ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ АРМАТУРЫ

Заявляемая полезная модель относится к технологическим линиям, предназначенным для изготовления неметаллических арматурных элементов, и может быть использована для армирования обычных и предварительно напряженных строительных конструкций.
Известна технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры по патенту РФ №2075577, МПК Е04С 5/07 (опубл. 20.03.1997), включающая шпулярник с установленными на его осях бобинами с ровингом, камеру отжига, пропиточные камеры с натяжным устройством, формовочный узел с блоком фильер, камеры предварительной полимеризации с обмотчиком, полимеризационные камеры, узлы для сматывания и резки арматуры, тянущее устройство, натяжные блоки, смонтированные на шпулярнике после каждой бобины, выравнивающее устройство, установленное перед камерой отжига и взаимодействующее с натяжными блоками, модульное устройство, расположенное после пропиточной камеры, при этом оси шпулярника выполнены с возможностью вращения, а пропиточная камера имеет фторопластовое покрытие на внутренних стенках и днище, выполненном с уклоном к центру камеры. Выравнивающее устройство выполнено в виде гребенки, снабженной фарфоровыми вставками. Блок фильер формовочного узла выполнен из фторопласта, камера отжига снабжена высокочастотным нагревателем и выполнена с возможностью работы в импульсном режиме. Технологическая линия снабжена узлом нанесения адгезионного или пленочного покрытия.
Недостатком данного технического решения является сложность и невысокая производительность линии, а также невозможность получения композитной арматуры с высокими анкерующими свойствами.
Известна также технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры (Фролов Н.Л. «Стеклопластиковая арматура и стеклобетонные конструкции», Москва, Стройиздат, 1980 г. с.20-24), включающая шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, устройство спиральной намотки, полимеризационные камеры, тянущее устройство, узлы резки и сматывания. Недостатком указанной технологической линии является ее сложность и недостаточно высокая производительность.
Из существующего уровня техники известна технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры, включающая последовательно установленные шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, устройство спиральной намотки, полимеризационные камеры, тянущее устройство, смотчик обмоточного жгута, узел резки и сматывания (патент РФ №2287646, МКл. Е04С 5/07, опубликованный 20.11.2006 г.). Недостатком этого устройства является его невысокая производительность, а также ограниченный ассортимент изготовляемой неметаллической арматуры.
Наиболее близкой конструкцией к заявляемому техническому решению является технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры, включающая последовательно установленные шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, формовочный узел, устройство спиральной намотки, по крайней мере, одну полимеризационную камеру, узел водяного охлаждения, тянущее устройство, смотчик обмоточного жгута, узел резки и сматывания (см., напр. RU 90470 U1, опубл. 10.01.2010, кл. МПК Е04С 5/07). Недостатком этого устройства является неполная по объему пропитка нитей ровинга составом смол, возникает необходимость снижения скорости прохода нитей через пропиточную ванну, что, в свою очередь, приводит к понижению производительности технологической линии. Также, при существующем методе отжима нитей ровинга от лишней смолы, пропуская их через прорези в полиуретановой ленте, происходит разрыв части волокон, что ухудшает технические характеристики изготавливаемой арматуры.
Кроме того, общим недостатком известных на сегодняшний день технологических линий для изготовления неметаллической арматуры является использование в их составе полимеризационных камер, изготавливаемых из цилиндрических толстостенных (10-12 мм) труб диаметром около 270 мм, внутри которых устанавливаются электрические теплоэлектронагреватели и датчики температуры, и соединяющихся между собой болтами. Данная конструкция полимеризационных камер имеет ряд неудобств. При перегорании хотя бы одного теплоэлектронагревателя (ТЭНа), а это происходит часто, необходимо вытащить изготавливаемую арматуру, разобрать два соединения и практически на ощупь поменять ТЭН, а потом вновь монтировать. Необходимо задействовать как минимум двух человек. При остановке линии по каким-либо причинам, изготавливаемая арматура внутри камер сгорает. При очередном запуске линии необходимо протягивать нити через камеры, общая длина которых обычно составляет 4-5 метров.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является упрощение процессов пропитки и отжима нитей ровинга с одновременным улучшением технических характеристик изготовляемой арматуры, облегчение технического обслуживания технологической линии, снижение энергопотребления.
