УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В ДВИЖУЩЕЙСЯ ЛЕНТЕ ИЗ ЖГУТОВ ОРГАНИЧЕСКИХ, УГЛЕРОДНЫХ И СТЕКЛЯННЫХ ВОЛОКОН

Полезная модель относится к измерительной технике 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 температуры состояния полимерного связующего вещества, а также в зависимости от режимов термоотверждения.
5
Известно устройство для непрерывного ультразвукового контроля процентного содержания связующего вещества в ленте из жгутов углеродных волокон, содержащее излучающий и приемный пьезоэлементы (Патент RU №1749824, МПК G01 №29/00, 1992).
4
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 между излучающим и приемным пьезоэлементами и определение по полученным данным процентного содержания связующего в ленте (Авторское свидетельство SU №442904, МПК G01 №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.
5
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 для измерения скорости ультразвуковых колебаний вдоль жгута углеродных волокон, в котором излучающий и приемный пьезоэлементы размещены в неподвижных трубчатых стержнях, расположенных параллельно на фиксированном расстоянии один от другого, электрически и акустически изолированные концы которых закреплены на корпусе рамного типа, причем пьезоэлементы установлены и зафиксированы в каналах неподвижных трубчатых стержнях по радиальным плоскостям симметрии, при этом охват ленты из жгутов трубчатых стержней с приемным и передающем пьезоэлементами одинаков и всегда остается постоянным в процессе измерения (Патент RU №2208228, МПК C2 G01 №28/18, 2000).
Однако данное устройство не учитывает изменения охвата ленты из жгутов трубчатых стержней с пьезоэлементами, что влияет на амплитудно-фазовые характеристики (АФХ) приемного пьезоэлемента, т.е. точность измерения скорости ультразвуковых колебаний (УЗК), а также при модернизации или конструировании лентопротяжного тракта не всегда удается разместить в нем устройство рамного типа.
Настоящей задачей является создание устройства для определения скорости УЗК в движущейся ленте из жгутов органических, углеродных и стеклянных волокон на фиксированном расстоянии по ее длине с учетом угла охвата лентой из жгутов стержней с пьезоэлементами, а также экономия материалов и размеров лентопротяжного тракта.
Техническим результатом от использования полезной модели является повышение надежности и точности измерения скорости УЗК в ленте из жгутов, качества и прочности изделий из нее изготовленных.
Настоящая задача решается и технический результат достигается за счет изменения конструкции устройства посредством установки трубчатые стержней с излучающим и приемным пьезоэлементами зафиксированными в каналах по радиальным плоскостям симметрии размещаются параллельно на фиксированном расстоянии один от другого электрически и акустически изолированные концы которых закрепляются на поворотную планку устройства натяжения ленты из жгутов.
Это техническое решение позволяет повысить точность измерения скорости УЗК вдоль ленты из жгутов с учетом ее охвата трубчатых стержней с излучающим и приемным пьезоэлементами, связанного с углом поворота поворотной планки устройства для натяжения ленты из жгутов, а также позволяет экономить материал и размеры лентопротяжного тракта за счет исключения корпуса рамы из него.
Отличительными особенностями устройства являются признаки:
- закрепление электрически и акустически изолированных концов трубчатых стержней на фиксированном расстоянии один от другого на поворотную планку устройства натяжения ленты из жгутов;
- определение скорости УЗК в ленте из жгутов вдоль ее направления с учетом охвата трубчатых стержней, связанного с углом поворота поворотной планки устройства для натяжения ленты из жгутов;
- экономия материалов и размеров лентопротяжного тракта.
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 результата. Размещение трубчатых стержней с излучающими и приемными пьезоэлементами, расположенных параллельно на фиксированном расстоянии один от другого закрепленными электрически и акустически изолированными концами на поворотной планке устройства натяжения ленты из жгутов, позволяет измерять скорость УЗК в продольном направлении с учетом углов поворота поворотной планки устройства для натяжения ленты из жгутов, связанного с охватом трубчатых стержней с пьезоэлентами, что позволяет повысить точность измерения УЗК.
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 измерения скорости распространения УЗК в ленте из жгутов, что характеризует предложенные технические решения существенными отличиями 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, являются оригинальными, полученные творческим путем, соответствуют критерию «изобретательский уровень».
Сущность полезной модели поясняется чертежом и кратким описанием.
На фиг. 1 поперечное сечение устройства вдоль ленты из жгутов.
Устройство для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в движущейся ленте из жгутов органических, углеродных и стеклянных волокон, фиг. 1 содержит трубчатые стержни с пьезоэлементами 1, расположенных параллельно на фиксированном расстоянии один от другого, закрепленных электрически и акустически изолированными концами на поворотной планке 2 устройства для натяжения ленты из жгутов 3.
Настоящее устройство работает следующим образом.
Измерение скорости распространения ультразвуковых колебаний в ленте из жгутов в ее продольном направлении на фиксированном расстоянии между параллельно расположенными трубчатыми стержнями с пьезоэлементами 1, зафиксированными по радиальным плоскостям симметрии и закрепленными электрически и акустически изолированными концами на поворотной планке устройства 2 для натяжения ленты из жгутов 3 с учетом экспериментально определенного углового коэффициента, зависящего от углов поворота подвижной планки устройства 2, что позволяет измерять скорость распространения ультразвуковых колебаний в ленте из жгутов с учетом ее углов охвата трубчатых стержней с пьезоэлементами 1.
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 не превышает 2%.
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.
Использование устройства для определения скорости распространения ультразвуковых колебаний в движущейся ленте из жгутов органических, углеродных и стеклянных волокон в реальных условиях производства показало положительные результаты.
Таким образом, новые технические решения эффективно воспроизводятся промышленным путем, подтверждают новый технический результат по сравнению с известным уровнем техники и соответствуют критерию «промышленная применимость».