PL245038B1 - Urządzenie do wytwarzania zbiornika kulistego do gazu oraz sposób wytwarzania zbiornika kulistego do gazu - Google Patents

Abstract

Urządzenie do wytwarzania zbiornika kulistego do gazu zawiera korpus, w którego podstawie (2a) znajduje się niecka dla posadowienia korpusu zbiornika (1) w postaci kuli z tworzywa sztucznego. W szczelinach niecki znajdują się co najmniej dwie rolki napędowe (8a, 8b) napędzane w tę samą stronę, na których spoczywa korpus zbiornika (1). W ramieniu (3) korpusu urządzenia (16), ponad korpusem zbiornika (1) znajduje się co najmniej jedna rolka dociskowa (9) stabilizująca położenie korpusu (1) zbiornika w niecce (2b), przy czym urządzenie wyposażone jest w co najmniej jeden zespół szpuli (4) włókna (11). Podajnik włókna (11) na korpus zbiornika (1) jest nieruchomy, zaś każda z rolek napędowych (8a, 8b) zawiera własny zespół napędowy dociskany sprężyną zawieszenia do powierzchni korpusu zbiornika (1). Jedna rolka napędowa (8a) napędzana jest z prędkością V₁, inną niż druga rolka napędowa (8b) napędzana prędkością V₂. Różnica pomiędzy wartościami prędkości V₁ oraz V₂ wynosi nie mniej niż 0,01% i nie więcej niż 10% i rolki (8a, 8b) osadzone są w niecce korpusu (1). Na powierzchni niecki znajdują się dysze powietrzne (15) łożyska powietrznego. Sposób wytwarzania zbiornika kulistego do gazu polega na tym, że wytwarza się zbiornik kulisty z tworzywa sztucznego stanowiący ścianę wewnętrzną (1a) korpusu zbiornika (1), który umieszcza się we wklęsłej niecce na rolkach napędowych (8a, 8b). Pod korpusem zbiornika (1) wytwarza się w niecce łożysko powietrzne i wprawia się korpus zbiornika (1) w ruch obrotowy za pomocą rolek napędowych (8a, 8b) obracanych w tę samą stronę. W parze rolek napędowych (8a, 8b) korpusu zbiornika (1) jedną rolkę (8a) obraca się z większą prędkością obrotową V₁ niż drugą rolkę (8b), którą obraca się z mniejszą prędkością obrotową V₂, przy czym różnica prędkości obrotowej rolek (8a, 8b) wynosi od 0,01% do 10%.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania zbiornika kulistego do gazu oraz sposób wytwarzania zbiornika kulistego do gazu. Zbiornik jest przeznaczony do gromadzenia, transportu i przechowywania gazu pod wysokim ciśnieniem. Rozwiązanie dotyczy kompozytowych zbiorników wysokociśnieniowych typu III oraz typu IV oraz typu V., przewidzianych do pracy w zakresie 350 bar do 1000 bar.

Zbiornik ciśnieniowy kulisty do przechowywania gazu pod ciśnieniem posiada przewagę kształtu nad innymi formami zbiorników. Szacuje się, że optymalnie wykonany zbiornik kulisty o tej samej wytrzymałości wymaga zastosowania jedynie 70% materiału wzmacniającego w stosunku do zbiorników o innych kształtach, na przykład o kształcie cylindrycznym lub prostopadłościennym. Większość konstrukcji zbiorników stanowią jednak formy cylindryczne z dennicami ze względu na prostotę wykonania. Zbiorniki kuliste stanowią dużą część z konstrukcji naziemnych a także stanowią wyposażenie jednostek pływających do transportu skroplonych gazów.

W rozwiązaniu znanym z opisu patentowego zgłoszenia nr CN 110748785 przedstawiono technologię wykonania kompozytowego pojemnika gazowego z metalową wykładziną wewnętrzną i niemetalową wykładziną zewnętrzną z nawiniętymi włóknami. Zbiornik zawiera zewnętrzną warstwę z włókna. Kompozytowy zbiornik gazowy ma grubość ściany od 0,05 mm do 0,2 mm i średnicę od 100 mm do 1200 mm. Górną półkulę i dolną półkulę z aluminium zgrzewa się ze sobą. W górnej półkuli umieszcza się zawór. Następnie poleruje się zewnętrzną powierzchnię zbiornika metalowego wewnętrznego papierem ściernym 80-120 mesh, a następnie oczyszcza się wypolerowaną powierzchnię odczynnikiem etanolowym. Dalej napełnia się zbiornik surowcem piaskowym przez zawór, tak, aby piaskowy, luźny materiał był równomiernie rozłożony w wewnętrznym zbiorniku. Zbiornik wkłada się do pieca w celu wysuszenia i następnie ochłodzenia. Następnie miesza się żywicę epoksydową ze środkiem utwardzającym i przyspieszaczem w określonej proporcji i zanurza się w tym roztworze włókna węglowe. Następnie nawija się materiał z włókna węglowego. Najpierw do nawijania kilku warstw podłużnych warstw włókien stosuje się metodę nawijania płaskiego, a średnicę każdego otworu bieguna zwiększa się stopniowo, a następnie stosuje się metodę nawijania obręczy dla warstwy zewnętrznej. Następnie prowadzi się utwardzanie polegające na podgrzewaniu całości do 100 ± 5°C, utrzymywaniu temperatury przez 60-80 minut i następnie na chłodzeniu. Następnie wlewa się środek zmiękczający do wewnątrz, całkowicie zmiękcza się wewnętrzną warstwę piasku i wylewa się ją, a następnie odczynnikiem etanolowym czyści się wnętrze zbiornika.

W rozwiązaniu znanym z opisu patentowego CN 107246548 ujawniono inne rozwiązanie. Wysokociśnieniowy zbiornik w postaci stanowi w pełni owiniętą kompozytową butlę gazową z aluminiowym pojemnikiem wewnętrznym wzmocnionym włóknem węglowym. Pojemnik wewnętrzny składa się z aluminiowego dna oraz aluminiowego korpusu cylindra wewnętrznego pojemnika. Warstwa nawinięta z włókna węglowego na aluminiowym korpusie cylindra wewnętrznego pojemnika jest utworzona przez nawijanie na przemian podłużnej warstwy owijającej z włókna węglowego i pierścieniowej warstwy owijającej z włókna węglowego zgodnie z sekwencją układania w stos. Warstwa ochronna z włókna szklanego zapobiegająca uderzeniom jest dodatkowo owinięta na powierzchni całkowicie owiniętej warstwy z włókna węglowego. Warstwa lakieru poliuretanowego jest powlekana na zewnętrznej powierzchni aluminiowego pojemnika wewnętrznego jako powłoka odporna na korozję. Wysokociśnieniowy zbiornik, w pełni owinięty w postaci kompozytowej butli gazowej zapewnia korzystny rozkład pola naprężeń.

