RU2209730C2 - Method for making laminate envelope of reinforced polymeric material - Google Patents
Method for making laminate envelope of reinforced polymeric material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2209730C2 RU2209730C2 RU2001123605A RU2001123605A RU2209730C2 RU 2209730 C2 RU2209730 C2 RU 2209730C2 RU 2001123605 A RU2001123605 A RU 2001123605A RU 2001123605 A RU2001123605 A RU 2001123605A RU 2209730 C2 RU2209730 C2 RU 2209730C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- longitudinal
- mandrel
- transverse
- layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к переработке пластмасс, а именно к технологии изготовления слоистых оболочек из армированной пластмассы, в которых возникают преимущественно продольные напряжения, в т. ч. от действия осевых сил, изгибающих моментов, поперечных перерезывающих сил, внутреннего донного давления, и может быть использовано при изготовлении соединительных компенсационных, вибро- и электроизолирующих муфт трубопроводов, уплотнительных перекатывающихся манжет объемных осевых насосов, несущих труб полимерных опорных электрических изоляторов, обсадных труб буровых скважин и тому подобных конструкций. The invention relates to the processing of plastics, and in particular to a technology for the manufacture of laminated shells made of reinforced plastic, in which longitudinal stresses arise mainly, including from the action of axial forces, bending moments, transverse shear forces, internal bottom pressure, and can be used for manufacturing of compensating, vibration and electrical insulating couplings of pipelines, sealing rolling cuffs of volumetric axial pumps, bearing pipes of polymeric electrical support insulators, casing of wells, and similar structures.
Известен способ изготовления слоистой оболочки из армированной пластмассы (см. А. С. СССР 352519) путем намотки на оправку продольного и поперечного волокнистых армирующих наполнителей. A known method of manufacturing a layered shell of reinforced plastic (see A. S. USSR 352519) by winding on the mandrel longitudinal and transverse fibrous reinforcing fillers.
Недостатком известного способа является то, что продольный наполнитель в нем укладывается под углом к меридиану оболочки, что снижает ее несущую способность в продольном направлении. The disadvantage of this method is that the longitudinal filler in it is laid at an angle to the meridian of the shell, which reduces its bearing capacity in the longitudinal direction.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изготовления оболочек из армированной пластмассы (см. А.С. СССР 348370) путем последовательной укладки с соответствующих раскладчиков на оправку или соединяемые детали чередующихся слоев лент непрерывных продольного и поперечного волокнистого армирующих наполнителей, с фиксацией слоя продольного наполнителя после его укладки на всю длину формуемого участка оболочки слоем поперечного наполнителя и отгибом продольного наполнителя в противоположном направлении, с укреплением продольного наполнителя в этом положении следующим слоем поперечного наполнителя, при одновременном вращении вокруг оси оправки раскладчика продольного наполнителя и собственно оправки. Closest to the technical nature of the claimed is a method of manufacturing shells of reinforced plastic (see A.S. USSR 348370) by sequentially stacking from the respective spreaders onto the mandrel or the joined parts of alternating layers of continuous longitudinal and transverse fibrous reinforcing fillers, with fixing the longitudinal layer filler after laying it over the entire length of the moldable section of the shell with a layer of the transverse filler and bending the longitudinal filler in the opposite direction, with epleniem longitudinal filler in this position, the next layer cross filler, while rotating the mandrel around the longitudinal axis of the spreader and the filler itself mandrel.
Данный способ позволяет несколько повысить несущую способность оболочек, но вместе с тем обладает рядом существенных недостатков, а именно: оболочки, изготовленные известным способом, в которых при работе возникают, преимущественно, продольные напряжения, обладают пониженной удельной несущей способностью, т. к. фиксирующие слои поперечного наполнителя укладывают на всю длину формуемого участка, и в процессе нагружения оболочки осевыми силами они остаются недогруженными, а зачастую балластными, что приводит к снижению удельной несущей способности, повышению материалоемкости и трудоемкости, а следовательно, стоимости оболочек. This method allows you to slightly increase the bearing capacity of the shells, but at the same time it has a number of significant drawbacks, namely: shells made in a known manner, in which, when operating, mainly longitudinal stresses arise, have a reduced specific load bearing capacity, since the fixing layers the transverse filler is laid over the entire length of the molded section, and during axial loading of the shell they remain underloaded, and often ballast, which leads to a decrease in the specific load ability, increase material consumption and complexity, and therefore the cost of shells.
К недостаткам известного способа следует также отнести то, что изготовленные по нему оболочки, являющиеся узлами стыка трубопроводов, обладают несущей способностью, ограниченной прочностью клеевого шва, с помощью которого оболочка приформовывается к соединяемым деталям, имеющей низкие значения (не более 10 МПа). По этой же причине такой способ практически не применим для уплотнительных перекатывающихся манжет объемных осевых насосов, а также сдвиговых и поворотных компенсаторов вибраций и перемещений высоконапорных трубопроводов, при всей очевидной рациональности применения для них продольного армирования. The disadvantages of this method should also include the fact that the shells made from it, which are the joints of the pipelines, have a bearing capacity limited by the strength of the adhesive joint, with which the shell is molded to the connected parts, which have low values (not more than 10 MPa). For the same reason, this method is practically not applicable for sealing rolling cuffs of volumetric axial pumps, as well as shear and rotary vibration compensators and displacements of high-pressure pipelines, with all the obvious rationality of using longitudinal reinforcement for them.
Ограничения по применению для их изготовления данным способом имеют также изделия, воспринимающие помимо высоких осевых нагрузок, значительные крутящие моменты, например опорные трубы полимерных электрических изоляторов, требующие помимо высоких продольных характеристик, также и значительных характеристик по модулю сдвига (модулю упругости II рода), достигаемых, как известно, при наличии слоев армирующего волокнистого наполнителя, уложенного под углом ~+45 и -45 градусов к меридиану, что не позволяет реализовать известный способ. Restrictions on the use for their manufacture by this method also have products that, in addition to high axial loads, receive significant torques, for example, support pipes of polymer electrical insulators, which, in addition to high longitudinal characteristics, also require significant shear modulus (elastic modulus of the second kind) achieved as is known, in the presence of layers of reinforcing fibrous filler, laid at an angle of ~ + 45 and -45 degrees to the meridian, which does not allow to implement the known method.
