ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ
PROCESSING LINE FOR THE COMPOSITE REINFORCEMENT MANUFACTURING

Данная линия относится к производству арматуры для армирования бетона. Линия предназначена для использования в области производства строительных материалов, в частности композитной арматуры, выполненной из волокон, пропитанных отвержденной смолой.
Известные из рекламных материалов линии для производства композитной арматуры характеризуются совокупностью множества конструктивных модулей, выполняющих технологическую цепочку действий, осуществляемых над нитями ровинга и связующим (смолой), из которых выполнен стержень арматуры, при этом в процессе производства арматуры предусмотрена ее принудительная сушка, при которой происходит процесс полимеризации связующего и отверждение арматуры, а также принудительное охлаждение на выходе из линии.
Для изготовления такой арматуры, например, известна автоматическая линия для производства композитной арматуры непрерывного действия, позволяющая выпускать данную продукцию параллельно двумя или более потоками с использованием трубчатой печи для полимеризации с отражателями внутри. В процессе изготовления арматурный стержень проходит по поточной линии через протягиватель, выполненный в виде лент, обхватывающих стержень с боковых сторон и обеспечивающий ему поступательное движение. Работать может протягиватель одновременно с несколькими потоками (Производство композитной арматуры. Изготовление композитной арматуры. Ideiibiznesa.org/proizvodstvo-kompozitnay-aimatury, Яндекс, 2015).
Из зарубежной патентной документации известны технологические линии и устройства для изготовления композитной арматуры, которые содержат, по меньшей мере, один модуль подачи нитей ровинга, модуль пропитки нитей, модуль формирования сердечника арматуры из нитей, модуль навивки на сердечник жгутов и модуль сушки полученной арматуры (CN 204826415 U, 2015-12-02. CN 104960211 А, 2015-10-07. CN 104842471 А, 2015-08-19. US 2015233119 А, 2015-08-20. US 2015 204075 А1, 2015-07-23. KR 101498998 В1, 2015-03-09. AT 514390 A1, 2014-12-15. WO 2014196432 A1, 2014-12-11. US 2014335217 A1, 2014-11-13. SK 50312014 U1, 2014-11-04. CN 103883076 A, 2014-06-25).
Из патентной документации известны технологические линии и устройства для изготовления композитной арматуры, каждая из которых содержит последовательно расположенные и связанные между собой модуль подачи нитей ровинга, устройство натяжения нитей, термокамеру с нагнетателями нагретого воздуха, расположенными под нитями, ванну со связующим, элементы натяжения нитей и отжима связующего от нитей, приводной механизм навивки на сердечник жгутов и формирования на арматуре зацепов, приводное обмоточное устройство, печь с полостью для перемещения через нее арматуры, привод перемещения нитей и арматуры через линию и модуль охлаждения арматуры (RU 2210501 С1, 20.08.2003. RU 2287646 С1, 20.11.2006. RU 2384408 С2, 20.03.2010. RU 2389853 С1, 20.05.2010. RU 2468161 С1, 27.11.2012. RU 2522641 С1, 20.07.2014. RU 2547036 С2, 10.04.2015. RU 2534130 С2, 27.11.2014. RU 2531711 С2, 27.10.2014. RU 76659 U1, 27.09.2008. RU 80176 U1, 27.01.2009. RU 82247 U1, 20.04.2009. RU 90470 U1, 10.01.2010. RU 96145 U1, 20.07.2010. RU 107803 U1, 27.08.2011. RU 129538 U1, 27.06.2013. RU 129962 U1, 10.07.2013. RU 130543 U1, 27.07.2013. RU 132106 U1, 10.09.2013. RU 135677 U1, 20.12.2013).
Из указанных известных линий наиболее близкой к линии, представленной в данном описании, является технологическая линия для изготовления композитной арматуры, содержащая последовательно установленные шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, устройство спиральной намотки, полимеризационную камеру, тянущее устройство, смотчик обмоточного жгута, узел резки и сматывания, причем линия снабжена узлом водяного охлаждения, установленным между полимеризационной камерой и тянущим устройством, при этом длина полимеризационной камеры увеличена, а формовочный узел состоит из формовочного диска, выполненного с равномерно расположенными по периферии сквозными отверстиями и соединенного кронштейнами с формовочной цилиндрической трубкой, на конце которой установлен сменный полый наконечник (RU 90470 U1, 10.01.2010-прототип).