W kolejnym dokumencie patentowym nr US 2008/264551 ujawniono znany sposób wytwarzania zbiornika kompozytowego obejmujący szybką produkcję, która ma zastosowanie do zbiorników kompozytowych na wodór i inne gazy, zarówno w przypadku butli wysokociśnieniowych, jak i niskociśnieniowych. Proces wytwarzania obejmuje użycie wkładki z metalu lub tworzywa sztucznego, na którą owija się plecioną lub rozwiniętą preformę. Wykładzina owinięta suchym włóknem jest umieszczana w formie, a żywica wtryskiwana do wnęki utworzonej między wyłożeniem a zewnętrznymi ścianami formy. Wykładzina jest zalewana podgrzanym i/lub schłodzonym płynem pod ciśnieniem, umożliwiając w ten sposób pełną i niezależną kontrolę procesu z wnętrza wyłożenia zarówno dla fazy wtrysku żywicy, jak i utwardzania. Kontrola rozmieszczenia włókien jest określana poprzez połączenie dwuosiowego i trójosiowego oplotu/preformy oraz poprzez owijanie z kontrolowanym naprężeniem na wyściółce nośnej. W procesie owijania można stosować żywice termoutwardzalne lub termoplastyczne oraz dowolne z różnych wzmocnień włóknistych, takich jak włókna węglowe.

Znane są ponadto rozwiązania urządzeń do wytwarzania oplotów wykonywanych na kulistych zbiornikach kompozytowych, w szczególności oplotów z włókien węglowych z żywicą utwardzalną na powierzchni wewnętrznego zbiornika metalowego np. wykonanego z aluminium. Tego typu urządzenia posiadają znany zespół napędowy wykorzystujący rolki napędowe rotujące zbiornik metalowy oraz zespół rolek dociskowych stabilizujących rotację zbiornika. Urządzenia tego typu wyposażone są w podajniki włókna węglowego uprzednio nasycanego żywicą utwardzalną, przy czym zbiornik metalowy w trakcie procesu nawijania zazwyczaj obciążany jest materiałem ciekłym lub sypkim, co stabilizuje jego położenie w gnieździe korpusu.

Znane dotychczas ze stanu techniki sposoby nawijania wzmacniającej warstwy strukturalnej zbiorników bazują na obrocie kulistego naczynia wewnętrznego, najczęściej szczelnego, metalowego lub z tworzywa sztucznego, jako bryły obrotowej wzorca kształtu do nawijania włókna. Taki wzorzec obracany jest wokół jednej osi obrotu, a wokół obracającego się wzorca prowadzi się głowicę podającą włókno, wykonującą ruchy w trzech osiach swobody, tak aby opleść obracający się wzorzec wg zadanego algorytmu nawijania, obliczony tak, aby pokrycie kulistego naczynia wewnętrznego zapewniało założony rozkład sił przeciwdziałających parciu gazu wewnątrz zbiornika w warunkach jego eksploatacji.

Znane urządzenia do oplotu zbiorników kompozytowych korzystają zatem z urządzenia obrotowego, pozwalającego na sterowany obrót korpusu zbiornika wewnętrznego wokół jego osi obrotu jako bryły obrotowej oraz skorelowany w tym obrotem ruch głowicy podajnika włókna, pozwalający na dwa rodzaje oplotu: obwodowy wokół cylindrycznej części zbiornika oraz helikalny obejmujący również dennice zbiornika. Oba oploty mogą uzupełniać się nawzajem, jednak cechą wspólną tak powstających zbiorników jest ruch osiowy zbiornika wymuszony w maszynie obracającej zbiornik wewnętrzny, powodujący pokrycie powierzchni tego naczynia pożądanym wzorem oplotu obejmującym całą powierzchnię naczynia z pominięciem metalowych gniazd zaworowych w osi obrotu naczynia.

Istniejący sposób nawijania oplotu jest czasochłonny ze względu na skomplikowany ruch głowicy podającej włókno, opasujący i zmieniający kierunek podawania włókna w zależności od miejsca nad powierzchnią zbiornika wewnętrznego do nawijania. Aby dokładnie umieścić włókno w części zaokrąglonej dennicy, głowica podająca włókno musi płynnie w sposób synchroniczny z obrotem zmienić kierunek, obrócić włókno wokół siebie o 180° i rozpocząć kolejną ścieżkę nawijania w nieco przesuniętym miejscu w stosunku do poprzedniej warstwy. Taka organizacja procesu nawijania ze zmiennym położeniem głowicy powoduje spowolnienie ruchu obrotowego wzorca na czas przejścia głowicy wokół gniazda zaworowego, co powoduje, że cały proces zabiera dużo czasu, gdzie większe zbiorniki nawijane są nawet przez kilka dni. Ponadto istniejące procesy wymagają skrupulatnego przestrzegania algorytmu nawijania, aby pokrycie wzorca przebiegało ściśle według określonej ścieżki pokrycia, ponieważ w przeciwnym wypadku może nastąpić niekontrolowane ześlizgnięcie się włókna z powierzchni zbiornika, co kończy się przerwaniem procesu nawijania i nierzadko wybrakowaniem zbiornika. Urządzenia obrotowe wyposażone są z reguły w jedną głowicę podającą włókno na powierzchnię wzorca, ponieważ jego przebieg musi być ściśle kontrolowany przez obsługę urządzenia nawijającego.

Problemem do rozwiązania jest przyspieszenie wykonania zbiornika oraz umożliwienie podawania większej ilości włókien na powierzchnię korpusu zbiornika jednocześnie.

Według wynalazku, urządzenie do wytwarzania zbiornika kulistego do gazu zawiera korpus w którego podstawie znajduje się niecka dla posadowienia korpusu zbiornika w postaci kuli z tworzywa sztucznego. W szczelinach tej niecki znajdują się co najmniej dwie rolki napędowe napędzane w tę samą stronę, na których spoczywa korpus zbiornika. W ramieniu korpusu urządzenia, ponad korpusem zbiornika znajduje się co najmniej jedna rolka dociskowa, stabilizująca położenie korpusu zbiornika w niecce. Urządzenie wyposażone jest w co najmniej jeden zespół szpuli z włóknem.

Według wynalazku, urządzenie do wytwarzania zbiornika kulistego do gazu, charakteryzuje się tym, że zawiera nieruchomy podajnik włókna na korpus zbiornika, zaś każda z rolek napędowych zawiera własny zespół napędowy dociskany sprężyną zawieszenia do powierzchni korpusu zbiornika, przy czym jedna rolka napędowa napędzana jest z prędkością Vi, inną niż druga rolka napędowa napędzana prędkością V2, gdzie różnica pomiędzy wartościami prędkości Vi oraz V2 wynosi nie mniej niż 0,01% i nie więcej niż 10%. Rolki osadzone są w niecce korpusu urządzenia, przy czym na powierzchni niecki znajdują się dysze łożyska powietrznego.

Korpus urządzenia korzystnie jest połączony z nieruchomym podajnikiem włókna prowadzonego ze szpuli poprzez laminator i zawiera co najmniej jedną rolkę prowadzącą.

Żywica w laminatorze korzystnie zawiera inicjator polimeryzacji z inhibitorem promieniowania UV.

