АППАРАТ И СПОСОБ ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ПРЯДИ Российский патент 1999 года по МПК B29C71/04 B29C35/10 B29C59/16 

Изобретение относится к области обработки пластических материалов, например, с помощью пучка излучения, и более конкретно, к аппарату и способу для скручивания пряди пластического материала для повышения равномерности дозы облучения, направленного на прядь.

Для некоторых областей применения часто желательно облучить пластический материал, например, электронным пучком высокой энергии, чтобы вызвать изменения материала в пластическом материале. Например, известно, что облучение материала электронным пучком способствует образованию перекрестных связей в полимерном пластическом материале, Электронный пучок должен иметь достаточно высокую энергию, интенсивность, чтобы значительное количество электронов проникло в материал на достаточную глубину для получения желаемой дозы облучения.

Обеспечение контролируемой дозы облучения, проникающей по радиусу в прядь или трубку, привело к улучшению свойств материала. Особый случай, требующий в высшей степени контролируемой дозы радиального пучка, это образовавший радиально дифференциально перекрестные связи полимерный трубопровод, описанный в патенте США N 3.455.337. Дифференциально образовавший перекрестные связи полимер в форме трубки, например для создания трубопровода, дающего усадку при нагревании, включает в себя плавкую не образовавшую перекрестные связи внутреннюю концентрическую часть, которую можно использовать, чтобы уплотнить расположенное в ней электрическое соединение, тогда как внешняя образовавшая перекрестные связи концентрическая часть ведет себя как обычная дающая усадку при нагревании труба.

Достичь равномерной по периферии сечения дозы облучения пряди относительно трудно. В одном случае электронный пучок с достаточной энергией пропускался через все поперечное сечение материала, который перемещался через электронный пучок один раз. К сожалению, для обычного прикладного облучения пластической пряди для производства дающих усадку при нагревании труб требуемый источник излучения должен быть способен генерировать электронный пучок с энергией миллион электрон-Вольт или более. Соответственно, такой аппарат очень большой и должен размещаться в хорошо экранированном корпусе, чтобы защитить от потенциально вредного воздействия излучения.

Другой подход с одноразовым облучением пряди, известный как вариант "тороида", использовал тороидальную вакуумную камеру и круглую электронную пушку, излучающую пучок под углом 360^o. Однако этот подход не оказался практичным с коммерческой точки зрения или успешным. Другим вариантом, аналогичным варианту "тороида", является использование трех электронных пушек, размещенных вокруг соосного окна со смещением соседних пушек на 120^o относительно друг друга. Оказалось, что этот подход к решению задачи также коммерчески непрактичен.

В патенте США N 5.051.600, права на который переданы правопреемнику настоящего изобретения, описан аппарат для более равномерного облучения продвигающейся пряди за один проход. Этот аппарат содержит два находящихся друг против друга генератора электронного пучка и соответствующие отклоняющие магниты и сводящие магниты для получения относительно равномерного облучения пряди.

Другой предыдущий способ облучения пластических прядей предполагает многочисленные проходы пряди по траектории электронного пучка. Прядь вручную навивается из подающей бобины вокруг набора холостых валков с образованием многочисленных петель, которые подвергаются воздействию сканирующего электронного пучка высокой энергии. Величина и однородность облучения в этом случае зависела от скорости сканирования пучка и скорости продвижения пряди. Получение однородности затрудняется, потому что прядь часто имеет конкретную остаточную деформацию, возникающую при намотке пряди на бобину для хранения после выдавливания. Эта деформация сохраняется в пряди во время процесса облучения, что дает неравномерность облучения. Некоторое улучшение равномерности при способе облучения с многими проходами было достигнуто путем размещения магнита под петлями пряди, чтобы изменить на обратное направление движение некоторой части электронов и, теоретически, вернуть их к поверхности петель для большей равномерности.

Частично равномерность облучения пряди по периферии улучшает устройство, содержащее генератор пучка излучения и средство продвижения пряди вдоль заранее определенной траектории поперек пучка излучения, снабженное средством поворота (кручения) продвигающейся пряди для обеспечения равномерности облучения (см. заявку ФРГ N 3412257, кл. B 29 C 71/04, 1985 г.).

Однако направляющий механизм подает прядь в линейном направлении, что не позволяет полностью удалить остаточную деформацию, возникающую при намотке пряди.

Поэтому, несмотря на многочисленные попытки получить равномерно облученную по периферии прядь, все еще остается потребность в аппарате и способе, которые преодолели бы ограничения и недостатки предыдущих способов.

Ввиду изложенной выше предыстории, задачей настоящего изобретения является создание способа и аппарата для облучения пряди пластического материала постоянной и равномерной периферийной дозой излучения для создания желаемого изменения свойств материала.

Еще одной задачей этого изобретения является создание способа и аппарата для облучения пряди пластичного материала, предпочтительно с использованием одного генератора излучения и посредством эффективного использования получаемого им излучения для повышения энергетической эффективности всего процесса.

Эти и другие задачи, преимущества и признаки настоящего изобретения обеспечиваются использованием аппарата для облучения, содержащего генератор пучка для генерирования пучка излучения и средство продвижения пряди вдоль заранее определенной траектории поперек пучка излучения, включающее средство кручения для кручения продвигающейся пряди в чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, когда на прядь воздействует пучок излучения для повышения равномерности дозы облучения по периферии облучаемой пряди, который снабжен рядом холостых валков для направления пряди по конфигурации двойной восьмерки с обеспечением множественности проходов и облучения.