Общими признаками прототипа и линии, представленной в данном описании, является то, что каждая из них по существу содержит последовательно расположенные и связанные между собой модуль подачи нитей ровинга, термокамеру с нагнетателями нагретого воздуха, ванну со связующим, элементы натяжения нитей и отжима связующего от нитей, приводное обмоточное устройство, печь с полостью для перемещения через нее арматуры, пары приводных роликов для перемещения нитей и арматуры через линию, модуль охлаждения арматуры, приемник готовой арматуры, включающий отрезной круг для торцовки арматуры.
Как показывает практика, качество арматуры характеризуется ее несущей способностью и сопротивляемостью на изгиб, растяжение, кручение и сжатие, влияющие на прочность армированных бетонных конструкций. Отмечено, что наиболее прочной арматурой является такая арматура, в которой ее нити максимально параллельны друг к другу, а навитые на сердечник арматуры витки жгута наиболее прочно соединены с сердечником арматуры. При этом существенное значение оказывает на прочность соединения витков жгута процесс полимеризации связующего в печи линии. Основным требованием к этому процессу является сохранение свойств гибкости и упругости к отвержденному связующему, при которых витки жгута наиболее прочно соединены с сердечником арматуры.
Существенными недостатками арматуры, изготовленной известными линиями, является то, что линии не обеспечивают получение четко выраженной геометрии зацепов арматуры на выходе из печи. Они оказываются чрезмерно слитыми с сердечником арматуры, места перехода от сердечника к зацепу оказываются залитыми отвержденным связующим. При взаимодействии такой формы зацепов арматуры с бетоном указанные места перехода разламываются и на их месте образуются размолотые частицы связующего и микропустоты в бетоне, особо опасные при изгибающих нагрузках на бетонной армированной конструкции. При длительной эксплуатации бетонных конструкций, работающих на изгиб, в результате знакопеременных нагрузок на конструкции указанные пустоты в бетоне обеспечивают возможность микросмещений стержня арматуры относительно бетона в двух противоположных направлениях. В таких случаях зацепы работают как зубья пилы, пропиливающие в бетоне сначала отдельные друг от друга микроканалы, которые в процессе длительной эксплуатации бетонной конструкции соединяются в один канал, При такой ситуации арматурный стержень оказывается свободным от бетона в продольном его направлении. В этом случае бетон и арматура работают на изгиб отдельно друг от друга, что создает опасность полного отрыва стержня арматуры от бетонного массива конструкции. В этой связи, несущая способность арматуры не отвечает требованиям безопасности армированных бетонных конструкций вследствие указанных недостатков. Арматура, изготовленная в соответствии с прототипом, не в полной мере обеспечивает прочность в связи с произвольным выбором соотношения плотности сердечника арматуры и плотности наматываемых на него жгутов, в связи с произвольным расположением нитей в сердечнике арматуры, отклонениями в их параллельности, неконтролируемым процессом полимеризации, приводящим к растрескиванию, выгоранию и ломкости связующего. В итоге прочность арматуры и ее несущая способность воспринимать нагрузки в бетонной конструкции существенно занижены.
Техническим результатом технологической линии является повышение прочности арматуры и ее несущей способности.
