Оправка для намотки переходника трубопровода
Полезная модель касается конструктивного выполнения оправки, предназначенной для изготовления способом намотки ступенчатой трубы, используемой в качестве переходника трубопровода, предназначенного для соединения труб разного диаметра. Оправка образована из двух соосно расположенных и подсоединенных одна к другой отдельных секций, каждая из которых включает трубчатую обечайку, набранную из секторных пластин. Обечайка секции размещается внутри жесткой формообразующей оболочки, используемой в готовом изделии в качестве внутреннего слоя переходника трубопровода. Несущий вал оправки выполнен составным из двух частей, каждая из которых отнесена к соответствующей секции оправки. Обечайка каждой секции состоит из участка большего диаметра, и отстоящего на расстоянии от пего вдоль оси оправки участка меньшего диаметра. Каждый из участков набран из секторных пластин. Внутри каждого участка расположен опорный узел с радиальными держателями, подсоединенными к секторным пластинам. Длина держателя регулируется в радиальном направлении: для этого он разделен на два стержня, соединенных регулировочной муфтой. При подготовке оправки к процессу намотки, вращением муфт держателей опорных узлов перемещают секторные пластины в радиальном направлении, увеличивая диаметр обечайки до максимального. В результате секторные пластины входят в беззазорный контакт с внутренней поверхностью формообразующий оболочки, исключая, тем самым, возможность проворота оболочки относительно секторных пластин во время намотки. С торцов обечайки устанавливают крышки. Концевые участки собранной оправки зажимают в патронах намоточного станка, на котором происходит намотка пропитанной связующим ленты из полимерного композиционного материала на оправку. По окончании намотки и термообработки демонтируют торцовые крышки, обеспечивая доступ к опорным узлам. Разрезают по кругу намотанный материал, разъединяют части несущего вала и демонтируют торцовые крышки, обеспечивая доступ к опорным узлам. Вращением муфт в обратном направлении перемещают секторные пластины в сторону оси несущего вала, обеспечивая возврат обечайки к первоначальному минимальному диаметру, и снимают готовые изделия, которое, помимо намотанного слоя, включает также в качестве внутреннего слоя формообразующую оболочку. 3 ил.
Область техники.
Полезная модель относится к области производства труб из полимерных композиционных материалов (ПКМ), и касается конструктивного выполнения оправки, предназначенной для изготовления способом намотки ступенчатой трубы, используемой в качестве переходника трубопровода, предназначенного для соединения труб разного диаметра.
Уровень техники.
Известна оправка для изготовления трубы методом непрерывной намотки, содержащая формообразующую обечайку, выполненную в виде составной трубы, состоящей из нескольких продольных секторные пластин, расположенных симметрично относительно оси вращения оправки (см. патент RU 2390415 C2). Секторные пластины снабжены ребрами жесткости, направленными вдоль оси вращения оправки, и соединены посредством этих ребер жесткости в два или более блоков, образующих рабочую и опорную части оправки. В конструкции оправки по указанному патенту не решен вопрос возможности радиального перемещения секторных пластин относительно оси вращения оправки, что значительно затрудняет процесс съема готовой трубы с оправки.
Известна оправка для намотки трубчатого изделия, содержащая обечайку, выполненную в виде разрезной трубы с продольными кромками, наложенными одна на другую внахлест, что позволяет изменять диаметр обечайки с сохранением перекрытия кромок (см. патент RU 2290310 C2). Оправка снабжена средством, обеспечивающим изменение ее диаметра от максимального, при котором производится намотка изделия, до минимального, при котором обеспечена возможность съема готового изделия с оправки. Однако конструкция такого средства (выполнение его в виде установленного внутри оправки по всей ее длине опорного цилиндра, набранного из секторных пластин, раздвигаемых посредством клинового механизма) является громоздкой и сложной.
Ближайшим аналогом к заявляемой полезной модели является оправка для намотки трубы, содержащая несущий вал с закрепленными на его концах торцовыми крышками (торцеобразующими фланцами), обечайку, выполненную в виде составной трубы, состоящей из нескольких продольных секторных пластин, опирающихся своими концами па торцовые крышки, и опорные узлы, смонтированные на валу между торцевыми крышками. Каждый опорный узел образован смонтированными вокруг вала и радиально к нему регулируемыми по длине в радиальном направлении держателями (см. патент RU 2213661 C1). При регулировке длины держателей в радиальном направлении достигается смещение секторных пластин из рабочего положения, при котором происходит намотка трубы, в нерабочее, при котором обеспечивается возможность съема готового изделия без каких-либо препятствий со стороны обечайки. Недостатком известной оправки является использование, для регулировки длины держателей в радиальном направлении, болтовых узлов, неудобных для проведения необходимых регулировочных манипуляций и не обеспечивающих в достаточной степени стабильное положение секторных пластин в процессе намотки, что может привести к получению некачественного изделия. Намотка материала производится на поверхность, образованную секторными пластинами. Такая поверхность не является сплошной, что также отрицательно сказывается на качестве получаемого изделия.
