УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ

Заявляемая полезная модель относится к устройствам, предназначенным для изготовления неметаллических арматурных элементов, используемых в строительстве для армирования обычных и предварительно напряженных строительных конструкций.
Известно устройство для изготовления неметаллической арматуры по патенту РФ №2075577, МПК E04C 5/07 (опубл. 20.03.1997), включающее 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.
Недостатком данного технического решения является сложность и невысокая производительность линии, а также невозможность получения композитной арматуры с высокими анкерующими свойствами.
Известно также устройство для изготовления неметаллической арматуры (Фролов Н.Л. «Стеклопластиковая арматура и стеклобетонные конструкции», Москва, Стройиздат, 1980 г. с.20-24), включающее 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 указанного устройства является ее сложность и недостаточно высокая производительность.
Из существующего уровня техники известно устройство 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, МПК E04C 5/07, опубликованный 20.11.2006 г.). Недостатком этого устройства является его невысокая производительность, а также ограниченный ассортимент изготовляемой неметаллической арматуры.
Также известно устройство для изготовления неметаллической арматуры, включающее 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, МПК E04C 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 устройства. 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.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для производства композитной арматуры, включающее последовательно установленные шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающую гребенку, узел сушки, пропиточную ванну, формовочный узел, по крайней мере, одну полимеризационную камеру, ванну водяного охлаждения, протяжные ролики и отрезной узел (см., напр., RU 107803, опубл. 27.08.2011 Бюл. №24).
Общим недостатком известных на сегодняшний день устройств является низкая производительность и, как следствие, высокое энергопотребление.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является повышение производительности изготовления композитной арматуры.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для производства композитной арматуры, включающем последовательно установленные шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающую гребенку, узел сушки, пропиточную ванну, формовочный узел, по крайней мере, одну полимеризационную камеру, ванну водяного охлаждения, протяжные ролики и отрезной узел, согласно техническому решению, формовочный узел включает раму, на которой установлены перпендикулярно направлению перемещения ровингов формовочные диски со сквозными отверстиями для пропуска ровингов, соосно формовочным дискам на раме установлены формовочные трубки для пропуска отдельных пучков ровингов и шарнирно закрепленные диски спиральной намотки, каждый из которых имеет отверстие в центре с пропущенной через него направляющей трубой для пропуска внутри нее пучка ровингов, при этом диски спиральной намотки кинематически связаны с помощью ременных передач с общим валом двигателя.
Отрезной узел может быть выполнен в виде отрезной каретки, установленной в направляющих с возможностью перемещения вдоль них и снабженной прижимной планкой и циркулярной пилой с пневмоприводом, установленной с возможностью перемещения относительно каретки в направлении, перпендикулярном направлению движения арматуры, кроме того каретка снабжена возвратным грузом на гибкой связи для возврата каретки в исходное положение.
Формовочный узел может быть снабжен наклонным корытообразным лотком для отекания излишков связующего, расположенным под формовочными дисками.
Формовочный узел может быть снабжен дополнительными наклонными корытообразными лотками для отекания излишков связующего, установленными перед дисками спиральной намотки.
Каждый дополнительный наклонный корытообразный лоток может быть снабжен втулкой из материала с малым коэффициентом поверхностного натяжения, расположенной в боковой его стенке.
Формовочные трубки для пропуска пучка ровингов могут быть снабжены втулками из материала с малым коэффициентом поверхностного натяжения.
Каждый диск спиральной намотки может иметь консольно закрепленные на нем держатель, представляющий собой стержень, выполненный с возможностью размещения на нем бобины с обмоточным жгутом и ее фиксации посредством фиксатора, размещенного на его свободном конце, а также стержень с кольцом на его свободном конце для запасовки обмоточного жгута.
Пропиточная ванна может быть выполнена трапециевидной в ее продольном сечении, над пропиточной ванной установлены барабан с возможностью вращения, прижимная планка для отжима излишков связующего, по крайней мере, три металлические поперечно расположенные планки для пропуска ровингов по ломаной линии с целью дополнительного отжима, а также две выравнивающие гребенки.
Сквозные отверстия формовочных дисков могут быть снабжены вставками в виде втулок, выполненных из материала с малым коэффициентом поверхностного натяжения, предпочтительно, керамики или тефлона.
Устройство может быть дополнительно снабжено приспособлением для отжима излишков связующего, установленным после формовочного узла.
Полимеризационная камера может включать прямоугольную откидную крышку с пневмоприводом.
Протяжные ролики могут быть снабжены датчиком измерения длины заготовок для определения длины готового изделия.
Устройство может быть дополнительно снабжено смотчиком обмоточного жгута, установленным перед отрезной кареткой.