Технический результат получен технологической линией для изготовления композитной арматуры, содержащей последовательно расположенные и связанные между собой модуль подачи нитей ровинга, термокамеру с нагнетателями нагретого воздуха, ванну со связующим, элементы натяжения нитей и отжима связующего от нитей, приводное обмоточное устройство, печь с полостью для перемещения через нее арматуры, привод перемещения нитей и арматуры через линию, модуль охлаждения арматуры и приемник готовой арматуры, включающий отрезной круг для торцовки арматуры, причем линия содержит гребенки для разделения нитей, устройство натяжения нитей, гребенку для разделения нитей после пропитки, направляющую для формирования из нитей сердечника арматуры, приводной механизм натяжения и скручивания нитей для изготовления жгутов навивки на сердечник и формирования на арматуре зацепов, приводное обмоточное устройство, включающее маховик, направляющие и приводной натяжной механизм, при этом печь выполнена секционной с перегородками и в каждой секции расположен нагреватель, приемник готовой арматуры, включающий ограничитель перемещения арматуры, электрически связанный с приводом перемещения арматуры и приводом отрезного круга для торцовки арматуры, причем приемник готовой арматуры содержит расположенный за отрезным кругом приемный стол и приводной барабан для намотки арматуры в бухту, а нагнетатели термокамеры расположены под нитями. Устройство намотки жгута на сердечник арматуры включает приводной маховик, направляющие нитей и натяжной механизм, причем маховик выполнен съемным с одной или несколькими катушками обмоточного жгута. Нагнетатели нагретого воздуха, термокамера, нагреватели арматуры в печи, а также приводы обмоточного устройства, натяжного механизма, роликов для перемещения арматуры, ограничителя перемещения арматуры, отрезного круга и приводного барабана электрически соединены между собой через пульт управления линией. Модули подачи нитей и приемника готовой арматуры расположены в плоскости, отличающейся от плоскости расположения остальных модулей линии.
На фиг. 1 показана технологическая линия.
На фиг. 2 - структурная схема технологической линии.
На фиг. 3 - модуль 10 подачи нитей ровинга.
На фиг. 4 - модуль 15 сушки нитей ровинга.
На фиг. 5 - модули 20 и 24 пропитки нитей ровинга и изготовления сердечника, соответственно.
На фиг. 6 - модуль 30 подачи нитей для изготовления жгутов арматуры.
На фиг. 7 - модуль 35 намотки жгута на сердечник.
На фиг. 8 - модуль 40 пропитки витков жгута и полимеризации арматуры.
На фиг. 9 - модуль 45 перемещения арматуры.
На фиг. 10 - модуль 50 охлаждения арматуры.
На фиг. 11 - приемный модуль 55 линии.
На фиг. 12 - барабан для намотки арматуры в бухту.
На фиг. 13 - узел взаимодействия распределителя нитей сердечника
арматуры с модулем намотки жгутов на сердечник.
На фиг. 14 - маховик модуля намотки жгута на сердечник с одной
катушкой жгута.
На фиг. 15-16 варианты маховика модуля намотки жгута на сердечник с двумя и более катушками жгута.
На фиг. 17 - взаимное расположение маховика, сердечника и жгутов в процессе их намотки на сердечник.
Технологическая линия содержит бобины 1 (фиг. 1) с нитями 2 ровинга, которые установлены на стеллаже 3 линии с возможностью свободной размотки нитей с бобин, при этом каждая нить 2 расположена отдельно от других нитей между элементами гребенки 4, которая расположена за бобинами по ходу движения нитей. За гребенкой 4 расположено устройство 5 с направляющими роликами 6-9 предварительного натяжения нитей и поддержания их в рабочих положениях перемещения вдоль линии. Элементы 1-9 входят в состав модуля 10 подачи нитей, показанного условно пунктирными линиями. (Здесь и далее каждый модуль технологической линии обозначен пунктирным прямоугольником). Модуль 10 содержит раму, на которой смонтированы его элементы, включая раму стеллажа 3.
В связи с громоздкостью модуля 10 он может быть расположен на нижнем ярусе линии - ниже других модулей линии и ниже пола цеха, на котором расположены другие модули. В ярусном нижнем варианте расположения модуля 10 он дополнен направляющими, через которые проходят нити 2 ровинга или пучки нитей ровинга. (Нижнее расположение модуля 10 на чертежах не показано).
