RU2789909C1

RU2789909C1 - Technological line for the manufacture of composite reinforcement

Info

Publication number: RU2789909C1
Application number: RU2022114843A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Красновский; Илья Александрович Казаков; Сергей Николаевич Григорьев; Марина Александровна Волосова; Ника Геннадьевна Хохлова
Filing date: 2022-06-01
Publication date: 2023-02-14

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to production lines for continuous production of reinforcing elements. The technological line for the manufacture of composite reinforcement includes a creel, a leveling device, an annealing chamber, an impregnating bath with a tension device, a wringer, a molding unit in the form of a matrix with longitudinal channels, a device for spiral winding of a winding rope with a calibrating sleeve, a polymerization chamber, pulling and cutting devices. The calibrating sleeve consists of two successive sections, the first of which is made with an annular tapering channel formed by a section of the inner surface in the form of a truncated cone and the outer surface of the cone inserted inside the calibrating sleeve from the supply side of the roving impregnated with binder. In front of the base of the inner cone there is a matrix with longitudinal channels for uniform distribution of the roving around the circumference of the manufactured product, and the geometric characteristics of the generatrix of the inner cone and the inner cylindrical surface are selected from the condition of a uniform reduction in the cross-sectional area of the annular channel, while the second section of the calibrating sleeve has a conical inner surface.

EFFECT: improving the quality of composite reinforcement by reducing air inclusions.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к технологическим линиям для непрерывного изготовления арматурных элементов из полимерных композиционных материалов для армирования обычных и предварительно напряженных строительных конструкций.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular, to production lines for the continuous production of reinforcing elements from polymer composite materials for reinforcing conventional and prestressed building structures.

Известна технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры, содержащая бобинодержатель, пропиточную камеру, формовочный узел, включающий блок фильер, камеру предварительной полимеризации и устройство формования профиля, выполненное в виде нагреваемого патрубка, разъемного по диаметральной плоскости, с углублением по внутренней поверхности, по форме соответствующим профилю арматуры, узел для сматывания арматуры и/или узел для резки арматуры. Нагреваемый патрубок выполнен из материала, обладающего низкой адгезией при нагревании. Линия снабжена камерой деполимеризации, установленной между устройством для формования профиля и узлом для сматывания арматуры и/или узлом для резки арматуры. Линия снабжена также выравнивающим устройством, установленным между бобинодержателем и пропиточной камерой (патент РФ №2194617, 20.12.2002 г.).A known production line for the manufacture of non-metallic reinforcement, containing a reel holder, an impregnation chamber, a molding unit, including a die block, a prepolymerization chamber and a profile forming device made in the form of a heated pipe, detachable along the diametrical plane, with a recess along the inner surface, in shape corresponding to the profile rebar, a rebar winding unit and/or a rebar cutting unit. The heated pipe is made of a material with low adhesion when heated. The line is equipped with a depolymerization chamber installed between the profile forming device and the rebar winding and/or rebar cutting unit. The line is also equipped with a leveling device installed between the reel holder and the impregnation chamber (RF patent No. 2194617, December 20, 2002).

Недостатками указанной известной установки являются сложность и недостаточно высокая производительность линии, а также невозможность получения композитной арматуры с высокими анкерующими свойствами.The disadvantages of this known installation are the complexity and insufficiently high productivity of the line, as well as the impossibility of obtaining composite reinforcement with high anchoring properties.