Поставленная задача решается за счет того, что в технологической линии для изготовления неметаллической арматуры, включающей последовательно установленные шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, формовочный узел, устройство спиральной намотки, по крайней мере, одну полимеризационную камеру, узел водяного охлаждения, тянущее устройство, смотчик обмоточного жгута, узел резки, согласно техническому решению, пропиточная ванна имеет плавноизогнутое днище, снабжена валом и регулируемым отжимным устройством, содержащим полиуретановую ленту, выполненную с возможностью контакта с валом на уровне ниже верхней точки вала со стороны подачи ровингов, натяжное устройство состоит из, по крайней мере, двух установленных по разные стороны от вала натяжных роликов, один из которых выполнен регулируемым по высоте, а полимеризационная камера выполнена с откидным верхом и снабжена, по крайней мере, одним теплоотражателем и, по меньшей мере, одним термоэлектронагревателем, при этом ее днище, стенки и откидной верх выполнены многослойными, предпочтительно, трехслойными.
Днище пропиточной ванны может иметь полуцилиндрическую форму.
Вал пропиточной ванны может быть выполнен полым металлическим с никелированной поверхностью.
Радиус вала пропиточной ванны может быть на 0,5-1 см меньше радиуса искривления днища пропиточной ванны.
Внутренний и внешний слои стенок, днища и откидного верха полимеризационной камеры могут быть выполнены из металла, а средние слои могут быть выполнены из теплоизоляционного материала.
Внутренний и внешний слои стенок полимеризационной камеры могут быть выполнены из металла толщиной 2-4 мм.
Откидной верх полимеризационной камеры может быть выполнен полуцилиндрическим.
Полимеризационная камера может иметь днище, выполненное в виде продолговатой ванночки.
Теплоотражатель может представлять собой хромированный металлический лист.
Узел водяного охлаждения может быть выполнен длиной 2-2,5 м.
Тянущее устройство может представлять собой систему, по меньшей мере, четырех валов, установленных попарно по условной оси, перпендикулярной протягиваемой неметаллической арматуре, без зазора относительно друг друга, при этом валы, установленные с одной стороны неметаллической арматуры будут являться приводными, а валы, установленные с другой ее стороны, подпружиненными.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является упрощение процессов пропитки нитей ровинга с одновременным улучшением качества пропитки за счет снабжения пропиточной ванны валом и выполнения натяжного устройства из, по крайней мере, двух установленных по разные стороны от вала натяжных роликов, один из которых выполнен регулируемым по высоте; упрощение процессов отжима нитей ровинга с одновременным улучшением технических характеристик изготовляемой арматуры путем исключения разрывов ниток ровинга при отжиме лишней смолы за счет выполнения регулируемого отжимного устройства, содержащим полиуретановую ленту, выполненную с возможностью контакта с валом пропиточной ванны на уровне ниже верхней точки вала; облегчение технического обслуживания технологической линии при смене пропиточного раствора в пропиточной ванне за счет выполнения ее днища плавноизогнутым, а также при чистке внутренней части полимеризационной камеры или при аварийном ремонте, связанном с перегоранием расположенного в полимеризационной камере термоэлектронагревателя, за счет выполнения полимеризационной камеры с откидным верхом; снижение энергопотребления за счет снабжения полимеризационной камеры, по крайней мере, одним теплоотражателем и выполнения ее днища, стенок и откидного верха многослойными, предпочтительно, трехслойными.