Как легко поймут специалисты, аппарат для облучения согласно этому изобретению можно применять для облучения таких материалов, как провода с малым диаметром и изоляция кабелей, пластмассовые трубки, нити, пряди и т.п. (здесь они называются общим понятием "прядь" или "прядь материала"). Как также поймут специалисты, пучок излучения может включать в себя заряженные частицы, например бета- или альфа- частицы; нейтральные частицы, такие как нейтроны; или электромагнитное излучение, такое как ультрафиолетовое излучение.

В указанном аппарате средство кручения снабжено средством кручения продвигающейся пряди в принципиально равных чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения для того, чтобы прядь не испытывала результирующего кручения, а также средством снятия кручения для периодического ослабления закручивания пряди.

Средство продвижения пряди может быть снабжено парой зажимных валков для зацепления пряди и приводами, непосредственно соединенными с парой зажимных валков для их вращения и обеспечения продвижения пряди по заранее определенной траектории.

Средство кручения при этом снабжено средством колебания для перемещения первого зажимного валка из пары зажимных валков относительно второго зажимного валка в чередующихся первом и втором противоположных осевых направлениях для закручивания пряди, зацепленной между парой зажимных валков.

Средство колебания выполнено в виде кулачковой поверхности, размещенной на торце первого зажимного валка и следящего элемента, установленного на раме рядом с кулачковой поверхностью и взаимодействующего с ней для перемещения первого зажимного валка в чередующихся осевых направлениях.

Кулачковая поверхность первого зажимного валка выполнена заранее определенной формы для получения приблизительно треугольного вращательного смещения профиля пряди относительно времени облучения.

Аппарат может быть дополнительно снабжен средством снятия кручения для периодического ослабления кручения пряди, содержащим подъемный кулачок, непосредственно соединенный с первым зажимным валком для периодического перемещения пары зажимных валков в противоположном направлении друг от друга для ослабления кручения пряди, при этом средство снятия кручения оснащено средством снятия кручения пряди при соответствующих максимальных смещениях кручения пряди, образующихся, когда средство кручения меняет свое положение между первым и вторым противоположными направлениями вращения.

Генератор пучка содержит генератор электронного пучка и средство сканирования, связанное с ним, для развертки электронного пучка по участку пряди, во время ее продвижения по заранее определенной траектории. Как легко поймут специалисты, пучок излучения может быть ленточным пучком, проходящим через прядь и сканируемым продольно по пряди.

Средство продвижения пряди может быть снабжено средством намотки для намотки облученной пряди, размещенным ниже по движению относительно пучка излучения, и дополнительно тремя отстоящими друг от друга холостыми валками, образующими из пряди при виде сбоку структуру в виде двойной восьмерки для компенсации остаточной деформации в пряди.

Второй вариант заявляемого устройства представляет собой аппарат для облучения пряди, содержащий генератор пучка для генерирования пучка излучения и средство продвижения пряди поперек пучка излучения, включающее направляющую для направления продвигающейся пряди по ряду заранее определенных траекторий поперек пучка излучения и средство кручения для кручения продвигающейся пряди в чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, когда на прядь воздействует пучок излучения для повышения равномерности зоны облучения по периферии облучаемой пряди, который снабжен рядом холостых валков для направления пряди по конфигурации двойной восьмерки с обеспечением множественности проходов и облучения.

Средство продвижения пряди во втором варианте настоящего изобретения содержит первый и второй наборы зажимных валков, размещенных рядом с соответствующими противоположными концами генератора пучка, причем каждый набор зажимных валков оснащен срединным валком и верхним и нижним нажимными валками, расположенными рядом со срединным валком и образующими соответствующие нижнюю и верхнюю области зажима для зацепления пряди, и привод, соединенный с каждым срединным валком первого и второго набора зажимных валков для их вращения и обеспечения продвижения пряди по ряду заранее определенных траекторий движения.

Средство кручения при этом снабжено средством колебания для перемещения каждого срединного валка из первого и второго набора зажимных валков в чередующихся осевых направлениях относительно соответствующих верхнего и нижнего нажимных валков для закручивания пряди, зацепленной в местах верхнего и нижнего зажима.

В этом случае средство колебания может быть выполнено в виде соответствующей кулачковой поверхности, размещенной на торце каждого срединного валка первого и второго набора зажимных валков, и соответствующих следящих элементов, взаимодействующих с кулачковыми поверхностями для перемещения каждого срединного валка в чередующихся осевых направлениях, при этом соответствующая кулачковая поверхность каждого срединного валка выполнена заранее определенной формы для получения приблизительно треугольного вращательного смещения относительно времени облучения пряди, а средство продвижения пряди дополнительно снабжено средством синхронизации для синхронизации чередующегося осевого перемещения каждого срединного валка таким образом, что срединные валки перемещаются на 180^o относительно друг друга.

Аппарат дополнительно может быть снабжен средством снятия кручения для периодического ослабления кручения пряди, содержащим соответствующий подъемный кулачок, непосредственно соединенный с каждым срединным валком из первого и второго набора зажимных валков для периодического перемещения соответствующих верхнего и нижнего нажимных валков в сторону от каждого срединного валка для ослабления кручения пряди.

Средство снятия кручения оснащено средством снятия кручения пряди при соответствующих максимальных смещениях кручения пряди, образующихся, когда средство кручения меняет свое положение между первым и вторым противоположными направлениями вращения. Предпочтительно кручение снимается в точках максимального сдвига кручения. Соответственно, накопление скольжения, накопление провисания пряди и полная величина ее кручения устраняются путем периодического снятия кручения. Кроме того, снятие кручения при максимальных сдвигах не дает пряди долго находиться в этих положениях, что могло бы вызвать ее неравномерное облучение.