Все показанные выше оправки обеспечивают возможность намотки прямолинейной трубы и не приспособлены для намотки ступенчатой трубы.
Раскрытие полезной модели.
Задачей заявляемой полезной модели является создание конструкции оправки для намотки одновременно двух заготовок переходников трубопровода с обеспечением при этом беспрепятственного съема полученных в результате намотки изделий с оправки. Намотки материала изделия на оправку должна быть обеспечена через промежуточный жесткий элемент, форма которого в процессе намотки изделия не меняется от усилия намотки. Таким жестким элементом должна служить жесткая формообразующая оболочка, поверх которой производится намотка и форма которой определяет форму готового изделия. По окончании намотки такая оболочка будет сохранена в готовом изделии в качестве его внутреннего слоя незначительной толщины. При этом должно быть обеспечено стабильное положение формообразующей обечайки в процессе намотки.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в повышении качества получаемых, в результате намотки, изделий из ПКМ, а также в упрощении обслуживания оправки за счет повышения удобства регулировки средств, обеспечивающих изменение ее диаметра.
Для достижения указанного технического результата предлагается оправка для намотки переходника трубопровода, содержащая несущий вал, установленную па несущем валу посредством опорных узлов трубчатую обечайку и торцовые крышки, расположенные на валу с противоположных концов оправки. Обечайка набрана из продольных относительно оси вала секторных пластин. Каждый опорный узел образован расположенными вокруг несущего вала и радиально к нему держателями, концы которых, удаленные от несущего вала, присоединены к соответствующим секторным пластинам. Оправка образована из двух соосно расположенных и подсоединенных одна к другой отдельных секций со своей группой секторных пластин, формирующих трубчатую обечайку данной секции. Трубчатая обечайка секции выполнена с возможностью размещения внутри жесткой формообразующей оболочки, используемой в готовом изделии в качестве внутреннего слоя переходника трубопровода. Несущий вал выполнен составным из двух частей, каждая из которых отнесена к соответствующей секции оправки. Обечайка каждой секции оправки состоит из участка большего диаметра, и отстоящего на расстоянии от него вдоль оси оправки участка меньшего диаметра. Каждый из указанных участков набран из своей, соответствующей ему, группы секторных пластин. Для каждой секции оправки использовано два опорных узла, один из которых служит для размещения в зоне участка меньшего диаметра, а другой - в зоне участка большего диаметра. Каждый из держателей опорных узлов представляет собой стержень, составленный по длине из двух частей, обращенные друг к другу концы которых имеют наружную резьбу левого направления для одной из частей стержня и правого направления для другой части, и соединены между собой посредством муфты с левой и правой внутренней резьбой соответственно резьбовым концам стержня.
Выполнение оправки из двух стыкуемых друг с другом отдельных идентичных секций обеспечивает получение способом намотки на одной оправке одновременно двух ступенчатых труб - переходников. Выполнение обечайки каждой секции с возможностью размещения в формообразующей оболочке, которая по окончании намотки изделия составит его внутренний слой, и предлагаемое конструктивное выполнение каждого держателя опорного узла позволяет значительно повысить качество получаемого изделия, по сравнению с ближайшим аналогом, с повышением при этом удобств регулировки положения каждой из секторных пластин обечайки. Размещение обечайки в процессе намотки в формообразующей оболочке обеспечивает намотку материал на сплошную поверхность оболочки, а не на прерывающуюся поверхность секторной обечайки. Используемая конструкция держателя исключает возможность уменьшения его длины под действием усилий намотки в течение всего периода намотки. В результате секторные пластины не будут смещаться в сторону оси оправки, а будут постоянно, беззазорно поджаты к внутренней поверхности формообразующей оболочки. Благодаря этому положение формообразующей оболочки, на поверхность которой производится намотка, будет неизменным, что обеспечить получение заданной формы изделия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображена предлагаемая оправка;
На фиг. 2 - вид по А-А на фиг. 1;
На фиг. 3 - вид по Б-Б на фиг. 1.
Осуществление полезной модели.
Оправка для намотки одновременно двух переходников трубопроводов содержит общую составную трубчатую обечайку, установленную на полом несущем валу посредством опорных узлов. Оправка выполнена из двух отдельных, преимущественно идентичных, секций 1 и 2, расположенных соосно одна другой.