К недостаткам известного способа следует отнести и то, что устройства для его осуществления, особенно прикатывающие, осуществляющие прижим продольного наполнителя к оправке, громоздки и трудоемки в изготовлении, а т.к. способ предполагает изготовление практически для каждого типоразмера изделия отдельных индивидуальных элементов, например стоек крепления роликов к раскладчику продольного наполнителя (вертлюгу), число которых в известном способе равно числу лент, достигающих для крупных изделий большого (до 100 и более) числа, себестоимость изделий, изготовленных таким способом значительно возрастает. The disadvantages of this method include the fact that the device for its implementation, especially rolling, pressing the longitudinal filler to the mandrel, is cumbersome and time-consuming to manufacture, and since the method involves the manufacture for almost each size of the product individual individual elements, for example, racks for attaching rollers to a longitudinal filler (swivel), the number of which in the known method is equal to the number of tapes, reaching for large products a large (up to 100 or more) number, the cost of products made in this way increases significantly.
В основу настоящего изобретения положена задача разработки такого способа изготовления слоистых оболочек из армированной пластмассы, несущих преимущественно продольные нагрузки, который позволил бы повысить их несущую способность или уменьшить массу при одновременном снижении стоимости, а также расширить номенклатуру изделий, изготавливаемых методом продольно-поперечной укладки волокнистой арматуры. The basis of the present invention is the task of developing such a method of manufacturing laminated shells of reinforced plastic, bearing mainly longitudinal loads, which would increase their bearing capacity or reduce weight while reducing cost, as well as expand the range of products manufactured by the method of longitudinally-transverse laying of fiber reinforcement .
Поставленная задача решается тем, что в известном способе изготовления слоистой оболочки из армированной пластмассы путем последовательной укладки с соответствующих раскладчиков на оправку или соединяемые детали чередующихся слоев лент непрерывного в пределах по крайней мере одной пары смежных последовательно укладываемых слоев продольного и поперечного волокнистых армирующих наполнителей, с фиксацией слоя продольного наполнителя после его укладки слоем поперечного наполнителя и отгибом продольного наполнителя в конце формуемого участка в противоположном направлении, с укреплением продольного наполнителя в этом положении следующим слоем поперечного наполнителя и отверждения материала оболочки, по крайней мере один слой поперечного наполнителя укладывают дискретными участками, размещая их, в краевых зонах формуемого участка оболочки. The problem is solved in that in the known method of manufacturing a laminated sheath of reinforced plastic by sequentially laying from the respective spreaders onto a mandrel or connected parts of alternating layers of tapes continuous within at least one pair of adjacent sequentially stacked layers of longitudinal and transverse fibrous reinforcing fillers, with fixation layer of longitudinal filler after laying it with a layer of transverse filler and bending of the longitudinal filler at the end a portion in the opposite direction, with a longitudinal reinforcement filler in this position, the next layer cross filler and curing the shell material, at least one layer cross-laid filler discrete portions by placing them in zones of the forming shell edge portion.
Кроме того, перед укладкой волокнистого наполнителя на наружных поверхностях оправки или соединяемых деталей в зонах, соответствующих краевым зонам формуемого участка оболочки, в которых при формовании участка оболочки укладывают дискретные слои поперечного наполнителя, могут формировать кольцевые углубления, в которые до, при или после укладки дискретных слоев поперечного наполнителя вдавливают продольный наполнитель, прижимая его к доньям и боковым стенкам углублений, образуя на внутренней поверхности оболочки ответные кольцевые утолщения. In addition, before laying the fibrous filler on the outer surfaces of the mandrel or the parts to be joined in zones corresponding to the edge zones of the moldable section of the shell, in which, when forming the section of the shell, discrete layers of the transverse filler are laid, they can form annular recesses into which before, during or after laying discrete layers of the transverse filler press the longitudinal filler, pressing it to the bottoms and side walls of the recesses, forming on the inner surface of the shell the response ring thickening.
Кроме того, по крайней мере один дискретный слой поперечного наполнителя могут формировать последовательно, укладывая по толщине монослои поперечного наполнителя, общее количество которых выбирают из условия полного заполнения кольцевого углубления. In addition, at least one discrete layer of the transverse filler can be formed sequentially, laying along the thickness of the monolayer of the transverse filler, the total number of which is selected from the condition of complete filling of the annular recess.
Кроме того, продольный наполнитель могут вдавливать в кольцевые углубления до, при или после укладки дискретных слоев поперечного наполнителя путем обкатки профиля дна углубления формующим роликом, который до укладки армирующего наполнителя закрепляют на раскладчике поперечного наполнителя. In addition, the longitudinal filler can be pressed into the annular recesses before, during or after laying the discrete layers of the transverse filler by rolling the profile of the bottom of the recess with a forming roller, which is fixed to the transverse filler before laying the reinforcing filler.
Кроме того, слой продольного наполнителя между дискретными слоями поперечного наполнителя могут фиксировать путем прикатывания к оправке или предыдущим слоям наполнителя технологическим роликовым поперечным кольцом, которое перемещают вдоль оси оправки вместе с раскладчиком продольного наполнителя путем перекатывания. In addition, the longitudinal filler layer between the discrete layers of the transverse filler can be fixed by rolling to the mandrel or previous filler layers with a technological roller transverse ring, which is moved along the axis of the mandrel together with the longitudinal filler by rolling.
