и к увеличению его прогиба (поперечного перемещения) при работе. Поэтому ограничиваем расстояние Н величиной Н≤С+20 мм.

Следовательно, С≤Н≤С+20 мм.

На Фиг. 1 представлено схемное решение устройства спиральной намотки технологической линии для производства композитной арматуры,

где

I и II - узлы спиральной намотки;

1, 17 - основная труба;

2 – жгут;

3, 4 18, 19 - подшипники для основной трубы;

5, 20 - механическая передача;

6, 21 – двигатели;

7, 22 – катушки;

8, 9 23, 24 - подшипники для катушки с обмоточным жгутом;

10, 25 - нитеводители с глазком;

11, 29 - паковки обмоточного жгута;

12 - обмоточный жгут.

Муфта состоит из двух полумуфт:

13, 26 - полумуфты жестко соединенные с катушкой;

14, 27 - полумуфты соединенные с основной трубой 1, 17 шпоночным соединением с возможностью осевого перемещения вдоль оси основной трубы 1, 17;

15, 28 – переключатели;

16 - подача обмотки жгута на катушку.

Каждый из узлов спиральной намотки, например узел 1, технологической линии для производства композитной арматуры состоит из основной трубы 1 с внутренним диаметром не менее 22 мм, которая закреплена в подшипниках 3, 4 и внутри которой расположен жгут 2, например, из стекловолокна. Труба 1 приводится во вращательное движение через механическую передачу 5 от электродвигателя 6.

Катушка 7 закреплена на подшипниках 8, 9 с возможностью вращения относительно трубы 1. На трубе 1 жестко установлен нитеводитель 10 с глазком. Расстояние С от глазка нитеводителя до оси трубы определено зависимостью Rmax≤С≤Rmax+50 мм, где Rmax - максимальный радиус паковки 11.

Каждый из узлов содержит муфту, установленную со стороны противоположной нитеводителю с глазком 10 относительно катушки 7 с паковкой 11 обмоточного жгута 12, состоящую из полумуфты 13, соединенной с катушкой 7, и полумуфты 14, соединенной с основной трубой 1 шпоночным соединением с возможностью осевого перемещения посредством переключателя 15. Переключатель 15 может находиться в двух положениях. Первое положение: полумуфты 13, 14 находятся в зацеплении и при этом катушка 7 жестко соединена с основной трубой 1. Второе положение: полумуфта 14 выведена из зацепления полумуфты 13, что обеспечивает свободное вращение катушки 7 относительно основной трубы 1.16 - подача обмотки жгута на катушку.

Работа каждого из двух узлов спиральной намотки технологической линии для производства композитной арматуры включает 3 режима, а цикл работы устройства протекает в 4 стадии (см. табл.)

1 режим. Намотка обмоточного жгута на катушку.

Подачу 16 обмоточного жгута 12 на катушку 7 (22) для образования паковки 11 (29) осуществляют с радиусом паковки, не превосходящим величину С, где С - расстояние от глазка нитеводителя 10 (25) до оси основной трубы 1 (17).

В этом режиме переключатель 15 (28) находится в положении, когда полумуфты 13, 14 (26, 27) находятся в зацеплении. При этом вращение от двигателя 6 (21) через механическую передачу 5, (20) передается на основную трубу 1 (17) и через полумуфты 13, 14 (26, 27) на катушку 7 (22) с паковкой 11 (29). В результате обмоточный жгут 12 наматывается на катушку 7 (22) до достижения заданного радиуса намотки Rmax. После чего двигатель 6 останавливают.

2 режим. Подготовка к рабочему режиму.

В этом режиме обмоточная нить 12 заправлена в глазок нитеводителя 10 (25), полумуфты 13, 14 (26, 27) выведены из зацепления переключателем 15, (28). Устройство готово к выполнению 3 режима.

3 режим. Работа обмоточного узла.