Каждая из секций 1, 2 включает участок 3 обечайки, имеющий больший диаметр, и отстоящий от него на расстоянии вдоль оси 4 оправки участок 5 обечайки, имеющий меньший диаметр.
Несущий вал выполнен составным из двух частей 6 и 7, при этом часть 6 относится к секции 1 оправки, а часть 7 - к секции 2 оправки. При сборке секций 1 и 2 в единую оправку части 6 и 7 несущего вала стыкуются друг с другом посредством пальцев 8 в центральной зоне, где проходит ось 9 симметрии оправки.
В собранном состоянии оправки торцы участков 3 большего диаметра, т.е. торцы 10 секций 1 и 2, обращены друг к другу. Указанное расстояние между участками 3 и 5 определяется из условия формирования между ними конического участка в полученном в результате намотки переходнике трубопровода. Наружная поверхность участка 3 большего диаметра каждой секции 1, 2 выполнена в виде отрезка трубы, набранного из нескольких дугообразных секторных пластин (секторов) 11, расположенных вокруг несущего вала и вдоль его оси с зазорами 12 между соседними секторными пластинами 11, и наружная поверхность участка меньшего диаметра 5 каждой секции 1, 2 выполнена в виде отрезка трубы, набранного из нескольких дугообразных секторных пластин (секторов) 13, расположенных вокруг несущего вала и вдоль его оси с зазорами 14 между соседними секторными пластинами 13.
Секция 1 размещается внутри тонкостенной жесткой трубчатой формообразующей оболочки 16, а секция 2 размещается внутри тонкостенной трубчатой жесткой формообразующей оболочки 17. Каждая оболочка 16, 17 выполнена ступенчатой: с участком 18 большего диаметра, в соответствии с участком 3 обечайки, размещаемым в собранной секции в пределах участка 18; с участком 19 меньшего диаметра, в соответствии с участком 5 обечайки, размещаемым в собранной секции в пределах участка 19; с перемычкой 20 в форме усеченного конуса. Перемычка 20 примыкает своим большим основание 21 к участку 18 и меньшим основанием 22 - к участку 19 и находится в собранной секции в промежутке между участками 3 и 5 обечайки. Жесткие формообразующие оболочки 16, 17 выполнены, предпочтительно, из термопластичного материала.
В каждой из секций 1, 2 внутри участка 3 расположен опорный узел 23, и внутри участка 5 - опорный узел 24. Опорные узлы 23, 24 секции 1 установлены на части 6 несущего вала, а опорные узлы 23, 24 секции 2 - на части 7 несущего вала. Конструктивное выполнение всех опорных узлов идентично (за исключением размеров их элементов, обусловленных разницей в размерах участков большего и меньшего диаметров), поэтому для их описания использованы одинаковые позиции в отношении составляющих их деталей..
Каждый опорный узел включает держатели 25, число которых для каждого узла равно числу секторных пластин участков большего и меньшего диаметров секций (например, на представленных фигурах показано выполнение каждой секции 1, 2 из четырех секторных пластин и использование соответственно четырех держателей). Держатели 25 участка 3 большего диаметра расположены на втулках 28 вокруг несущего вала и радиально к его оси, и держатели 25 участка 5 меньшего диаметра - на втулках 29 вокруг несущего вала радиально к его оси. Каждый держатель 25 представляет собой стержень, составленный по длине из двух частей 26 и 27. Части 26 стержней участка 3 смонтированы на втулке 28, и части 26 стержней участка 5 - на втулке 29. Втулки 28 и 29 устанавливаются на несущем валу (на соответствующей его части 6, 7) по плотной посадке. Части 27 стержней подсоединены к секторным пластинам посредством проушин 30, которые смонтированы на внутренней стороне секторных пластин, и соединенных с проушинами вилок 31, смонтированных на частях 27.
Обращенные друг к другу концы частей 26 и 27 стержня держателя соединены между собой муфтой 32. Соединение выполнено таким образом, что обеспечивается возможность регулировки длины держателя вдоль оси стержня при вращении муфты 32. Для этого на конце части 26 стержня имеется наружная резьба левого направления навивки, которая взаимодействует с внутренней резьбой левой навивки на ответной стороне муфты 32. На конце другой части 27 стержня имеется наружная резьба правого направления навивки, которая взаимодействует с внутренней резьбой правой навивки на второй ответной стороне муфты 32.
На несущем валу с противолежащих торцов трубчатой обечайки смонтированы торцовые крышки 33 и 34.
Внутри несущего вала проходит шпилька 35 на резьбовые концы которой навинчиваются гайки 36.
Оправка используется следующим образом.