Podajnik włókna korzystnie prowadzi gotowe włókno bezpośrednio ze szpuli w postaci fabrycznie nasączonej żywicą podatną przy utwardzaniu na promieniowanie UV.

W innym korzystnym rozwiązaniu, na wyjściu włókna z podajnika znajduje się promiennik UV.

W innym korzystnym rozwiązaniu według wynalazku, dysze powietrza połączone są kanałami z kompresorem.

W kolejnym korzystnym rozwiązaniu dysze powietrza połączone są kanałami z instalacją sprężonego powietrza.

Według wynalazku, sposób wytwarzania zbiornika kulistego do gazu, polega na tym, że wytwarza się zbiornik kulisty z tworzywa sztucznego stanowiący ścianę wewnętrzną korpusu zbiornika i na przeciwległych biegunach kuli korpusu zbiornika mocuje się wewnętrzne elementy gniazda zaworowego. Następnie korpus zbiornika umieszcza się we wklęsłej niecce na rolkach napędowych i wypełnia się ten korpus zbiornika częściowo wodą.

Według wynalazku, sposób wytwarzania zbiornika kulistego do gazu charakteryzuje się tym, że, pod korpusem zbiornika wytwarza się w niecce łożysko powietrzne i wprawia się korpus zbiornika w ruch obrotowy za pomocą co najmniej dwóch rolek napędowych obracanych w tę samą stronę. Włókno prowadzi się za pomocą rolek prowadzących, poprzez nieruchomy podajnik włókna, a następnie poprzez strefę naświetlania promiennikiem ultrafioletowym UV, gdzie inicjuje się proces utwardzania. Dalej prowadzi się włókno na powierzchnię obracającego się korpusu zbiornika i tworzy się na zewnętrznej powierzchni ściany wewnętrznej zbiornika oplot w postaci ściany zewnętrznej zbiornika. W co najmniej jednej parze rolek napędowych korpusu zbiornika jedną rolkę obraca się z większą prędkością obrotową Vi niż drugą rolkę, którą obraca się z mniejszą prędkością obrotową V2, przy czym różnica prędkości obrotowej w parze rolek napędowych wynosi od 0.01% do 10%.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku, do podajnika włókna doprowadza się włókno ze szpuli, poprzez laminator zawierający żywicę utwardzalną.

Korpus zbiornika w trakcie tworzenia oplotu, korzystnie dociska się od góry do łożyska powietrznego na powierzchni niecki za pomocą co najmniej jednej rolki dociskowej współpracującej z powierzchnią korpusu zbiornika.

Podczas nawijania oplotu z włókna na korpus zbiornika nieruchomy podajnik włókna znajduje się korzystnie zawsze nad kołem wielkim korpusu zbiornika niezależnie od jego pozycji przy obrocie, a włókno nakłada się korzystnie na powierzchnię korpusu zbiornika po ortodromie odchylonej precesją obrotu.

Zbiornik wewnętrzny z tworzywa sztucznego, stanowiący wzorzec do nawijania włókna lewituje na poduszce powietrznej zasilanej z dysz półkulistej niecki maszyny sprężonym powietrzem. Ponieważ wymagana siła pochodząca jedynie z sił odrzutu powietrza z dysz łoża maszyny wymaga bardzo dużego wydatku objętościowego sprężonego powietrza, zastosowano nadciśnienie poduszki powietrznej w celu zapewnienia lewitacji kuli wzorca zamiast odrzutu tej kuli. W rozwiązaniu według wynalazku zaprojektowano pierścień uszczelniający w postaci obwodowego fartucha, utrzymującego w strefie pomiędzy niecką a wirującym korpusem zbiornika nadciśnienie dla lewitacji kulistego korpusu zbiornika, czyli swobodnego ruchu obrotowego w niecce urządzenia, w łożysku powietrznym.

Korpus zbiornika wprawiony w ruch obrotowy rolkami napędowymi sterowanymi serwomotorami, wykonuje ruch wokół dwóch osi obrotu wtórnego, jednej w osi stożka obrazu ścieżki kół napędowych po powierzchni kuli oraz drugiej powodującej ruch obrotowy tworzącej tego stożka na umownej płaszczyźnie podstawy urządzenia. Obracający się korpus zbiornika pobiera na swoją powierzchnię włókno tworzące oplot stanowiący ścianę zewnętrzną zbiornika. Oba ruchy nakładają się w środku ciężkości kuli korpusu zbiornika i są wynikową precesji osi kuli wymuszanej różnymi prędkościami rolek napędowych na których spoczywa kula korpusu zbiornika. Jeśli różnica prędkości pomiędzy rolkami napędowymi jest stała, to i precesja ruchu osi obrotu jest stała, jeśli natomiast różnica prędkości rolek napędowych podlega zmianie, to precesja osi podąża również za tymi zmianami. Pod określeniem precesja w tym opisie patentowym rozumie się zjawisko zmiany kierunku osi obrotu obracającego się ciała. Oś obrotu zmieniając swój kierunek, sama obraca się w przestrzeni zakreślając powierzchnię boczną zbliżoną do powierzchni bocznej stożka. Tą drogą umożliwiono sterowanie przebiegiem oplatania włóknem kuli korpusu zbiornika. Włókno podawane jest ze stałego punktu na powierzchni kuli wzorca na wysokości jej równika, a sama kula korpusu zbiornika wykonuje ruch obrotowy ze zmienną osią obrotu pod tym punktem podawania włókna, powodując pokrywanie włóknem kolejnych fragmentów powierzchni kuli korpusu zbiornika.

Ilość podajników włókna może być zwielokrotniona poprzez rozstawienie kolejnych nieruchomych podajników wokół obwodu kuli. W ten sposób jednocześnie podawać można kilka lub nawet kilkanaście włókien. Możliwe jest również zastosowanie w miejsce włókna, szerszej taśmy do oplotu. Odchylenie brzegów ścieżki taśmy jest niewielkie i w granicach tarcia bez poślizgu o powierzchnię kuli wzorca, a jej środek przebiega zawsze po kole wielkim.

Prędkość wirowania korpusu zbiornika w urządzeniu może być regulowana w szerokim zakresie ze względu na stabilność jego środka ciężkości oraz stabilność nieruchomych podajników włókna, czyli brak momentu bezwładności ruchu układu w trakcie pracy, a jedynym ograniczeniem tej prędkości są moment bezwładności pędu kuli oraz siły Coriolisa,

Rozpędzanie kuli w postaci korpusu zbiornika do roboczej prędkości obrotowej następuje jednak tylko raz przed rozpoczęciem nawijania oplotu, prędkość ta w przeciwieństwie do znanych ze stanu techniki urządzeń do nawijania nie zmienia się w trakcie nawijania, a potem tylko raz jest wytracana podczas hamowania gotowego zbiornika. Jedyną siłą do pokonania w trakcie wirowania jest siła momentu pędu wirującej kuli, która objawia się tendencją do chęci opuszczenia niecki urządzenia. Ten ruch obserwowany jest w postaci nierównomiernej, drgającej osi obrotu kuli i występuje jedynie wówczas, kiedy przekroczona jest graniczna wartość zmiany kierunku osi wzorca w wyniku wymuszonej precesji. Nie stanowi to jednak zagrożenia działania maszyny pod warunkiem zachowania niewielkiej różnicy prędkości rolek napędowych napędzanych znanymi serwomechanizmami. Ta różnica prędkości rolek mieści się w granicach do 10%. Dla przeciwdziałania temu zjawisku zaproponowano rolki dociskowe 9, utrzymujące korpus zbiornika 1 w niecce 2b.

