Устройство для непрерывного ультразвукового контроля процентного содержания связующего вещества в движущейся ленте из жгутов органических, углеродных и стеклянных волокон

Авторы патента:


 

Устройство для непрерывного ультразвукового контроля процентного содержания связующего вещества в движущейся ленте из жгутов органических, углеродных и стеклянных волокон, состоит из трех измерительных узлов для измерения скорости ультразвуковых колебаний, расположенных в лентопроводном тракте, до пропиточного узла для измерения скорости ультразвуковых колебаний в ленте из жгутов, после пропиточного узла для измерения скорости ультразвуковых колебаний в ленте из жгутов, пропитанной связующим веществом, и в пропиточном узле для измерения скорости ультразвуковых колебаний в связующем веществе. Все измерения скорости проводятся при рабочей температуре процесса пропитки передаются в персональный компьютер, где процентное содержание связующего вещества рассчитывается по формуле специальной программой

,

где: Y - процентное содержание связующего вещества в ленте из жгута;

C - скорость ультразвуковых колебаний в пропитанной связующим веществом ленте из жгутов;

C1 - скорость ультразвуковых колебаний в ленте из жгутов;

C2 - скорость ультразвуковых колебаний в связующем веществе.

Полученные данные процентного содержания связующего вещества позволяют оценивать и регулировать количество его нанесения на ленту с повышенной точностью.

Изобретение относится к определению физических свойств материалов неразрушающим методом и может быть использовано для непрерывного ультразвукового контроля процентного содержания связующего вещества в движущейся ленте из жгутов органических, углеродных и стеклянных волокон.

Для получения высокопрочных оболочек из композиционных материалов важным является обеспечение заданного соотношения армирующих волокон и полимерного связующего вещества. Регулировать их количественное соотношение возможно только на стадии пропитки армирующего наполнителя с учетом обеспечения заданного натяжения ленты из жгутов при прохождении формирующего тракта и нанесении на вращаемую оправку в зависимости от режимов намотки, вязкости и температурного состояния полимерного связующего вещества, а также в зависимости от режимов термоотверждения.

Известно устройство для непрерывного ультразвукового контроля процентного содержания связующего вещества в ленте из жгутов углеродных волокон, содержащее излучающий и приемный пьезоэлементы (Патент RU 1749824, МПК5 G01N 29/00, 1992).

Известен способ непрерывного ультразвукового контроля процентного содержания связующего вещества в движущейся ленте из жгутов углеродных волокон, включающий устройство для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в ленте из жгутов между излучающим и приемным пьезоэлементами и определение по полученным данным процентного содержаний связующего в ленте (А.с. SU 442904, МПК4 G01N 29/10, 1988).

В известном уровне техники линейная плотность волокнистой ленты, процентное содержание связующего в ней может быть определено только в пределах ее толщины. При прохождении длинного пути формирования лента имеет свойства, отличающиеся от измеренных.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство и способ для непрерывного ультразвукового контроля процентного содержания связующего в движущейся ленте из жгутов углеродных волокон, содержащее устройство, в котором за счет изменения конструкции устройства и способа посредством установки приемного пьезоэлемента на фиксированном расточении от излучающего и измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в ленте из жгутов в ее продольном направлении для определения процентного содержания связующего с учетом известных свойств непропитанной ленты и свойств связующего (Патент RU 2208228 МПК5 C2 G01N 29/18, 2000).

Однако данное устройство не позволяет повысить точность измерения процентного содержания связующего вещества в ленте из жгутов углеродных волокон, т.к. скорость распространения ультразвуковых колебаний измеряется только в пропитанной связующим веществом ленте из жгутов, а скорости распространения ультразвуковых колебаний в непропитанной связующим веществом ленте из жгутов и скорость распространения ультразвуковых колебаний в связующем веществе определяются расчетным путем, исходя из их физических свойств (модуля упругости, модуля всестороннего сжатия, удельных плотностей непропитанной нити и связующего).

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и точности определения процентного содержания связующего вещества в движущейся ленте из жгутов органических, углеродных и стеклянных волокон.

Настоящая задача решается следующим образом. Для измерения скорости ультразвуковых колебаний (УЗК) в движущейся ленте из жгутов используются три измерительных узла, расположенных в лентопроводном тракте. Узел для определения скорости УЗК в ленте из жгутов без содержания связующего вещества устанавливается перед узлом пропитки ленты из жгутов, а узел для определения скорости УЗК в ленте из жгутов, пропитанной связующим веществом после узла пропитки. Узел для определения скорости УЗК в связующем веществе устанавливается непосредственно в узле пропитки. Все измерения скорости УЗК проводятся при рабочей температуре процесса пропитки ленты из жгутов связующим веществом.