Направляющая в указанном аппарате выполнена в виде гребенчатой направляющей, включающей последовательность отстоящих друг от друга каналов, примыкающих к каждому из первого и второго набора зажимных валков, для направления пряди по ряду заранее определенных траекторий.

В третьем варианте настоящего изобретения аппарат для облучения пряди содержит средство продвижения пряди поперек пучка излучения, включающее направляющую для направления пряди по ряду расположенных рядом друг с другом заранее определенных траекторий поперек пучка излучения, причем направляющая содержит три отстоящих друг от друга холостых валка, образующих из пряди при виде сбоку структуру типа двойной восьмерки.

Способ облучения пряди согласно настоящему изобретению включает генерирование пучка излучения и продвижение пряди по заданной траектории пути поперек пучка излучения при одновременном кручении продвигающейся пряди в чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, когда прядь подвергается воздействию пучка излучения для повышения равномерности дозы облучения по периферии облучаемой пряди, причем прядь направляют по конфигурации двойной восьмерки с обеспечением множественности проходов и облучения.

В указанном способе кручение пряди ведут принципиально в равных чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, для того чтобы прядь не испытывала результирующегося кручения. Таким образом, прядь материала подвергается воздействию пучка излучения в момент, когда она скручивается, что повышает однородность дозы облучения по периферии пряди.

Способ дополнительно может включать периодическое снятие кручения пряди, которое включает снятие кручения пряди при соответствующих максимальных отклонениях пряди между первым и вторым противоположными направлениями вращения.

Во время продвижения продвигающуюся прядь направляют по ряду заданных траекторий поперек пучка излучения и дополнительно по траектории типа двойной восьмерки для компенсации остаточной деформации в пряди.

При этом дополнительно электронный пучок сканируют поперек заданной траектории пряди и осуществляют кручение продвигающейся пряди для получения требуемого времени воздействия пучка излучения на заранее определенные периферийные участки пряди.

Намотку облученной таким образом пряди ведут ниже по ходу движения относительно пучка излучения.

Во втором варианте способа согласно настоящему изобретению в способе получения пряди, имеющей дифференциально облученные участки поперечного сечения, включающем генерирование пучка излучения и продвижение пряди по заданной траектории пути поперек пучка излучения с одновременным кручением продвигающейся пряди в чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, когда прядь подвергается воздействию пучка излучения при продвижении пряди осуществляют одновременный контроль дозы облучения, полученной продвигающейся прядью для получения пряди с дифференциально облученными участками поперечного сечения.

Путем контролирования дозы облучения можно получить прядь, имеющую участки поперечного сечения, облученные однородно по периферии и дифференциально по радиусу. Такая прядь описана в патенте США N 3.455.337, права на который переданы правопреемнику настоящего изобретения. Например, прядь может содержать внешний концентрический участок, облученный более интенсивно, чем внутренний концентрический участок, так что внешний концентрический участок ведет себя как обычные дающие усадку при нагревании трубы, тогда как внутренний концентрический участок создает источник плавкого уплотняющего материала.

Как отмечалось выше в отношении аппарата согласно настоящему изобретению, этот способ предпочтительно включает в себя этап периодического снятия кручения пряди материала. Кручение предпочтительно снимается при соответствующих максимальных отклонениях пряди между первым и вторым противоположными направлениями вращения.

Во время продвижения продвигающуюся прядь предпочтительно направляют по ряду расположенных параллельно друг другу заранее определенных траекторий поперек пучка излучения по траектории типа двойной восьмерки для компенсации остаточной деформации в пряди.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Фиг. 1 - это принципиальная схема, вид сбоку аппарата для облучения пряди согласно изобретению.

Фиг. 2 - это схематичное изображение поперечного сечения пряди, подвергающейся воздействию неравномерной по периферии дозе облучения, как в предыдущих разработках.

Фиг. 3 - это схематичное изображение поперечного сечения пряди, подвергающейся радиально дифференцированной дозе облучения, как в предыдущих разработках, так и с использованием аппарата и способа согласно настоящему изобретению.

Фиг. 4 - это вид сбоку, вертикальный разрез аппарата для облучения пряди согласно настоящему изобретению.

Фиг. 5 - это сильно увеличенный вид в плане по линии 5-5 на фиг. 4 части аппарата для облучения пряди.

Фиг. 6 - это вид сбоку, вертикальный разрез задней боковой части аппарата для облучения пряди, показанного на фиг. 5.

Фиг. 7 - это сильно увеличенный вид в перспективе части аппарата для облучения пряди, показанного на фиг. 4, иллюстрирующий размещение ряда траекторий для продвижения пряди согласно изобретению.

Фиг. 8 - это вид сбоку, вертикальный разрез, частично по линии 8-8, показывающий срединный валок согласно изобретению.

Фиг. 9А - это вид сбоку поверхности кулачка срединного валка на фиг. 8.

Фиг. 9Б - это графическое изображение приблизительного треугольного движения, придаваемого кулачком пряди.

Ниже настоящее изобретение будет описано более полно со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых показан предпочтительный пример осуществления изобретения. Однако это изобретение может быть реализовано во многих разных формах и его не следует истолковывать как ограниченное изложенными здесь воплощениями, наоборот, заявитель предлагает эти примеры осуществления для того, чтобы описание было основательным и полным и полностью передавало для специалистов смысл изобретения. Подобные номера на чертежах везде относятся к подобным элементам.