Известна также технологическая линия для изготовления композитной арматуры, включающая шпулярник, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, устройство поперечной намотки, полимеризационную камеру, узлы сматывания, резки арматуры и тянущее устройство. Формовочный узел выполнен в виде матрицы с продольными каналами, установленной непосредственно перед зоной поперечной намотки на расстоянии от точки намотки оплеточной нити, равном (1-10)d, где d - диаметр арматуры. Матрица имеет 2-10 каналов, равномерно расположенных вокруг центральной направляющей, а направляющая матрицы выполнена в форме конуса или усеченного конуса и по центральной направляющей матрицы выполнен дополнительный канал. Отжимное устройство выполнено в виде пластины из эластичного упругого материала с прорезями, причем количество прорезей равно количеству каналов матрицы. Выравнивающее устройство выполнено из металлической проволоки в виде гребенки, у которой количество пазов не менее чем количество каналов в матрице. Узел съема обмоточного жгута с несущего стержня установлен после полимеризационной камеры (патент РФ №2287646, 20.11.2006 г.).A production line for the manufacture of composite reinforcement is also known, including a creel, a leveling device, an annealing chamber, an impregnating bath with a tension device, a wringer, a forming unit, a transverse winding device, a polymerization chamber, winding units, cutting reinforcement and a pulling device. The forming unit is made in the form of a matrix with longitudinal channels installed directly in front of the transverse winding zone at a distance from the winding point of the braided thread, equal to (1-10)d, where d is the reinforcement diameter. The matrix has 2-10 channels evenly spaced around the central guide, and the guide matrix is made in the form of a cone or a truncated cone, and an additional channel is made along the central guide of the matrix. The squeezing device is made in the form of a plate of elastic elastic material with slots, the number of slots being equal to the number of matrix channels. The leveling device is made of metal wire in the form of a comb, in which the number of grooves is not less than the number of channels in the matrix. The unit for removing the winding bundle from the carrier rod is installed after the polymerization chamber (RF patent No. 2287646, November 20, 2006).

Недостатком указанного известного устройства является низкое качество композитной арматуры, обусловленное наличием воздушных включений. Известно, что изменение профиля скоростей течения вязкой жидкости, которую представляет собой полимерное связующее, после выхода из формообразующего канала сопровождается увеличением диаметра струи, расхождением линий тока в центральной части потока и сближением их у периферии струи. Наполнение струи вязкой жидкости свободно перемещаемыми в радиальном направлении твердыми волокнами не изменяет общей картины истечения. Расширение пучка волокон после выхода из продольных каналов матрицы при неизменном количестве связующего приводит к захвату внутрь пучка волокон окружающего воздуха, что сказывается на качестве изделия. Эффект раздутия струи вязкой жидкости, истекающей из канала (The die swell phenomenon), известен под названием Барус-эффект. Поскольку в известном устройстве пучки волокон ровинга собираются вместе после выхода из каналов матрицы и обжимаются на воздухе обмоточным жгутом на расстоянии (1-10)d (где d - диаметр арматуры) от матрицы, то получаемая композитная арматура будет содержать большое количество воздушных включений, что будет снижать ее качество, плотность и физико-механические характеристики.The disadvantage of this known device is the low quality of the composite reinforcement due to the presence of air inclusions. It is known that a change in the velocity profile of the flow of a viscous liquid, which is a polymeric binder, after leaving the shaping channel is accompanied by an increase in the diameter of the jet, a divergence of the streamlines in the central part of the flow and their convergence at the periphery of the jet. Filling a viscous liquid jet with solid fibers freely moving in the radial direction does not change the overall flow pattern. The expansion of the fiber bundle after leaving the longitudinal channels of the matrix with a constant amount of binder leads to the capture of ambient air inside the fiber bundle, which affects the quality of the product. The die swell phenomenon is known as the Barus effect. Since, in the known device, bundles of roving fibers are gathered together after exiting the channels of the matrix and are compressed in air with a winding bundle at a distance of (1-10) d (where d is the diameter of the reinforcement) from the matrix, the resulting composite reinforcement will contain a large number of air inclusions, which will reduce its quality, density and physical and mechanical characteristics.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является выбранная в качестве прототипа технологическая линия для изготовления композитной арматуры, включающая последовательно установленные шпулярник, выравнивающее устройство в виде гребенки, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел в виде матрицы с продольными каналами, устройство спиральной намотки обмоточного жгута, установленное с образованием плоскости намотки, полимеризационную камеру, тянущее устройство и узлы резки и сматывания, при этом она снабжена калибрующей втулкой, выполненной с возможностью принудительного вращения в направлении, противоположном направлению вращения намоточной головки, и установленной соосно намоточной головке так, что:The closest to the proposed invention in terms of technical essence and the achieved result is the technological line for the manufacture of composite reinforcement selected as a prototype, including a creel installed in series, a leveling device in the form of a comb, an annealing chamber, an impregnating bath with a tension device, a wringer, a molding unit in the form matrices with longitudinal channels, a device for spiral winding of the winding bundle installed to form a winding plane, a polymerization chamber, a pulling device and cutting and winding units, while it is equipped with a calibrating sleeve made with the possibility of forced rotation in the direction opposite to the direction of rotation of the winding head, and coaxially mounted winding head so that:

t<D_вхв,t<D _in ,

, где

, Where

t - осевое расстояние между плоскостью намотки намоточного жгута и выходным торцом калибрующей втулки;t is the axial distance between the winding plane of the winding harness and the output end of the calibrating sleeve;

D_вхв = калибрующий диаметр втулки;D _in = calibrating sleeve diameter;

d_вкм - калибрующий диаметр продольных каналов матрицы, (патент РФ №2637226, опубл. 01.12.2017 г.). _dvcm - calibrating diameter of the longitudinal channels of the matrix, (RF patent No. 2637226, publ. 01.12.2017).

Технологическая линия позволяет получать композитную арматуру четырех видов:The production line allows producing four types of composite reinforcement:

- композитная арматура, состоящая из совокупности прямых ровингов и спиральных выступов, образованных за счет намотки обмоточного жгута;- composite reinforcement, consisting of a set of straight rovings and spiral protrusions formed by winding a winding bundle;

- композитная арматура, состоящая из совокупности скрученных ровингов и спиральных выступов, образованных за счет намотки обмоточного жгута;- composite reinforcement, consisting of a set of twisted rovings and spiral protrusions formed by winding a winding bundle;

- композитная арматура, состоящая из совокупности прямых ровингов и спиральных углублений (канавок), образованных за счет обжатия несущего стержня технологическим жгутом;- composite reinforcement, consisting of a set of straight rovings and spiral recesses (grooves), formed by compression of the supporting rod with a technological bundle;

- композитная арматура, состоящая из совокупности скрученных ровингов и спиральных углублений (канавок), образованных за счет обжатия несущего стержня технологическим жгутом.- composite reinforcement, consisting of a set of twisted rovings and spiral recesses (grooves), formed by compression of the supporting rod with a technological bundle.

Достигаемый устройством технический результат состоит в повышении качества композитной арматуры за счет уменьшения воздушных включений.The technical result achieved by the device is to improve the quality of composite reinforcement by reducing air inclusions.

Недостатком известного устройства, в том числе технической проблемой, является то, что материал на выходе из калибрующей втулки может обладать высокой пористостью вследствие недостаточного давления связующего в ней. Пропитанные связующим нити ровинга разделяются в матрице, но затем снова объединяются перед входом в калибрующую втулку, в этом случае возможно повреждение волокон и внутренняя структура материала может быть неравномерной. Для того чтобы реализовать качественную пропитку необходимо подвергать материал воздействию высоких давлений (десятки атмосфер), однако для этого необходимо использовать в калибрующей втулке внутренний канал с малым углом конусности, что означает увеличение ее длины, как следствие, возрастают усилие протяжки, габариты технологической линии, расход материала и электроэнергии.A disadvantage of the known device, including a technical problem, is that the material at the outlet of the calibrating sleeve may have high porosity due to insufficient pressure of the binder in it. The binder-impregnated roving threads are separated in the matrix, but then re-combined before entering the calibrating sleeve, in this case, damage to the fibers is possible and the internal structure of the material may be uneven. In order to implement high-quality impregnation, it is necessary to expose the material to high pressures (tens of atmospheres), however, for this it is necessary to use an internal channel with a small taper angle in the calibrating sleeve, which means an increase in its length, as a result, an increase in the pulling force, dimensions of the production line, consumption material and electricity.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание технологической линии для изготовления композитной арматуры, лишенной указанных недостатков.The technical objective of the invention is to create a production line for the manufacture of composite reinforcement, devoid of these disadvantages.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении прочности целевого продукта за счет улучшения пропитки ровинга связующим.The technical result of the invention is to increase the strength of the target product by improving the impregnation of the roving with a binder.

