RU2468161C1

RU2468161C1 - Process line for manufacture of composite reinforcement

Info

Publication number: RU2468161C1
Application number: RU2011122849/03A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Дмитриевич Зубков; Вагаршак Борисович Сарксян; Игорь Венедиктович Данилов; Олег Геннадьевич Ломакин; Дмитрий Андреевич Максимов; Вячеслав Эдуардович Бешлык; Григорий Витальевич Фролов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "УралСпецАрматура"
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2012-11-27

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: in a process line each creel bobbin has its tension device. Plate heating elements are installed in a heating unit. An impregnation device comprises a drum installed so that is part is in an impregnation bath, and a part is above the impregnation bath. From a roving stretching through the drum, excessive binder and foam are removed with a fairing. A winding device comprises a controller, connected with a bobbin drive, a faceplate drive and a photocell joined with a leash. A polymerisation unit comprises two sections of a thermal oil chamber, each section is arranged from connecting parts with oil heating elements. A pulling device is arranged of caterpillar type. A cutting tool in a cutting device is an abrasive wheel.

EFFECT: improved physical and mechanical properties of a product.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к изготовлению неметаллических арматурных изделий, в частности к технологическим линиям для изготовления композитной арматуры, которая может использоваться для армирования обычных и предварительно напряженных строительных конструкций.The invention relates to the manufacture of non-metallic reinforcing products, in particular to production lines for the manufacture of composite reinforcement, which can be used to reinforce conventional and prestressed building structures.

Известна технологическая линия для изготовления композитной арматуры, патент РФ на полезную модель №80176, Е04С 5/07, 2009, содержащая шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, устройство спиральной намотки, полимеризационные камеры, тянущее устройство, узлы резки и сматывания. Отжимное устройство выполнено в виде системы планок с регулируемым зазором. Недостатком является образование большого количества пены в пропиточной ванне, т.к. нити ровинга при пропитке полностью погружены в пропиточную ванну, в которую стекает пена отжимного устройства. При отжиме на ровинге остаются воздушные пузырьки, вследствие чего получаемая композитная арматура обладает недостаточными физико-механическими характеристиками.Known technological line for the manufacture of composite reinforcement, patent of the Russian Federation for utility model No. 80176, Е04С 5/07, 2009, containing creel for hair with roving spools, leveling device, annealing chamber, impregnating bath with a tension device, squeezing device, molding unit, spiral winding device , polymerization chambers, hauling device, cutting and reeling units. The squeezing device is made in the form of a system of slats with an adjustable gap. The disadvantage is the formation of a large amount of foam in the impregnation bath, because when impregnated, roving threads are completely immersed in the impregnation bath, into which the foam of the squeezing device flows. During spinning, air bubbles remain on the roving, as a result of which the resulting composite reinforcement has insufficient physical and mechanical characteristics.

Известна технологическая линия для изготовления композитной арматуры по патенту РФ на изобретение №2287646, Е04С 5/07, 2006, включающая шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, устройство спиральной намотки, полимеризационные камеры, тянущее устройство, узлы резки и сматывания. Формовочный узел выполнен в виде матрицы, установленной перед зоной спиральной намотки, отжимное устройство выполнено из эластичного упругого материала, выравнивающее устройство выполнено в виде гребенки. Недостатком является малая масса катушек в устройстве спиральной намотки. Это приводит к необходимости частой остановки линии при замене катушек, что ухудшает качество изделия из-за большого количества соединяемых узлов.A known production line for the manufacture of composite reinforcement according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2287646, Е04С 5/07, 2006, including creel for hair with roving bobbins, leveling device, annealing chamber, impregnating bath with a tension device, squeezing device, molding unit, spiral winding device, polymerization chambers, pulling device, cutting and reeling units. The molding unit is made in the form of a matrix installed in front of the spiral winding zone, the squeezing device is made of elastic elastic material, the leveling device is made in the form of a comb. The disadvantage is the small mass of coils in the spiral winding device. This makes it necessary to frequently stop the line when replacing the coils, which affects the quality of the product due to the large number of connected nodes.