Линия содержит нагнетатели 11 воздуха, установленные на раме или на полу цеха за модулем 10 по ходу движения нитей слева направо на фиг. 1. Нагнетатели 11 расположены под нитями 2 и под термокамерой 12, в которой расположены нити 2 и в которой их нагревают путем обдува снизу вверх направленным потоком горячего воздуха, нагретого в пределах 60-90°С. Обдув осуществляется в процессе перемещения нитей по направляющим 13 и по направляющим-тэнам 14. Возможна сушка нити путем ее протаскивания через полую нагретую трубку. Операции сушки нитей осуществляют модулем 15 сушки, связанным с модулем 10 подачи нитей. Связь модулей 10 и 15 и ниже указанных моделей осуществлена посредством рам этих моделей, а также посредством нитей, сердечника арматуры, сформированного из нитей, и готовой арматуры. Нити и изготовленная арматура, движущиеся вдоль линии, являются технологическими и управляющими элементами соединения модулей между собой.
За модулем 15 линии расположен следующий модуль, в который входит ванна 16 со связующим 17 (смолой), направляющие штанги 18, обеспечивающие полное погружение нитей в связующее, а также гребенка 19 с направляющими для разделения нитей после пропитки. Элементы 16-19 связаны между собой и входят в состав модуля 20 пропитки. С модулем 20 спарены средства отжима смолы от нитей 2, имеющие элементы 21 механизма натяжения нитей по зигзагообразной траектории, пластину 22, поджимаемую к нижней отжимной штанге 23, (правую) гребенку 19, правую направляющую 24, которая формирует из нитей 2 заготовку сердечника арматуры. Эти операции проводят в модуле 25 изготовления сердечника 26 арматуры. В модуле 25 проводят указанные операции отжима, натяжения и соединения нитей. Для изготовления из других нитей 27 ровинга обмоточных жгутов 28 арматуры в линии содержится механизм 29 натяжения и скручивания нитей 27. Эти операции выполняют в модуле 30 изготовления жгутов 28, которые предназначены для формирования на арматуре зацепов 31 арматуры, расположенных на заготовке сердечника 26. Обмотку сердечника 26 осуществляют обмоточным устройством, включающим маховик 32, направляющие 33, натяжной механизм 34 и другие элементы. Эти операции выполняют и контролируют модулем 35 намотки одного или нескольких жгутов 28 на сердечник 26 неотвержденной арматуры 36.
За модулем 35 расположена печь 37 с полостью в ней для перемещения через нее неотвержденной арматуры 36, ее нагрева нагревателями 38 и 39 до температуры 150-400°С и для полимеризации связующего при прохождении не отвержденной арматуры 36 через печь со скоростью 1,0-10,0 м/мин. При перемещении арматуры через печь навитые на арматуре витки, выполненные из жгутов 28, пропитываются связующим, имеющимся на поверхности сердечника 26. Операции пропитки жгута 28 связующим и операция сушки неотвержденной арматуры 36 выполняются в модуле 40 пропитки и полимеризации готовой арматуры 41. За модулем 40 расположены пары приводных роликов 42 и 43 от привода 44, осуществляющего протаскивание всех нитей арматуры, а также протаскивание неотвержденной арматуры 36 и отвержденной арматуры 41 после ее прохождения через печь 37, а также через все вышеуказанные модули технологической линии. Указанное перемещение осуществляется модулем перемещения. За модулем 40 расположен модуль 45 охлаждения арматуры, содержащий корпус 46, насос 47 воды или воздуха, имеющего температуру на 16-45°С ниже температуры горячей арматуры, резервуар 48 с водой, температура которой ниже температуры охлаждающего воздуха, и резервуар 49 с водой, температура которой ниже температуры воды в резервуаре 48. Операции охлаждения арматуры осуществляют в модуле 45 охлаждения арматуры при непрерывном перемещении арматуры модулем 50 перемещения.
За модулем 50 расположен приемник 51 готовой арматуры 41. Приемник представляет собой стол, на котором имеется ограничитель 52 перемещения арматуры, электрически связанный с приводом 44 перемещения арматуры и приводом отрезного круга 53 для торцовки арматуры. В случае намотки готовой арматуры 41 в бухту используют для намотки арматуры приводной барабан 54, имеющий средство соединения с ним конца арматуры 41. Торцовка арматуры (нарезка ее на отрезки) или намотка арматуры в бухту осуществляется приемным модулем 55. В связи с громоздкостью модуля 55 предусмотрен вариант, что он может быть расположен на нижнем ярусе технологической линии - ниже остальных модулей линии и ниже пола цеха, на котором расположены остальные модули линии.