Utwardzenie żywicy kompozytu przy znacznej prędkości obrotowej zostało rozwiązane poprzez zastosowanie znanego inhibitora promieniowania UV oddziaływującego na katalizator polimeryzacji, co razem powoduje szybkie, liczone w częściach sekundy twardnienie żywicy kompozytu, już podczas nawijania włókna w urządzeniu. Aby zastosować takie rozwiązania kompozyt jest laminowany znaną żywicą akrylową z inhibitorem UV, a urządzenie do nawijania zawiera w punktowy laser UV dla naświetlania podawanego na oplot włókna, oraz obwodową lampę UV. Proces naświetlania promieniowaniem UV może zostać dodatkowo uzupełniony miejscowym wygrzewaniem powierzchni kuli wzorca, aby spowodować końcowe utwardzenie kompozytu bez konieczności użycia autoklawu, zwykle stosowanego w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki.

Gniazda zaworowe korpusu zbiornika w trakcie operacji nakładania oplotu nie wystają ponad jego powierzchnię. Ruch wirowy korpusu zbiornika nie jest więc zakłócany obecnością króćców gniazd. Ponieważ jednak przebieg włókien na powierzchni korpusu zbiornika spowoduje zakrycie otworów na zawory, zastosowano wkręcany tymczasowo w otwór gniazda zaworowego stożkowy korek odchylający dla odchylenia przebiegu i ułożenia włókna wokół planowanego otworu na gniazda zaworowego. Wysokość korka odchylającego oraz jego stożek dobrane są tak, aby nie przeszkadzać w ruchu wirowym korpusu zbiornika, szczególnie w początkowej jego fazie, a pierścień uszczelniający łożysko powietrzne niecki urządzenia jest wystarczająco oddalony od powierzchni korpusu zbiornika oraz posiada elastyczne krawędzie w razie kolizji króćca z fartuchem uszczelniającym eliminując zakłócenie ruchu obrotowego naczynia.

Przedmiot wynalazku pokazany został w przykładach wykonania na załączonym rysunku na którym poszczególne figury ilustrują:

Fig. 1 - przekrój korpusu zbiornika kulistego.

Fig. 2 - przekrój gniazda zaworowego z korkiem odchylającym.

Fig. 3 - gniazdo zaworowe korpusu zbiornika.

Fig. 4 - schemat kinematyki ruchu korpusu zbiornika.

Fig. 5 - schemat urządzenia do oplatania korpusu zbiornika.

Fig. 6 - schemat urządzenia z trzema podajnikami włókna.

Fig. 7 - przekrój zbiornika w niecce urządzenia.

Fig. 8 - widok niecki z boku.

Fig. 9 - widok pierścienia uszczelniającego.

Fig. 10 - widok urządzenia z góry z pierścieniem uszczelniającym.

Na rysunku fig. 1 pokazano korpus zbiornika 1 kulistego w przekroju. Zbiornik według tego przykładu wykonania zawiera ścianę wewnętrzną 1a, która w tym przykładzie wykonania stanowi zbiornik wewnętrzny z tworzywa sztucznego, który w urządzeniu według wynalazku poddaje się oplataniu. W rezultacie operacji oplatania tworzy się na jego powierzchni warstwę zewnętrzną 1b w postaci doce lowego oplotu. Korpus zbiornika 1 jest więc w tym przykładzie wykonania dwuwarstwowy. Korpus zbiornika 1 zawiera dwa wewnętrzne króćce zaworowe 1c dla umożliwienia procesów napełniania i opróżniania zbiornika. W innych przykładach wykonania zbiornik może zawierać więcej niż jedną warstwę zewnętrzną 1b oplotu zrealizowaną w urządzeniu według wynalazku.

Na rysunku fig. 2 pokazano przekrój strefy gniazda zaworowego 1c korpusu zbiornika 1 przed operacją wykonania oplotu w urządzeniu według wynalazku, kiedy zbiornik w postaci naczynia wewnętrznego z tworzywa sztucznego jest przygotowany do posadowienia w niecce 2b urządzenia. Pokazano tu korek odchylający 1d wkręcony wstępnie w otwór gniazda 1c. Korek jest zaostrzony, a więc włókno 11 w trakcie wykonywania oplotu zsuwa się po zaostrzonym końcu korka odchylającego 1d i osiada ostatecznie na powierzchni korpusu zbiornika 1 wokół korka odchylającego 1d w trakcie nakładania włókna 11. W tym przykładzie wykonania zastosowano włókno węglowe o średnicy 7 nanometrów. Ponieważ przebieg włókien 11 na powierzchni korpusu zbiornika 1 spowoduje zakrycie otworów na zawory, zastosowano wkręcany tymczasowo w otwór gniazda zaworowego stożkowy korek odchylający 1d dla odchylenia przebiegu i ułożenia włókna 11 wokół planowanego otworu na gniazda zaworowego 1c. Wysokość korka odchylającego 1d oraz jego stożek dobrane są tak, aby nie przeszkadzać w ruchu wirowym korpusu zbiornika 1, szczególnie w początkowej jego fazie, a pierścień uszczelniający 26 łożysko powietrzne 7 niecki 2b urządzenia jest wystarczająco oddalony od powierzchni korpusu zbiornika 1 oraz posiada elastyczne krawędzie w razie kolizji króćca z fartuchem uszczelniającym eliminując zakłócenie ruchu obrotowego naczynia.

Na rysunku fig. 3 pokazano ten sam przekrój strefy gniazda zaworowego 1c korpusu zbiornika 1, po operacji nakładania oplotu z włókna 11. Jak pokazano na tym rysunku korpus zbiornika 1 składa się z ściany wewnętrznej 1a z tworzywa sztucznego oraz ściany zewnętrznej 1b utworzonej przez warstwę oplotu 1b utworzoną według wynalazku. Po zakończonej operacji tworzenia oplotu według wynalazku, korpus zbiornika kulistego jest utworzony z dwóch warstw 1a, 1b. Korek odchylający 1d po utworzeniu oplotu stanowiącego ścianę zewnętrzną 1 b, został wykręcony z gniazda zaworowego 1c i w to miejsce został zamocowany króciec 1e zaworowy. W tym przykładzie wykonania króciec 1e zawiera kołnierz 1f, który jest połączony łącznikami 1g z kołnierzem gniazda zaworowego 1c.