В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрана технологическая линия для изготовления композитной арматуры по патенту РФ на изобретение №2384408, В29С 39/00, 2009. Линия также включает шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, полимеризационные камеры, тянущее устройство, узлы резки и сматывания. Линия имеет два узла спиральной намотки, размещенные последовательно, и устройство предотвращения скрутки волокон. При повышении производительности в узлах спиральной намотки возрастают обороты, что приводит к увеличению центробежных сил и натяжению обмоточного жгута, что в свою очередь может привести к ухудшению физико-механических свойств за счет возможного пережима основного стержня.As the closest analogue to the claimed technical solution, a technological line was selected for the manufacture of composite reinforcement according to the RF patent for invention No. 2384408, В29С 39/00, 2009. The line also includes creel for hair with roving bobbins, leveling device, annealing chamber, impregnating bath with a tension device, squeezing device, molding unit, polymerization chambers, hauling device, cutting and reeling units. The line has two spiral winding units placed in series, and a device to prevent twisting of the fibers. With an increase in productivity, revolutions increase in the nodes of the spiral winding, which leads to an increase in centrifugal forces and tension of the winding bundle, which in turn can lead to a deterioration in the physicomechanical properties due to the possible pinching of the main rod.

Технической задачей является повышение эксплуатационных характеристик изделия.The technical challenge is to increase the operational characteristics of the product.

Технический результат заключается в повышении физико-механических характеристик композитной арматуры.The technical result consists in increasing the physical and mechanical characteristics of composite reinforcement.

Технический результат достигается тем, что в технологической линии для изготовления композитной арматуры, содержащей шпулярник с катушками, нагревательный блок, пропиточное устройство с отжимным устройством, обмоточное устройство, полимеризационный блок, охлаждающую ванну, тянущее устройство, счетчик длины и отрезное устройство, согласно изобретению каждая катушка шпулярника имеет свое натяжное устройство, в нагревательном блоке установлены пластинчатые тэны, пропиточное устройство содержит барабан, обтекатель и регулирующий нагревательный элемент, барабан установлен так, что его часть находится в пропиточной ванне, а часть - над пропиточной ванной, обмоточное устройство содержит контроллер, соединенный с приводом катушки, приводом планшайбы и с фотоэлементом, связанным с поводком, полимеризационный блок содержит секции термомасляной камеры, каждая секция выполнена из соединяющихся частей с масляными тэнами, тянущее устройство выполнено гусеничного типа, режущим инструментом отрезного устройства является абразивный круг.The technical result is achieved by the fact that in the technological line for the manufacture of composite reinforcement comprising creel creams with coils, a heating unit, an impregnating device with a squeezing device, a winding device, a polymerization unit, a cooling bath, a pulling device, a length counter and a cutting device, according to the invention, each coil creel has its own tensioning device, plate heating elements are installed in the heating unit, the impregnating device contains a drum, a fairing and a regulating heat the feeding element, the drum is installed so that part of it is in the impregnating bath, and part is above the impregnating bath, the winding device contains a controller connected to the coil drive, faceplate drive and with a photocell connected to the leash, the polymerization block contains sections of the thermal oil chamber, each the section is made of connecting parts with oil heaters, the pulling device is made of a caterpillar type, the cutting tool of the cutting device is an abrasive wheel.