Основные принципы работы аппарата для облучения 20 согласно изобретению лучше всего можно понять из принципиальной схемы, показанной на фиг. 1. Прядь 22 материала, например, пластиковых труб с относительно небольшим диаметром поперечного сечения, разматывается с первой бобины 21 для хранения или с другого обычного средства разматывания через направляющий блок 23 к первому из последовательности из трех холостых валков 24, 25 и 26, которые в виде сбоку образуют из движущейся пряди 22 двойную восьмерку.

Три отстоящих друг от друга холостых валка 24, 25 и 26 снабжены направляющим средством для пряди 22, и таким образом облучаются многочисленные проходы продвигающейся пряди. Кроме того, структура в виде двойной восьмерки повышает однородность дозы облучения по периферии пряди 22 путем удаления нежелательных последствий остаточной деформации, которая обычно образуется в пластиковой пряди при намотке на бобину для хранения после выдавливания.

Например, как указано стрелками 27 на фиг. 1, обычная прядь 22, имеющая остаточную деформацию, включает в себя внешнюю часть, и внутреннюю часть, расположенную со стороны намотанной бобины, которая короче, чем противоположная или внешняя часть поверхности. Эта более короткая часть поверхности обращена вниз, как показано стрелками 27 на фиг. 1, до тех пор, пока прядь 22 не проходит над первым холостым валком 24. Остаточная деформация заставляет прядь 22 вращаться при прохождении над первым холостым валком 24, так что более короткая часть поверхности 27 обращена вниз при прохождении через область, подверженную действию пучка облучения, как показано стрелками 27. Как указано стрелками 27 ниже по движению относительно первого холостого валка 24 прядь 22 возвращается через сканируемую пучком облучения область, причем более короткая сторона в этом случае обращена вверх, как указано стрелками 27, что дает равномерное облучение пряди 22 несмотря на присутствие остаточной деформации. Соответственно, траектория в виде двойной восьмерки для продвижения пряди 22, обеспечиваемая тремя холостыми валками 24, 25 и 26, эффективно компенсирует наличие в пряди остаточной деформации.

Как показано на чертеже этого примера осуществления, прядь 22 проходит по ряду расположенных бок о бок траекторий поперек сканирующего электронного пучка, излучаемого обычным генератором 28 к обычной натяжной бобине 29 или к другому обычному натяжному средству. Генератор 28 электронного пучка может иметь относительно низкую энергию порядка нескольких сотен тысяч электрон-Вольт, поскольку электронный пучок эффективно используется согласно настоящему изобретению. В обычном аппарате для облучения, в котором прядь продвигается через пучок излучения без кручения, энергия электронов должна быть значительно выше, порядка, как минимум, миллиона электрон- Вольт или более для обеспечения проникновения излучения во всю площадь поперечного сечения пряди.

Средство для продвижения пряди в аппарате для облучения 20 состоит из двух наборов зажимных валков. В показанном примере осуществления первый ряд зажимных валков 30а, 31 а и 32а размещен слева на опорной раме 29а (фиг. 4). Первый ряд зажимных валков включает в себя срединный валок 30а и верхний и нижний нажимные валки 31а, 32а соответственно, которые соседствуют со срединным валком и образуют верхний и нижний участки зажима для зацепления пряди 22. Аналогичным образом второй ряд зажимных валков 30б, 31б, 32б расположен на правой части несущей рамы 29б (фиг. 4). Срединный валок 30а, 30б каждого набора зажимных валков приводится в действие приводом, включающим предпочтительно электродвигатель, не показанный на чертеже, соединенный с валками посредством обычного зацепления в виде зубчатой или цепной передачи, как легко поймут специалисты.

Средство для продвижения пряди аппарата для облучения 20 содержит средство кручения для кручения продвигающейся пряди 22 в чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, то есть по часовой стрелке и против часовой стрелки, когда на прядь воздействует электронный пучок от генератора 28 электронного пучка. Средство кручения предпочтительно закручивает продвигающуюся прядь принципиально на равные углы, так что нет результирующего закручивания пряди.

На фиг. 2 и 3 показаны две облученные пряди 50 и 55 согласно предыдущим разработкам, чтобы лучше проиллюстрировать аппарат и способ согласно настоящему изобретению. На фиг. 2 показана прядь 50 с двумя противоположными внутренними частями 51а, 51б, получившими недостаточное количество облучения из-за разной длины хорды пряди. Эти недостаточно облученные части 51а, 51б получаются, когда неоднородная доза излучения направлена только на верхний и нижний участки пряди. Эти недостаточно облученные участки 51а, 51б имеют физические свойства, отличные от свойств окружающих участков пряди 50 и потому, вероятно, могут выходить из строя или выдуваться, когда прядь расширяется, например, при изготовлении дающих усадку при нагревании труб. Большая равномерность облучения, достигаемая настоящим изобретением, придает материалу однородные физические свойства и потому преодолевает недостатки предыдущих разработок.

На фиг. 3 показана прядь 55 согласно предыдущим разработкам, описанным в патенте США N 3.455.337, права на который переданы правопреемнику настоящего изобретения, с дифференциально облученным поперечным сечением. Внешний концентрический участок 56 пряди 55 облучен больше, чем внутренний концентрический участок 57. Если внешний концентрический участок 56 пряди 55 ведет себя как обычная дающая усадку при нагревании трубка, внутренний концентрический участок 57 создает источник плавкого уплотняющего материала. Аппарат и способ согласно настоящему изобретению можно легко использовать для образования дифференциально облученной пряди 55, как показано, с большей равномерностью дозы по ее периферии. Радиальную глубину проникновения излучения в прядь можно контролировать, чтобы получить дифференциально облученную по радиусу прядь.