Na rysunku fig. 5 pokazano w przykładzie wykonania urządzenie do wytwarzania oplotu kulistego zbiornika do gazu według fig. 1. Urządzenie zawiera korpus 1 z podstawą 2a. Korpus zawiera również górne ramię 3, gdzie odległość pomiędzy korpusem zbiornika 1, a górnym ramieniem 3 jest większa niż połowa docelowej średnicy zewnętrznej korpusu 1 zbiornika. Zbiornik w wersji wyjściowej, do wykonania oplotu z włókna 11 ma formę kuli wytworzonej znaną technologią z tworzywa sztucznego i w produkcie docelowym stanowi ścianę wewnętrzną 1b. W tym przykładzie wykonania powierzchnia wewnętrzna korpusu 1 ma średnicę wewnętrzną 1000 mm. W ścianie wewnętrznej zbiornika zamocowano naprzeciwległe dwa gniazda zaworowe 1c z kołnierzami oporowymi do zamocowania zaworów napełniania i opróżniania zbiornika gazem.

W podstawie 2a korpusu 1 ukształtowana jest regularna niecka 2b o średnicy zgodnej ze średnicą korpusu 1 zbiornika i o głębokości do 0,5 wymiaru średnicy korpusu zbiornika 1. Niecka 2b ma kształt fragmentu kuli powierzchni zbiornika i przeznaczona jest do posadowienia wymienionego korpusu 1 zbiornika dla przeprowadzenia procesu nawijania włókna 11 szklanego na powierzchni zbiornika. Jak pokazano na rysunku fig. 2, urządzenie w tym przykładzie wykonania ma zamocowane do korpusu 1 górne ramię 3 w którym zamocowane są dwie rolki dociskowe 9. Rolki dociskowe 9 współpracują z górną częścią powierzchni kuli korpusu zbiornika 1, stabilizując położenie korpusu zbiornika 1 w niecce 2b podstawy 2a urządzenia według wynalazku. Korpus 1 opiera się głównie na rolkach napędowych 8a, 8b, w czasie obrotu tego korpusu 1 w trakcie nakładania oplotu z włókna 11.

W niecce 2b urządzenia, w nie pokazanych tu, znanych szczelinach, znajdują się rolki napędowe 8a, 8b. Rolki 8a, 8b wystają bieżniami roboczymi ponad powierzchnię niecki 2b urządzenia, tak że korpus 1 zbiornika, ułożony w niecce 2b spoczywa na powierzchniach roboczych wymienionych rolek napędowych 8a, 8b i jest przez te rolki napędzany do ruchu obrotowego.

W rozwiązaniu według wynalazku zastosowano łożysko powietrzne 7 na powierzchni niecki 2b. Łożysko powietrzne 7 w postaci poduszki powietrznej pokazano wyraźnie na rysunku fig. 7. Łożysko powietrzne 7 pomiędzy niecką 2b a korpusem 1 zbiornika pozwala zniwelować opory obrotu korpusu 1 zbiornika, a jednocześnie rolki napędowe 8a, 8b na tyle wystają ponad powierzchnię niecki 2b, że korpus 1 zbiornika, oddzielony poduszką powietrzną od powierzchni niecki 2b, pozostaje w kontakcie z rolkami napędowymi 8a oraz 8b, które napędzają jego obrót. Niecka 2b w podstawie 2a urządzenia zawiera na swojej wklęsłej powierzchni dysze 15 wylotowe powietrza, połączone przewodami ciśnieniowymi 16 z instalacją zasilania sprężonym powietrzem. W tym przykładzie wykonania przewody zasilania dysz 15 połączone są z kompresorem 14. Pokazano to na rysunku fig. 6, fig. 7 oraz fig. 10. Dysze 15 mogą być w innym przykładzie wykonania zasilane z innego źródła sprężonego powietrza.

W tym przykładzie wykonania zastosowano dwie rolki napędowe 8a, 8b, które posadowione są na osiach podpartych sprężynami 8c. Rolki napędowe 8a, 8b napędzane są silnikami 8d. Według tego przykładu wykonania jedna rolka napędowa 8a obraca się z prędkością 60 obr/min, natomiast druga rolka napędowa 8b obraca się w tym samym kierunku, ale z prędkością 54 obr/min. Na skutek zaproponowanej różnicy prędkości pomiędzy rolkami 8a i 8b następuje kombinacja pierwotnego ruchu obrotowego korpusu zbiornika 1 wokół wstępnie wyznaczonej osi symetrii pomiędzy gniazdami zaworowymi 1c, oraz zmiany położenia tej osi symetrii na skutek wtórnego ruchu obrotowego wywołanego różnicą prędkości rolek napędowych 8a i 8b. Pokazano to schematycznie na wykresie fig. 4. Oś symetrii a, na skutek różnicy prędkości pomiędzy rolkami 8a oraz 8b, lewituje zajmując czasowo różne położenia w tym przykładzie wykonania pomiędzy położeniem b oraz c. Na tym samym rysunku oznaczono także prostopadłą do osi obrotu a, oś obrotu wtórnego a1 korpusu zbiornika, która na skutek wskazanej różnicy obrotów rolek 8a i 8b, także zmienia swoje położenie, lewitując pomiędzy przykładowymi położeniami b1 oraz c1.

Wstępnie wyznaczona teoretyczna oś symetrii a korpusu 1 zbiornika, pomiędzy dwoma wstępnie wyznaczonymi biegunami zmienia więc swoje położenie w rozwiązaniu według wynalazku, nie doznając ograniczeń dla progresywnej zmiany swojego położenia. Powoduje to, że włókno 11 owijane jest stale wokół nowego fragmentu obwodu korpusu 1 zbiornika oraz nie nawarstwia się w okolicach wyznaczonych przez nie zmieniającą swojego położenia oś symetrii korpusu 1 zbiornika, co stanowiło podstawowy problem w nawijaniu włókna 11 w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki, gdzie rolki napędowe korpusu 1 zbiornika obracały się z tą samą prędkością. W rozwiązaniu według wynalazku, włókno 11 podawane jest ze stałego, nie zmieniającego swojego położenia, podajnika 12 poprzez rolki prowadzące 6. Włókno 11, stale trafia na nową ścieżkę, obok poprzednio nałożonej ścieżki włókna 11. Położenie biegunów, wyznaczonych przez osie symetrii a, a1 pokazane na rysunku fig. 4, także zmienia się na skutek różnicy prędkości rolek napędowych 8a, 8b. W związku z tym kolejne warstwy włókna 11 nie odkładają się w tych samych miejscach, narastająco w okolicy biegunów kuli, lecz rozpraszają się na powierzchni kuli korpusu zbiornika 1 nie tylko w układzie równoleżnikowym, ale także w układzie południkowym.

Włókno 11, ciągnięte przez obracający się korpus zbiornika 1, podawane jest ze szpuli 4 osadzonej na osi 18 do wanny 19 laminatora 5, gdzie następuje nasycenie włókna 11 żywicą utwardzalną 19a. Pokazano to na rysunku fig. 5. W tym przykładzie wykonania zastosowano żywicę 19a utwardzaną pod wpływem promieniowania UV. Dalej włókno 11 jest prowadzone poprzez rolki 6 do gardzieli podajnika 12 włókna 11. Na wyjściu włókna 11 z podajnika 12, znajduje się laser 22 pracujący wiązką w częstotliwości UV, gdzie inicjuje się proces utwardzania włókna 11. Pokazano to na rysunkach fig. 5 oraz fig. 6.