Обеспечение технического результата происходит за счет того, что для регулирования натяжения нитей каждая катушка шпулярника имеет свое натяжное устройство. Тем самым устраняется перекрутка жгута вдоль оси, его разнотянутость и излом волокон на участке до пропиточной ванны. Кроме того, с каждой катушки сматывается одна нить, благодаря чему удлиняются цельные участки нити, уменьшается количество узлов на ней, что также повышает качество изделия. Использование пластинчатых тэнов в нагревательном блоке позволяет избежать быстрого и точечного нагрева при малой площади контактного пятна, характерного для стержневых тэнов, выпаривание парафинового замасливателя происходит постепенно. Это снижает хрупкость изделия, предотвращает его ломку. Установка барабана в пропиточном устройстве так, что его часть находится в пропиточной ванне, а часть - над пропиточной ванной, позволяет наносить тонкий слой связующего, без излишков, на ровинг, не пропуская ровинг через наполненную связующим ванну. В ходе пропитки заготовка огибает наружную часть барабана, находящуюся над пропиточной ванной, при этом она контактирует с обтекателем, что позволяет нанести на поверхность ровинга равномерный слой связующего, исключить попадание пены на поверхность заготовки, тем самым добиться отсутствия воздушных пузырьков на ровинге, ухудшающих физико-механические свойства изделия. Установка под ванной регулирующего нагревательного элемента, выполненного в виде саморегулирующего нагревательного кабеля или специально созданного нагревательного тэна с терморегулятором, позволяет поддерживать постоянную оптимальную температуру связующего, что исключает влияние температурных перепадов, ухудшающих качество заготовки. Обмоточное устройство содержит контроллер, соединенный с приводом катушки, приводом планшайбы и с фотоэлементом, связанным с поводком. Это позволяет обеспечить постоянное усилие, действующее на нить, и постоянное натяжение нити независимо от массы катушки, исключив тем самым влияние изменения центробежной силы из-за изменения веса катушки, и повысить эксплуатационные характеристики готового изделия. Полимеризационный блок содержит две секции термомаслянной камеры, каждая секция выполнена из соединяющихся частей с масляными тэнами. Использование масляных тэнов позволяет сократить число нагревательных секций по сравнению с электрическими термокамерами. Позволяет увеличить равномерность и время нагрева, обеспечив однородную структуру изделия, избежать необходимости вентиляционного охлаждения участков между секциями, которое может вызывать перепад температур на участках ровинга, что ухудшит его физико-механические характеристики. Использование тянущего устройства гусеничного типа позволяет снизить удельное давление на заготовку, исключить пережимы стержня, являющиеся концентраторами напряжения в готовом изделии, снизить вероятность пробуксовки стержня, приводящей к его дефектам. Использование в качестве режущего инструмента отрезного устройства абразивного круга, например алмазного круга шлифовальной машины, обеспечивает постепенное разрезание композиционной арматуры без сдавливания ее концов и нарушения внутренней структуры. На фигуре 1 представлена схема технологической линии для изготовления композитной арматуры.Ensuring a technical result is due to the fact that to control the tension of the threads, each reel of creel has its own tensioning device. This eliminates the twist of the bundle along the axis, its diversity and fracture of the fibers in the area before the impregnation bath. In addition, one thread is wound from each coil, due to which the whole sections of the thread are lengthened, the number of nodes on it is reduced, which also improves the quality of the product. The use of plate heaters in the heating block avoids quick and spot heating with a small contact spot area characteristic of rod heaters; the paraffin oil is evaporated gradually. This reduces the fragility of the product, prevents it from breaking. Installing the drum in the impregnation device so that part of it is in the impregnation bath, and part is above the impregnation bath, allows you to apply a thin layer of binder, without excess, on the roving, without passing the roving through the filled binder bath. During the impregnation, the workpiece bends around the outer part of the drum, located above the impregnation bath, while it contacts the fairing, which makes it possible to apply a uniform layer of binder on the roving surface, to prevent foam from entering the workpiece surface, thereby avoiding air bubbles on the roving that worsen physical mechanical properties of the product. The installation under the bath of a regulating heating element, made in the form of a self-regulating heating cable or a specially created heating element with a temperature regulator, allows you to maintain a constant optimum binder temperature, which eliminates the influence of temperature differences that degrade the quality of the workpiece. The winding device comprises a controller connected to a coil drive, a faceplate drive, and to a photocell associated with a leash. This allows you to provide a constant force acting on the thread, and a constant tension of the thread, regardless of the mass of the coil, thereby eliminating the influence of changes in centrifugal force due to changes in the weight of the coil, and to increase the operational characteristics of the finished product. The polymerization unit contains two sections of a thermo-oil chamber, each section is made of connecting parts with oil heaters. The use of oil heaters reduces the number of heating sections compared to electric heat chambers. It allows increasing uniformity and heating time, ensuring a uniform product structure, avoiding the need for ventilation cooling of sections between sections, which can cause temperature differences in roving sections, which will worsen its physical and mechanical characteristics. The use of a caterpillar-type pulling device allows to reduce the specific pressure on the workpiece, to exclude the pinch clamps, which are stress concentrators in the finished product, to reduce the likelihood of the rod slipping, leading to its defects. The use of an abrasive wheel as a cutting tool, such as a diamond wheel of a grinding machine, provides a gradual cutting of composite reinforcement without squeezing its ends and breaking the internal structure. The figure 1 presents a diagram of a technological line for the manufacture of composite reinforcement.

На фигуре 2 представлена схема шпулярника.The figure 2 presents the scheme creel.

На фигуре 3 представлена схема нагревательного и пропиточного устройства.The figure 3 presents a diagram of a heating and impregnation device.

