ПОЛОЕ ИЗДЕЛИЕ В ВИДЕ ТКАНОГО ПОЛОТНА, СПОСОБ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ И СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НА ЕГО ОСНОВЕ ТОЛСТОСТЕННОГО ИЗДЕЛИЯ, В ТОМ ЧИСЛЕ КРУПНОГАБАРИТНОГО
HOLLOW ARTICLE IN THE FORM OF A WOVEN WEB, METHOD OF ITS FORMATION AND METHOD OF FORMATION BASED ON IT OF THICK-WALLED ARTICLE, INCLUDING LARGE-SIZE

Изобретение относится к области текстильной промышленности и касается формирования крупногабаритных тонкостенных и толстостенных каркасов объемной структуры полой формы, предназначенных, в частности, для изготовления на их основе различного типа крупногабаритных изделий из композиционных материалов.
Известно полое изделие в виде тканого полотна замкнутой формы объемной структуры, нарабатываемого методом круглого ткачества на формообразующей оправке. Его конструктивное исполнение усматривается из [1 - пат. RU 2201893, 2003 г., 2 - пат. RU 2201894, 2003 г.]. В соответствии с ними внутренняя и наружная поверхности изделия не имеют специально выполненных кольцевых углублений и выступов, т.е. являются достаточно гладкими. Данное конструктивное исполнение изделия мы выбираем в качестве прототипа.
Недостатком изделия такого конструктивного исполнения является ограниченная область применения, в частности, невозможность формирования на его основе большой толщины изделий без потери их каких-либо свойств. Так, изготовление толстостенных изделий из углерод-углеродного композиционного материала на основе данного изделия, набранного из изделий (полотен) меньшей толщины, чревато образованием расслоений по границе их контакта между собой.
На основе такого конструктивного исполнения тканого изделия не возможно также изготовить изделия из композиционных материалов, с приданием материалу со стороны внутренней и/или наружной поверхности изделия специальных свойств, таких например, как высокая абразивная или окислительная стойкость за счет формирования в кольцевых углублениях изделия абразиво- или окислительностойкого материала. Перечень изделий со специальными свойствами композиционных материалов со стороны внутренней и/или наружной поверхности при желании можно продолжить.
Задачей изобретения является расширение областей применения изделия.
Известен способ формирования полого изделия объемной структуры, заключающийся в формировании на ткацком станке многослойной ткани в форме пластины, выкладки ткани на формообразующей оправке и соединении концевых участков с образованием замкнутого контура путем выполнения между ними условного шва. Способ усматривается, в частности, из описания к [а.с. СССР №717175, 1980 г.].
Недостатком способа является недостаточная прочность изделий из композиционных материалов, изготовленных на основе формируемых указанным способом изделий, в условных швах.
Еще одним недостатком является сравнительно большая трудоемкость изготовления из-за необходимости формирования на нем условного шва.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ формирования полого изделия в виде тканого полотна замкнутой формы объемной структуры, заключающийся в наработке тканого полотна на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке. Способ усматривается из патентов RU 2201893 и RU 2201894, 2003 г.
Указанный способ позволяет формировать полое тканое изделие замкнутой формы без условного шва, что в свою очередь позволяет повысить прочность изделий из композиционных материалов, изготавливаемых на основе этого типа тканого изделия, а также уменьшить трудоемкость его изготовления.
Недостатком способа является то, что сформированное в соответствии с ним тканое изделие имеет ограниченную область применения.
Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего расширить области применения изготавливаемых в соответствии с ним изделий.
Еще одним существенным недостатком вышеприведенного способа является невозможность изготовления на существующих круглоткацких машинах тканого изделия, являющегося одновременно и крупногабаритным, и толстостенным. Обусловлено это ограниченным количеством заправляемых в круглоткацкую машину нитей основы. Таким образом, такого типа изделие невозможно изготовить без увеличения количества заправляемых в круглоткацкую машину нитей основы. А это сопряжено с разработкой и изготовлением другого конструктивного исполнения круглоткацкой машины и, как следствие, с усложнением способа изготовления крупногабаритных толстостенных изделий.
Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего возможность формирования на существующих круглоткацких машинах крупногабаритных толстостенных изделий без его усложнения.
Первая из поставленных задач решается за счет того, что в полом изделии в виде тканевого полотна замкнутой формы объемной структуры, нарабатываемого на круглоткацкой машине, в соответствии с заявляемым техническим решением на внутренней и/или наружной поверхности полотна выполнены чередующиеся между собой кольцевые углубления и выступы.
Выполнение на внутренней и/или наружной поверхности изделия чередующихся между собой кольцевых углублений и выступов создает предпосылки для формирования на его основе другого типа изделий, в частности крупногабаритных и толстостенных. Создаются также предпосылки для изготовления на основе указанного тканого изделия изделий из композиционного материала с приданием материалу со стороны внутренней и/или наружной поверхности изделия специальных свойств.