Na rysunku fig. 6 pokazano inny przykład wykonania urządzenia według wynalazku, gdzie jednocześnie na powierzchnię korpusu 1 zbiornika nakładane są trzy włókna 11 z trzech podajników 12 zasilanych włóknem 11 z trzech instalacji takich jak to pokazano w przykładzie wykonania na rysunku fig. 5. W tych przykładach wykonania każda para rolek 6 prowadzących włókno 11 stanowi również element umożliwiający regulację naprężenia włókna 11 podawanego na powierzchnię korpusu 1 zbiornika, poprzez zastosowanie znanego układu hamującego obrót co najmniej jednej z rolek 6.

Elastyczne jeszcze włókno 11 zabierane jest na powierzchnię korpusu 1 zbiornika, obracającego się na skutek obrotów rolek napędowych 8a, 8b na których spoczywa korpus zbiornika 1. Zgrubienia warstwy nawijanego włókna 11 powstają w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki, gdy korpus 1 zbiornika obraca się względem osi symetrii utrzymującej stałe położenie, a więc kiedy korpus 1 zbiornika obraca się wokół stałej pionowej osi symetrii. W rozwiązaniu według wynalazku zaproponowano odwrócenie tego mechanizmu z zastosowaniem nieruchomych podajników 12 włókna 11.

W przykładzie wykonania urządzenia według wynalazku, pokazanym na rysunku fig. 5 oraz fig. 6 zaproponowano dodatkową lampę 23 pracującą na częstotliwości UV, oddziaływującą na już nawinięte włókno 11 na powierzchni korpusu 1 zbiornika.

W opisanym przykładzie wykonania, do wnętrza korpusu zbiornika 1 ulokowanego w niecce 2b, wprowadzono wodę 10 co przyczynia się do stabilizacji położenia zbiornika w wymienionej niecce 2b. Pokazano to na rysunku fig. 5, fig. 6 oraz fig. 7. Mimo obrotów korpusu 1 zbiornika, oraz oporów pobie rania włókna 11 z podajnika 12, na skutek obciążenia wodą 10, korpus 1 zbiornika zajmuje stale właściwe miejsce w niecce 2b. Korpus 1 zbiornika, spoczywa na rolkach napędowych 8a, 8b przyjmując właściwe miejsce mimo poduszki powietrznej w formie łożyska powietrznego 7 oddzielającej jego powierzchnię od powierzchni niecki 2b. Łożysko powietrzne pokazano na rysunku fig. 7. Dla zabezpieczenia pozycji korpusu zbiornika 1, w tym przykładzie wykonania przewidziano dodatkowo dwie rolki dociskowe 9 osadzone na sprężynie dociskowej 9a.

Jak pokazano na rysunku fig. 5 przewidziano także w tym przykładzie wykonania mierniki grubości 13 warstwy nawijanego włókna 11. Woda 10 stanowi dodatkowe obciążenie ustalające pozycję korpusu 1 zbiornika w niecce 2b podstawy 2a urządzenia według wynalazku.

Na rysunku fig. 8 pokazano korpus niecki 2b ulokowany w podstawie 2a urządzenia według wynalazku. Niecka 2b ma kształt zbliżony do półkuli, w tym przykładzie wykonania o promieniu większym o 50 mm od promienia korpusu zbiornika 1 po nawinięciu warstwy ściany zewnętrznej 1b, czyli oplotu, do grubości według projektu zbiornika. Pokazano tu, że w powierzchni niecki 2b ulokowany jest sys tem dysz 15 powietrznych, zasilanych przewodami 16 ze źródła sprężonego powietrza. W tym przykładzie wykonania źródło sprężonego powietrza stanowi kompresor 14. Włączenie zasilania kompresora 14 powoduje wytworzenie łożyska powietrznego 7, które stanowi poduszkę powietrzną minimalizującą opory obrotu korpusu 1 zbiornika w niecce 1 podstawy 3 urządzenia. Korpus 1 zbiornika jest stabilizowany wodą 10 w niecce 2b podczas obrotu. Wodę 10 wprowadza się do wnętrza poprzez gniazda zaworowe 1c pokazane na rysunku fig. 1, fig. 2 oraz fig. 3.

Obrót korpusu 1 zbiornika jest realizowany rolkami napędowymi 8a, 8b pokazanymi na rysunku fig. 5 i opisanymi wyżej. Łożysko powietrzne 7 oddziela powierzchnię korpusu 1 zbiornika od powierzchni niecki 2b podstawy 3 urządzenia, ale jego grubość jest mniejsza niż wysokość na jaką wystają ponad powierzchnię niecki 2b rolki napędzające 8a, 8b, które stale zachowują kontakt z powierzchnią korpusu 1 zbiornika. Grubość łożyska powietrznego jest także większa niż wysokość korków odchylających 1d umieszczonych w gniazdach zaworowych 1c przed formowaniem oplotu w urządzeniu według wynalazku. Woda 10 zajmuje w korpusie 1 zbiornika, w trakcie jego obrotu zawsze najniższe położenie i jej poziom w korpusie 1 zbiornika w przykładzie wykonania pokazanym na rysunku fig. 6 nie przekracza wysokości krawędzi niecki 2b w podstawie 3 urządzenia według wynalazku. Ta ilość wody w korpusie 1 zbiornika, przy różnych średnicach korpusu 1 zbiornika jest wystarczająca dla zachowania stabilności korpusu zbiornika 1 obracającego się w niecce 2b. W innych przykładach wykonania we wnętrzu korpusu zbiornika 1 może być użyty inny środek płynny lub sypki, obciążający w trakcie obrotu kulistego korpusu zbiornika 1 zawsze strefę dnie zbiornika. Na rysunku fig. 5 pokazano pozostałe elementy składowe urządzenia według wynalazku.

Na rysunku fig. 5, fig. 6, fig. 7, pokazano schematycznie pierścień uszczelniacza 26 który stanowi element blokujący wypływ powietrza z łożyska powietrznego 7. Uszczelniacz 26 stanowi fartuch w postaci pierścienia z tworzywa elastycznego, w tym przykładzie z gumy i pokazano ten pierścień dokładniej na rysunku fig. 9 oraz fig. 10. Uszczelniacz 26 może być zasilany powietrzem poprzez wewnętrzne kanaliki i może zawierać sprężyny dociskające, nie pokazane na tym rysunku.

Na rysunku fig. 8 pokazano nieckę 2b w przykładzie wykonania. Na rysunku fig. 7 w widoku z góry, zaś na rysunku fig. 8 w widoku z boku. Niecka 2b wykonana jest poprzez wytłaczanie z blachy metalowej o grubości 3 mm i zawiera system otworów 24 przygotowanych do montażu dysz 15 powietrza które schematycznie pokazano na rysunku fig. 5, fig. 6 oraz fig. 7.