В режиме 3 полумуфты 13, 14 (26, 27) выведены из зацепления. Жгут 2 движется внутри основной трубы 1 (7) с постоянной скоростью. Основная труба 1 (7) вместе с закрепленным на ней нитеводителем с глазком 10 (25) приводится во вращение от электродвигателя 6 (21) через механическую передачу, например цепную 5 (20). Обмоточный жгут 12 сматывается с наружной поверхности паковки 11 (29), проходит через глазок нитеводителя 10 (25) и обматывается вокруг жгута 2.

В процессе работы устройства жгут 2 движется внутри основной трубы 1 (17) с постоянной скоростью V, а основная труба 1 (17) вращается вместе с закрепленным на ней нитеводителем с глазком 10 (25) с угловой скоростью ω.

Обмоточный жгут 12 обматывается вокруг движущегося жгута 2, образуя на его поверхности спираль, которая характеризуется диаметром спирали d, шагом витков спирали h и углом подъема витков спирали α. Диаметр спирали d равен диаметру жгута 2. Шаг витков h получают из соотношения

где

h - шаг витков спирали, мм,

V - скорость движения жгута 2, мм/сек,

ω - угловая скорость вращения основной трубы 1 (17), рад/сек.

Угол подъема витков спирали α определяют из выражения

где

α - угол подъема витков спирали, град,

d - диаметр спирали, мм.

Таким образом, изменяя соотношения между V и ω, получают различные значения шага витков спирали h или для заданных значений V (из технологических требований) и h (исходя из требований к композитной арматуре) получают необходимую угловую скорость вращения основной трубы 1 (17)

Обмоточный жгут 12 обматываясь вокруг жгута 2 движется через глазок нитеводителя 10 (25) со скоростью V_ж, которая определяется сложением продольной скорости и окружной скорости обмоточного жгута

где V_ж - скорость потребления обмоточного жгута, мм/сек.

Обмоточный жгут 12 проходя через глазок нитеводителя 10 (25) со скоростью V_ж увлекает за собой паковку 11 (29) с катушкой 7 (22) и сообщает ей дополнительную угловую скорость относительно основной трубы 1 (17)

где

ω_доп - угловая скорость катушки 7 (22) с паковкой 11 (29) относительно основной трубы 1 (17), рад/сек,

V_ж - скорость потребления жгута, мм/сек,

R - радиус паковки 11 (29), мм.

Таким образом, полная угловая скорость катушки 7 (22) с паковкой 11 (29) составит:

ω_пак=ω+ω_доп,

где ω_пак - угловая скорость катушки 7 (22) с паковкой 11 (29), рад/сек.

Работа устройства спиральной намотки жгута происходит последовательно в 4 стадии.

В технологической линии при изготовлении композитной арматуры после прохождения пучка из ровингов через формовочный узел последний поступает в узел спиральной намотки с постоянной скоростью.

На первой стадии спиральная намотка жгута 2 производится II узлом, а I узел находится в режиме 1, когда происходит наматывание обмоточного жгута 12 на катушку 7.

По достижении радиуса паковки в I узле максимального значения R_max устройство переходит на 2 стадию. При этом спиральная обмотка жгута 2 продолжает производиться II узлом нитеводителем с глазком 25 вокруг жгута 2 образуя спираль на поверхности жгута 2, проходя участок Н (расстояние между узлом I и II), а узел I переходит на режим 2 подготовки к рабочему режиму.

Когда на катушке 22 узла II заканчивается обмоточный жгут 12, устройство переходит на 3 стадию работы, а именно: оператор заправляет обмоточный жгут 12 в нитеводитель с глазком 10 узла I и обмотка жгута начинает выполняться узлом I. При этом возможно получение участка композитной арматуры, на котором обмотка выполнена двумя обмоточными жгутами с I и II узлов, что не снижает качества получаемой арматуры. При этом II узел переходит в 1 режим работы, когда происходит наматывание обмоточного жгута 12 на катушку 22.