Технический результат достигается тем, что в технологической линии для изготовления композитной арматуры, включающей последовательно установленные шпулярник, выравнивающее устройство в виде гребенки, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел в виде матрицы с продольными каналами, устройство спиральной намотки обмоточного жгута с калибрующей втулкой, полимеризационную камеру, протягивающее и отрезное устройства, калибрующая втулка состоит из двух последовательных участков, первый из которых выполнен с кольцевым сужающимся каналом переменного сечения, образованным участком внутренней поверхности в виде усеченного конуса и внешней поверхности конуса, вставленного внутрь калибрующей втулки со стороны подачи пропитанного связующим ровинга, причем перед основанием внутреннего конуса расположена матрица с продольными каналами для равномерного распределения ровинга по окружности изготавливаемого изделия, а геометрические характеристики образующей внутреннего конуса и внутренней цилиндрической поверхности выбраны из условия равномерного уменьшения площади сечения кольцевого сужающегося канала, при этом второй участок калибрующей втулки имеет коническую внутреннюю поверхность.The technical result is achieved by the fact that in the production line for the manufacture of composite reinforcement, including a creel installed in series, a leveling device in the form of a comb, an annealing chamber, an impregnating bath with a tension device, a wringer, a forming unit in the form of a matrix with longitudinal channels, a device for spiral winding of the winding a harness with a calibrating sleeve, a polymerization chamber, a pulling and cutting device, the calibrating sleeve consists of two successive sections, the first of which is made with an annular tapering channel of variable cross section, formed by a section of the inner surface in the form of a truncated cone and the outer surface of the cone inserted inside the calibrating sleeve with the supply side of the roving impregnated with a binder, and in front of the base of the inner cone there is a matrix with longitudinal channels for uniform distribution of the roving around the circumference of the manufactured product, and the geometric characteristics of the image of the inner cone and the inner cylindrical surface are selected from the condition of a uniform decrease in the cross-sectional area of the annular tapering channel, while the second section of the calibrating sleeve has a conical inner surface.

Изобретение поясняется графическими изображениями.The invention is illustrated by graphic images.

На фиг. 1 - схематично изображена технологическая линия для изготовления композитной арматуры;In FIG. 1 - schematically shows a production line for the manufacture of composite reinforcement;

на фиг. 2 - узел с калибрующей втулкой (укрупненно);in fig. 2 - unit with a calibrating sleeve (enlarged);

на фиг. 3 - конкретный пример результатов вычисления формы, образующей для конуса в узле с калибрующей втулкой с графиками изменения площади кольцевого канала;in fig. 3 is a specific example of the results of calculating the shape forming for the cone in the assembly with the gauge bushing with graphs of changes in the area of the annular channel;

на фиг. 4 - конкретный пример выполнения участка технологической линии с формовочным узлом и калибрующей втулкой.in fig. 4 - a specific example of the execution of a section of a production line with a molding unit and a calibrating sleeve.