Na rysunku fig. 10 pokazano urządzenie w widoku z góry z odkrytą niecką 2b. Uwidoczniono tu górne ramię 3 oraz ramiona boczne 24, a także nieckę 2b z układem dysz 15. Nie pokazane tu łożysko powietrzne 7 zasilane jest powietrzem z układu dysz 15 pokazano wyraźnie na rysunku fig. 5, fig. 6 oraz fig. 7. Pokazano na rysunku fig. 10 znane mierniki grubości warstwy 13 oraz lampę UV 23 utwardzającą nawijaną warstwę oplotu na powierzchni korpusu zbiornika 1. Jak powiedziano wyżej do utwardzania oplotu w tym przykładzie wykonania zastosowano znaną żywicę utwardzaną pod działaniem promieniowania UV. Schematycznie na tym rysunku oznaczono kompresor 14 zasilania dysz 15 łożyska powietrznego 7, pokazanego na rysunku fig. 7.

Na rysunku fig. 9 oraz fig. 10 pokazano okrągły uszczelniacz 26 w postaci fartucha dociskowego ograniczającego swobodny wypływ powietrza z dysz 15 i zatrzymujący powietrze tworzące łożysko powietrzne 7 w strefie pomiędzy obracającym się korpusem zbiornika 1 a powierzchnią niecki 2b. Uszczelniacz 26 pokazano także schematycznie na rysunkach fig. 5, fig. 6 oraz fig. 7. Uszczelniacz 26 stanowi w tym przykładzie wykonania pierścień elastyczny z tkaniny gumowanej, oparty na kształtowych wzmoc nieniach. Wzmocnienia mają w tym przykładzie wykonania postać klapek 27 na zawiasach lub uchylnych. W innym przykładzie wykonania wzmocnienia mogą mieć postać promieniowych fiszbinów usztywniających, nadających uszczelniaczowi 26 pożądany kształt pierścienia wokół niecki 2b. Uszczelniacz 26 przymocowany jest do krawędzi niecki 2b za pomocą śrub i pierścienia metalowego 28, poprzez szczelne przykręcenie go do korpusu urządzenia. Klapki 27 lub fiszbiny mogą się poruszać pod wpływem zmian ciśnienia po obwodzie wokół kuli w niewielkim zakresie np. do 50 mm, i dociskane są znanymi sprężynami równoważącymi napór powietrza z łożyska powietrznego. Jednocześnie krawędzie klapek 27 wyposażone mogą być w dysze liniowe, które stanowią dodatkowy element uszczelniający, poprzez kierowanie strumienia sprężonego powietrza doprowadzonego do dysz 15 z kompresora 14 tak aby stanowić dodatkowe uszczelnienie łożyska powietrznego.

Opracowano według wynalazku urządzenie oraz sposób wykonania kompozytowego zbiornika kulistego. Uzyskano znaczące skrócenie czasu wykonania zbiornika tego kształtu poprzez pominięcie ruchu głowicy podającej włókno 11 oraz umożliwiono proces nawijania kilku lub kilkunastu włókien 11 jednocześnie w kierunku w pełni zgodnym z siłami parcia gazu podczas eksploatacji zbiornika 1, czyli układanych po kole wielkim owijanej kuli. Cykl obrotu zbiornika stanowiącego ścianę wewnętrzną 1a w urządzeniu wg wynalazku pozwala na jego swobodną rotację wokół zmieniającej swoje położenie osi obrotu. Opracowano rozwiązanie umiejscowienia korpusu zbiornika 1 w niecce 2b dla obrotu na łożysku powietrznym 7, co umożliwiło lewitowanie osi obrotu korpusu zbiornika 1 i zniwelowało zjawisko tarcia między powierzchnią niecki 2b a powierzchnią korpusu zbiornika 1.

Zaproponowano napędzanie kuli korpusu zbiornika 1 za pomocą dwóch silników 8d w postaci serwomotorów wyposażonych w rolki napędowe 8a, 8b współpracujące z powierzchną lewitującego korpusu zbiornika 1, dla nadania mu ruchu obrotowego. Ponieważ napęd rolek 8a, 8b nie jest jednostajny i równy, a podlega algorytmowi sterowania, oś wirowania kuli zbiornika zmienia się poprzez wymuszoną precesję jej osi, choć jej środek ciężkości zawsze pozostaje w tym samym miejscu. Kulisty korpus zbiornika 1 dociskany jest dodatkowymi rolkami 9 od góry tak, aby ruch cały czas odbywał się wokół stałego punktu środka ciężkości. Pozwoliło to na umieszczenie stałego podajnika 12 włókna 11 w niewielkiej odległości nad obwodem obracającego się kulistego zbiornika 1 podlegającego oplotowi włóknem 11. Włókno 11 podawane jest na powierzchnię zbiornika zawsze w optymalnym kierunku czyli po kole wielkim kuli.

Urządzenie i sposób oplotu według wynalazku pozwala na umieszczenie dowolnej ilości stał ych podajników 12 włókna 11 pełniących rolę głowic oplotu. Praktyczne jest zastosowanie 2, 4, 6, 8 lub 12 lub więcej podajników 12 rozstawionych w równych odległościach wokół zbiornika. Wprawienie w ruch obrotowy zbiornika ze zmienną relacją prędkości rolek napędowych 8a, 8b powoduje, że jego oś podlega sterowanej precesji. W najprostszym wypadku algorytm sterowania polega na podaniu sygnału sterującego silnikami 8d w postaci A=100% oraz B=95% ich prędkości, co powoduje płynne ale niewielkie wymuszanie precesji osi zbiornika w pożądany sposób. Owijanie korpusu zbiornika 1 z wielu podajników 12 włókna 11 naraz, powoduje wielokrotnie szybsze budowanie oplotu i przyrost grubości zbiornika niż w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki. Ze względu na stałe położenie środka obrotu zbiornika oraz stałe położenie podajników włókna 12 rozwiązanie według wynalazku umożliwia stosowanie znacznych prędkości obrotowych, nieporównywalnie większych od stosowanych w znanych ze stanu techniki jednoosiowych maszynach CNC w ruchomą głowicą.

Sposób owijania włóknem 11 naczynia wewnętrznego ograniczony jest co do wykorzystania w zastosowaniu do kształtu kulistego zbiornika, jednak w zamian pozwala na optymalny oplot włókien zawsze wzdłuż ortodromy, co jest zgodne z kierunkiem sił powstających w membranach kulistego korpusu zbiornika 1, a powstająca warstwa oplotu staje się wraz z przyrostem grubości izotropowa, ze względu na zmieniający się ciągle kierunek obrotu kuli, a zatem również kierunek przebiegu kolejnych ścieżek włókna. Nawet niewielka różnica pomiędzy prędkościami rolek napędowych 8a, 8b powoduje, że odchylenie ścieżki oplotu od ortodromy jest niewielkie, a powstająca izotensoida niewiele różni się w przebiegu od optymalnego kierunku ortodromy lokalnego koła wielkiego.