По достижении радиуса паковки 29 во II узле максимального значения Rmax устройство переходит на 4 стадию работы. При этом обмотка жгута 2 обмоточным жгутом 12 осуществляется намоточным узлом I, намоточный узел II работает на 2 режиме.

Переход с 4 стадии работы механизма на 1 стадию происходит следующим образом.

Когда на катушке 7 узла I остается 6-10 витков обмоточного жгута 12, оператор заправляет обмоточный жгут 12 в зону обмотки и включает узел II в режим 3 обмотки жгута. После того как на катушке 7 узла I заканчивается обмоточный жгут 12, узел I переходит в 1 режим работы.

После чего цикл обмотки повторяется.

Таким образом, процесс работы узла спиральной намотки технологической линии для изготовления композитной арматуры происходит непрерывно и не требует остановки линии, что ведет к увеличению длины композитной арматуры при намотке, а следовательно, повышению производительности.

В отличие от прототипа заявляемое устройство позволяет производить однозаходную обмотку, что приводит к уменьшению угла подъема витков обмоточного жгута 2, как следствие, к увеличению усилия вырывания арматуры. Кроме того, расположение паковки с обмоточным жгутом соосно с основной трубой позволяет снизить динамические нагрузки и, как следствие, уменьшить шум и вибрации механизма. Кроме этого, соосное расположение паковки с обмоточным жгутом позволяет формировать паковку большего радиуса, что увеличивает периоды времени между переключениями со стадии на стадию и уменьшить тем самым время обслуживания технологической линии.

Устройство спиральной намотки технологической линии для производства композитной арматуры, включающей последовательно установленные шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, устройство спиральной намотки из двух узлов, установленных друг за другом и каждый из которых включает катушку обмоточного жгута с нитеводителем, полимеризационные камеры, тянущее устройство, узлы резки и сматывания, отличающееся тем, что каждый узел спиральной намотки выполнен в виде трубы круглого сечения для продвижения жгута и длиной не менее полутора длин катушки обмоточного жгута, установленной в подшипниках, с одной стороны через цепную передачу труба соединена с приводом электродвигателя, а на противоположном конце трубы размещен нитеводитель с глазком на расстоянии С от оси трубы, где Rmax≤С≤Rmax+50, где Rmax - максимальной радиус паковки обмоточного жгута, а катушка обмоточного жгута закреплена соосно с основной трубой на подшипниках, установленных на наружной поверхности трубы с возможностью свободного вращения, и жестко соединена с полумуфтой с возможностью соединения с другой полумуфтой, расположенной на основной трубе, причем основные трубы узлов намотки расположены на расстоянии Н друг от друга в пределах С≤Н≤C+20 мм, где С - расстояние от глазка нитеводителя до оси основной трубы.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, конкретно к композитной строительной арматуре и способам ее производства. Композитный арматурный стержень включает скрученные друг с другом жгуты, включающие волокна и скрепленные полимерным связующим.

Способ изготовления стеклопластиковой арматуры // 2625823

Способ изготовления стеклопластиковой арматуры // 2622957

Способ изготовления стеклопластиковой арматуры // 2622954

Изобретение относится к производству стеклопластиковой арматуры для бетона. Способ изготовления стеклопластиковой арматуры предусматривает формование из стекловолокна жгута, его пропитку раствором полимерного связующего, формование заготовок с приданием им профиля до завершения процесса полимеризации связующего, отверждение связующего, до отверждения связующего между двумя заготовками полукруглого поперечного сечения, сложенными плоскостями, размещают пропитанную полимерным связующим ленту стеклохолста или ленту стеклоткани, края которой выступают из заготовок, после чего заготовки с лентой скручивают по винтовой линии.

Технологическая линия для изготовления композитной арматуры // 2620804

Изобретение относится к производству арматуры для армирования бетона. Изобретение направлено на повышение прочности арматуры и ее несущей способности.