На частях 6 и 7 несущего вала устанавливают соответствующие опорные узлы 23 с секторными пластинами участка 3 обечайки большего диаметра и опорные узлы и 24 с секторными пластинами участка 5 обечайки меньшего диаметра.
Каждую полученную сборку вставляют внутрь соответствующей жесткой трубчатой формообразующей оболочки 16, 17. Со стороны открытых торцов каждой секции 1, 2 обеспечивается доступ к расположенным внутри секций опорным узлам. Вращением муфт 32 опорных узлов перемещают секторные пластины в радиальном направлении, увеличивая диаметр участков 3 и 5 до максимального для используемых формообразующих оболочек 16, 17. Перемещение секторных пластин 11, 13 осуществляют до тех пор, пока они не войдут в плотный беззазорный контакт с внутренней поверхностью формообразующих оболочек 16, 17, исключая, тем самым, возможность проворота оболочек относительно секторных пластин во время намотки. Секции 1 и 2 в сборе с указанными выше элементами выставляют соосно одна другой, ориентируя торцы участков большего диаметра навстречу друг другу. Части 6 и 7 несущего вала соединяют посредством пальцев 8. Формообразующие оболочки 16 и 17 секций 1, 2 образуют сплошную (непрерывную) поверхность, на которую осуществляется намотка полимерного композиционного материала при формировании переходника трубопровода, и исключают контакт наматываемого материала с несплошной, набранной из секторных пластин, обечайкой. После перевода секторных пластин 11, 13 секций 1, 2 в рабочее положение с торцов участков 5 меньшего диаметра секций устанавливают крышки 33 и 34. Через полый несущий вал пропускают шпильку 35 и затягиванием концевых гаек 36 завершают сборку оправки.
Концевые участки собранной оправки зажимают в патронах намоточного станка, на котором происходит намотка пропитанной связующим ленты из полимерного композиционного материала на оправку. Благодаря конструкции используемого средства регулировки длины держателя, в течение всего периода намотки исключается возможность уменьшения его длины, и, как следствие, исключается возможность смещения секторных пластин в сторону оси оправки. В связи с этим в процессе намотки секторные пластины постоянно прижимаются к формообразующей обечайке и обеспечивают ее стабильное (не «плавающее») положение. По окончании намотки полимерный композиционный материал подвергают термообработке с целью отверждения связующего. При этом отвержденный материал, приняв форму формообразующей оболочки 16, 17, создает с ней единую конструкцию переходника за счет отсутствия зазора между поверхностями и усилий трения между разными материалами намотанного слоя и формообразующей оболочки. Затем разрезают по кругу намотанный материал в зоне 37, разъединяют части несущего, вала и демонтируют торцовые крышки 33 и 34, обеспечивая доступ к расположенным внутри обечайки опорным узлам. Вращением муфт 32 в обратном направлении перемещают секторные пластины 11, 13 в сторону оси вала, обеспечивая возврат участков 3 и 5 к первоначальному минимальному диаметру, после чего снимают с секций 1, 2 готовые изделия (заготовку переходника трубопровода), каждое из которых включает намотанный слой из полимерного композиционного материала и формообразующую оболочку 16, 17.
Оправка для намотки переходника трубопровода, содержащая несущий вал, установленную на несущем валу посредством опорных узлов трубчатую обечайку и торцевые крышки, расположенные на валу с противоположных концов оправки, при этом трубчатая обечайка набрана из продольных относительно оси вала секторных пластин, а каждый опорный узел включает расположенные вокруг несущего вала и радиально к нему держатели, концы которых, удаленные от несущего вала, присоединены к соответствующим секторным пластинам, отличающаяся тем, что оправка образована из двух соосно расположенных и подсоединенных одна к другой отдельных секций со своей группой секторных пластин, формирующих трубчатую обечайку данной секции, трубчатая обечайка секции выполнена с возможностью размещения внутри жесткой формообразующей оболочки, используемой в готовом изделии в качестве внутреннего слоя переходника трубопровода, несущий вал выполнен составным из двух частей, каждая из которых отнесена к соответствующей секции оправки, обечайка каждой секции состоит из участка большего диаметра и отстоящего на расстоянии от него вдоль оси оправки участка меньшего диаметра, причем каждый из указанных участков набран из своей, соответствующей ему, группы секторных пластин, при этом для каждой секции оправки использовано два опорных узла, один из которых служит для размещения в зоне участка меньшего диаметра, а другой - в зоне участка большего диаметра, а каждый из держателей опорных узлов представляет собой стержень, составленный по длине из двух частей, обращенные друг к другу концы которых имеют наружную резьбу левого направления для одной из частей стержня и правого направления для другой части, и соединены между собой посредством муфты с левой и правой внутренней резьбой соответственно резьбовым концам стержня.