Техническое решение иллюстрируется следующими графическими материалами и примерами выполнения, не охватывающими и, тем более, не ограничивающими весь объем притязаний данного технического решения:
на фиг.1 - изображена схема технологической линии для изготовления неметаллической арматуры,
на фиг.2 - изображена пропиточная ванна с отжимным и натяжным устройствами, продольный разрез;
на фиг.3 - изображена полимеризационная камера, поперечный разрез;
на фиг.4 - изображено тянущее устройство продольный разрез.
Технологическяя линия для изготовления неметаллической арматуры состоит из последовательно установленных, шпулярника с бобинами 1 ровингов, выравнивающего устройства 2, камеры 3 отжига, пропиточной ванны 4 с отжимным и натяжным устройствами 5,6 соответственно, формовочного узла 7, устройства 8 спиральной намотки, по крайней мере, одной полимеризационной камеры 9, узла 10 водяного охлаждения, тянущего устройства 11, смотчика 12 обмоточного жгута, узла 13 резки арматуры. Пропиточная ванна 4 имеет плавноизогнутое днище 14. Она снабжена валом 15 и регулируемым отжимным устройством 5. Регулируемое отжимное устройство 5 содержит полиуретановую ленту 16, выполненную с возможностью контакта с валом 15 на уровне ниже верхней точки вала 15 со стороны подачи пучков ровинга. Натяжное устройство 6 состоит из, по крайней мере, двух установленных по разные стороны от вала 15 натяжных роликов 17 и 18. Натяжной ролик 18 выполнен регулируемым по высоте. Полимеризационная камера 9 выполнена с откидным верхом 19 и снабжена, по крайней мере, одним теплоотражателем 20 и, по меньшей мере, одним термоэлектронагревателем 21. Стенки полимеризационной камеры 9 выполнены многослойными, предпочтительно, трехслойными.
В предпочтительном варианте выполнения днище 14 пропиточной ванны 4 имеет полуцилиндрическую форму. Вал 15, которым снабжена пропиточная ванна 4, выполнен полым металлическим с никелированной поверхностью, радиус которого на 0,5-1 см меньше наибольшей глубины самой пропиточной ванны 4.
Кроме того, полимеризационная камера 9 имеет днище, выполненное в виде продолговатой ванночки. Откидной верх 19 полимеризационной камеры 9 выполнен полуцилиндрическим. Внутренний и внешний слои 22, 23 многослойных стенок, днища и откидного верха 19 полимеризационной камеры 9 выполнены, предпочтительно, из металла толщиной 2-4 мм, а средние слои 24 выполнены из теплоизоляционного материала. Теплоотражатель 20 представляет собой хромированный металлический лист.
В предпочтительном варианте выполнения тянущее устройство 11 представляет собой систему, по меньшей мере, четырех вытяжных валов 25, 26, 27, 28, установленных попарно по условной оси, перпендикулярной протягиваемой неметаллической арматуре 29, без зазора относительно друг друга. Вытяжные валы 26, 28, установленные с одной стороны неметаллической арматуры являются приводными. Вытяжные валы 25, 27, установленные с другой ее стороны, подпружинены. Благодаря такому выполнению тянущего устройства увеличивается сила трения между изготавливаемой арматурой 29 и тянущим устройством 11 и обеспечивается возможность изготовления арматуры диаметром до 21 мм и более.
Для предотвращения поступления арматуры на тянущее устройство 11, смотчик 12 обмоточного жгута и на узел 13 резки арматуры в мягком, неостывшем состоянии, что ухудшает процесс резки, и для уменьшения расхода полиуретана на вытяжных валах 25-28, узел водяного охлаждения целесообразно выполнять длиной 2-2,5 м.
Технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры работает следующим образом. Ровинги из минеральных (стеклянных, базальтовых, углеродных и др.), полимерных (капроновых, полиэфирных и др.), а также волокон растительного происхождения с бобин 1 проходят через выравнивающее устройство 2. Выравнивающее устройство 2, выполненное в виде гребенки, формирует пучки ровингов, поступающие в камеру 3 отжига. Кроме того, оно несет дополнительную функцию разделения, которое необходимо для того, чтобы пучки ровинга не перепутывались между собой. В камере 3 отжига происходит удаление влаги при температуре обработки 180-280°С. Затем пучки ровингов поступают в пропиточную ванну 4, заполненную полимерным связующим с температурой 40-80°С. Конструкция пропиточной ванны 4 такова, что нижняя часть вала 15 находится в полимерном связующем, например, смоле. При вращении вала 15 остающаяся на его поверхности смола пропитывает нитки ровинга. Регулируемое отжимное устройство 5 с помощью полиуретановой ленты 16 снимает лишнюю смолу, расплющивая нитки практически до минимальной толщины, что в свою очередь позволяет пропитаться смолой ровингу по всему объему. Отжатая смола постоянно стекает вниз по поверхности вала 15 в пропиточную ванну 4, благодаря выполнению полиуретановой ленты 16 с возможностью контакта с валом 15 на уровне ниже его верхней точки со стороны подачи пучков ровинга. За счет постоянного вращения вала 15 нитки ровинга, подходящие к полиуретановой ленте, постоянно находятся в отжимаемой им смоле, что дополнительно улучшает их пропитку. Вращение вала 15 происходит за счет сил трения ниток о его поверхность. Для увеличения площади соприкосновения ниток и поверхности вала 15 пропиточная ванна 4 снабжена натяжным устройством 6, состоящим в предпочтительном варианте из двух установленных по разные стороны от вала 15 натяжных роликов 17,18 диаметром 1-2 см. Натяжной ролик 18 регулируется по высоте для изменения площади соприкосновения отжатых ниток с поверхностью вала 15. Данный метод отжима предотвращает даже частичный разрыв тексов пучков ровинга, что значительно улучшает технические характеристики изготовляемой арматуры.
Далее пучки ровингов поступают в формовочный узел 7, проходя через сквозные периферийные отверстия его формовочного диска 30, соединенного кронштейнами с формовочной цилиндрической трубкой 31, где из пучков ровингов формируется тело арматуры. Проходя через полый сменный наконечник 32, который установлен на конце формовочной цилиндрической трубки 31, тело арматуры принимает цилиндрическую форму и поступает в устройство 8 спиральной намотки, где обматывается жгутом из того же материала, в результате чего образуется стержень с периодическим профилем арматуры. Для образования четко выраженного периодического профиля арматуры обмоточный жгут должен быть круглым в сечении и достаточного диаметра для образования рельефа. Глубина вдавливания обмоточного жгута регулируется сжатием пружины на катушке с ровингом на устройстве 8 спиральной намотки. Оптимальная глубина вдавливания жгута в стержень - это половина диаметра жгута, что обеспечивает хорошее сцепление жгута со стержнем и арматуры с бетоном. Пропитка обмоточного жгута полимерным связующим осуществляется за счет избытка смолы в массиве арматуры. Расстояние от наконечника до места намотки должно находиться в пределах 2-3 диаметров изготавливаемой арматуры, что обеспечивает плотное прилегание и вдавливание обмоточного жгута, а также предотвращает скручивание ровингов, которое может ухудшить качество арматуры. Регулируется это расстояние вручную.
Далее стержень поступает в полимеризационную камеру 9, где подвергается воздействию температуры до 400°С. Из полимеризационной камеры 9 стержень вытягивается через узел 10 водяного охлаждения тянущим устройством 11 и подается на смотчик 12 обмоточного жгута и узел 13 резки арматуры. Для наиболее полного охлаждения изготавливаемой арматуры узел 10 водяного охлаждения целесообразно выполнять длиной 2-2,5 м. Кроме того, при улучшении охлаждения уменьшается расход полиуретана на вытяжных валах.
Представленная технологическая линия отличается низким энергопотреблением, проста в обслуживании и позволяет производить качественную продукцию с высокими техническими характеристиками.