Кроме того, усилие прижатия продольного наполнителя к оправке или предыдущим слоям наполнителя при прикатывании могут создавать с помощью браслетной кольцевой пружины растяжения, на которой перед намоткой монтируют, например нанизывают ролики, размещая их оси вдоль торовой оси кольца, по крайней мере один из которых связывают с раскладчиком продольного наполнителя. In addition, the pressing force of the longitudinal filler to the mandrel or the previous layers of filler when rolling can be created using a bracelet ring tension spring, on which are mounted before winding, for example, stringing rollers by placing their axis along the torus axis of the ring, at least one of which is connected with a distributor of longitudinal filler.
Кроме того, усилие прижатия продольного наполнителя к оправке или предыдущим слоям наполнителя при прикатывании могут создавать с помощью пружин растяжения, которыми перед укладкой соединяют смежные концы осей, на которых коаксиально с ними также перед намоткой монтируют ролики, например, разъемные, при этом по крайней мере один из них связывают с раскладчиком продольного наполнителя. In addition, the pressing force of the longitudinal filler to the mandrel or previous layers of the filler when rolling can be created using tensile springs, which connect adjacent ends of the axles before laying, on which rollers, for example, detachable, are mounted coaxially with them also before winding, at least one of them is associated with a longitudinal filler.
Кроме того, по крайней мере один слой продольного наполнителя могут укладывать с его ориентацией по винтовым линиям, угол подъема которых лежит в пределах больше 5o, но меньше либо равных 45o, вращая при этом оправку вокруг своей оси при более медленно вращающемся вокруг оси оправки или остановленном в этом направлении раскладчике продольного наполнителя или наоборот.In addition, at least one layer of longitudinal filler can be laid with its orientation along helical lines, the elevation angle of which lies within 5 o , but less than or equal to 45 o , while rotating the mandrel around its axis while rotating more slowly around the axis of the mandrel or a longitudinal spreader stopped in this direction or vice versa.
Кроме того, после укладки одного слоя продольного наполнителя, ориентированного по винтовым линиям, следующий слой продольного наполнителя могут укладывать с его ориентацией по винтовым линиям с равными по величине, но противоположными по знакам направлениям, вращая при этом раскладчик продольного наполнителя вокруг оси оправки при более медленно вращающейся вокруг своей оси или остановленной в этом направлении оправке или наоборот. In addition, after laying one layer of longitudinal filler oriented along helical lines, the next layer of longitudinal filler can be laid with its orientation along helical lines with equal in magnitude but opposite directions in signs, while rotating the longitudinal filler around the axis of the mandrel at a slower rate rotating around its axis or stopped in this direction, the mandrel or vice versa.
Кроме того, зоны оболочки, на которых уложены дискретные участки слоев поперечного наполнителя, до или после полимеризации материала оболочки могут удалять, например, механической обработкой. In addition, the shell zones on which discrete portions of the layers of the transverse filler are laid before or after polymerization of the shell material can be removed, for example, by machining.
Кроме того, арматуру до, в процессе или после укладки могут размещать в матрице на основе реакто- или термопластичного полимера, например эпоксидной или фторопластовой композиции соответственно, а после набора требуемой толщины стенки оболочки ее подвергают термической обработке для отверждения или спекания полимерной матрицы. In addition, the reinforcement before, during, or after installation can be placed in a matrix based on a reactive or thermoplastic polymer, for example, an epoxy or fluoroplastic composition, respectively, and after setting the required wall thickness of the shell, it is subjected to heat treatment to cure or sinter the polymer matrix.
Укладка по крайней мере одного слоя поперечного наполнителя дискретными участками с размещением их в краевых зонах формуемого участка оболочки позволяет снизить трудоемкость изготовления и материалоемкость оболочек за счет исключения из ее состава (толщины стенки) малонагруженных балластных слоев поперечного наполнителя, практически не участвующих в работе по сопротивлению продольным нагрузкам, сохраняя при этом их функциональное назначение: фиксация и укрепление продольного наполнителя. Laying of at least one layer of the transverse filler in discrete sections with their placement in the edge zones of the moldable section of the shell reduces the complexity of manufacturing and the material consumption of the shells by eliminating from its composition (wall thickness) lightly loaded ballast layers of the transverse filler, practically not participating in the work of longitudinal resistance loads, while maintaining their functional purpose: fixing and strengthening the longitudinal filler.
Формирование перед намоткой волокнистого наполнителя на наружных поверхностях оправки или соединяемых деталей в зонах, соответствующих краевым зонам формуемого участка оболочки, в которых при формовании участка оболочки укладывают дискретные слои поперечного наполнителя, кольцевых углублений, в которые при укладке поперечного наполнителя вдавливают продольный наполнитель, с прижатием его к доньям и боковым стенкам углублений, с образованием на внутренней поверхности оболочки ответных кольцевых утолщений, позволяет увеличить прочность соединения оболочки с присоединяемыми деталями, за счет включения в работу при нагружении оболочки осевыми силами слоев продольного наполнителя. Этот эффект имеет место, как при формовании оболочки непосредственно на соединяемых деталях, так и при формировании ее на оправке с дальнейшим размещением образованных кольцевых утолщений в ответных кольцевых канавках соединяемых деталей. Кроме того, укладка дискретных слоев поперечного наполнителя в кольцевые углубления улучшает условия фиксации ими продольного наполнителя, исключая возможность его вытягивания (стаскивания), а также устраняет возможность их страгивания с места (скатывания) по мере набора толщины краевых утолщений. The formation of a fibrous filler before winding on the outer surfaces of the mandrel or of the parts to be joined in areas corresponding to the edge zones of the moldable section of the shell, in which, when forming the section of the shell, discrete layers of the transverse filler, annular recesses, into which the longitudinal filler is pressed while laying the transverse filler, are pressed to the bottoms and side walls of the recesses, with the formation of mating annular thickenings on the inner surface of the shell, it allows increasing awn shell connections of associated parts, to include work on loading the shell axial forces longitudinal layers of filler. This effect occurs both when forming the shell directly on the parts to be joined, and when forming it on the mandrel with further placement of the formed annular thickenings in the reciprocal ring grooves of the parts to be joined. In addition, the laying of discrete layers of the transverse filler in the annular recesses improves the conditions for their fixation of the longitudinal filler, eliminating the possibility of its pulling (pulling), and also eliminates the possibility of their moving away from the place (rolling) as the thickness of the edge thickenings is set.
