RU3720U1 - Оправка для намотки баллонов из композиционных материалов - Google Patents

Abstract

Оправка для намотки баллонов из композиционных материалов, содержащая центральный вал, соосно закрепленные фланцы, смонтированные по периферии сегменты, фиксаторы в виде втулки с гайками, установленные на центральном валу и ограничивающие перемещения сегментов в радиальном и осевом направлениях, при этом гайки фиксаторов поднимают фланцы к торцам сегментов, отличающаяся тем, что сегменты с фланцами образуют профиль для днищ баллона, а цилиндрическая часть оправки выполнена в виде предварительно отформованной оболочки из композиционного волокнистого материала, взаимодействующей торцами с сегментами.

Description

МКИ - в 29 Д23/12

ОПРАВКА ДЛЯ НАМОТК ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ

Полезная модель относится к технологии производства изделий из композиционных материалов, а именно к- устройству оправок, используемых для намотки баллонов.

Известна конструкция оправки по а.с. N 655558 МКИ В29Д23/12, 1977г. для изготовления изделий методом намотки. Оправка содержит центральный вал, жестко установленные на нем профилированные Фланцы и расположенные по периферии трубы. Между торцами труб и Фланцев оправка снабжена распорными кольцевыми элементами из эластичного материала .

Указанная оправка позволяет наматывать баллоны из волокнистых композиционных материалов, в том числе имеющие полюсные отверстия разного диаметра.

К недостаткам этой оправки следует отнести то, что профилированные металлические Фланцы, образующие совместно со слоями композиционного материала днища наматываемого изделия, имеют больщой диаметр (равный диаметру цилиндрической части оправки), а. следовательно, большой вес и трудоемкость изготовления.

Демонтаж оправки после намотки и отверждения представляет сравнительно трудоемкий процесс из-за сложности удаления кольцевых распорных элементов из эластичного материала через полюсные отверстия, а расположенные по периферии центрального вала трубы без принятия дополнительных мер дают огранку цилиндрической части изделия, что снижает его несущую способность. В свою очередь, принятие мер, устраняющих этот негативный Фактор, увеличивает трудоемкость изготовления оправки. И БАЛЛОНОВ МАТЕРИАЛОВ

Известна также конструкция оправки, содержащая центральный вал. смонтированные по периферии алюминиевые сегменты, образующие с фланцами профиль наматываемого изделия. Фиксаторы, установленные на центральном валу и ограничивающие перемещение сегментов в радиальном и осевом направлениях. По внещнему контуру оправки может быть нанесено тонкое гипсовое покрытие для получения окончательных размеров и устранения зазоров между сегментами. Указанная конструкция оправки описана в книге Д.В.Росато, К.С.Грове Намотка стеклонитью, м.,Машиностроение . 1969г. стр.126-131, 221. Оправка данной конструкции имеет достаточную прочность, высокую теплопередачу, позволяет наматывать сложные и крупногабаритные изделия, в том числе баллоны. Точность получаемых геометрических размеров изделий по внутреннему контуру достаточно высока и стабильна.

После намотки и отверждения изделия оправка демонтируется путем удаления вала, а затем сегментов при снятых Фиксаторах. При этом максимальный линейный размер поперечного сечения сегмента должен быть меньше диаметра полюсного отверстия намотанного изделия.

По совокупности признаков указанная оправка является наиболее близкой к предлагаемой полезной модели (прототипом). Перечисленные признаки прототипа совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели. Недостатками прототипа являются высокая трудоемкость изготовления оправки, ее сборки и демонтажа, а также сравнительно больщой вес.

Очевидно, что изготовить сегменты, образующие профиль наматываемого изделия, обеспечив высокую точность геометрических размеров, прилегание смежных сегментов друг к другу с минимальными зазорами, достаточно сложная техническая задача. Трудоемкость механической обработки сегментов высока. При снижении требований к точности механической обработки сегментов, точность профиля наматываемого изделия может быть обеспечены путем нанесения тонкого гиипсового покрытия по внешнему контуру оправки с его последующей мехобработкой. При хорощей обрабатываемости и чистоте поверхности гипсового покрытия трудоемкость изготовления оправки практически не уменьшается и может даже возрасти.

Следует также отметить, что при использовании гипсового покрытия оправки ухудшается культура производства, требуются специальные участки для нанесения покрытия и т.д. Все это ведет к увеличению стоимости оправки. Как отмечается в выше приведенном источнике (стр. 128-129), такие оправки дороги.

Трудоемкость удаления (демонтажа) оправки после полимеризации баллона также сравнительно велика и производится на специальных стендах.