Модули 10 и 55 линии могут быть также расположены выше пола цеха. В любом расположения модулей 10 и 55 - выше пола или ниже пола, они дополнены соответствующими направляющими для прохождения нитей ровинга и готовой арматуры. В любом из указанных исполнений линии модули 10 и 55, расположенные ниже или выше пола цеха, сближены друг к другу и при этом место на полу цеха для их расположения не требуется.
Каждый упомянутый модуль линии соединен с модулями линии электрическим кабелем 56 системы управления линией, который соединен с пультом 57 управления, содержащим шкаф 58 управления с расположенной в нем управляющей аппаратурой 59. Компоненты управления и электропитания модулей входят в состав модуля 60 управления технологической линией.
Каждый модуль линии имеет предпочтительно свою раму, соединенную с рамами смежных модулей, или общую раму линии, состоящую из отдельных соединенных между собой секций рамы, на которой смонтированы модули (рамы модулей условно показаны вертикальными линиями без позиций). Предпочтительна модульная компоновка линии в том виде, в котором она представлена на изображениях. Модули 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 и 60 соединены между собой конструктивно посредством их рам, а также они соединены между собой функционально в единую технологическую линию так, как это показано на структурной схеме (фиг. 2).
В случае выполнения линии из модулей, каждый из которых имеет свою раму, на стойках рам модулей между полом цеха и торцом стойки устанавливают винтовые опоры для точной установки модулей в заданном проектном положении, учитывающем положение движущихся вдоль линии нитей ровинга, сердечника арматуры и готовой арматуры. При этом отдельные рамы модулей, в случае модульного исполнения линии, могут располагаться со смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости в зависимости от монтажных возможностей и особенностей площади, на которой располагается линия.
Существенно, что в линию введен такой модуль 35 намотки жгута на сердечник арматуры (фиг. 2), который содержит маховик 32, направляющие 33 и натяжной механизм 34, причем маховик 32 выполнен съемным и в одном из вариантов на нем установлена одна катушка 1 обмоточного жгута 28 (фиг. 13), а другие съемные маховики могут иметь несколько катушек 1 (фиг. 14-16), при этом все маховики являются взаимозаменяемыми. Маховик установлен на ступице (не показана), которая соединена с приводом вращения маховика, причем маховик расположен за распределителем нитей по ходу движения нитей 2. На маховике 32 с возможностью вращения установлены катушка 1 или несколько катушек. При работе модуля 35 каждый обмоточный жгут 28 с усилием вдавливания наматывается на поверхность сердечника 26 арматуры (фиг. 17) и формирует в сердечнике канавку. Расположенный в канавке виток жгута прочно сцепляется с сердечником при задаваемой высоте витка жгута над поверхностью сердечника, что существенно повышает прочность сцепления витков жгута с сердечником и несущую способность арматуры. Существенно, что жгуты 28 арматуры изготавливают на отдельном модуле 35 (фиг. 1) технологической линии, параллельно установленном с линией в зоне между модулями 25 и 35. Существенно также, что печь 37 выполнена из множества соединенных между собой секций, разделенных стенками 61 (фиг. 8) с отверстиями 62 в стенках 61 для прохождения через них арматуры. Также существенно, что в секциях печи расположены отдельные друг от друга нагреватели 38 и 39, имеющие разную мощность с возможностью раздельной регулировки температуры в каждой секции, отдельно от других секций, путем изменения температуры нагрева каждого нагревателя.
Работает технологическая линия следующим образом. Сматывают с катушек-бобин 1 (фиг. 1, 3) нити 2 ровинга, находящиеся на стеллаже 3, разделяют нити гребенкой 4 в положение их пропитки связующим, и перемещают каждую нить в пучке нитей от места расположения бобин к месту сушки и нагревания нитей. В процессе перемещения нитей их поддерживают от провисания в состоянии натяжения (в пределах допускаемой прочности на разрыв) устройством 5 предварительного натяжения нитей. Сматывание, перемещение и натяжение нитей пучка осуществляют от инерционного движения пучка нитей. Указанное устройство 5 содержит направляющие в виде штанг 6-9 (фиг. 3), огибаемых нитями 2 с целью придания нитям определенной траектории движения и предварительного натяжения. Указанные операции выполняются модулем 10 подачи нитей. Модуль 10 входит в состав технологической линии, составленной из отдельных модулей.
