Неметаллическая труба и устройство непрерывного изготовления неметаллических труб
Полезная модель относится неметаллическим трубам и к устройствам непрерывного их изготовления за счет намотки стекловолокнистого материала пропитанного связующим на вращающуюся самоподающую оправку с последующим отверждением связующего. Суть предложенной полезной модели заключается в том, что оболочка неметаллической трубы, которая содержит, по меньшей мере, один слой косослойно продольно-поперечной структуры, дополнительно содержит внутренний герметизирующий слой на основе пропитанной смолоемкой ленты. При этом устройство непрерывного изготовления неметаллических труб для формирования упомянутого внутреннего герметизирующего слоя содержит узел подачи связующего на оправку покрытую защитной пленкой и вращающейся вокруг оправки посредством привода планшайбы с катушками смолоемкой ленты наматываемой на покрытую связующим оправку. Техническим результатом предложенной полезной модели является увеличение герметичности неметаллических труб оболочка которой содержит по меньшей мере один слой косослойно продольно-поперечной структуры, а также уменьшение ее веса и, соответственно, затрат на изготовление, порезку и транспортировку неметаллической трубы. 2 н.п.ф, 5 з.п.ф., 6 ил.
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ТРУБА И УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ
Область применения
Полезная модель относится к неметаллическим трубам и устройствам непрерывною их изготовления за счет намотки стекловолокнистого материала, пропитанного связующим, на вращающуюся самоподающую оправку с последующим отверждением связующего.
Известный уровень техники
Изготовление неметаллических (стеклопластиковых) труб (см. патенты 
SU 885680, RU 2167357 и RU 2221183) может быть изготовлено непрерывным способом - путем намотки стекловолокнистого материала, пропитанного связующим, на вращающуюся самоподающую оправку (см. патенты SU 914299, RU 2323827 и RU 2425753).
В общем виде способ непрерывного изготовления неметаллических труб осуществляется путем намотки стекловолокнистого материала, пропитанного связующим (см. патенты SU 234650, SU 766663, SU 1198482 и RU 47287 U), на вращающуюся самоподающую оправку (см. патенты SU 378327, RU 2334617) с последующим отверждением связующего сформированной оболочки упомянутой трубы в полимеризационных камерах. В результате чего получают непрерывную неметаллическую трубу, которая с помощью отрезного блока (см. патенты SU 1426790, SU 234650) режется для получения неметаллической трубы заданной длины.
Прототипом предложенной полезной модели является неметаллическая труба по патенту RU 2221183, оболочка которой содержит, по меньшей мере, один слой косослойно продольно-поперечной структуры (см. фиг. 3).
Слои с косослойно продольно-поперечной структурой, получаются в результате намотки стекловолокнистого материала, пропитанного связующим, на вращающуюся самоподающую оправку с последующим отверждением связующего.
Для реализации указанных способов используются установки непрерывного изготовления неметаллических труб см. например патенты SU 234650, SU 378327, SU 729076, SU 729077, SU 994276, SU 1229064, SU 1388310, SU 1502389, RU 2055734, RU 2209731 и RU 2236350.
Также прототипом предложенной полезной модели, является устройство непрерывного изготовления неметаллических труб по патенту 2236350, которое содержит:
вращающуюся самоподающую оправку,
средства намотки на упомянутую оправку защитной пленки,
средства укладки стекловолокнистого материала, пропитанного связующим,
на оправку для формирования оболочки непрерывной трубы, полимеризационные камеры, в которых происходит отверждение связующего упомянутой оболочки трубы с последующим получением сформированной непрерывной трубы,
отрезного блока для реза сформированной непрерывной трубы.