Формирование по крайней мере одного дискретного слоя поперечного наполнителя последовательной укладкой по толщине его монослоев позволяет обеспечить полное заполнение кольцевого углубления в случае, если толщины монослоя поперечного наполнителя, укладываемого за один технологической переход, для этого недостаточно. The formation of at least one discrete layer of the transverse filler by successive laying along the thickness of its monolayers allows for the complete filling of the annular recess if the thickness of the monolayer of the transverse filler, laid in one technological transition, is not enough for this.
Вдавливание продольного наполнителя в кольцевые углубления до, при или после укладки дискретных слоев поперечного наполнителя путем обкатки профиля дна углубления формующим роликом, который до укладки армирующего наполнителя закрепляют на раскладчике поперечного наполнителя, позволяет избежать нарушение регулярности укладки (скатывания к центру или к краям углубления) дискретных участков слоев поперечного наполнителя, особенно сильно проявляющееся при притягивании продольных слоев после их отгиба (в начале обратного хода раскладчиков). Фиксация слоя продольного наполнителя между дискретными слоями поперечного наполнителя прикатыванием продольного слоя к оправке или предыдущим слоям наполнителя технологическим поперечным роликовым кольцом, которое перемещают вдоль оси оправки вместе с раскладчиком продольного наполнителя путем перекатывания роликового поперечного кольца вдоль оси оправки, позволяет исключить вероятность искривления, в т. ч. вертикальное провисание продольного волокнистого наполнителя. Создание усилия прижатия продольного наполнителя к оправке с помощью браслетной кольцевой пружины растяжения, на которую перед укладкой монтируют, например, нанизывают ролики, размещая их оси вдоль торовой оси кольца, связывая при этом по крайней мере один из них с раскладчиком продольного наполнителя обеспечивает рациональное требуемое контактное давление на материал продольного наполнителя без использования сплошных балластных слоев поперечного наполнителя. Связывание по крайней мере одного из роликов с раскладчиком продольного наполнителя обеспечивает перемещение всех роликов синхронно с ним, т.к. они собраны в замкнутое кольцо с помощью браслетной пружины. Увеличение числа роликов, связанных с раскладчиком, приведет к увеличению количества кронштейнов, изготавливаемых индивидуально для каждого типоразмера или узкого ряда типоразмеров изделий, что неоправданно завысит себестоимость изготавливаемой оболочки. Pressing the longitudinal filler into the annular recesses before, during or after laying the discrete layers of the transverse filler by rolling the profile of the bottom of the recess with a forming roller, which is fixed on the transverse filler before laying the reinforcing filler, avoids disruption of the regular installation (rolling to the center or to the edges of the recess) of the discrete sections of the layers of the transverse filler, which is especially pronounced when the longitudinal layers are attracted after their bending (at the beginning of the reverse stroke, the folding ics). Fixing the longitudinal filler layer between the discrete layers of the transverse filler by rolling the longitudinal layer to the mandrel or previous filler layers with a technological transverse roller ring, which is moved along the axis of the mandrel along with the longitudinal filler by rolling the transverse roller ring along the mandrel axis, eliminates the likelihood of distortion, in t. including vertical sagging of the longitudinal fibrous filler. The creation of an effort to press the longitudinal filler to the mandrel using a bracelet ring tension spring on which, for example, the rollers are mounted before installation, string the rollers by placing their axes along the torus axis of the ring, while linking at least one of them to the longitudinal filler provides the rational required contact pressure on the material of the longitudinal filler without the use of continuous ballast layers of the transverse filler. Linking at least one of the rollers to the longitudinal filler allows moving all the rollers synchronously with it, because they are assembled in a closed ring using a bracelet spring. An increase in the number of rollers associated with the distributor will lead to an increase in the number of brackets made individually for each size or a narrow series of product sizes, which unreasonably increases the cost of the shell being manufactured.
Прижатие продольных лент к оправке с помощью пружин растяжения, которыми перед намоткой соединяют концы смежных осей, на которых коаксиально с ними также перед намоткой монтируют ролики, например разъемные, связывая при этом по крайней мере один из них с раскладчиком продольного наполнителя, позволяет снизить усилие, необходимое для перемещения кольца вдоль оправки. The pressing of the longitudinal tapes to the mandrel using tensile springs, which connect the ends of adjacent axes before winding, on which rollers, for example detachable, are mounted coaxially with them before winding, linking at least one of them to the longitudinal filler, reduces the force, necessary to move the ring along the mandrel.