На фигуре 4 представлена схема обмоточного устройства.The figure 4 presents a diagram of a winding device.

На фигуре 5 представлена схема тянущего устройства и счетчика длины.The figure 5 presents a diagram of the pulling device and the length counter.

Технологическая линия для изготовления композитной арматуры состоит из шпулярника 1, нагревательного блока 2, пропиточного устройства 3, обмоточного устройства 4, полимеризационного блока 5, охлаждающей ванны 6, тянущего устройства 7, счетчика длины 8, отрезного устройства 9. Катушка 10 шпулярника 1 имеет натяжное устройство 11. В нагревательном блоке 2 установлены пластинчатые тэны 12. Пропиточное устройство 3 содержит пропиточную ванну 13, барабан 14, обтекатель 15, отжимное устройство 16. Обмоточное устройство 4 содержит контроллер 17, планшайбу 18 с приводом 19, катушку 20 с приводом 21, поводок 22, фотоэлемент 23. Полимеризационный блок 5 содержит секции термомасляной камеры 24, 25. Тянущее устройство 7 содержит гусеничную цепь 26 с накладками 27 и второстепенный привод 28.The production line for the manufacture of composite reinforcement consists of creel crest 1, heating unit 2, impregnating device 3, winding device 4, polymerization unit 5, cooling bath 6, pulling device 7, length meter 8, cutting device 9. The creel 10 reel 10 has a tension device 11. Lamellar heaters 12 are installed in the heating unit 2. The impregnating device 3 comprises an impregnating bath 13, a drum 14, a fairing 15, an squeezing device 16. The winding device 4 comprises a controller 17, a faceplate 18 s a drive 19, a coil 20 with a drive 21, a lead 22, a photocell 23. The polymerization unit 5 contains sections of the thermal oil chamber 24, 25. The hauling device 7 contains a track chain 26 with overlays 27 and a secondary drive 28.

Технологическая линия для изготовления композитной арматуры работает следующим образом.The technological line for the manufacture of composite reinforcement operates as follows.