Из фиг. 4-8 можно лучше всего понять показанный пример осуществления средства кручения согласно изобретению. Кручение продвигающейся пряди производится срединным валком 30а, 30б каждого набора валков, приводимых в действие по чередующимся первому и второму осевым направлениям относительно соответствующего верхнего нажимного валка 31а, 31 и нижнего нажимного валка 32а, 32б. Как показано на фиг. 6, верхние и нижние зажимные валки 31а, 32а смещены относительно срединного валка находящимся под давлением воздушным цилиндром 33а. Верхние и нижние зажимные валки образуют верхнее и нижнее место зажима пряди со срединным валком. Чтобы помочь сохранять интервал между соседними проходами пряди, рядом с каждым рядом зажимных валков имеются направляющие гребенчатого типа 35а, 35б, и каждая направляющая содержит ряд каналов 36а, 36б, соответственно.

Как показано на фиг. 7 и 8, торец срединного валка 30б рядом с рамой 29б снабжен поверхностью в форме кулачка 40б, имеющей заранее определенную форму, как полнее описано ниже. Кулачковая поверхность 40б взаимодействует со связанным с ней роликом 41в, двигающимся по профилю кулачка и опирающимся на раму 29б для создания колебаний, приводящих срединный валок 30б в движение в чередующихся первом и втором осевых направлениях относительно соответствующих верхнего нажимного валка 31б и нижнего нажимного валка 32б. Срединные валки 30а, 30б развернуты на 180^o относительно друг друга средством синхронизации, таким как приводная цепь 40, соединенная с электродвигателем (не показан). Соответственно, к продвигающейся пряди 22 можно приложить значительное крутящее усилие.

Другой аспект этого изобретения - это средство снятия кручения, предназначенное для снятия (ослабления) кручения продвигающейся пряди 22 в заранее определенных точках максимального сдвига кручения. Как видно из фиг.4 и 7, каждый срединный валок 30а, 30б содержит подъемный кулачок овальной формы 43а, 43б, соответственно, образованный из двух симметричных половин, которые контактируют с верхними и нижними зажимными валками 31а, 32а и 31б, 32б дважды в течение каждого полного оборота серединного валка 30а, 30б, чтобы раздвинуть валки и тем самым снять кручение пряди. Кручение ослабляется, когда каждый срединный валок находится в своем крайнем осевом положении. Другими словами, пряди дают вернуться в ее нейтральное незакрученное состояние в момент ее нахождения в крайних положениях кручения, что дает большее воздействие на кручение для данного действия кулачка. Снятие кручения также предотвращает накопление скольжения и накопление провисания в пряди. Величина подъема должна быть достаточной, чтобы зажимной валок освободил прядь и позволил ей вернуться в свое нейтральное состояние, но нужно свести до минимума время расцепления. Было обнаружено, что предпочтительно подъемные кулачки должны обеспечивать расцепление на время, равное повороту срединного валка на около 20^o из 360^o или около 5% от времени полного поворота.

Как лучше всего показано на фиг. 4, подъемный кулачок неподвижно закреплен на валу 45б и вращается приводной цепью 40 (фиг. 6). Подъемный кулачок 43б содержит пару штифтов 44б, непосредственно к нему присоединенных и входящих в соответствующие направляющие отверстия срединного валка 30б для вращения срединного валка. Срединный валок 30б смещен пружиной к ролику 41б с помощью пружины 46б, установленной вокруг вала 45б между срединным валком 30б и подъемным кулачком 43б. Как легко поймут специалисты, в рамках этого изобретения рассматриваются также другие приспособления для приведения в действие срединных валков и создания периодических снятий кручения и могут включать в себя пневматические, гидравлические или магнитные приводы вместо механического кулачка, показанного на чертежах.

Обращаясь к фиг. 8, 9а и 9б далее объясним роль кулачковой поверхности 40б срединного валка и ее влияние на получение хорошей однородности периферийной дозы облучения. На фиг. 3, 9а и 9б показан вид сбоку срединного валка 30б и кулачковой поверхности 40б на нем вместе с графическим изображением величины кручения относительно вращения, когда срединный валок 30б совершает полный оборот. Кулачковая поверхность 40б содержит три соседние поверхности 40б', 40б'' и 40б''', которые дают примерно треугольный график зависимости кручения пряди от вращения срединного валка, как показано на фиг. 9б. Было обнаружено, что для обычного срединного валка с диаметром 2,75 дюймов центральная область поверхности 40б'' имеет предпочтительно около 1,75 дюймов в ширину и наклон 8^o, тогда как 2 внешние поверхности 40б, 40б''' каждая имеет 0,5 дюймов в ширину и наклонена на 16^o.