Укладка по крайней мере одного слоя продольного наполнителя с его ориентацией по винтовым линиям, угол подъема которых лежит в пределах больше 5o, но меньше либо равных 45o с вращением при этом оправки вокруг своей оси при более медленно вращающемся вокруг оси оправки или остановленном в этом направлении раскладчике продольного наполнителя или наоборот, позволяет повысить межслойную сдвиговую жесткость (модуль упругости II рода) оболочек, воспринимающих помимо высоких осевых нагрузок, значительные крутящие моменты, и расширить номенклатуру изготавливаемых изделий. Укладка слоя продольного наполнителя с его ориентацией по винтовым линиям, угол подъема которых меньше 5o, не даст увеличения сдвиговой жесткости материала оболочки, т. е. поставленная задача не будет решена. Укладка слоя продольного наполнителя с его ориентацией по винтовым линиям, угол подъема которых больше 45o, приведет к снижению сдвиговой жесткости по сравнению оболочкой, содержащей слои продольного наполнителя, уложенного с углом подъема винтовой линии, равным 45o. При этом конкретное значение угла подъема винтовой линии продольного наполнителя зависит от кинематических возможностей намоточного (укладывающего) устройства и габаритов оболочки и должно быть максимально приближено к величине, равной 45o.Laying at least one layer of longitudinal filler with its orientation along helical lines, the elevation angle of which lies in the range of more than 5 o , but less than or equal to 45 o with the rotation of the mandrel around its axis when more slowly rotating around the axis of the mandrel or stopped in this direction of the longitudinal filler, or vice versa, allows to increase the interlayer shear stiffness (elastic modulus of the second kind) of the shells, which, in addition to high axial loads, receive significant torques, and expand the range uru manufactured products. Laying a layer of longitudinal filler with its orientation along helical lines, the elevation angle of which is less than 5 o , will not increase the shear stiffness of the shell material, i.e., the problem will not be solved. Laying a layer of longitudinal filler with its orientation along helical lines, the elevation angle of which is greater than 45 o , will lead to a decrease in shear stiffness compared to a shell containing layers of longitudinal filler, laid with a helical angle of elevation of 45 o . In this case, the specific value of the angle of elevation of the helix of the longitudinal filler depends on the kinematic capabilities of the winding (laying) device and the dimensions of the shell and should be as close as possible to a value of 45 o .
Укладка слоя продольного наполнителя с его ориентацией по винтовым линиям с равными по значению, но противоположными по знакам углами укладки продольного наполнителя предыдущего слоя, ориентированного по винтовым линиям, с вращением при этом раскладчика продольного наполнителя вокруг оси оправки при более медленно вращающейся вокруг своей оси или остановленной в этом направлении оправке или наоборот, позволяет получить равные значения сдвиговой жесткости оболочки при приложении к ней крутящего момента в двух взаимообратных направлениях как по часовой, так и против часовой стрелки, т. е. обеспечить высокую и одинаковую ее несущую способность при закрутке торцов в обоих направлениях и использовать способ для изготовления несущих труб полимерных электрических изоляторов высокого напряжения, что значительно и расширяет номенклатуру изготавливаемых предлагаемым способом изделий. Laying a layer of longitudinal filler with its orientation along helical lines with equal but opposite signs of laying angles of the longitudinal filler of the previous layer oriented along helical lines, while rotating the longitudinal filler around the axis of the mandrel while rotating more slowly around its axis or stopped in this direction, the mandrel, or vice versa, allows you to get equal values of shear stiffness of the shell when a torque is applied to it in two reciprocal directions both clockwise and counterclockwise, i.e., to ensure its high and equal load-bearing ability when twisting the ends in both directions and use the method for the manufacture of load-bearing pipes of high voltage polymer electrical insulators, which significantly expands the range of products manufactured by the proposed method .
Удаление, например, механической обработкой до или после полимеризации материала оболочки зон, на которых уложены дискретные участки слоев поперечного наполнителя, позволяет исключить попадание в рабочую зону оболочки материала с невысокими электрическими характеристиками и использовать способ для изготовления несущих труб полимерных электрических изоляторов особо высокого напряжения (U>10 кВ), что дополнительно расширяет номенклатуру изготавливаемых предлагаемым способом изделий. The removal, for example, by machining before or after polymerization of the shell material of the zones on which discrete sections of the layers of the transverse filler are laid, eliminates the ingress of material with low electrical characteristics into the working zone of the shell and uses the method for the manufacture of supporting pipes of extra high voltage polymer electrical insulators > 10 kV), which further expands the range of products manufactured by the proposed method.
Размещение волокнистого армирующего наполнителя до, в процессе или после укладки в матрице на основе реакто- или термопластичного полимера, например эпоксидной или фторопластовой композиции соответственно, и проведение после набора требуемой толщины стенки оболочки ее термической обработки для отверждения или спекания полимерной матрицы, позволяет производить как "мокрую", так и "сухую" (препреговую) намотку волокнистого армирующего материала, так и укладывать его в непропитанном виде с последующим покрытием спеченной или неспеченной пленкой термопластичного материала, например фторопласта, что позволяет изготавливать данным способом оболочки с широким диапазоном эксплуатационных характеристик по допускаемым температурам, герметичности и химической стойкости и т.д. The placement of the fibrous reinforcing filler before, during, or after laying in a matrix based on a reactive or thermoplastic polymer, for example an epoxy or fluoroplastic composition, respectively, and after the required thickness of the shell wall is set, it is heat treated to cure or sinter the polymer matrix, allows you to do as " wet "and" dry "(prepreg) winding of the fibrous reinforcing material, and lay it in an impregnated form, followed by coating of sintered or unsintered a film of a thermoplastic material, for example fluoroplastic, which makes it possible to fabricate in this way shells with a wide range of operational characteristics for permissible temperatures, tightness and chemical resistance, etc.
Новый технический эффект заявляемого способа изготовления слоистой оболочки из армированной пластмассы заключается в повышении несущей способности изготавливаемой оболочки в определяющем продольном направлении. A new technical effect of the proposed method for manufacturing a laminated shell of reinforced plastic is to increase the bearing capacity of the manufactured shell in the determining longitudinal direction.
Из известного уровня техники не выявлено влияние предписываемых предлагаемому изобретению преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного результата. The prior art does not reveal the effect of the transformations prescribed by the invention, which are characterized by significant features distinguishing from the prototype, on the achievement of this result.
Это доказывает соответствие предложенного способа изготовления слоистой оболочки из армированной пластмассы критерию изобретения "изобретательский уровень". This proves the conformity of the proposed method of manufacturing a laminated shell of reinforced plastic to the criteria of the invention "inventive step".