Для начала протягивания ровинга включают второстепенный привод 28, затем главный привод тянущего устройства 7. С каждой вращающейся неприводной катушки 10 шпулярника 1 сматывается композитная нить, проходящая через натяжное устройство 11. Натяжное устройство 11 состоит из самоцентрирующих лап и натяжителей. При вращении под действием напряжения нити осуществляется торможение или расторможение катушки 10 натяжным устройством 11. Далее полученный пучок нитей проходит через нагревательный блок 2, контактируя с пластинчатыми тэнами 12, нагрев и поддержание температуры в которых осуществляется за счет встроенных термопар. При огибании ровингом пластин 12 происходит выпаривание замасливателя. На следующем этапе ровинг контактирует с наружной поверхностью барабана 14 пропиточного устройства 3. Барабан 3 частично помещен в пропиточную ванну 13 со связующим. Ровинг, огибая барабан 14 по касательной, за счет сил трения заставляет барабан 14 вращаться вокруг своей оси, нанося тонкий слой связующего на поверхность барабана 14. Ровинг пропитывается связующим так, что на нем отсутствуют излишки связующего и пены. На ровинг сверху устанавливается обтекатель 15, который за счет некоторого прижима к барабану 14 создает на ровинге равномерную по толщине пленку из связующего, снимая при этом воздушные пузырьки и излишки связующего. Под пропиточной ванной 13 расположен саморегулирующий нагревательный кабель, который поддерживает постоянную оптимальную температуру связующего 35°С согласно технологической карте. Далее ровинг проходит через гребенку и отжимные валики отжимного устройства 16. Обмоточное устройство 4 содержит контроллер 17, которым контролируется привод 19 вращения планшайбы 18 и привод 21 катушки 20. Натяжение нити регулируется поводком 22 и фотоэлементом 23, подающим команду контроллеру увеличивать или уменьшать обороты. За счет этого обеспечивается равномерное натяжение нити независимо от массы катушки и действующих на него центробежных сил. На планшайбе установлен балансир. Поводок сбалансирован так, что натяжение нити центробежной силой составляет 5-8 Н. Далее полученный стержень с обмоткой попадает в полимеризационный блок 5, где нагревается, проходя через секции термомаслянной камеры 24, 25 с масляными тэнами. Секции имеют длину 1,2 м и 3,5 м, расстояние между секциями 150 мм, при такой конструкции полимеризационного блока нет необходимости устанавливать между секциями охлаждающий вентилятор. Происходит постепенный равномерный прогрев стержня. Тянущее устройство 7 выполнено в виде консольного станка гусеничного типа и второстепенного привода, который используется временно для запуска линии. Для зажима и протяжки изделия используются гусеничные цепи 26 с накладками 27, за счет чего снижены вероятность пробуксовки изделия и удельное давление на него. После тянущего устройства изделие проходит через счетчик длины 8 механического типа и попадает на отрезное устройство 9. На отрезном устройстве установлена шлифовальная машина с алмазным кругом, которым происходит постепенное разрезание полученного композитного стержня. При таком разрезании исключается нарушение внутренней структуры стержня, сдавливание его концов.To start pulling the roving, a secondary drive 28 is turned on, then the main drive of the pulling device 7. A composite thread is wound from each rotating non-driveable reel 10 of creel 1 passing through the tensioner 11. The tensioner 11 consists of self-centering legs and tensioners. When the yarn rotates under the influence of voltage, the coil 10 is braked or released by the tensioning device 11. Next, the obtained bundle of threads passes through the heating unit 2, in contact with the plate heaters 12, the heating and temperature maintenance of which is carried out by built-in thermocouples. When roving around the plates 12, the sizing is evaporated. In the next step, the roving is in contact with the outer surface of the drum 14 of the impregnation device 3. The drum 3 is partially placed in the impregnation bath 13 with a binder. Roving, skirting the drum 14 tangentially causes the drum 14 to rotate around its axis, applying a thin layer of binder to the surface of the drum 14. The roving is impregnated with the binder so that there is no excess binder and foam. A fairing 15 is mounted on top of the roving, which, due to a certain pressure on the drum 14, creates a uniform film of binder on the roving, removing air bubbles and excess binder. Under the impregnation bath 13 there is a self-regulating heating cable that maintains a constant optimum binder temperature of 35 ° C according to the technological map. Next, the roving passes through the comb and squeeze rollers of the squeezing device 16. The winding device 4 contains a controller 17, which controls the rotation drive 19 of the faceplate 18 and the drive 21 of the reel 20. The tension of the thread is regulated by a lead 22 and a photocell 23 instructing the controller to increase or decrease the speed. This ensures uniform tension of the thread, regardless of the mass of the coil and the centrifugal forces acting on it. The balancer is installed on the faceplate. The leash is balanced so that the tension of the thread by centrifugal force is 5-8 N. Next, the resulting rod with the winding enters the polymerization unit 5, where it is heated, passing through sections of the thermo-oil chamber 24, 25 with oil heaters. The sections have a length of 1.2 m and 3.5 m, the distance between the sections is 150 mm, with this design of the polymerization unit there is no need to install a cooling fan between the sections. A gradual uniform warming up of the rod occurs. The pulling device 7 is made in the form of a caterpillar-type console machine and a secondary drive, which is used temporarily to start the line. For clamping and broaching the product, caterpillar chains 26 with pads 27 are used, thereby reducing the likelihood of product slipping and specific pressure on it. After the pulling device, the product passes through a mechanical type 8 length counter and enters the cutting device 9. A grinding machine with a diamond wheel is installed on the cutting device, which gradually cuts the resulting composite rod. With this cutting, violation of the internal structure of the rod, squeezing of its ends is excluded.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет получить композитную арматуру с повышенными физико-механическими свойствами.Thus, the claimed invention allows to obtain composite reinforcement with enhanced physical and mechanical properties.

Claims

1. A production line for the manufacture of composite reinforcement, comprising creel creams with coils, a heating unit, an impregnating device with a squeezing device, a wrapping device, a polymerization unit, a cooling bath, a pulling device, a length counter and a cutting device, characterized in that each creel creel has its own tensioning device, plate heating elements are installed in the heating block, the impregnating device comprises a drum, a cowl and a regulating heating element, the drum is installed so that part of it is in the impregnation bath, and part is above the impregnation bath, the winding device contains a controller connected to the coil drive, the faceplate drive and a photocell connected to the leash, the polymerization unit contains two sections of the thermal oil chamber, each section is made with oil heaters, the pulling device is made of a caterpillar type, the cutting tool of the cutting device is an abrasive wheel.

2. The technological line for the manufacture of composite reinforcement according to claim 1, characterized in that the cutting tool of the cutting device is a diamond wheel.