Технологическая линия для изготовления композитной арматуры включает в себя последовательно установленные шпулярник 1 с бобинами ровингов, выравнивающее устройство 2 в виде гребенки, камеру 3 отжига, пропиточную ванну 4 с натяжным устройством 5, отжимное устройство 6, формовочный узел 7 в виде матрицы, калибрующую втулку 8, устройство 9 спиральной намотки обмоточного жгута, полимеризационную камеру 10, протягивающее устройство 11, узел 12 сматывания обмоточного жгута и отрезное устройство 13 для резки арматуры. Калибрующая втулка 8 состоит из двух последовательных участков, первый из которых выполнен с кольцевым сужающимся каналом 14 переменного сечения, образованным участком 15 внутренней поверхности в виде усеченного конуса и внешней поверхности конуса 16, вставленного внутрь калибрующей втулки 8 со стороны подачи пропитанного связующим ровинга, причем перед основанием конуса 16 расположен формовочный узел 7 с продольными каналами для равномерного распределения ровинга по окружности изготавливаемого изделия, а геометрические характеристики образующей конуса 16 и участка 15 внутренней поверхности в виде усеченного конуса выбраны из условия равномерного уменьшения площади сечения кольцевого канала, при этом второй участок калибрующей втулки 8 имеет коническую внутреннюю поверхность 17.The technological line for the manufacture of composite reinforcement includes a creel 1 with roving bobbins installed in series, a leveling device 2 in the form of a comb, an annealing chamber 3, an impregnating bath 4 with a tension device 5, a wringer 6, a molding unit 7 in the form of a matrix, a calibrating sleeve 8 , a device 9 for spiral winding of the winding bundle, a polymerization chamber 10, a pulling device 11, a unit 12 for winding the winding bundle and a cutting device 13 for cutting reinforcement. The calibrating sleeve 8 consists of two successive sections, the first of which is made with an annular tapering channel 14 of variable cross section, formed by a section 15 of the inner surface in the form of a truncated cone and the outer surface of the cone 16 inserted inside the calibrating sleeve 8 from the supply side of the roving impregnated with binder, and before the base of the cone 16 is a forming unit 7 with longitudinal channels for uniform distribution of the roving around the circumference of the manufactured product, and the geometric characteristics of the generatrix of the cone 16 and section 15 of the inner surface in the form of a truncated cone are selected from the condition of a uniform reduction in the cross-sectional area of the annular channel, while the second section of the calibrating sleeve 8 has a conical inner surface 17.

В качестве конуса 16 может быть использован прямой конус, круговой или эллиптический параболоид.The cone 16 can be a straight cone, a circular or elliptical paraboloid.

Из практики известно, что для сужающегося конического канала отношение радиуса пучка R_p пропитанных связующим волокон на входе к радиусу R_s на выходе из канала обычно находится в диапазоне 1.04…1.16. Указанные величины отношения R_p/R_s связаны со следующим. При R_p/R_s<1.04 не наблюдается увеличение давления связующего даже при относительно больших длинах канала. При R_p/R_s>1.25 возникает спад давления из-за того, что количество волокон всегда остается постоянным, при этом становится невозможным, чтобы весь возрастающий объем связующего увлекался волокнами в канал. На основе этих данных можно сделать вывод о том, что отношение площади Sk₀ кольцевого канала на входе в калибрующую втулку 8 к площади π⋅R_s ² канала круглого сечения на конце первого участка калибрующей втулки 8 должна лежать в диапазоне 1.08…1.34. Точное значение из диапазона можно получить при численном моделировании и решения задачи оптимизации, либо экспериментально. Для приближенного расчета можно использовать среднее значение 1,21.It is known from practice that for a tapering conical channel, the ratio of the bundle radius R _p of binder-impregnated fibers at the inlet to the radius R _s at the outlet of the channel is usually in the range of 1.04…1.16. These ratios R _p /R _s are related to the following. At R _p /R _s <1.04 no increase in binder pressure is observed even at relatively large channel lengths. At R _p /R _s >1.25, a pressure drop occurs due to the fact that the number of fibers always remains constant, and it becomes impossible for the entire increasing volume of binder to be entrained by the fibers into the channel. Based on these data, we can conclude that the ratio of the area Sk ₀ of the annular channel at the entrance to the calibrating sleeve 8 to the area π⋅R _s ² of the circular channel at the end of the first section of the calibrating sleeve 8 should lie in the range of 1.08...1.34. The exact value from the range can be obtained by numerical modeling and solving the optimization problem, or experimentally. For an approximate calculation, you can use the average value of 1.21.