Способ изготовления композитной арматуры // 2620803

Стержень из непрерывных волокон // 2620699

Изобретение относится к области строительства, а именно к арматуре композитной. Стержень из непрерывных волокон, пропитанный связующим, периодически разветвляется на два или более пучка волокон, образующих плоские или объемные геометрические фигуры, с последующим объединением пучков в один.

Способ изготовления стеклопластиковой арматуры // 2620510

Изобретение относится к производству стеклопластиковой арматуры для бетона. Cпособ изготовления стеклопластиковой арматуры предусматривает формование из стекловолокна жгута, его пропитку раствором полимерного связующего, формование заготовки прута с приданием ему профиля до завершения процесса полимеризации связующего, спиральную обмотку заготовки прута крученой нитью из стекловолокна, пропитанной связующим, отверждение связующего, перед обмоткой заготовки прута на крученой нити формируют узлы.

Способ изготовления стеклопластиковой арматуры // 2620508

Способ изготовления сетки из композитной арматуры // 2619606

Изобретение относится к производству армирующей сетки из композитной арматуры. Способ изготовления сетки из композитной арматуры путем помещения мест соединения стержней из композитного материала в мягкий материал и выдержки до затвердевания материала заключается в том, что в качестве материала используют быстротвердеющий цемент, который наносят дозами на поверхность, имеющую низкую адгезию к цементу, накладывают композитные стержни таким образом, чтобы места их пересечения находились в местах расположения доз цемента, вдавливают места пересечения стержней в цемент и осуществляют выдержку до затвердевания цемента.

Технологическая линия для изготовления композитной арматуры // 2637226

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологическим линиям для непрерывного изготовления арматурных элементов из полимерных композиционных материалов для армирования обычных и предварительно напряженных строительных конструкций. Технологическая линия для изготовления композитной арматуры включает последовательно установленные шпулярник, выравнивающее устройство в виде гребенки, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел в виде матрицы с продольными каналами, устройство спиральной намотки обмоточного жгута, установленное с образованием плоскости намотки, полимеризационную камеру, тянущее устройство и узлы резки и сматывания. Линия снабжена калибрующей втулкой, выполненной с возможностью принудительного вращения в направлении, противоположном направлению вращения намоточной головки, и установленной соосно намоточной головке так, что t<Dвхв, Dвхв=n1/2×dвкм, где t - осевое расстояние между плоскостью намотки намоточного жгута и выходным торцом калибрующей втулки; Dвхв - калибрующий диаметр втулки; n - количество продольных каналов матрицы; dвкм - калибрующий диаметр продольных каналов матрицы. Технический результат состоит в повышении качества композитной арматуры за счет уменьшения воздушных включений. 3 ил.

Способ соединения композитных стержней // 2644370

Изобретение относится к производству арматурной композитной сетки, а именно к неметаллическим арматурным материалам, которые используются для армирования каменной и кирпичной кладки, бетонных конструкций, для укрепления грунта, а также для ограждения и увеличения срока службы дорог. Способ соединения композитных стержней включает пропитку нитей полимером, наложение на скрученные пропитанные неотвержденные нити отвержденных композитных стержней, соединение путем механического вдавливания, отверждение и охлаждение пропитанных нитей и соединения. Пропитанные неотвержденные нити перед соединением с отвержденными композитными стержнями разделяют на две части, направляют в перевивочный узел, где обе части разводят в направлениях, перпендикулярных оси нитей, а между ними осуществляют подачу отвержденных полимерных композитных стержней, затем производят сведение частей неотвержденных нитей и перевивку за соединением путем вращения вокруг продольной оси, сопровождающуюся обжатием отвержденных композитных стержней с двух сторон, склеиванием в местах контактов и частичным заполнением полимером образующихся пустот за счет частичного выдавливания полимера. Способ соединения композитных стержней обеспечивает высокую прочность и надежность соединения в процессе его эксплуатации.