Далее, при поступлении нитей 2 в модуль сушки нитей (фиг. 4), каждую нить сушат и нагревают путем ее обдува снизу вверх направленным потоком горячего воздуха, нагретого в пределах 60-90°С и под давлением от нагнетателей 11 нагретого воздуха, установленных под термокамерой 12. При этом каждую нить перемещают в модуле сушки нитей в сторону от модуля 10.
Нити перемещают через гребенки 13 и направляющие-тэны 14. В другом варианте каждую нить сушат и нагревают контактным способом путем ее протаскивания через полую нагретую трубку тэна.
Операции сушки нитей осуществляют модулем 15 сушки, конструктивно и функционально связанным с модулем подачи нитей. Эта связь осуществлена посредством соединенных между собой рам модулей 10 и 15.
При работе линии все ее модули соединены также между собой нитями ровинга, переходящими в готовую арматуру, выполняющую в линии функции тягового элемента в приводе перемещения нитей вдоль линии, поскольку жесткий стержень готовой арматуры соединен с тянущими парами роликов 42 и 43 с приводом 44 их вращения. После выполнения операции сушки нитей их пропитывают в ванне 16 связующим 17 (фиг. 5), для чего перемещают каждую нить 2 ровинга через ванну 16, в которой нить пропитывают связующим. Пропитку осуществляют путем окунания каждой нити в ванну со связующим до полного ее погружения в связующее 17 с помощью направляющих штанг 18, обеспечивающих полное погружение нитей в связующее. До момента окунания нитей в ванну их разделяют - протаскивают каждую отдельную нить через гребенку 19 (фиг. 5) с направляющими. После пропитки нитей ее перемещают вместе с другими нитями в сторону от ванны 16. Операцию пропитки нитей осуществляют модулем 20 пропитки. При выполнении описанных операций каждая отдельная нить ровинга не соприкасается с другой нитью. Такое условие обработки каждой нити выбрано исходя из требований качественного обеспечения контроля за состоянием каждой нити в отдельности с целью повышения качества и прочности готовой арматуры.
С модулем 20 (фиг. 5) спарен модуль отжима нитей 2 от связующего, отжим осуществляют после пропитки и выхода из ванны 16 каждой нити, которую сначала пропускают через элементы 21 механизма натяжения нитей по зигзагообразной траектории. Далее отжимают от каждой нити излишки связующего путем прижима пропитанной нити пластиной 22 к нижней отжимной штанге 23 и при этом регулируют усилие прижимной пластины прижимным механизмом, находящимся в штанге 23. Данным усилием регулируют отжим связующего от нити и содержание связующего в нити, причем доводят содержание связующего в нити в пределах: связующее 5-25%, нить 95-75%. Пропитанной нити с указанным содержанием в ней связующего придают твердость в продольном направлении, для чего после отжима от нее связующего нить натягивают приводными (имеющими привод вращения) элементами натяжения 21 и 22 до состояния точного в ней содержания связующего. Далее нити 2 пропускают через вторую гребенку 19 (фиг. 7) другого модуля и направляющую 24 с отверстиями. При этом, существенно, что после отжима нитей 2 в модуле 25, нити 2 натягивают и придают им положение, параллельное другим нитям (фиг. 5). После установления параллельности нитей их пропускают через направляющую 24 (фиг. 5), которая формирует из нитей 2 заготовку сердечника 26 арматуры (фиг. 7). В модулях 25 и 35 проводят отжим связующего от нитей, их натяжение и соединение нитей в сердечник 26 арматуры. В процессе формирования заготовки сердечника 26 нити 2 сердечника соединяют своими боковыми сторонами в пучок нитей, представляющий собой заготовку сердечника арматуры. Одновременно с выполнением вышеуказанных операций, связанных с изготовлением упомянутого сердечника 26 арматуры, изготавливают в модуле 30 (фиг. 1, 6) из других нитей 27 ровинга обмоточные жгуты 28 арматуры, одновременно несколько жгутов 28, посредством устройства, которое описано ниже. Каждый жгут 28 изготавливают путем скручивания нитей 27 вокруг продольной оси жгута и одновременного натяжения нитей жгута при их скрутке. Скручивание и натяжение нитей 27 производят механизмом 29 натяжения и скручивания нитей. Путем увеличения усилий скручивания и натяжения придают жгуту перед его намоткой на сердечник твердость большую в сравнении с твердостью сердечника 26 арматуры. Эти операции выполняют в модуле 30 изготовления жгутов 28. Жгуты 28 изготавливают сухими, для чего каждую нить 27 подают в модуль 30 в сухом состоянии.