Узел сушки может представлять собой, по крайней мере, два установленных параллельно друг другу трубчатых нагревателя.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение производительности изготовления композитной арматуры за счет обеспечения возможности изготовления нескольких арматурных стержней за один цикл благодаря устройству формовочного узла, который включает раму, на которой установлены перпендикулярно направлению перемещения ровингов формовочные диски со сквозными отверстиями для пропуска ровингов, соосно формовочным дискам на раме установлены формовочные трубки для пропуска отдельных пучков ровингов и шарнирно закрепленные диски спиральной намотки, каждый из которых имеет отверстие в центре с пропущенной через него направляющей трубой для пропуска внутри нее пучка ровингов, при этом диски спиральной намотки кинематически связаны с помощью ременных передач с общим валом двигателя.
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 - изображен формовочный узел устройства, общий вид;
на фиг.2 - изображены формовочные диски и формовочные трубки формовочного узла;
на фиг.3 - изображен диск спиральной намотки формовочного узла.
Устройство для производства композитной арматуры включает последовательно установленные шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающую гребенку, узел сушки, пропиточную ванну, формовочный узел, по крайней мере, одну полимеризационную камеру, ванну водяного охлаждения, протяжные ролики и отрезной узел.
Пропиточная ванна выполнена трапециевидной в ее продольном сечении. Над пропиточной ванной установлены барабан с возможностью вращения, прижимная планка для отжима излишков связующего, по крайней мере, три металлические поперечно расположенные планки для пропуска ровингов по ломаной линии с целью дополнительного отжима, а также две выравнивающие гребенки.
Формовочный узел включает раму 1, на которой установлены перпендикулярно направлению перемещения ровингов формовочные диски 2. В формовочных дисках 2 выполнены сквозные отверстия 3 для пропуска ровингов. Соосно формовочным дискам 2 на раме 1 установлены формовочные трубки 4 для пропуска отдельных пучков ровингов и шарнирно закрепленные диски 5 спиральной намотки. Каждый диск 5 спиральной намотки имеет отверстие в центре с пропущенной через него направляющей трубой 6 для пропуска внутри нее пучка ровингов, консольно закрепленный стержень с фиксатором на свободном конце для размещения на ней бобины с обмоточным жгутом и консольно закрепленный стержень с кольцом на свободном конце для запасовки обмоточного жгута. Диски 5 спиральной намотки кинематически связаны с помощью ременных передач 7 с общим валом двигателя, закрепленным на раме формовочного узла (на чертежах условно не показано). Формовочный узел снабжен наклонным корытообразным лотком 8 для отекания излишков связующего, расположенным под формовочными дисками 2. Также имеются дополнительные наклонные корытообразные лотки 9 для отекания излишков связующего, установленные перед дисками 5 спиральной намотки. Каждый дополнительный наклонный корытообразный лоток 9 снабжен втулкой 10 из материала с малым коэффициентом поверхностного натяжения, расположенной в боковой его стенке. Формовочные трубки 4 для пропуска пучка ровингов снабжены втулками из материала с малым коэффициентом поверхностного натяжения. Каждый диск 5 спиральной намотки имеет консольно закрепленный на нем держатель 11 для размещения на нем бобины с обмоточным жгутом. Держатель 11 представляет собой стержень с фиксатором, выполненным на его свободном конце. Кроме того, на каждом диске 5 спиральной намотки консольно закреплен стержень с кольцом на его свободном конце для запасовки обмоточного жгута (на иллюстрациях условно не показано). Сквозные отверстия 3 формовочных дисков 2 снабжены вставками в виде втулок, выполненными из материала с малым коэффициентом поверхностного натяжения, предпочтительно, керамики или тефлона.
Описанное выполнение формовочного узла позволяет формировать одновременно несколько арматурных стержней по количеству равных числу установленных формовочных дисков 2 и дисков 5 спиральной намотки, что существенно повышает производительность данного устройства, а также снижает расход электроэнергии.
Полимеризационная камера включает прямоугольную откидную крышку с гидроприводом и снабжена, по крайней мере, одним теплоотражателем и, по меньшей мере, одним термоэлектронагревателем. Стенки полимеризационной камеры выполнены многослойными.
Протяжные ролики снабжены датчиком измерения длины заготовок.
Отрезной узел выполнен в виде отрезной каретки, установленной в направляющих с возможностью перемещения вдоль них и снабженной прижимной планкой и циркулярной пилой с пневмоприводом. Циркулярная пила установлена с возможностью перемещения относительно каретки в направлении, перпендикулярном направлению движения арматуры, кроме того каретка снабжена возвратным грузом на гибкой связи для возврата каретки в исходное положение.
Узел сушки представляет собой, по крайней мере, два установленных параллельно друг другу трубчатых нагревателя.
Устройство дополнительно может быть снабжено смотчиком обмоточного жгута, установленным перед отрезной кареткой и приспособлением для отжима излишков связующего, установленным после формовочного узла.