Признаки ограничительной части формулы изобретения работают на реализацию указанных предпосылок благодаря, в частности, соответствующей структуре тканого многослойного полотна, которая гарантирует сохранение тканым изделием, а также изделием из композиционного материала, изготовленным на его основе, высоких эксплуатационных характеристик.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: способность придать изделиям из композиционных материалов, изготовленным на основе тканого изделия заявляемого конструктивного исполнения, ряд специальных и технологических свойств, а также создаются реальные предпосылки для формирования на его основе крупногабаритных толстостенных тканых изделий.
Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: расширяются области применения изделия.
Первая из поставленных задач решается также за счет того, что в способе формирования изделия, заключающегося в наработке тканого многослойного полотна на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке, в соответствии с заявленным техническим решением, наработку тканого многослойного полотна осуществляют в соответствии с рисунком ткани, в котором заданы места отсутствия уточных нитей на внутренней и/или наружной поверхности полотна.
Осуществление наработки тканого многослойного полотна в соответствии с рисунком ткани, в котором заданы места отсутствия уточных нитей на внутренней и/или наружной поверхности полотна, позволяет сформировать на внутренней и/или наружной поверхности полотна, чередующиеся между собой кольцевые углубления и выступы.
Новое свойство, возникающее благодаря сформированным кольцевым углублениям и выступам, рассмотрено выше.
Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно, расширяются области применения изготавливаемых заявленным способом изделий.
Вторая из задач решается за счет того, что в способе формирования крупногабаритного и толстостенного полого изделия объемной структуры, предусматривающем наработку тканого многослойного полотна замкнутой формы на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке, в соответствии с заявляемым техническим решением вначале нарабатывают полотно конструктивного исполнения по п. 1, изготавливаемое способом по п. 2, после чего поверх него, не снимая его с формообразующей оправки, нарабатывают до требуемой толщины изделия одно или несколько полотен указанного типа; причем, наработку их осуществляют таким образом, что в кольцевые углубления предыдущего полотна входят кольцевые выступы последующего полотна и наоборот, кольцевые выступы предыдущего полотна входят в кольцевые углубления последующего полотна.
В предпочтительном варианте выполнения способа тканые многослойные полотна нарабатывают близкой к максимально возможной толщине, лимитируемой максимальным заправочным количеством нитей основы.
Наработка по формообразующей оправке вначале полотна конструктивного исполнения по п. 1 формулы изобретения способом по п. 2 создает предпосылки для формирования крупногабаритного и толстостенного изделия.
Наработка поверх данного полотна, не снимая его с формообразующей оправки, дополнительно еще одного или нескольких полотен, является еще одной предпосылкой для формирования крупногабаритного и толстостенного изделия.
Осуществление наработки дополнительных тканых полотен до требуемой толщины изделия таким образом, что в кольцевые углубления предыдущего полотна входят кольцевые выступы последующего полотна и наоборот, кольцевые выступы предыдущего полотна входят в кольцевые углубления последующего полотна, позволяет завершить формирование большой толщины изделия с обеспечением достаточного между собой сцепления полотен в изделии большой толщины, т.е. реализуются созданные вышерассмотренными признаками предпосылки.
Наработка в предпочтительном варианте выполнения способа полотен, близких к максимально возможной толщине, лимитируемой заправкой круглоткацкой машины нитями основы, позволяет уменьшить количество полотен в формируемом изделии и тем самым сократить цикл его изготовления.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения возникает новое свойство: способность сформировать на непредназначенной для этого круглоткацкой машине крупногабаритный каркас большой толщины, в котором входящие в него полотна хорошо сцеплены между собой.
Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: обеспечивается возможность формирования крупногабаритного толстостенного полого изделия объемной структуры без усложнения способа, что опять-таки позволяет расширить область применения тканого изделия по п. 1 формулы изобретения.
Заявляемые изобретения взаимосвязаны настолько, что образуют единый изобретательский замысел, а именно: изобретено новое конструктивное исполнение полого изделия в виде тканого многослойного полотна, нарабатываемого новым способом, а также новый способ изготовления на основе указанных полотен крупногабаритного толстостенного изделия, что свидетельствует о соблюдении единства изобретения.
Полое изделие выполнено в виде тканого многослойного полотна замкнутой формы, наработанного на круглоткацкой машине. На внутренней и/или наружной поверхности полотна выполнены чередующиеся между собой кольцевые углубления и выступы.
Способ формирования такого конструктивного исполнения изделия заключается в наработке тканого многослойного полотна на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке. Наработку тканого полотна осуществляют в соответствии с рисунком ткани, в котором задают места наличия и отсутствия уточных нитей на внутренней и/или наружной поверхности полотна.