W rozwiązaniu według wynalazku, poprzez zróżnicowanie prędkości obrotowych rolek napędowych 8a, 8b, uzyskano podczas szybkiego obrotu korpusu zbiornika 1 zmianę orientacji osi wirowania. Sterowaną precesję osi wirowania wymuszono algorytmem sterowania silników 8d napędowych, co przy zastosowaniu wielu równoważnych podajników 12 włókna 11 wokół wirującej kuli pozwala na zwielokrotnienie ilości ścieżek włókna 11, a zatem pozwala na szybkie budowanie grubości ściany kulistego zbiornika.

Wykaz oznaczeń na rysunku.

1	Korpus zbiornika
1a	Ściana wewnętrzna
1b	Ściana zewnętrzna
1c	Gniazdo zaworowe
1d	Korek odchylający
1e	Króciec
1f	Kołnierz
1g	Łącznik
2a	Podstawa
2b	Niecka
3	Ramię górne
4	Szpula z włóknem
5	Laminator
6	Rolka prowadząca włókno
7	Łożysko powietrzne
8a	Rolka napędowa
8b	Rolka napędowa
8c	Sprężyna
8d	Silnik
9	Rolka dociskowa
9a	Sprężyna rolki dociskowej
10	Woda
11	Włókno
12	Podajnik włókna
13	Miernik grubości warstwy
14	Kompresor
15	Dysza
15a	Otwór
16	Przewody ciśnieniowe
17	Szczeliny niecki
18	Oś szpuli włókna
19	Wanna
19a	Żywica utwardzalna
20	Rolki regulacji naprężenia
21	Podajnik włókna
22	Laser UV
23	Lampa UV
24	Ramię boczne
25	Górne ramię
26	Pierścień uszczelniający
27	Klapka
28	Pierścień metalowy
a, a1, b, b1, c, ci	Oś obrotu korpusu zbiornika

Claims (11)

1. Urządzenie do wytwarzania zbiornika kulistego do gazu zawierające korpus w którego podstawie (2a) znajduje się niecka (2b) dla posadowienia korpusu zbiornika (1) w postaci kuli z tworzywa sztucznego, gdzie w szczelinach tej niecki (2b) znajdują się co najmniej dwie rolki napędowe (8a, 8b) napędzane w tę samą stronę, na których spoczywa korpus zbiornika (1), zaś w ramieniu (3) korpusu urządzenia (16), ponad korpusem zbiornika (1) znajduje się co najmniej jedna rolka dociskowa (9) stabilizująca położenie korpusu (1) zbiornika w niecce (2b) przy czym urządzenie wyposażone jest w co najmniej jeden zespół szpuli (4) włókna (11), znamienny tym, że podajnik (12) włókna (11) na korpus zbiornika (1) jest nieruchomy, zaś każda z rolek napędowych (8a, 8b) zawiera własny zespół napędowy dociskany sprężyną zawieszenia do powierzchni korpusu zbiornika (1), przy czym jedna rolka napędowa (8a) napędzana jest z prędkością Vi inną niż druga rolka napędowa (8b) napędzana prędkością V2, gdzie różnica pomiędzy wartościami prędkości Vi oraz V2 wynosi nie mniej niż 0,01% i nie więcej niż 10%, i rolki (8a, 8b) osadzone są w niecce (2b) korpusu (1), przy czym na powierzchni niecki (2b) znajdują się dysze powietrzne (15) łożyska powietrznego (7).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że korpus urządzenia jest połączony z nieruchomym podajnikiem (12) włókna (11) prowadzonego ze szpuli (4) poprzez laminator (5) i przez najmniej jedną rolkę prowadzącą (6).

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że żywica w laminatorze (5) zawiera inicjator polimeryzacji z inhibitorem promieniowania UV.

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że podajnik (12) włókna (11) prowadzi gotowe włókno (11) bezpośrednio ze szpuli (4) w postaci fabrycznie nasączonej żywicą podatną przy utwardzaniu na promieniowanie UV.

5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienne tym, że na wyjściu włókna (11) z podajnika (12) znajduje się promiennik (13) UV.

6. Urządzenie według jednego z zastrzeżeń od 1 do 5, znamienne tym, że dysze (15) powietrza połączone są kanałami (16) z kompresorem (14).

7. Urządzenie według jednego z zastrzeżeń od 1 do 5, znamienne tym, że dysze (15) powietrza połączone są kanałami (16) z instalacją sprężonego powietrza.

8. Sposób wytwarzania zbiornika kulistego do gazu, polegający na tym, że wytwarza się zbiornik kulisty z tworzywa sztucznego stanowiący ścianę wewnętrzną (1 a) korpusu zbiornika (1) i na przeciwległych biegunach kuli korpusu zbiornika (1) mocuje się wewnętrzne elementy gniazda zaworowego (1 c), po czym korpus zbiornika (1) umieszcza się we wklęsłej niecce (2b) na rolkach napędowych (8a, 8b) i wypełnia się ten korpus zbiornika (1) częściowo wodą (10), znamienny tym, że pod korpusem zbiornika (1) wytwarza się w niecce (2b) łożysko powietrzne (7) i wprawia się korpus zbiornika (1) w ruch obrotowy za pomocą rolek napędowych (8a, 8b) obracanych w tę samą stronę, przy czym włókno (11) prowadzi się za pomocą rolek prowadzących (6) poprzez nieruchomy podajnik (12) włókna (11), a następnie poprzez strefę naświetlania promiennikiem (13) ultrafioletowym UV, gdzie inicjuje się proces utwardzania, i dalej prowadzi się włókno (11) na powierzchnię obracającego się korpusu zbiornika (1) i tworzy się na zewnętrznej powierzchni ściany wewnętrznej (1a) zbiornika oplot w postaci ściany zewnętrznej (1 b) zbiornika, gdzie w parze rolek napędowych (8a, 8b) korpusu zbiornika (1) jedną rolkę (8a) obraca się z większą prędkością obrotową V1 niż drugą rolkę (8b), którą obraca się z mniejszą prędkością obrotową V2, przy czym różnica prędkości obrotowej rolek (8a, 8b) wynosi od 0.01% do 10%.

9. Sposób wytwarzania według zastrz. 8, znamienny tym, że do podajnika (12) włókna (11) doprowadza się włókno (11) ze szpuli (4) poprzez laminator (19) zawierający żywicę utwardzalną.

10. Sposób wytwarzania według zastrz. 8, znamienny tym, że korpus (1) zbiornika dociska się od góry do łożyska powietrznego (7) na powierzchni niecki (2b) za pomocą co najmniej jednej rolki dociskowej (9) współpracującej z powierzchnią korpusu (1) zbiornika.

11. Sposób wytwarzania według zastrz. 8, znamienny tym, że podczas nawijania oplotu z włókna (11) na korpus zbiornika (1) nieruchomy podajnik (12) włókna (11) znajduje się zawsze nad kołem wielkim korpusu zbiornika (1) niezależnie od jego pozycji przy obrocie, a włókno (11) nakłada się na powierzchnię korpusu zbiornika (1) po ortodromie odchylonej precesją obrotu.