Одним сухим жгутом 28 или несколькими сухими жгутами, например тремя жгутами, одновременно с трех сторон по периметру жгута обматывают заготовку сердечника 26 (фиг. 1, 7) и жгутами 28 формируют из него округлую форму сердечника арматуры, сдавливая жгутами нити сердечника с боковых сторон сердечника к его осевой линии, при этом из жгутов 28 формируют зацепы 31 арматуры, расположенные на заготовке сердечника 26. При формировании округлой формы сердечника жгутами их располагают равномерно по периметру сердечника и наматывают на сердечник с одинаковым усилием. Обмотку сердечника 26 осуществляют обмоточным устройством, включающим маховик 32, направляющие 33, натяжной механизм 34 и другие элементы. При намотке каждого жгута 28 на сердечник в него вдавливают жгут до момента образования четко выраженной канавки в сердечнике. При этом формируют жгутом глубину канавки, которая должна быть меньше высоты зацепа 31 от поверхности сердечника 26. Глубину вдавливания жгута в сердечник регулируют путем изменения натяжения каждого жгута, изменения угла навивки жгута 28 на сердечник, равного углу расположения жгута 28 к продольной оси сердечника в процессе навивки жгута, изменением угла охвата сердечника жгутом, а также путем изменения скорости навивки жгутов на сердечник. Эти операции выполняют и контролируют модулем 35 намотки жгута.
Полученную неотвержденную арматуру 36 (заготовку арамтуры) с зацепами 31 на ней перемещают в полость печи 37 (фиг. 8) и в процессе ее перемещения выдерживают витки жгута (зацепы) на сердечнике до момента полной пропитки витков связующим от контакта с сердечником. При этом в процессе перемещения арматуры витки жгутов пропитываются и одновременно нагреваются в печи 37, которая выполнена из отдельных последовательно расположенных секций, разделенных перегородками с отверстиями в них для прохождения арматуры. В каждой секции отдельно от других установлен нагреватель 38 или нагреватель 39. Нагрев воздуха в печи осуществляют нагревателями 38 и 39 до температуры 150-400°С, а нагрев арматуры в печи осуществляют постепенно и ступенчато так, что в каждой последующей секции печи температуру воздуха повышают или понижают в сравнении с температурой воздуха в предыдущей или последующей секции печи. Это производят с целью исключения закипания и выгорания связующего и обеспечения заданного режима полимеризации, обеспечивающего повышение прочности связующего и арматуры. Перемещение арматуры в печи осуществляют до момента полной полимеризации связующего при прохождении стержня арматуры через печь со скоростью 1,0-10,0 м/мин. Средством контроля пропитки жгута 28 на сердечнике контролируют степень пропитки жгута связующим от контакта с сердечником и при этом регулируют скорость прохождения стержня арматуры через секции печи 37. Операции пропитки жгута связующим и операция сушки арматуры выполняются в модуле 40 сушки арматуры, пропитки витков жгутов 28 и полимеризации.