Формирование крупногабаритного толстостенного полого изделия объемной структуры осуществляют на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке. Вначале на формообразующей оправке нарабатывают изделие в виде полотна замкнутой формы, на наружной поверхности которого выполняют чередующиеся между собой кольцевые углубления и выступы. Способ его формирования приведен выше. Затем, поверх него, не снимая его с формообразующей оправки, нарабатывают до требуемой толщины изделия одно или несколько указанного типа полотен. Причем наработку указанного типа полотен осуществляют таким образом, что в кольцевые углубления предыдущего полотна входят кольцевые выступы последующего полотна и наоборот кольцевые выступы предыдущего полотна входят в кольцевые углубления последующего полотна.
Заявленные изобретения поясняются чертежами и примерами конкретного выполнения.
На фиг. 1 приведен рисунок, задающий профиль внутренней или наружной поверхности полотна, где поз. 1 соответствуют нити основы перевязочной, поз. 2 - нити основы наполнительной, поз. 3 - нить утка, поз. 4 - выступающие нити утка, формирующие на поверхности полотна кольцевые выступы и углубления.
На фиг. 2 приведен тот же рисунок ткани, но задающий профиль полотна с выступами и углублениями как на внутренней, так и наружной поверхности полотна, применяемого, в частности, для формирования толстостенного крупногабаритного тканого изделия.
На фиг. 3 приведен рисунок ткани, демонстрирующий соединение между собой отдельных тканых полотен при формировании толстостенного крупногабаритного тканого изделия, где
- поз. 1 соответствует рисунок ткани полотна, приведенного на фиг. 1;
- поз. 2 соответствует рисунок ткани полотна, приведенного на фиг. 2;
- поз. 3 - место соединения полотен между собой.
Пример формирования полого изделия в виде тканого многослойного полотна.
Формирование изделия по п. 1 формулы изобретения осуществили способом по п. 2 формулы изобретения, применяя способ, описанный в патенте RU №2130093. Для этого на торец колонны механизма перемещения оправки, расположенной в центральной части круглоткацкой машины, установили и зафиксировали формообразующую оправку. На верхнем фланце формообразующей оправки закрепили «гребенки» (приспособления фиксирующие концы нитей основы), используемые при формировании тканого многослойного полотна. В механизмы устройства зевообразования круглоткацкой машины установили программы, содержащие в себе кодированную информацию о рисунке ткани, в котором заданы места отсутствия уточных нитей на внутренней и/или наружной поверхности формируемого полотна. Далее, произвели формообразование непосредственно тканого многослойного полотна с кольцевыми углублениями и выступами на внутренней и/или наружной поверхности полотна. После окончания формирования тканого многослойного полотна заданной длины нити основы зафиксировали в «гребенках» и отделили от «опушки» тканого полотна.
Формирование толстостенного, в том числе крупногабаритного изделия, ∅1000 мм, высотой 700 мм и толщиной 100 мм, осуществили способом по п. 3 формулы изобретения, следующим образом. Вначале наработали многослойное тканое полотно толщиной ~20 мм по п. 1 формулы изобретения в соответствии со способом по п. 2 формулы изобретения, описанным выше. Далее, после фиксации нитей основы в «гребенках» и отделения их от наработанного многослойного тканого полотна, «гребенки» вновь установили на верхний фланец формообразующей оправки для повторной наработки следующего тканого многослойного полотна. В механизмы зевообразования круглоткацкой машины вновь установили программные носители, содержащие в себе кодированную информацию о рисунке ткани, в котором заданы места отсутствия уточных нитей на внутренней и/или наружной поверхности формируемого полотна. Поверх предыдущего полотна с кольцевыми углублениями и выступами на наружной поверхности, не снимая его с формообразующей оправки, произвели формирование последующего многослойного тканого полотна с кольцевыми углублениями и выступами на внутренней и/или наружной поверхности. Причем нить утка, образующая кольцевой выступ формируемого тканого плотна, прокладывали в углубление между двумя нитями утка предыдущего полотна, и соответственно, кольцевое углубление, образующееся между двумя нитями утка, проложенными на внутренней поверхности формируемого полотна, располагалось напротив нити утка, образующего выступ предыдущего полотна. Формирование осуществляли до заданной длины многослойного тканого полотна.
Для получения толстостенного полого изделия требуемой толщины, поверх предыдущих тканых полотен продолжили последовательную наработку еще одного или нескольких многослойных тканых полотен указанного типа, описанным выше способом. Причем для наработки очередных тканых полотен дозаправку круглоткацкой машины нитями основы не проводили.
После окончательного завершения формирования толстостенного крупногабаритного полого изделия нити основы отделили от нижнего торца последнего сформированного тканого полотна, провели демонтаж формообразующей оправки с торца колонны механизма перемещения оправки и самого толстостенного полого изделия, в том числе крупногабаритного.