Практика эксплуатации полученных упомянутых неметаллических труб показывает, что трубы обладают высокой прочностью порядка от 120 МПа и до 250 МПа, но не обладают достаточно высокой герметичностью, так как вне зависимости от структуры слоев оболочки неметаллической трубы:
1) в материале стенки оболочки трубы неизбежно найдутся монослои растягивающиеся поперек волокон, что приводит к «увеличению» деформации связующего по сравнению с деформацией материала оболочки трубы, т.е. материал растягивается за счет более податливого по сравнению с волокнами связующего. Это приводит к появлению микротрещин, а, следовательно, потере герметичности, задолго до исчерпания несущей способности материала оболочки трубы;
2) любой высоконаполненный армирующими волокнами несущий стеклопластик имеет пористость, т.к. в процессе формования оболочки неметаллической трубы практически невозможно удалить из стекловолокнистого материала (стекложгута) воздух, заменив его связующим. Это обстоятельство тоже снижает предел герметичности неметаллических труб армированных непрерывными волокнами. Учитывая вышесказанное, при изготовлении таких труб для работы на внутреннее давление, например, для транспортировки жидкости, приходится изготовлять оболочки с большой толщиной стенки не допуская больших эксплуатационных напряжений и, как следствие, деформаций.
Поэтому, согласно известного уровня техники, герметичность неметаллической трубы обеспечивается за счет различного формирования слоев неметаллической трубы, что приводит к увеличению веса неметаллической трубы, энергозатрат на изготовление неметаллической трубы и, соответственно, к затратам по ее порезке и транспортировке.
Суть полезной модели
Задачей предложенной полезной модели является увеличение герметичности неметаллических труб, оболочка которых содержит, по меньшей мере, один слой косослойно продольно-поперечной структуры.
Также задачей предложенной полезной модели является разработка устройства непрерывного изготовления упомянутых неметаллических труб, оболочка которых содержит, по меньшей мере, один слой косослойно продольно-поперечной структуры.
Другие задачи и преимущества предложенной полезной модели будут рассмотрены ниже по мере изложения настоящего описания и чертежей.
Так известная неметаллическая труба, оболочка которой содержит, по меньшей мере, один слой косослойно продольно-поперечной структуры, согласно предложенной полезной модели, оболочка упомянутой неметаллической трубы содержит внутренний герметизирующий слой на основе пропитанной смолоемкой ленты.
Образование внутреннего герметизирующего слоя оболочки трубы на основе смолоемкой ленты обеспечивает существенное увеличение герметичности получаемых неметаллических труб со слоями косослойной продольно-поперечной структуры. Внутренний смолонаполненный герметизирующий слой может претерпевать существенно большие деформации, что и обеспечивает увеличение герметизирующих свойств полученной неметаллической трубы, согласно предложенной полезной модели.
Также, согласно предложенной полезной модели, в качестве смолоемкой ленты используют стекловолокнистый материал с хорошими впитывающими смолистых веществ свойствами, например, стекловуаль.
Использование смолоемкой ленты обеспечивает хорошую впитываемость связующего, расположенного на оправке, что и не позволяет вытечь связующему в процессе намотки смолоемкой ленты на оправку, что также обеспечивает
эффективное формирование внутреннего герметизирующего слоя.
Также, согласно предложенной полезной модели, в которой смолоемкая лента уложена с, по меньшей мере, двойным перекрытием, что обеспечивает увеличение толщины внутреннего герметизирующего слоя, а все вышеперечисленное позволяет существенно уменьшить толщину силового (несущего) слоя стенки оболочки трубы, что приводит к снижению веса трубы и соответственно затратам на ее изготовление, порезку и транспортировку.
Также, известное устройство непрерывного изготовления неметаллических труб содержащее:
вращающуюся самоподающую оправку, средства намотки на упомянутую оправку защитной пленки, средства укладки стекловолокнистого материала, пропитанного связующим, на оправку для формирования оболочки непрерывной трубы,
полимеризационные камеры, в которых происходит отверждение связующего упомянутой оболочки трубы с последующим получением сформированной непрерывной трубы,
отрезного блока для реза сформированной непрерывной трубы,
согласно предложенной полезной модели, устройство дополнительно содержит:
узел подачи связующего на оправку, покрытую защитной пленкой,
планшайбу, с возможностью ее вращения вокруг оправки посредством привода, при этом упомянутая планшайба содержит катушки смолоемкой ленты для намотки на покрытую связующим оправку.