Уравнение профиля образующей конуса 16 можно получить, выполнив следующую последовательность действий. Сначала необходимо определить площадь π⋅R_s ² и задаться начальной площадью кольцевого канала Sk₀=1,21⋅π⋅Rs². Далее необходимо определить радиус образующей конуса 16 как функцию от продольной координаты х, причем функция изменения площади кольцевого канала Sk(x) должна быть линейно убывающей от максимального значения Sk₀ до конечного π⋅Rs². На фиг. 3 представлен пример результатов вычисления формы образующей 18 для конуса 16 на основе конкретных входных геометрических параметров на первом участке калибрующей втулки 8, а также показаны графики изменения функции Sk(x) для образующей 18 конуса и для прямолинейной образующей 19 конуса. Из этих графиков следует, что при использовании прямолинейной образующей 19 для конуса 16 в данном конкретном случае не удастся обеспечить равномерное уменьшение площади сечения кольцевого канала. Использование образующей 18 для конуса 16 позволяет увеличить давление связующего и улучшить пропитку волокон путем равномерного уменьшения площади кольцевого канала без увеличения габаритов технологической линии.The equation of the profile of the generatrix of the cone 16 can be obtained by performing the following sequence of actions. First, it is necessary to determine the area π⋅R _s ² and set the initial area of the annular channel Sk ₀ =1.21⋅π⋅Rs ² . Next, it is necessary to determine the radius of the generatrix of the cone 16 as a function of the longitudinal coordinate x, and the function of changing the area of the annular channel Sk(x) should be linearly decreasing from the maximum value Sk ₀ to the final π⋅Rs ² . In FIG. 3 shows an example of the results of calculating the shape of the generatrix 18 for the cone 16 based on specific input geometric parameters in the first section of the calibrating sleeve 8, and also shows the graphs of the change in the function Sk(x) for the generatrix 18 of the cone and for the rectilinear generatrix 19 of the cone. From these graphs it follows that when using a rectilinear generatrix 19 for the cone 16 in this particular case, it will not be possible to ensure a uniform reduction in the cross-sectional area of the annular channel. The use of the generatrix 18 for the cone 16 makes it possible to increase the pressure of the binder and improve the impregnation of the fibers by uniformly reducing the area of the annular channel without increasing the dimensions of the production line.

Работа предлагаемой технологической линии для изготовления композитной арматуры состоит в следующем.The work of the proposed production line for the manufacture of composite reinforcement is as follows.