Технологическая схема процесса изображена на фиг.1-4, иллюстрирующих порядок выполнения операций. На фиг. 5 и 6 показаны варианты осуществления операции продавливания лент продольного волокнистого армирующего наполнителя в кольцевые углубления. На фиг.7 и 8 поясняется содержание и особенности вариантов выполнения операции монтажа перед намоткой технологического роликового поперечного кольца. The process flow diagram is shown in figures 1-4, illustrating the order of operations. In FIG. Figures 5 and 6 show embodiments of a process for pushing longitudinal longitudinal reinforcing filler tapes into annular recesses. Figures 7 and 8 explain the content and features of embodiments of the mounting operation before winding the technological roller transverse ring.
Способ реализуется следующим образом. На оправке 1 (фиг.1) или установленных вместо нее в намоточный станок соединяемых деталях (не показаны) формируют оболочку 2, последовательно укладывая (сматывая) с соответствующих раскладчиков 3 и 4, 5 ленты продольного 6 и поперечного 7, 8 волокнистых армирующих наполнителей, образуя при этом чередующиеся непрерывные парные слои 9, 10 продольного наполнителя 6 и дискретные слои 11, 12 поперечного наполнителя 7, 8, которые укладывают в концевых зонах оболочки до полного заполнения кольцевых углублений. При этом дискретный слой 11 фиксируют в концевых зонах Б (фиг. 2) формуемого участка оболочки 2 ленты продольного наполнителя 6 (слоя 9) после прямого прохода концевой зоны их раскладчиком 3, а дискретный слой 12 укрепляет ленты продольного наполнителя 6 (слой 10) после их отгиба в противоположном направлении, т.е. после начала обратного хода раскладчика 3 (фиг.2). Продольный наполнитель 6 стягивают с кассет 13, расположенных равномерно по окружности оболочки 2 на держателях, закрепленных на вращающемся от собственного привода (не показан) кольце 14 раскладчика 3, которое в свою очередь размещено внутри базового кольца 15, закрепленного на суппорте 16 продольного хода намоточного станка (фиг.1). Ленты продольного наполнителя 6 стягивают с кассет 13 на оправку 1, пропуская их через щелевое кольцевое устройство 17, причем при ходе суппорта намоточного станка влево ленты 6 огибают наружное кольцо 18 (фиг.3), а при ходе станка вправо - внутреннее кольцо 19 щелевого устройства 17 (фиг.4). Ленты 7,8 поперечного наполнителя попеременно сматывают с кассет 4,5, закрепленных с возможностью принудительного (от усилия сматываемых лент) вращения по обе стороны от раскладчика 3 продольного наполнителя (фиг.1), причем после прямого прохода левого кольцевого углубления 20 для укладки дискретного слоя 11, фиксирующего продольный наполнитель 6, используют ленту 8 с правой кассеты 5, а после обратного прохода левого кольцевого углубления 20 раскладчиком 3, для укладки дискретного слоя 12, укрепляющего продольный наполнитель 6, используют ленту 7 с левой кассеты 4 (фиг.3 и 4). При укладке дискретных слоев в правом кольцевом углублении 21 ленты поперечного наполнителя используют в обратном порядке. Ленты продольного наполнителя 6 укладывают с вынужденным минимальным зазором С, который определяется конструктивными размерами фиксирующих перекатывающихся роликов 22 и 23 и в целях исключения утонения на этих участках оболочки 2 второй слой 10 из пары слоев продольного наполнителя 6 укладывают со смещением кромок лент на величину, превышающую С, смещая для этого раскладчик 3 относительно оправки 1 по дуге окружности (фиг.7). На наружной поверхности оправки 1 (фиг.1) или соединяемых деталях перед укладкой волокнистого наполнителя в зонах, соответствующих краевым зонам формуемого участка оболочки 2, в которых при формовании участка оболочки укладывают дискретные слои поперечного наполнителя, формируют кольцевые углубления 20, 21, в которые до или при укладке дискретных слоев 11, 12 поперечного наполнителя 7, 8 вдавливают продольный наполнитель 6 с помощью прикатного ролика 24 (фиг.5). Продольный наполнитель 6 можно вдавливать в кольцевые углубления 20, 21 до намотки поперечного наполнителя 7, 8 с помощью продавливающего подпружиненного ролика 25 (фиг.6), который закрепляют на одной оси с кассетой раскладчика 4 (5) поперечного наполнителя 7 (8). Продольный наполнитель 6 вдавливают в кольцевые углубления 20, 21, прижимая его к их доньям и боковым стенкам (не показаны), образуя на оболочке 2 ответные кольцевые утолщения (не показаны). Дискретные слои 11, 12 поперечного наполнителя формируют, последовательно укладывая по толщине дискретные монослои 26 поперечного наполнителя, количество которых выбрано из условия полного заполнения кольцевых углублений 20, 21 (фиг. 2). После набора конструктивной, требуемой по условиям действующих осевых нагрузок толщины оболочки 2 по крайней мере один монослой поперечного наполнителя укладывают как сплошной слой 27 на всю длину оболочки 2 (фиг.2). The method is implemented as follows. On the mandrel 1 (Fig. 1) or the connected parts (not shown) installed instead of it in the winding machine, a
Продольный наполнитель 6 между дискретными слоями поперечного наполнителя 7,8 фиксируют путем прикатывания к оправке или предыдущим слоям наполнителя технологическими роликовыми поперечными кольцами 28, 29 (фиг.3, 4), которые перемещают вдоль оси оправки 1 вместе с раскладчиком 3 продольного наполнителя путем перекатывания. При этом при ходе суппорта 16 намоточного станка влево (фиг.3) фиксацию осуществляют с помощью правого роликового кольца 28, а при ходе суппорта 16 вправо (фиг.4) - с помощью левого роликового кольца 29. The
Усилие прижатия продольного наполнителя 6 к оправке 1 или предыдущим слоям наполнителя при прикатывании создают с помощью браслетной кольцевой пружины растяжения 30 (фиг.7), на которую перед укладкой нанизывают фторопластовые ролики 22, 23, размещая их оси вдоль торовой оси кольца 28 или 29, при этом два из них 23, расположенные диаметрально, связывают с внутренним кольцом 14 раскладчика 3 продольного наполнителя 6 с помощью втулки 31 и кронштейна с подпружиненной стойкой 32. Один из роликов 21 выполнен разъемным вдоль оси для удобства сборки-разборки браслетной пружины 30. The pressing force of the