Использование предложенной установки обеспечивает формирование оболочки неметаллической трубы с внутренним герметизирующим слоем на основе смолоемкой ленты, который более податлив к деформациям по сравнению с остальной оболочкой трубы, которая содержит слои косослойно продольно-поперечной структуры.
Также, согласно предложенной полезной модели, устройство дополнительно содержит систему формирования внутреннего герметизирующего слоя, которая состоит из блока управления, который на входе соединен с датчиком вращения оправки, а на выходе блок управления соединен с приводом планшайбы.
Использование системы управления работой средства формирования внутреннего герметизирующего слоя также позволяет контролировать соотношение витков внутреннего герметизирующего слоя и остальной оболочки трубы, которая содержит слои косослойно продольно поперечной структуры.
Также, согласно предложенной полезной модели, узел подачи связующего на оправку содержит регулятор расхода связующего.
Также, согласно предложенной полезной модели, блок управления дополнительно на выходе соединен с регулятором расхода связующего, что позволяет поддерживать оптимальный расход связующего при формировании внутреннего герметизирующего слоя.
Фигуры
При рассмотрении вариантов осуществления настоящей полезной модели используется узкая терминология. Однако настоящая полезная модель не ограничивается принятыми терминами и следует иметь в виду, что каждый такой термин охватывает все эквивалентные элементы, которые работают аналогичным образом и используются для решения тех же задач.
Фиг. 1 - изображено устройство непрерывного изготовления неметаллических труб.
Фиг. 2 - фрагмент I фиг. 1.
Фиг. 3 - сечение оболочки непрерывной трубы, согласно известного уровня техники.
Фиг. 4 - сечение оболочки непрерывной трубы, согласно предложенной полезной модели.
Фиг. 5 - первый вариант реализации схемы управления формирования внутреннего герметизирующего слоя.
Фиг. 6 - второй вариант реализации схемы управления формирования внутреннего герметизирующего слоя.
Пример реализации
На фигурах 1 и 2 изображено: главный привод 1, вращающаяся самоподающая оправка 2, средства намотки 3 на оправку 2 защитной пленки, узел подачи 4 связующего на оправку 2, регулятор 5 расхода связующего, привод 6 планшайбы 7 с катушками 8 смолоемкой ленты 9. Средства укладки 10 стекловолокнистого, пропитанного связующим, материала на оправку 2, полимеризационные камеры 11, неметаллическая труба 12, отрезной блок 13, блок управления 14, датчик 15 вращения оправки 2.
На фиг. 3 изображено сечение оболочки непрерывной трубы 12, согласно известному уровню техники, оболочка которой состоит из слоя 121 косослойно продольно-поперечной структуры.
На фиг. 4 изображено сечение оболочки непрерывной трубы 12, согласно предложенному изобретению, оболочка которой имеет слой 121 косослойно продольно-поперечной структуры и внутренний герметизирующий слой 122 на основе пропитанной смолоемкой ленты.
На фиг. 5 изображен первый вариант реализации схемы управления формирования внутреннего герметизирующего слоя, согласно которой блок управления 14 на входе соединен с датчиком 15 вращения оправки 2, а на выходе блок управления 14 соединен с приводом 6 планшайбы 7.
На фиг. 6 изображен второй вариант реализации схемы управления формирования внутреннего герметизирующего слоя, согласно которой блок управления 14 на входе соединен с датчиком 15 вращения оправки 2, а на выходе блок управления 14 соединен с приводом 6 планшайбы 7 и с регулятором 5 расхода связующего.
Работа полезной модели
Через главный привод 1 приходит в работу вращающаяся самоподающая оправка 2. С помощью средств намотки 3 на оправку 2 происходит намотка защитной пленки, которая препятствует загрязнению оправки 2 связующим (см. фиг. 2). На оправку 2 в защитной пленке подают связующее через узел подачи 4, при этом регулирование расхода связующего осуществляется с помощью регулятора 5. Затем на слой связующего на оправке 2 с помощью планшайбы 7 с катушками 8 производят намотку смолоемкой ленты 9, которая взаимодействуя со связующим впитывает его и тем самым не позволяет его вытекания в процессе намотки смолоемкой ленты 9. В результате намотки смолоемкой ленты 9 образуется внутренний герметизирующий слой 122 оболочки трубы 12.