Процентное содержание связующего вещества в движущейся ленте из жгутов органических, углеродных и стеклянных волокон рассчитывается персональным компьютером по формуле специальной программой

,

где: Y - процентное содержание связующего вещества в ленте из жгутов;

C - скорость УЗК в пропитанной связующим веществом ленте из жгутов;

C1 - скорость УЗК в ленте из жгутов;

C2 - скорость УЗК в связующем веществе.

Отличительными особенностями устройства являются признаки:

- измерения скорости УЗК в движущейся ленте из жгутов проводятся тремя узлами, расположенными в лентопротяжном тракте, первый - перед узлом пропитки, второй - после узла пропитки и третий - в узле пропитки;

- определение процентного содержания связующего вещества по приведенной формуле с учетом измеренных данных УЗК в движущейся ленте из жгутов без связующего вещества, со связующим веществом и в связующем веществе.

Указанные отличительные особенности устройства являются существенными признаками, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен соответственно на решение поставленной задачи и достижения нового технического решения.

Указанные отличительные существенные признаки устройства являются новыми, так как их использование в известном уровне техники не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенные технические решения соответствующими критерию «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу и достичь новый технический результат в повышении точности определения процентного содержания связующего вещества в ленте из жгутов, что характеризует предложенные технические решения существенным отличием от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новые технические решения являются результатом научно-исследовательской работы и экспериментальных исследований без использования стандартов или рекомендаций в данной области техники, получены творческим путем, соответствуют критерию «изобретательский уровень».

Устройство работает следующим образом.

Измеряется скорость УЗК в связующем веществе (C2) при рабочей температуре процесса пропитки связующим веществом и данные заносятся в персональный компьютер (ПК). Измерение скоростей УЗК в ленте из жгутов в ее продольном направлении до и после узла пропитки связующим веществом проводится узлами определения скорости УЗК, аналогичными устройству, описанному в аналоге, данные измеренных скоростей УЗК передаются в ПК, где производится расчет процентного содержания связующего в ленте из жгутов по ранее приведенной формуле специальной программой. Полученные данные процентного содержания связующего вещества позволяют оценивать и регулировать количество его нанесения на ленту с повышенной точностью, что позволяет повысить качество изготовляемых изделий.

Устройство органично встраивается в лентопроводный тракт намоточного станка, не вызывая дополнительных перегибов ленты. Диапазон измерения процентного содержания связующего в ленте от 20 до 60%. Период измерения составляет 10 мс и отвечает требованиям системы управления технологическими параметрами при максимальной скорости движения ленты в нитепроводном тракте станка 0,4 м/с. Погрешность измерения содержания связующего не превышает 2,5%.

Устройство предназначено как для работы в составе системы управления технологическими параметрами процесса непрерывной автоматической намотки «мокрым» способом, так и для использования в качестве самостоятельного измерительного устройства.

Разработанное устройство контроля позволяет реализовать автоматические системы управления соотношением «наполнитель-связующее».

Устройство для непрерывного ультразвукового контроля процентного содержания связующего вещества в движущейся ленте из жгутов органических, углеродных и стеклянных волокон, содержащее измеритель скорости распространения ультразвуковых колебаний в движущейся ленте из жгутов в её продольном направлении со связующим веществом и с учётом заранее определённых значений модуля упругости в не пропитанном связующим веществом жгуте Е, модуля всестороннего сжатия связующего K, удельной плотности непропитанного жгута 1, удельной плотности связующего 2, процентное содержание связующего определяется по формуле

где Y - процентное содержание связующего вещества в ленте из жгутов;

С - скорость ультразвуковых колебаний в пропитанной связующим веществом ленте из жгутов;

- скорость ультразвуковых колебаний в ленте из жгутов;

- скорость ультразвуковых колебаний в связующем веществе,

отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля процентного содержания связующего вещества в движущейся ленте из жгутов, измерения скорости ультразвуковых колебаний проводятся тремя узлами, расположенными в лентопроводном тракте: перед пропиточным узлом для определения скорости ультразвуковых колебаний в ленте из жгутов без содержания связующего вещества, после пропиточного узла для определения скорости ультразвуковых колебаний в ленте из жгутов, пропитанной связующим веществом, и в пропиточном узле для определения скорости ультразвуковых колебаний в связующем веществе.



 

Похожие патенты:
Наверх