Усилие прижатия продольного наполнителя 6 к оправке 1 или предыдущим слоям наполнителя при прикатывании можно создавать с помощью пружин растяжения 33 (фиг.8), которыми перед укладкой соединяют концы смежных осей 34, на которых коаксиально с ними, также перед намоткой монтируют разъемные фторопластовые ролики 35, 36, при этом четыре из них 36, расположенные диаметрально, связывают с внутренним кольцом 14 раскладчика 3 продольного наполнителя 6 с помощью втулки 31 и кронштейна с подпружиненной стойкой 32. The pressing force of the
При стягивании с кассет 13 продольного наполнителя 6 его раскладчик 3 перемещают вдоль оправки 1 в месте с суппортом 16, при этом при укладке слоев 9, 10 (фиг. 1) продольного наполнителя 6 под углом 0o к меридиану оболочки 2 его раскладчик 3 и оправку 1 вращают вокруг оси оправки 1 с одинаковыми по значениям и направлениям скоростями, а при укладке продольного наполнителя 6 под углом +45o (фиг.1, слой 37) к меридиану оболочки 2 его раскладчик 3 вращают вокруг оси оправки 1 с меньшей, чем у нее окружной скоростью, или не вращают его совсем. При укладке продольного наполнителя 6 под углом -45o (фиг.1, слой 38) к меридиану оболочки 2 его раскладчик 3 вращают вокруг оси оправки 1 с большей, чем у нее окружной скоростью, или не вращают оправку совсем.When pulling the
После набора конструктивной, требуемой по условиям действующих осевых нагрузок толщины оболочки 2 по крайней мере один монослой поперечного наполнителя укладывают как сплошной слой 27 на всю длину оболочки 2 (фиг.2). After a set of structural thickness required for the current axial loads, the thickness of the
Зоны Б оболочки 2, на которых уложены дискретные слои 11, 12 поперечного наполнителя 7, 8 и образуются ответные кольцевым углублениям кольцевые утолщения до или после полимеризации материала оболочки, можно удалять механической обработкой. Zone B of the
Примеры конкретного выполнения. Examples of specific performance.
Пример 1. Изготавливали несущую трубу опорного полимерного электрического изолятора на напряжение до 100 кВ, с наружным диаметром 140 мм, толщиной стенки 12 мм и длиной 2 м. Трубу изготавливали на металлической оправке с кольцевыми углублениями в концевых зонах размером 20 х15 мм на модернизированном для продольно-поперечной намотки в соответствии с требованиями предлагаемого способа токарном станке 1М64. В качестве волокнистого армирующего наполнителя использовали однонапрвленные ленты стекложгута РВМН 10*1260-78 ТУ 6-05-241-404-84, предварительно пропитанного связующим ЭДТ - 10П ОСТ 92-0957-74. Оправку установили в намоточный модернизированный станок и сформировали несущую трубу опорного полимерного изолятора, последовательно уложив, сматывая с соответствующих раскладчиков 3 и 4, 5 ленты продольного 6 и поперечного 7, 8 волокнистых армирующих наполнителей, образовав при этом стенку оболочки из чередующихся непрерывных парных слоев 9, 10 продольного наполнителя 6 с углами армирования 0 град. и 37, 38 с углами армирования ±45 град, которые в концевых зонах формуемого участка оболочки 2 фиксировали и укрепляли дискретными слоями 11, 12 поперечного наполнителя 7, 8. Общая толщина стенки была выбрана 15 мм - такая же, как у труб, изготавливаемых по известному способу. После проведения известного режима полимеризации эпоксидного связующего (нагрев до 160oС - 2 ч, выдержка при 160oС - 0,5 ч, охлаждение - 1 ч) зоны кольцевых утолщений на трубе, ответные кольцевым углублениям на оправке, отрезали алмазным кругом. Испытания до разрушения опытной партии опорных труб для полимерных изоляторов показали, что средняя величина поперечной изгибающей силы составила 30 кН против 15 кН, которые имела партия труб, изготовленных известным способом, что позволило уменьшить толщину стенки трубы до 10 мм, при выполнении норм по запасу прочности.Example 1. A support pipe was made of a supporting polymer electrical insulator for voltages up to 100 kV, with an outer diameter of 140 mm, a wall thickness of 12 mm, and a length of 2 m. The pipe was made on a metal mandrel with ring recesses in the end zones of 20 x15 mm in size, upgraded for longitudinal transverse winding in accordance with the requirements of the proposed method lathe 1M64. As a fibrous reinforcing filler, unidirectional ribbons of fiberglass RVMN 10 * 1260-78 TU 6-05-241-404-84, pre-impregnated with a binder EDT - 10P OST 92-0957-74, were used. The mandrel was installed in a modernized winding machine and a support polymer insulator support pipe was formed, sequentially laying, winding longitudinal and 6 ribbons and transverse 7, 8 fibrous reinforcing fillers from the
Пример 2. Изготавливали электроизолирующую муфту трубопровода транспорта природного газа Ду 1400 мм, работающую при давлении 10 МПа. Муфту изготавливали на соединяемых трубных патрубках, с помощью которых муфта в дальнейшем врезалась в трубопровод. На патрубках до намотки формировали по два кольцевых углубления размерами ~40 х 50 мм путем приварки пар наружных ребер в виде вальцованного круглого металлического прутка. Муфту изготавливали на модернизированном в соответствии с требованиями предлагаемого способа намоточном станке СПН 5М. В качестве волокнистого армирующего наполнителя использовали однонаправленные ленты стекложгута РВМН 10*1260-78 ТУ 6-05-241-404-84, предварительно пропитанного связующим ЭДТ - 10П ОСТ 92-0957-74. Патрубки установили в намоточный станок и сформировали соединительную электроизолирующую муфту, последовательно уложив, сматывая с соответствующих раскладчиков 3 и 4, 5 ленты продольного 6 и поперечного 7, 8 волокнистых армирующих наполнителей, образовав при этом стенку оболочки из чередующихся непрерывных парных слоев 9, 10 продольного наполнителя 6 с углами