После формирования внутреннего герметизирующего слоя 122 производят последующее формирование слоев 121 оболочки трубы 12 путем последующей намотки на оправку 2 стекловолокнистого материала, пропитанного связующим, с помощью средств укладки 10 и затем сформированная оболочка трубы 12 подается в полимеризационные камеры 11, в которых происходит отверждение связующего в результате чего образуется непрерывная неметаллическая труба 12 оболочка которой имеет слой 121 косослойно продольно-поперечной структуры и внутренний герметизирующий слой 122 (см. фиг 4) на основе пропитанной смолоемкой ленты 9.
Затем сформированная непрерывная неметаллическая труба 12 отрезным блоком 13 разрезается на трубы заданной длины.
Следует отдельно отметить, что в процессе работы предложенной полезной модели система управления формирования внутреннего герметизирующего слоя 122 состоит из блока управления 14, который на входе соединен с датчиком 15 вращения оправки 2. На основании данных о вращении оправки 2 блок управления 14 определяет расход связующего для формирования внутреннего герметизирующего слоя 122 и вырабатывает команду управления на регулятор 5, который устанавливает требуемый расход связующего, которое подается на оправку 2.
Также на основании данных о вращении оправки 2 блок управления 14 определяет скорость вращения планшайбы 7 для обеспечения необходимой намотки смолоемкой ленты 9 на оправку 2 при формировании внутреннего герметизирующего слоя 122. После чего блок управления 14 производит выработку команды управления на привод 6 планшайбы 7.
Технический результат
Техническим результатом предложенной полезной модели является увеличение герметичности неметаллических труб оболочка которой содержит, по меньшей мере, один слой косослойно продольно-поперечной структуры, а также уменьшение ее веса и, соответственно, затрат на изготовление, порезку и транспортировку неметаллической трубы.
1. Неметаллическая труба, оболочка которой содержит, по меньшей мере, один слой косослойно продольно-поперечной структуры, отличающаяся тем, что оболочка упомянутой неметаллической трубы содержит внутренний герметизирующий слой на основе пропитанной смолоемкой ленты.
2. Труба по п.1, в которой в качестве смолоемкой ленты используют стекловолокнистый материал с хорошими впитывающими смолистых веществ свойствами, например стекловуаль.
3. Труба по любому из пп.1 или 2, в которой смолоемкая лента уложена с, по меньшей мере, двойным перекрытием.
4. Устройство непрерывного изготовления неметаллических труб, охарактеризованных по любому из пп.1-3, содержащее:
выполненную с возможностью вращения самоподающую оправку,
средства намотки на упомянутую оправку защитной пленки,
средства укладки стекловолокнистого материала, пропитанного связующим, на оправку для формирования оболочки непрерывной трубы,
полимеризационные камеры для отверждения связующего упомянутой оболочки трубы с последующим получением сформированной непрерывной трубы,
отрезного блока для реза сформированной непрерывной трубы,
отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит:
узел подачи связующего на оправку, покрытую защитной пленкой,
планшайбу, выполненную с возможностью ее вращения вокруг оправки посредством привода, при этом упомянутая планшайба содержит катушки смолоемкой ленты для намотки на покрытую связующим оправку.
5. Устройство по п.4, которое дополнительно содержит систему управления формирования внутреннего герметизирующего слоя, которая состоит из блока управления, который на входе соединен с датчиком вращения оправки, а на выходе блок управления соединен с приводом планшайбы.
6. Устройство по п.4, в котором узел подачи связующего на оправку содержит регулятор расхода связующего.
7. Устройство по п.5, в котором узел подачи связующего на оправку содержит регулятор расхода связующего.
8. Устройство по п.7, в котором блок управления дополнительно на выходе соединен с регулятором расхода связующего.