Паковки с армирующим материалом в виде волокон ровинга (стеклянных, базальтовых, углеродных и др.) устанавливают на шпулярник 1. Пряди ровинга последовательно пропускают через выравнивающее устройство 2 в виде гребенки, камеру 3 отжига, пропиточную ванну 4 с натяжным устройством 5, отжимное устройство 6, формовочный узел 7 в виде матрицы, калибрующую втулку 8, устройство 9 спиральной намотки, полимеризационную камеру 10 и закрепляют в траках протягивающего устройства 11. Перед включением протягивающего устройства 11 включают обогрев полимеризационной камеры 10 для достижения необходимых температурных показателей. После этого включают протягивающее устройство 11 и выставляют заданную скорость протяжки. Армирующий материал в виде волокон ровинга проходит через выравнивающее устройство 2, которое разделяет волокна ровинга на отдельные пучки. Выравнивающее устройство 2 выполнено в виде гребенки, у которой количество пазов соответствует количеству каналов матрицы. Выравнивающее устройство 2 не только формирует пучки ровингов, поступающие в камеру 3 отжига, но и несет дополнительную функцию разделения, которое необходимо для того, чтобы пучки ровинга не перепутывались между собой. В камере 3 отжига происходит удаление влаги, температура обработки составляет 200°С±50°С. Затем пучки ровинга поступают в пропиточную ванну 4, заполненную полимерным связующим с температурой 40-60°С. Натяжное устройство 5 с механизмом управления для удобства регулирования натяжения нитей расположено над пропиточной ванной 4. После пропиточной ванны 4 пучки ровинга проходят через отжимное устройство 6, выполненное из эластичного упругого материала (полиуретан или упругая резина), в котором количество прорезей равно количеству каналов матрицы, отжимающее излишки связующего из ровинга в пропиточную ванну 4. Далее пучки ровинга проходят через продольные каналы в формовочном узле 7 в виде матрицы и поступают в калибрующую втулку 8. Формовочный узел 7 в виде матрицы имеет от 2-х до 10-ти продольных каналов, которые предназначены для разделения пучков ровинга с целью их равномерного распределения по окружности. Схематическое изображение калибрующей втулки 8 приведено на фиг. 2. Пряди ровинга проходят по сужающемуся кольцевому каналу 14, образованным участком 15 внутренней поверхности в виде усеченного конуса и внешней поверхности конуса 16, вставленного внутрь калибрующей втулки 8 со стороны подачи пропитанного связующим ровинга, и объединяются в общий пучок, образуя стержень. При этом излишки связующего вытесняются в обратном направлении по мере прохождения материала, создавая давление связующего, необходимое для качественной пропитки ровинга.Packages with reinforcing material in the form of roving fibers (glass, basalt, carbon, etc.) are installed on the creel 1. Roving strands are sequentially passed through a leveling device 2 in the form of a comb, an annealing chamber 3, an impregnating bath 4 with a tension device 5, a wringer 6 , a molding unit 7 in the form of a matrix, a calibrating sleeve 8, a spiral winding device 9, a polymerization chamber 10 and fixed in the tracks of the pulling device 11. Before turning on the pulling device 11, heating of the polymerization chamber 10 is turned on to achieve the required temperature indicators. After that, the pulling device 11 is turned on and the specified pulling speed is set. The reinforcing material in the form of roving fibers passes through the leveling device 2, which separates the roving fibers into individual bundles. Aligning device 2 is made in the form of a comb, in which the number of grooves corresponds to the number of matrix channels. The leveling device 2 not only forms the roving bundles entering the annealing chamber 3, but also has an additional separation function, which is necessary so that the roving bundles are not tangled with each other. In the chamber 3 annealing is the removal of moisture, the processing temperature is 200°C±50°C. Then the roving bundles enter the impregnating bath 4 filled with a polymer binder at a temperature of 40-60°C. Tensioning device 5 with a control mechanism for the convenience of adjusting the tension of the threads is located above the impregnating bath 4. After the impregnating bath 4, the roving bundles pass through the wringing device 6, made of an elastic elastic material (polyurethane or elastic rubber), in which the number of slots is equal to the number of matrix channels, squeezing out excess binder from the roving into the impregnating bath 4. Then the roving bundles pass through the longitudinal channels in the molding unit 7 in the form of a matrix and enter the calibrating sleeve 8. The molding unit 7 in the form of a matrix has from 2 to 10 longitudinal channels, which designed to separate bundles of roving in order to distribute them evenly around the circumference. A schematic representation of the calibrating sleeve 8 is shown in Fig. 2. Strands of roving pass through a tapering annular channel 14 formed by a section 15 of the inner surface in the form of a truncated cone and the outer surface of the cone 16 inserted inside the calibrating sleeve 8 from the supply side of the roving impregnated with binder, and are combined into a common bundle, forming a rod. At the same time, excess binder is displaced in the opposite direction as the material passes, creating the binder pressure necessary for high-quality impregnation of the roving.

Сразу после выхода из калибрующей втулки на стержень с помощью устройства 9 спиральной намотки осуществляется намотка обмоточного жгута.Immediately after exiting the calibrating sleeve onto the rod, the winding bundle is wound with the help of the spiral winding device 9.