армирования 0 град., которые в концевых зонах формуемых участков оболочки 2 фиксировали и укрепляли дискретными слоями 11, 12 поперечного наполнителя 7, 8. Исключив из состава толщины стенки 50% поперечных технологических слоев, реализовывали общую толщину стенки, равную 20 мм против 30 мм, у муфт, изготавливаемых по известному способу. После проведения полимеризации эпоксидного связующего по известному режиму производили испытания изгибающим моментом до разрушения. Величины моментов у труб, изготовленных предлагаемым способом и по известному способу, несмотря на более толстую стенку последних, оказались примерно одинаковыми. Example 2. An electrical insulating sleeve for a natural gas transport pipeline DN 1400 mm was manufactured, operating at a pressure of 10 MPa. The coupling was made on the joined pipe nozzles, with the help of which the coupling subsequently cut into the pipeline. Two annular recesses ~ 40 x 50 mm in size were formed on the nozzles prior to winding by welding pairs of outer ribs in the form of a rolled round metal bar. The clutch was manufactured on a winding machine SPN 5M modernized in accordance with the requirements of the proposed method. As a fibrous reinforcing filler, unidirectional ribbons of fiberglass RVMN 10 * 1260-78 TU 6-05-241-404-84, previously impregnated with a binder EDT - 10P OST 92-0957-74, were used. The nozzles were installed in a winding machine and formed a connecting electrically insulating sleeve, sequentially laying, winding from the corresponding
Приведенные примеры показывают, что использование предлагаемого способа позволяет снизить массу и трудоемкость изготовления слоистых оболочек из армированной пластмассы на ~30% за счет исключения из их состава части малонагруженных слоев поперечного армирующего наполнителя. The above examples show that the use of the proposed method allows to reduce the weight and laboriousness of the manufacture of laminated shells of reinforced plastic by ~ 30% due to the exclusion from their composition of some lightly loaded layers of transverse reinforcing filler.
Предлагаемый способ позволяет снизить себестоимость изготовления и увеличить балансовую прибыль предприятия за счет уменьшения материалоемкости и трудоемкости процесса изготовления изделий. The proposed method allows to reduce the cost of manufacturing and increase the balance sheet profit of the enterprise by reducing the material consumption and the complexity of the manufacturing process.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001123605A RU2209730C2 (en) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | Method for making laminate envelope of reinforced polymeric material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001123605A RU2209730C2 (en) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | Method for making laminate envelope of reinforced polymeric material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001123605A RU2001123605A (en) | 2003-06-20 |
| RU2209730C2 true RU2209730C2 (en) | 2003-08-10 |
Family
ID=29245754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001123605A RU2209730C2 (en) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | Method for making laminate envelope of reinforced polymeric material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2209730C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2733586C1 (en) * | 2016-09-22 | 2020-10-05 | Фсп Флюид Системс Партнерс Холдинг Аг | Hydraulic tank and method of manufacturing hydraulic tank |
-
2001
- 2001-08-23 RU RU2001123605A patent/RU2209730C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2733586C1 (en) * | 2016-09-22 | 2020-10-05 | Фсп Флюид Системс Партнерс Холдинг Аг | Hydraulic tank and method of manufacturing hydraulic tank |
| US11353045B2 (en) | 2016-09-22 | 2022-06-07 | Argo-Hytos Group Ag | Hydraulic tank and method for manufacturing a hydraulic tank |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU658866B2 (en) | Flexible tubular structure | |
| AU2015209285B2 (en) | Unidirectional fiber composite system for structural repairs and reinforcement | |
| US5071506A (en) | Equipment for making composite tubes including an inflatable heated bladder and a composite mold having a negative coefficient of thermal expansion | |
| US6857452B2 (en) | Composite spoolable tube | |
| CN107645983A (en) | For forming the method for the composite construction of fiber reinforcement | |
| US20130263963A1 (en) | Reinforcement stack | |
| CA2446153C (en) | A method of manufacturing a reinforcement element for a flexible pipeline | |
| CA2411113A1 (en) | Improvements relating to hose | |
| US20120155813A1 (en) | Composite Spoolable Tube | |
| US10001229B2 (en) | Flexible pipe body and method of manufacture | |
| JP2001505281A (en) | Composite tube that can be wound | |
| EP1188010A1 (en) | Composite tubular assembly and method of forming same | |
| JPH0217343B2 (en) | ||
| US4026747A (en) | Composite tubing | |
| MX2014005177A (en) | Construction of pipes. | |
| CA1311595C (en) | Process and equipment for making composite tubes | |
| US4013102A (en) | Composite tubing | |
| JPS60157580A (en) | Reinforcing hose and manufacture thereof | |
| RU2209730C2 (en) | Method for making laminate envelope of reinforced polymeric material | |
| WO2018209064A1 (en) | Inverted filament winder for pipeline rehabilitation | |
| EP1438155B1 (en) | Method for controlling composite preform elements during processing | |
| CN102155591B (en) | High-power hot-stretched high molecular weight polyethylene film composite tubular product and preparation method thereof | |
| US6298884B1 (en) | Ebonite hose | |
| JPH0622953B2 (en) | Method for manufacturing reinforced plastic composite pipe composed of multiple resin mortar layers | |
| EP0325470B1 (en) | Tubes for peristaltic pumps and methods of making them |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120824 |