Устройство для изготовления композитных изделий методом намотки

Полезная модель относится к производству изделий (труб или оболочек) из композиционных материалов (например, углестеклопластиков и др.) методом намотки и может быть использована в химической и машиностроительной промышленности, а также в строительстве.
Известно устройство, являющееся наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту и предназначенное для изготовления изделий методом намотки, содержащее вращающуюся оправку, состоящую из центрального вала, обечайки, образованной свернутым в спираль упругим листом, внутренний конец которого соединен с центральным валом, а наружная кромка выполнена по винтовой линии, при этом его края зафиксированы торцевыми выдвижными элементами [1].
Устройство [1] позволяет изготавливать композитные цилиндрические оболочки различных диаметров длиной, не превышающей длину оправки. Между тем, существует большое количество композитных протяженных (длиной до нескольких десятков метров) оболочечных или трубчатых конструкций, для которых оптимальной является коническая, а не цилиндрическая форма. Например, это могут быть композитные (в основном, стеклопластиковые) опоры ЛЭП, композитные (в основном, стеклопластиковые) дымовые или вентиляционные трубы с несущим стволом и др.
Таким образом, недостатками устройства [1] являются:
- возможность изготовления только цилиндрических изделий и невозможность намотки конических;
- лимитирование длины наматываемых изделий длиной оправки, удлинение которой приводит к повышению материалоемкости и усложнению эксплуатации и обслуживания устройства.
Полезная модель решает следующую техническую задачу: расширение технологических возможностей устройства благодаря возможности изготовления конических изделий, длиной превышающей длину оправки.
Для решения этой задачи в устройстве для изготовления изделий методом намотки, содержащем вращающуюся оправку, состоящую из центрального вала, обечайки в виде свернутого в спираль упругого листа, внутренний конец которого соединен с центральным валом, а наружная продольная кромка выполнена по винтовой линии, при этом его края зафиксированы торцевыми выдвижными элементами-штангами, согласно полезной модели центральный вал снабжен скрепленным с ним  коротким коническим элементом, к которому прикреплен внутренний конец упругого листа. При этом развертка упругого листа выполнена серпообразной формы и устройство снабжено механизмом сдвижки намотанного изделия.
На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства в рабочем положении на первой стадии намотки; на фиг. 2 – то же, на второй и последующих стадиях; на фиг. 3 – разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 – вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 – схема развертки упругого листа.
Устройство содержит основание 1, закрепленную на нем стойку 2, в которой консольно установлен с возможностью вращения центральный вал 3.  Вал 3 снабжен жестко скрепленным с ним коротким коническим элементом 4, на который намотан свернутый в спиральный рулон упругий лист 5, внутренний конец которого 6 прикреплен по образующей к коническому элементу 4. Развертка листа 5 имеет серпообразную форму, а его наружный конец 7 имеет скос и при сворачивании в рулон этот скос образует винтовую линию. С торцов конического элемента 4 на валу 3 установлены с возможностью вращения втулки 8 и 9, снабженные выдвижными штангами 10. Наружный конец 7 листа 5 прикреплен на каждой из втулок 8 и 9 к одной из штанг 10.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии упругий лист 5 свернут в рулон на коническом элементе 4 и удерживается от раскручивания обручем 11, который перед началом намотки может быть снят. Со стороны верхнего (с меньшим диаметром) основания конического элемента 4 на вал 3 устанавливают тарельчатый ограничительный элемент 12 диаметром, равным диаметру верхнего (с меньшим диаметром) основания наматываемого изделия 13. Поворачивая вал 3  по часовой стрелке (фиг. 3), лист 5 разворачивают до упора изнутри в борта тарелки элемента 12, при этом вращение втулки 8 застопорено, а с ее стороны снаружи рулона листа 5 может быть установлен сменный ограничительный обруч 11. Затем штанги 10 выдвигают до упора и защемления развернутого в коническую оболочку листа 5. Развернутый в коническую оболочку лист образует поверхность конической оправки, вращение которой осуществляют за втулку 8 приводом (условно не показан). Вследствие выполнения кромки скоса наружного конца 7 листа 5 в рулоне он образует винтовую линию и из-за этого плотно прижат к нижележащим слоям рулона листа 5.
На первом этапе намотки при вращении оправки формуется первый участок 13 композитного изделия, например, стеклопластикового. Затем уменьшая выдвижение штанг 10, удерживая втулки 8 и 9 поворачивают вал 3 против часовой стрелки (фиг. 3) лист 5 сворачивают, распрессовывая первый участок 13 наматываемого изделия, при этом тарельчатый элемент 12 оказывается примотанным к изделию 13. Для облегчения снятия изделия с оправки наружная поверхность листа 5 может иметь антиадгезионное покрытие, либо лист 5 может быть полностью изготовленным из антиадгезионного материала, например, тефлона.  Приводом стягивания (на фиг. 1 не показан), входящим в механизм сдвижки изделия, тарельчатый элемент 12 вместе с изделием 13 смещают вправо, при этом торец элемента 12 скреплен с возможностью вращения со стойкой 14, также входящей в состав механизма сдвижки изделия, и перемещаемой в горизонтальном направлении по основанию 1. Затем поворачивая вал 3  по часовой стрелке (фиг. 3) лист 5 разворачивают до упора во внутреннюю поверхность левого конца намотанного участка изделия 13, при этом вращение втулки 8 застопорено, а с ее стороны снаружи рулона листа 5 может быть установлен сменный ограничительный обруч 11. Затем штанги 10 выдвигают до упора и защемления развернутого в конусную оболочку листа 5. После намотки второго участка изделия цикл повторяют нужное число раз до получения намотанного конусного изделия нужной длины. В завершении правый торец изделия может быть обрезан для повторного использования тарельчатого элемента 12. Также тарельчатый элемент 12 может после изготовления не удаляться, а являться составной частью (крышкой) наматываемого конического изделия.
По сравнению с прототипом заявляемое устройство имеет возможность изготовления конических изделий (труб или оболочек), длина которых превышает длину оправки.
Список использованных источников
Оправка для изготовления цилиндрических изделий методом намотки: А.с. 1054082 СССР: МКИ3 B 29 D 23/12 / Асташкин В. М., Раздьяконов И. Н. - Заявлено 09.07.82; опубл. 15.11.83, Бюл. № 42: патент РФ с 06.10.93.- 4 с.