Понятно, что использование алюминия в качестве материала для изготовления сегментов обусловлено стремлением снизить вес оправки, хотя алюминий имеет высокий коэффициент линейного расширения, что требует принятия дополнительных мер при нагревании оправки в процессе полимеризации для того, чтобы компенсировать этот зФФект. Однако, даже с алюминиевыми сегментами вес оправки сравнительно велик.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в снижении трудоемкости изготовления и демонтажа оправки, уменьшении ее веса, обеспечении высокой несущей способности наматываемых баллонов.

Заявляемую полезную модель характеризуют следуюшие существенные признаки :

-оправка для намотки баллонов из композиционных материалов содержит центральный вал :

-соосно центральному валу закреплены Фланцы ;

-по периферии центрального вала смонтированы сегменты :

-на центральном валу установлены Фиксаторы, ограничивающие перемещения сегментов в радиальном и осевом направлениях :

-фиксаторы выполнены в виде втулок с гайками ;

формованной оболочки из волокнистого композиционного материала ; - предварительно отформованная цилиндрическая оболочка из композиционного волокнистого материала взаимодействует торцами с сегментами.

Указанная совокупность признаков обеспечивает получение технического результата, заключающегося в снижении трудоемкости изготовления оправки и ее демонтажа после намотки и полимеризации баллона, уменьшении веса оправки, обеспечения высокой несущей способности изготавливаемых на ней баллонов. Указанная совокупность признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Представленные сведения и возможность осуществления заявляемого устройства иллюстрирует Фиг. 1, на которой представлен общий вид предлагаемой конструкции оправки. Здесь цифрой 1 обозначен центральный вал: 2 - сегменты: 3 - Фиксирующая втулка с гайкой - 4-. 5 фланец,- 6 - предварительно отформованная оболочка из композиционного волокнистого материала.

Изготовление металлических деталей оправки : вала 1, сегментов 2, Фиксирующих втулок 3 с гайками 4, а также Фланцев 5 производится известными методами механической обработки.

Изготовление цилиндрической оболочки 6 производится намоткой с последующим отверждением волокнистого материала на оправку, при этом вид материала, схема армирования оболочки, ее толщина определяются из условия восприятия силовых факторов, возникающих в процессе намотки, полимеризации баллона и последующей работы оболочки в составе баллона.

Сборка оправки производится следующим образом. На центральный вал 1 устанавливаются Фиксирующие втулки 3, на которые монтируются по периферии центрального вала 1 сегменты 2. К торцам сегментов 2 фиксирующими гайками 4 поджимаются соосно центральному валу Фланцы 5. Фиксирующие втулки 3 с гайками 4 через Фланцы 5 ограничивают перемещения сегментов 2 в радиальном и осевом направлениях. Сегменты 2 с Фланцами 5 образуют профиль днищ наматываемого баллона. Предварительно отформованная из композиционного волокнистого материала оболочка б образует цилиндрическую часть оправки и взаимодействует по торцам со смежными торцами сегментов 2.

На собранную таким образом оправку производится намотка баллона. После отверждения баллона демонтаж (удаление) оправки из баллона выполняется в следующей последовательности. Выпрессовывается центральный вал 1, свинчиваются Фиксирующие гайки 4 и Фиксирующие втулки 3 перемещают внутрь баллона. После этого последовательно удаляют из баллона сегменты 2 через полюсные отверстия во Фланцах 5, и затем Фиксирующие втулки 3. Предварительно отформованная из волокнистого композиционного материала цилиндрическая оболочка б остается внутри баллона скрепленной с ним по внутренней поверхности. В этом случае цилиндрическая оболочка б работает с корпусом баллона как единое целое, то есть совместно, поскольку они надежно скреплены между собой. Это позволяет повысить несущую способность баллона. Так как сегменты 2 образуют только профиль днищ баллона, трудоемкость изготовления оправки существенно снижается, текже как и ее вес.

Claims (1)

1. Оправка для намотки баллонов из композиционных материалов, содержащая центральный вал, соосно закрепленные фланцы, смонтированные по периферии сегменты, фиксаторы в виде втулки с гайками, установленные на центральном валу и ограничивающие перемещения сегментов в радиальном и осевом направлениях, при этом гайки фиксаторов поднимают фланцы к торцам сегментов, отличающаяся тем, что сегменты с фланцами образуют профиль для днищ баллона, а цилиндрическая часть оправки выполнена в виде предварительно отформованной оболочки из композиционного волокнистого материала, взаимодействующей торцами с сегментами.