Приблизительная треугольная зависимость дает почти линейное вращательное смещение относительно времени для пряди, позволяя образовывать поверхности кулачка 40б из относительно легко изготовляемых плоских поверхностей 40б', 40б'' и 40б'''. Другими словами, приблизительно треугольный график дает в принципе постоянную скорость пряди в каждом направлении. Величина кручения, прилагаемого к пряди 22 осевым движением срединных валков, должна вызвать вращение пряди примерно на 60-90^o. Наоборот, простое движение по синусоиде, как обнаружилось, дает неприемлемую равномерность дозы облучения. Для синусоидального движения около 90% поперечного движения (приблизительно линейного) имеет место в диапазоне 120^o из каждых 180^o вращения. Таким образом, для каждых 360^o (2 π радиан) 120^o не пригодны для кручения пряди. Другими словами, в течение 1/3 времени имеет место очень малое кручение. Приблизительный треугольный график настоящего изобретения позволяет преодолеть ограничения синусоидальной волны с использованием легко изготовляемых плоских сегментов поверхности 40б', 40б'' и 40б''' на срединном валке 30б.

Многие модификации и другие примеры осуществления этого изобретения придут на ум специалистам, которые воспользуются преимуществами, представленными в предыдущем описании и прилагаемых чертежах. Поэтому следует понимать, что это изобретение не должно ограничиваться описанными конкретными примерами воплощения и что модификации и примеры осуществления должны включаться в рамки прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к области обработки пластических материалов, например, с помощью пучка облучения и более конкретно к аппарату и способу для скручивания пряди пластического материала для повышения равномерности дозы облучения, направленной на прядь. Аппарат для облучения пряди содержит генератор пучка для генерирования пучка излучения и средство продвижения пряди вдоль заранее определяемой траектории поперек пучка излучения. Средство продвижения пряди включает средство кручения для кручения продвигающейся пряди в чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, когда на прядь действует пучок излучения. Аппарат содержит также ряд холостых валков для направления пряди по конфигурации двойной восьмерки с обеспечением множественности проходов и облучения. Кроме того, средство кручения снабжено средством снятия кручения для периодического ослабления закручивания пряди. Средство кручения снабжено средством колебания для перемещения первого зажимного валка относительно второго зажимного валка в чередующихся первом и втором противоположных направлениях для закручивания пряди, закрепленной между парой зажимных валков. Способ облучения пряди включает генерирование пучка излучения и продвижение пряди по заданной траектории пути поперек пучка излучения. Одновременно осуществляют кручение пряди в чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, когда прядь подвергается воздействию пучка излучения. Прядь направляют по конфигурации двойной восьмерки с обеспечением множественности проходов и облучения. По второму варианту при продвижении пряди осуществляют одновременный контроль дозы облучения, полученной продвигающейся прядью для получения пряди с дифференциально облученными участками поперечного сечения. Изобретение обеспечивает облучение пряди материала постоянной и равномерной периферийной дозой облучения для создания желаемого изменения свойств материала, повышает энергетическую эффективность процесса. 5 с. и 50 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Аппарат для облучения пряди, содержащий генератор пучка для генерирования пучка излучения и средство продвижения пряди вдоль заранее определенной траектории поперек пучка излучения, включающее средство кручения для кручения продвигающейся пряди в чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, когда на прядь воздействует пучок излучения для повышения равномерности дозы облучения по периферии облучаемой пряди, отличающийся тем, что аппарат снабжен рядом холостых валков для направления пряди по конфигурации двойной восьмерки с обеспечением множественности проходов и облучения. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что средство кручения снабжено средством кручения продвигающейся пряди в принципиально равных чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения для того, чтобы прядь не испытывала результирующего кручения. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что средство кручения снабжено средством снятия кручения для периодического ослабления закручивания пряди. 4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что средство продвижения пряди снабжено парой зажимных валков для зацепления пряди и приводами, непосредственно соединенными с парой зажимных валков для их вращения и обеспечения продвижения пряди по заранее определенной траектории. 5. Аппарат по п. 4, отличающийся тем, что средство кручения снабжено средством колебания для перемещения первого зажимного валка из пары зажимных валков относительно второго зажимного валка в чередующихся первом и втором противоположных осевых направлениях для закручивания пряди, зацепленной между парой зажимных валков. 6. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что средство колебания выполнено в виде кулачковой поверхности, размещенной на торце первого зажимного валка, и следящего элемента, установленного на раме рядом с кулачковой поверхностью и взаимодействующего с ней для перемещения первого зажимного валка в чередующихся осевых направлениях. 7. Аппарат по п.6, отличающийся тем, что кулачковая поверхность первого зажимного валка выполнена заранее определенной формы для получения приблизительно треугольного вращательного смещения профиля пряди относительно времени облучения. 8. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен средством снятия кручения для периодического ослабления кручения пряди, содержащим подъемный кулачок, непосредственно соединенный с первым зажимным валком для периодического перемещения пары зажимных валков в противоположном направлении друг от друга для ослабления кручения пряди. 9. Аппарат по п.8, отличающийся тем, что средство снятия кручения оснащено средством снятия кручения пряди при соответствующих максимальных смещениях кручения пряди, образующихся, когда средство кручения меняет свое положение между первым и вторым противоположными направлениями вращения. 10. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что генератор пучка содержит генератор электронного пучка и средство сканирования, связанное с ним, для развертки электронного пучка по участку пряди во время ее продвижения по заранее определенной траектории. 11. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что средство продвижения пряди снабжено средством намотки облученной пряди, размещенным ниже по движению относительно пучка излучения. 12. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что средство продвижения пряди дополнительно снабжено тремя отстоящими друг от друга холостыми валками, образующими из пряди при виде сбоку структуру в виде двойной восьмерки для компенсации остаточной деформации в пряди. 13. Аппарат для облучения пряди, содержащий генератор пучка для генерирования пучка излучения и средство продвижения пряди поперек пучка излучения, включающее направляющую для направления продвигающейся пряди по ряду заранее определенных траекторий поперек пучка излучения и средство кручения для кручения продвигающейся пряди в чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, когда на прядь воздействует пучок излучения для повышения равномерности зоны обучения по периферии облучаемой пряди, отличающийся тем, что аппарат снабжен рядом холостых валков для направления пряди по конфигурации двойной восьмерки с обеспечением множественности проходов и облучения. 14. Аппарат по п.13, отличающийся тем, что средство кручения снабжено средством кручения продвигающейся пряди в принципиально равных первом и втором противоположных направлениях вращения для того, чтобы прядь не испытывала результирующего кручения. 15. Аппарат по п.13, отличающийся тем, что средство кручения снабжено средством снятия кручения для периодического ослабления кручения пряди. 16. Аппарат по п.13, отличающийся тем, что средство продвижения пряди содержит первый и второй наборы зажимных валков, размещенных рядом с соответствующими противоположными концами генератора пучка, причем каждый набор зажимных валков оснащен срединным валком и верхним и нижним нажимными валками, расположенными рядом со срединным валком и образующими соответствующие нижнюю и верхнюю области зажима для зацепления пряди, и привод, соединенный с каждым срединным валком первого и второго набора зажимных валков для их вращения и обеспечения продвижения пряди по ряду заранее определенных траекторий движения. 17. Аппарат по п.16, отличающийся тем, что средство кручения снабжено средством колебания для перемещения каждого срединного валка из первого и второго наборов зажимных валков в чередующихся осевых направлениях относительно соответствующих верхнего и нижнего нажимных валков для закручивания пряди, зацепленной в местах верхнего и нижнего зажимов. 18. Аппарат по п.17, отличающийся тем, что средство колебания выполнено в виде соответствующей кулачковой поверхности, размещенной на торце каждого срединного валка первого и второго наборов зажимных валков, и соответствующих следящих элементов, взаимодействующих с кулачковыми поверхностями для перемещения каждого срединного валка в чередующихся осевых направлениях. 19. Аппарат по п.18, отличающийся тем, что соответствующая кулачковая поверхность каждого срединного валка выполнена заранее определенной формы для получения приблизительно треугольного вращательного смещения относительно времени облучения пряди. 20. Аппарат по п.17, отличающийся тем, что средство продвижения пряди дополнительно снабжено средством синхронизации для синхронизации чередующегося осевого перемещения каждого срединного валка таким образом, что срединные валки перемещаются на 180^o относительно друг от друга. 21. Аппарат по п.16, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен средством снятия кручения для периодического ослабления кручения пряди, содержащим соответствующий подъемный кулачок, непосредственно соединенный с каждым срединным валком из первого и второго наборов зажимных валков для периодического перемещения соответствующих верхнего и нижнего нажимных валков в сторону от каждого срединного валка для ослабления кручения пряди. 22. Аппарат по п. 21, отличающийся тем, что средство снятия кручения оснащено средством снятия кручения пряди при соответствующих максимальных смещениях кручения пряди, образующихся, когда средство кручения меняет свое положение между первым и вторым противоположными направлениями вращения. 23. Аппарат по п.16, отличающийся тем, что направляющая выполнена в виде гребенчатой направляющей, включающей последовательность отстоящих друг от друга каналов, примыкающих к каждому из первого и второго наборов зажимных валков для направления пряди по ряду заранее определенных траекторий. 24. Аппарат по п. 13, отличающийся тем, что генератор пучка содержит генератор электронного пучка и средство сканирования, связанное с ним, для развертки электронного пучка по участкам пряди во время ее продвижения по заранее определенным траекториям. 25. Аппарат по п.13, отличающийся тем, что средство продвижения пряди снабжено средством намотки для намотки облученной пряди, размещенным ниже по движению относительно пучка излучения. 26. Аппарат для облучения пряди, содержащий генератор пучка для генерирования пучка излучения и средство продвижения пряди поперек пучка излучения, включающее направляющую для направления пряди по ряду расположенных рядом друг с другом заранее определенных траекторий поперек пучка излучения и средство кручения для поочередного кручения пряди в первом и втором противоположных направлениях вращения, когда прядь продвигается по заданным траекториям и подвергается воздействию пучка излучения для увеличения равномерности дозы облучения по периферии облучаемой пряди, отличающийся тем, что направляющая содержит три отстоящих друг от друга холостых валка, образующих из пряди при виде сбоку структуру типа двойной восьмерки. 27. Аппарат по п.26, отличающийся тем, что средство кручения снабжено средством кручения продвигающейся пряди в принципиально равных чередующихся первом и втором направлениях вращения для того, чтобы прядь не испытывала результирующего кручения. 28. Аппарат по п.26, отличающийся тем, что средство кручения снабжено средством снятия кручения для периодического ослабления кручения пряди. 29. Аппарат по п.26, отличающийся тем, что средство продвижения пряди содержит первый и второй наборы зажимных валков, расположенных рядом с соответствующими концами генератора пучка, причем каждый набор зажимных валков оснащен срединным валком и верхним и нижним нажимными валками, расположенными рядом со срединным валком и образующими соответствующие верхнюю и нижнюю область зажима для зацепления пряди, и привод, соединенный с каждым срединным валком первого и второго наборов зажимных валков для их вращения и обеспечения продвижения пряди по ряду заданных траекторий. 