Устройство для изготовления композитной арматуры работает следующим образом. Ровинги из минеральных (стеклянных, базальтовых, углеродных и др.), полимерных (капроновых, полиэфирных и др.), а также волокон растительного происхождения с бобин, установленных на шпулярниках, проходят через выравнивающую гребенку и поступают в узел сушки для предварительной просушки ровингов. В узле сушки происходит удаление влаги при температуре обработки 180-280°C. Кроме того, узел несет дополнительную функцию разделения, которое необходимо для того, чтобы нити ровингов не перепутывались между собой. Затем ровинги поступают в пропиточную ванну, заполненную полимерным связующим с температурой 40-80°C. Конструкция пропиточной ванны такова, что нижняя часть барабана находится в полимерном связующем, например, смоле. При вращении барабана остающаяся на его поверхности смола пропитывает нити ровингов. Прижимная планка для отжима излишков связующего снимает лишнюю смолу, расплющивая нити ровингов практически до минимальной толщины, что в свою очередь позволяет пропитаться смолой ровингу по всему объему. Отжатое полимерное связующее (смола) постоянно стекает вниз по поверхности барабана в пропиточную ванну. За счет постоянного вращения барабана нитки ровингов постоянно находятся в отжимаемой смоле, что дополнительно улучшает их пропитку. Вращение барабана происходит за счет сил трения ниток о его поверхность. Данный метод отжима предотвращает даже частичный разрыв нитей ровингов, что значительно улучшает технические характеристики изготовляемой арматуры.
Далее нити ровингов поступают в формовочный узел, проходя через сквозные отверстия 3 формовочных дисков 2, установленных на раме 1 перпендикулярно направлению перемещения ровингов, нити ровингов формируются в отдельные пучки посредством формовочных трубок 4, которые установлены на раме 1 соосно формовочным дискам 2. Для сохранения целостности нитей ровингов и пучков в целом, а также для отжима излишков полимерного связующего, сквозные отверстия 3 формовочных дисков 2 и формовочные трубки 4 снабжены втулками из материала с малым коэффициентом поверхностного натяжения, предпочтительно, керамики или тефлона. Излишки связующего стекают в общий для всех формовочных дисков 2 наклонный корытообразный лоток 8, расположенный под ними. Далее каждый сформированный пучок поступает в индивидуальную направляющую трубу 6, пропущенную через центральное отверстие шарнирно закрепленного диска 5 спиральной намотки. На диске 5 консольно закреплен стержень 11, для размещения бобины с обмоточным жгутом, который посредством консольно закрепленного на диске 5 дополнительного стержня с кольцом на свободном конце (на иллюстрациях условно не показан) для запасовки обмоточного жгута. При вращении диск 5 спиральной намотки вокруг своей оси обматывает пучок ровингов обмоточным жгутом, формируя арматурный стержень. Все диски 5 спиральной намотки синхронно вращаются, благодаря их кинематической связи с помощью ременных передач 7 с общим валом двигателя, что позволяет сохранять одинаковый шаг намотки на всех арматурных стержнях. На данном этапе излишки полимерного связующего стекают в дополнительные наклонные корытообразные лотки 9, установленные перед дисками 5 спиральной намотки. Снять излишки связующего с пучка ровингов помогает втулка 10 из материала с малым коэффициентом поверхностного натяжения, расположенная в боковой стенке дополнительного наклонного корытообразного лотка 9. После прохождения пучка через направляющую трубу 6 диска 5 спиральной намотки тело арматуры принимает цилиндрическую форму и 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.
Далее стержни поступают в полимеризационную камеру, где подвергаются воздействию температуры до 400°С. Из полимеризационной камеры стержни вытягиваются через узел водяного охлаждения протяжными роликами, подаются на каретку отрезного узла и по сигналу установленных на протяжных роликах датчиков измерения длины заготовок, определяющих длину готового изделия, прижимаются к ней прижимной планкой. Каретка приводится в движение зафиксированными на ней стержнями арматуры, которые в свою очередь продвигают протяжные ролики. Перемещается каретка по направляющим. Также по сигналу установленных на протяжных роликах датчиков измерения длины заготовок включается циркулярная пила. Заготовки арматуры отрезаются циркулярной пилой с пневмоприводом, установленной с возможностью перемещения относительно каретки в направлении, перпендикулярном направлению движения арматуры. После резки арматуры прижимная планка, укрепленная на каретке, отпускает арматуру и каретка возвращается в исходное положение за счет подвешенного к ней на перекинутой через перекладину гибкой связи возвратного груза.
Представленное устройство отличается низким энергопотреблением, простотой в обслуживании и позволяет производить качественную продукцию с высокими техническими характеристиками и высокой производительностью.