Устройство для намотки изделий из армированных полимерных материалов Советский патент 1983 года по МПК B29D23/12 

Изобретение относится к производству высокопрочных оболочек из армированных полимерных материалов, например стекло-, угле-, боро- и органопластиков, методом намотки и может быть использовано при изготовлении, например, корпусов глубоководных аппаратов, баллонов высокого давления и т.д.

Известно устройство для намотки изделий из армированных полимерных материалов, включающее оправку, раскладчик арматуры и установленные шарнирно в зоне намотки разноименными полюсами друг к другу магниты, один из которых расположен с внешней стороны оправки, а другой - внутри ее 1.

Это устройство можно использовать для намотки изделий из армированных полимерных материалов, совмещенной с одновременной магнитной обработкой, однако это связано с необходимостью перемещения оправки с наматываемым изделием относительно магнитов, что требует усложнения конструкции и значительных энергозатрат.

Наиболее близким к изобретению являеФся устройство для намотки изделий из армированных полимерных материалов, включающее оправку, раскладчик арматуры и установленные щарнирно в зоне намотки разноименными полюсами друг кдругу постоянные магниты, один из которых расположен с внешней стороны оправки и жестко соединен с раскладчиком арматуры, а другой - внутри нее с возможностью перемещения. В данном устройстве внутренний магнит перемещается по направляющей, расположенной вдоль образующей оправки за счет сил магнитного сцепления с наружным магнитом. Устройство просто по конструкции, снижает энергозатраты и повыщает качество изделий за счет магнитной обработки 2.

Однако возможность использования указанногоустройства ограничена из-за того, что внутренний магнит имеет только одну степень свободы и может соверщать только возвратно-поступательное движение по направляющей, расположенной вдоль образующей оправки. При изготовлении изделий сложной формь, например сферической или кокона, наматываемых жгутом методом косой перекрестной намотки, раскладчик арматуры вместе с наружным магнитом перемещается относительно образующей оправки под изменяющимися углами по замкнутой сложной траектории, при этом внутренний магнит, движущийся за счет магнитного сцепления с наружным, заклинивается на направляющей, расположенной вдоль образующей оправки.

Кроме того, в процессе намотки изделий, особенно толстостенных, -изменяется величина межполюсного зазора между наружным и внутренним постоянными магнитами и соответственно напряженность постоянного

магнитного поля, что ведет к снижению качества изготавливаемых изделий.

Целью изобретения является расщирение номенклатуры изготавливаемых изделий и повышение их качества.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем оправку, раскладчик арматуры и установленные щарнирно разноименными полюсами друг к другу постоянные магниты, один из которых расположен с внещней стороны оправки и жестко соединен с раскладчиком арматуры, а другой - внутри нее с возможностью перемещения, оправка снабжена установленным внутри нее на подщипниках неподвижным резервуаром, заполненным жидкостью, в которую погружено плавающее немагнитное тело, несущее внутренний постоянный магнит.

Кроме того, неподвижный резервуар соединен с повышающей после каждого прохода раскладчика в нем уровень жидкости

0 на величину, соответствующую толщине слоя арматуры, насосной станцией периодического действия.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, продольный разрез.

Устройство содержит немагнитную полую оправку 1, внутри которой с зазором смонтирован на подщипниках 2 неподвижный резервуар 3 изготовленный также из немагнитного материала и соединенный патруб0 ком 4 с насосной станцией периодического действия (не показана). Резервуар 3 наполнен жидкостью, например машинным или индустриальным маслом, в которую погружено плавающее немагнитное тело 5, выполненное, например, в виде полого цилиндра

5 или усеченной сферы, поддерживающее над зеркалом жидкости соединенный с ним внутренний постоянный магнит 6, изготовленный, например, из ферритового магнитотвердого материала.