30. Аппарат по п.29, отличающийся тем, что средство кручения снабжено средством колебания для перемещения каждого срединного валка из первого и второго наборов зажимных валков в чередующихся осевых направлениях относительно соответствующих верхнего и нижнего нажимных валков для закручивания пряди, зацепленной в местах верхнего и нижнего зажима. 31. Аппарат по п.30, отличающийся тем, что средство колебания выполнено в виде соответствующей кулачковой поверхности, размещенной на торце каждого срединного валка первого и второго наборов зажимных валков, и соответствующих следящих элементов, взаимодействующих с кулачковыми поверхностями для перемещения каждого срединного валка в чередующихся осевых направлениях. 32. Аппарат по п.31, отличающийся тем, что соответствующая кулачковая поверхность каждого срединного валка выполнена заранее определенной формы для получения приблизительно треугольного вращательного смещения профиля пряди относительно времени. 33. Аппарат по п.29, отличающийся тем, что средство продвижения пряди дополнительно снабжено средством синхронизации для синхронизации чередующегося осевого перемещения каждого из срединных валков таким образом, что срединные валки перемещаются на 180^o относительно друг друга. 34. Аппарат по п. 29, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен средством снятия кручения для периодического ослабления кручения пряди, содержащим соответствующий подъемный кулачок, непосредственно соединенный с каждым срединным валком первого и второго набора зажимных валков для периодического перемещения соответствующих верхнего и нижнего нажимных валков в сторону от каждого срединного валка для ослабления кручения пряди. 35. Аппарат по п.34, отличающийся тем, что средство снятия кручения оснащено средством снятия кручения пряди при соответствующих максимальных смещениях кручения пряди, образующихся, когда средство кручения меняет свое положение между первым и вторым противоположными направлениями вращения. 36. Аппарат по п.26, отличающийся тем, что направляющая выполнена в виде гребенчатой направляющей, включающей последовательность отстоящих друг от друга каналов, расположенных рядом с первым и вторым наборами зажимных валков, для направления пряди по ряду заданных траекторий. 37. Аппарат по п.26, отличающийся тем, что генератор пучка содержит генератор электронного пучка и связанное с ним средство сканирования для развертки электронного пучка по участкам пряди во время ее продвижения по заданным траекториям. 38. Аппарат по п.26, отличающийся тем, что средство продвижения пряди снабжено средством намотки для намотки облученной пряди, размещенным ниже по движению относительно пучка излучения. 39. Способ облучения пряди, включающий генерирование пучка излучения и продвижение пряди по заданной траектории пути поперек пучка излучения при одновременном кручении продвигающейся пряди в чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, когда прядь подвергается воздействию пучка излучения для повышения равномерности зоны облучения по периферии облучаемой пряди, отличающийся тем, что прядь направляют по конфигурации двойной восьмерки с обеспечением множественности проходов и облучения. 40. Способ по п.39, отличающийся тем, что кручение пряди ведут принципиально в равных чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения для того, чтобы прядь не испытывала результирующего кручения. 41. Способ по п. 39, отличающийся тем, что он дополнительно включает периодическое снятие кручения пряди. 42. Способ по п.41, отличающийся тем, что периодическое снятие кручения пряди включает снятие кручения пряди при соответствующих максимальных отклонениях пряди между первым и вторым противоположными направлениями вращения. 43. Способ по п. 39, отличающийся тем, что во время продвижения пряди продвигающуюся прядь направляют по ряду заданных траекторий поперек пучка излучения. 44. Способ по п.43, отличающийся тем, что продвигающуюся прядь направляют дополнительно по траектории типа двойной восьмерки для компенсации остаточной деформации в пряди. 45. Способ по п.39, отличающийся тем, что дополнительно электронный пучок сканируют поперек заданной траектории пряди. 46. Способ по п.39, отличающийся тем, что осуществляют кручение продвигающейся пряди для получения требуемого времени воздействия пучка излучения на заранее определенные периферийные участки пряди. 47. Способ по п.39, отличающийся тем, что намотку облученной таким образом пряди ведут ниже по ходу движения относительно пучка излучения. 48. Способ получения пряди, имеющей дифференциально облученные участки поперечного сечения, включающий генерирование пучка излучения и продвижение пряди по заданной траектории пути поперек пучка излучения с одновременным кручением продвигающейся пряди в чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения, когда прядь подвергают воздействию пучка излучения, отличающийся тем, что при продвижении пряди осуществляют одновременный контроль дозы облучения, полученной продвигающейся прядью, для получения пряди с дифференциально облученными участками поперечного сечения. 49. Способ по п.48, отличающийся тем, что кручение пряди ведут принципиально в равных чередующихся первом и втором противоположных направлениях вращения для того, чтобы прядь не испытывала результирующего кручения. 50. Способ по п. 48, отличающийся тем, что он дополнительно включает периодическое снятие кручения пряди. 51. Способ по п.50, отличающийся тем, что периодическое снятие кручения пряди включает снятие кручения пряди при соответствующих максимальных отклонениях пряди между первым и вторым противоположными направлениями вращения. 52. Способ по п. 48, отличающийся тем, что во время продвижения пряди продвигающуюся прядь направляют по ряду заданных траекторий поперек пучка излучения. 53. Способ по п.52, отличающийся тем, что продвигающуюся прядь направляют по траектории типа двойной восьмерки для компенсации остаточной деформации пряди. 54. Способ по п.48, отличающийся тем, что дополнительно электронный пучок сканируют поперек заданной траектории пряди. 55. Способ по п.48, отличающийся тем, что намотку облученной таким образом пряди ведут ниже по ходу движения относительно пучка излучения.