От модуля 40 осуществляется перемещение стержня готовой арматуры 41 (фиг. 9) приводными парами роликов 42 и 43 от привода 44, выполняющего протаскивание всех нитей арматуры, а также протаскивание неотвержденной арматуры 36 и отвержденной арматуры 41 после печи через все вышеуказанные модули технологической линии. Для перемещения нитей ровинга и сердечника арматуры, а также готовой арматуры (после ее изготовления) перед пуском линии в работу в ее соответствующие модули заправляют нити 2 ровинга для формирования сердечника арматуры, а также нити 27 для формирования жгутов арматуры. После заправки нитей их пропускают через пары поджатых друг к другу роликов 42 и 43 и, таким образом, связывают пучок нитей с приводом 44. После этого привод включают в работу. При включении привода 44 включаются в работу модули линии. Перемещение арматуры 41 осуществляется модулем 45 перемещения арматуры. Указанным перемещением отвержденной арматуры 41 осуществляют ее подачу в модуль охлаждения арматуры (фиг. 10), в котором арматуру охлаждают подаваемой из корпуса 46 теплой водой или теплым воздухом от насоса 47. Температуру этих охлаждающих сред регулируют в пределах такой температуры, которая на 16-45°С ниже температуры горячей арматуры, выходящей из печи. Затем арматуру охлаждают в резервуаре 48 водой, температуру которой устанавливают в пределах между температурой указанных охлаждающих сред и температурой воды в резервуаре 49. Температуру воды в резервуаре 49 устанавливают ниже температуры воды в резервуаре 48. Операции охлаждения арматуры осуществляют в модуле 50 охлаждения арматуры.
После охлаждения арматуру 41 перемещают на стол приемника 51 (фиг. 11). Арматуру для торцовки (нарезки по размерам) направляют на ограничитель 52, отключающий привод 44 и включающий отрезной круг 53. Арматуру для наматывания в бухту соединяют с приводным барабаном 54 (фиг. 12), включают его привод и наматывают арматуру на барабан. В случае намотки арматуры на барабан перемещение арматуры и нитей ровинга через модули линии осуществляется от привода вращения барабана, при этом привод 44 тянущих роликов отключается автоматически.
Линией предусмотрена мгновенная торцовка арматуры без отключения привода 44 перемещения арматуры на момент ее торцовки, поскольку гибкость и длина арматуры обеспечивает возможность такой мгновенной торцовки без остановки процесса изготовления арматуры и ее перемещения вдоль линии. Торцовка арматуры или намотка арматуры в бухту на барабан осуществляются приемным модулем 55.
Поскольку модули линии соединены электрическим кабелем 56 (фиг. 1,2) системы управления с пультом 57 (фиг. 1) и управляющей аппаратурой 59, входящей в состав модуля 60 управления технологической линией, то все выполняемые вышеуказанные операции выполняются по заданной программе в автоматическом режиме.
Существенно также, что каждый обмоточный жгут 28 (фиг. 17) вдавливается в сердечник 26 арматуры и формирует при этом в сердечнике канавку. Расположенный в канавке виток жгута сцепляется с сердечником при определенной задаваемой высоте расположения части витка жгута в канавке и большей его части над поверхностью сердечника. Этот регулируемый процесс укладки жгута в канавку существенно повышает прочность сцепления витков жгута с сердечником. Процесс также обеспечивает четкую геометрию каждого витка жгута на поверхности арматуры, без расплющивания витков, что повышает несущую способность арматуры. Исключение расплющивания витков связано с большой плотностью и твердостью жгута 28, навиваемого на сердечник арматуры.
Существенно, что жгуты 28 арматуры изготавливают на отдельном модуле 35 технологической линии, параллельно установленном с линией в зоне между модулем пропитки и печью. Также существенно, что при прохождении арматуры через секции печи, температуру в секциях автоматически волнообразно изменяют в зависимости от температуры связующего арматуры для улучшения процесса полимеризации.
Процесс производства арматуры данной технологической линией обеспечивает повышение прочности арматуры и ее несущей способности путем выбора оптимального соотношения плотности сердечника арматуры и плотности наматываемых на него жгутов, путем повышения параллельности нитей в сердечнике арматуры, улучшения процесса полимеризации, исключения растрескивания связующего и сохранения его упругости, повышения прочности соединения каждого зацепа с сердечником при наибольшей высоте зацепа над поверхностью сердечника, что в итоге позволяет существенно повысить качество арматуры - ее прочность на разрыв, прочность соединения с бетоном и несущую способность, воспринимать знакопеременные изгибающие нагрузки на бетонных конструкциях.