Наличие внутреннего неподвижного резервуара 3 обеспечивает горизонтальность уровня поверхности жидкости независимо от скорости оправки 1, что невозможно при заполнении непосредственно оправки жидкостью, а его соединение с насосной стан5 цией периодического действия позволяет регулировать уровень жидкости в резервуаре и, следовательно, расстояние от плавающего тела 5 и связанного с ним внутреннего магнита 6 до внутренней поверхности оправки 1. Расположение внутреннего магни та 6 на плавающем теле 5 дает возможность свободного перемещения в горизонтальной плоскости, а также вращения вокруг трех взаимно перпендикулярных осей.

Над оправкой 1 установлен внещний

2 постоянный магнит 7, жестко связанный с раскладчиком 8 арматуры, выполненным из немагнитного материала. Внутренний 6 и внеп:ний 7 постоянные магниты расположены по обе стороны немагнитной оправки 1 разноименными полюсами навстречу друг другу и ориентированы относительно укладываемой арматуры под требуемым углом, например в пределах 7-22°. Работа устройства происходит следующим образом. На вращающуюся оправку 1 наматывают пропитанную связующим арматуру, например стекложгут. В процессе намотки раекладчик 8 соверщает движение вдоль оправки 1 либо возвратно-поступательное, например при намотке цилиндрических оболочек, либо по сложной замкнутой траектории, например типа лемнискаты Бернулли - при косой перекрестной намотке оболочек типа «кокон. Вместе с раскладчик&м 8 движется закрепленный на нем наружный постоянный магнит 7. Внутренний постоянный магнит 6 не имеет собственного привода и движется вместе с жестко соединенным плавающим телом 5 над поверхностью жидкости, заключенной в неподвижный резервуар 3, смонтированный внутри оправки 1 на подщипниках 2, за счет магнитного сцепления с наружным постоянным магнитом 7, повторяя его траекторию. При этом зазор между магнитами остается .неизменным в период формования одного слоя арматуры изделия 9 за счет того, что плавающее тело 5 имеет возможность как плоско-параллельного перемещения по поверхности жидкости, так и вращения вокруг трех взаимно перпендикулярных осей за счет крена. Уровень жидкости врезервуаре 3 перед началом формования устанавливают минимальным и обеспечивают оптимальный зазор между постоянными магнитами 6 и 7. После формования каждого слоя арматуры включается насосная станция периодического действия, соединенная с резервуаром 3, уровень жидкости повыщается, плавающее тело 5 вместе с внутренним магнитом 6 подвсплывает на величину, компенсирующую удаление наружного магнита 7 вместе с раскладчиком 8 от поверхности оправки 1 , на толщину отформованного слоя арматуры, сохраняя неизменным величину зазора между магнитами 6 и 7 и, следовательно, постоянство режимов магнитной обработки. Цикл повторяется до формования изделия 9 с необходимой толщиной стенки. Предлагаемое устройство обеспечивает изготовление изделий, совмещенное с магнитной обработкой материала, не применяя сложных кинематических цепей для реализации практически любых траекторий внутреннего магнита, и повыщает их качество за счет повыщения удельной прочности, прочности при межслоевом сдвиге и трансверсальном отрыве за счет обеспечения постоянного заданного зазора между магнитами в течение всего процесса формования.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАМОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АРМИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающее оправку, раскладчик арматуры и установленные шарнирно в зоне намотки разноименными полюсами друг к другу постоянные магниты, один из которых расположен с внешней стороны оправки и жестко соединен с раскладчиком арматуры, а другой - внутри нее с возможностью перемещения, отличающееся тем, что, с целью расширения номенклатуры изготавливаемых изделий и повышения их качества, оправка снабжена установленным внутри нее на подшипниках неподвижным резервуаром, заполненным жидкостью, в которую погружено плавающее немагнитное тело, несущее внутренний постоянный магнит. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что неподвижный резервуар соединен с повышающей после каждого прохода раскладчика в нем ypOBipHb жидкости на величину, соответствующую толщине слоя арматуры, насосной станцией периодического действия. S (Л сд ю 4 О Од