Калибрующая втулка 8 установлена с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению спиральной намотки обмоточного жгута (при обратном направлении вращения калибрующей втулки обмоточный жгут будет «проседать» в однонаправленную структуру стержня, что отрицательно скажется на эксплуатационных характеристиках последнего), что улучшает отжим воздушных включений и повышает технологические возможности технологической линии для изготовления композитной арматуры - позволяет получать в итоге четыре вида композитной арматуры. При вращении калибрующей втулки несущий стержень получает скрученную структуру (при этом рекомендуется оси валков тянущего устройства 11 устанавливать скрещивающимися), при неподвижной калибрующей втулке несущий стержень состоит из совокупности прямых ровингов. Оба вида несущего стержня могут иметь на своей поверхности два вида спиральной рельефности: спиральные выступы, образованные за счет намотки обмоточного жгута и спиральные углубления, образованные за счет обжатия стержня технологическим жгутом. Для создания четко выраженного периодического профиля арматуры обмоточный жгут имеет круглое сечение, достаточное для образования рельефа. Обмотка жгутом «сырого» стержня позволяет за счет вдавливания обмотки примерно на 1/2 диаметра жгута получить надежное крепление спирального рельефа на несущем стержне. Пропитка жгута полимерным связующим производится за счет избытка смолы в массиве арматуры. В случае необходимости возможна предварительная пропитка обмоточного жгута. Затем стержень поступает в полимеризационную камеру 10 и проходит через протягивающее устройство 11, узел 12 сматывания жгута и отрезное устройство 13.The calibrating sleeve 8 is installed with the possibility of rotation in the direction opposite to the direction of the spiral winding of the winding bundle (with the reverse direction of rotation of the calibrating sleeve, the winding bundle will “sink” into the unidirectional structure of the rod, which will adversely affect the performance of the latter), which improves the extraction of air inclusions and increases technological capabilities of the production line for the manufacture of composite reinforcement - allows you to end up with four types of composite reinforcement. When the calibrating sleeve rotates, the bearing rod acquires a twisted structure (in this case, it is recommended that the axes of the rolls of the pulling device 11 be installed crossed), with a fixed calibrating sleeve, the bearing rod consists of a set of straight rovings. Both types of the carrier rod can have two types of spiral relief on their surface: spiral protrusions formed by winding the winding bundle and spiral recesses formed by pressing the rod with a technological bundle. To create a clearly defined periodic reinforcement profile, the winding bundle has a circular cross section sufficient to form a relief. Winding the “raw” rod with a bundle allows, by pressing the winding about 1/2 of the bundle diameter, to obtain a reliable fastening of the spiral relief on the supporting rod. The impregnation of the bundle with a polymeric binder is carried out due to the excess of resin in the reinforcement array. If necessary, pre-impregnation of the winding bundle is possible. Then the rod enters the polymerization chamber 10 and passes through the pulling device 11, the bundle winder 12 and the cutting device 13.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения, обеспечивает получение заявленного технического результата - повышение прочности целевого продукта за счет улучшения пропитки ровинга связующим.Thus, the claimed set of essential features, reflected in the claims, provides the claimed technical result - increasing the strength of the target product by improving the impregnation of the roving with a binder.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.Analysis of the claimed technical solution for compliance with the terms of patentability showed that the features indicated in the formula are essential and interconnected with the formation of a stable set of necessary features, unknown at the priority date from the prior art and sufficient to obtain the required synergistic (supertotal) technical result.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information testifies to the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для производства стержневых изделий из полимерных композиционных материалов с повышенными прочностными характеристиками;- an object that embodies the claimed technical solution, in its implementation is intended for the production of core products from polymer composite materials with increased strength characteristics;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the declared object in the form as it is characterized in the formula, the possibility of its implementation using the means and methods described above in the application or known from the prior art on the priority date is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- an object embodying the claimed technical solution, in its implementation, is capable of achieving the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, по мнению заявителя заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, according to the applicant, the claimed object meets the criteria of patentability "novelty", "inventive step" and "industrial applicability" under the current legislation.

Claims

Technological line for the production of composite reinforcement, including a creel installed in series, a leveling device in the form of a comb, an annealing chamber, an impregnating bath with a tension device, a wringer, a molding unit in the form of a matrix with longitudinal channels, a spiral winding device for a winding tow with a calibrating sleeve, a polymerization chamber , a pulling and cutting device, characterized in that the calibrating sleeve consists of two successive sections, the first of which is made with an annular tapering channel of variable cross section, formed by a section of the inner surface in the form of a truncated cone and the outer surface of the cone inserted inside the calibrating sleeve from the impregnated binder of the roving, and in front of the base of the inner cone there is a matrix with longitudinal channels for uniform distribution of the roving around the circumference of the manufactured product, and the geometric characteristics of the generatrix of the inner cone a and the inner cylindrical surface are selected from the condition of a uniform decrease in the cross-sectional area of the annular channel, while the second section of the calibrating sleeve has a conical inner surface.