Упругогибкая ленточная спираль из композиционных материалов (варианты)

Упругогибкая ленточная спираль из композиционных материалов (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к строительству и используется при ремонте магистральных трубопроводов. Упругогибкая ленточная спираль из композиционных материалов (даны варианты) для защиты трещинообразных и коррозионных дефектов стенок трубопровода содержит охватывающие один другого непрерывные витки ленты из композиционного материала, выполненной многослойной из двух-десяти слоев, каждый выполнен из двух систем переплетенных нитей основы и утка. Нити основы ориентированы в спиральном направлении ленты. Объемное соотношение нитей ткани и полимерного связующего от 1:0,37 до 1:0,57 и объемное соотношение нитей основы и утка от 1:1 до 3:1. Повышает надежность трубопровода. 3 с. и 21 з.п.ф-лы, 52 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области создания упругогибких ленточных спиралей из композиционного материала и может быть использовано, в частности, при ремонте магистральных трубопроводов, имеющих дефекты стенок в виде трещин и повреждения со стороны наружной поверхности от коррозии в форме охватывающих их бандажей поясов, скрепленных по виткам и трубопроводом клеевой отвержденной композицией.

К упругогибким ленточным спиралям из композиционных материалов предъявляются повышенные требования по прочности и надежности подлежащих защите мест повреждения поясами бандажей из нитей.

При решении вопросов надежной защиты трубопроводов возникает опасность их преждевременного разрушения, несмотря на принятые меры по принципиальной схеме усиления, качеству и надежности ремонта. Поэтому в ленточных спиралях из композиционных материалов вводят армирующие системы волокон, проходящих по спирали ленты, обеспечивая ими эффект памяти формы. Однако способы изготовления таких спиралей являются сложными и трудоемкими, особенно на этапах их формообразования.

Тенденция получения ленточной спирали из композиционного материала как можно большей прочности в окружном направлении бандажного пояса привела к тому, что в ленточных спиралях активно проявляются усадочные напряжения, которые приводят к растрескиванию ленточной спирали, что ослабляет прочность ремонтируемого участка трубопровода в аксиальном направлении и снижает его надежность.

Введение перекрещивающихся волокон по отношению к волокнам спирального направления не решило задачу обеспечения повышенной прочностью самой ленты и ремонтируемого участка трубопровода из-за слабости и низкой прочности связи между ними, определяемой прочностью клеевой композиции.

Известна упругогибкая ленточная спираль из композиционного материала для защиты трещинообразных и коррозионных дефектов стенок трубопровода, содержащая охватывающие один другого непрерывные витки ленты композиционного материала соответственно ориентированных по спирали и перекрещивающихся с ними, ориентированных в аксиальном направлении, систем нитей и полимерного связующего. (Патент США N 4700752, НКИ 138 - 172, 138 - 178, 1987 г.).

Известны упругогибкая ленточная спираль из композиционного материала для защиты трещинообразных и коррозионных дефектов стенок трубопровода и способ ее нанесения на трубопровод в виде бандажного пояса (заявка РФ N 95108322/06, МПК⁶ F 16 L 55/18, 1992 г.).

Известен также бандажный пояс из многослойно наматываемого стеклопластика (патент РФ N 2097646, МПК⁶ F 16 L 57/00, F 16 L 58/16, 1997 г.). Известен бандажный пояс из термоусаживающегося материала, обладающего "эффектом памяти" (авторское свидетельство СССР N 1009788, МПК⁶ B 29 C 63/06, 1983 г. ).

Известна многослойная лента для упрочнения трубопроводов, состоящая из нескольких склеенных слоев, состоящих из одного среднего слоя композиционного материала, соединенного с двух сторон с клейкими слоями (патент РФ N 2068526, МПК⁶ F 16 L 58/16, 1996 г.).

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является упругогибкая ленточная спираль из композиционных материалов по патенту США N 4700752, НКИ 138 - 172, 138 - 178, 1987 г.

Краткое описание изобретения Основной задачей является создание ленточной спирали из композиционных материалов многослойной структуры с высокой степенью точности расположения армирующих нитей по слоям ленты, обладающей высокой конкурентной способностью по сравнению с ее рыночными аналогами.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении прочности спирали по всей поверхности армирования ее системами нитей, придании упругогибких свойств без растрескивания ленты при ее нанесении на дефектный участок трубопровода, повышении качества и надежности ремонта, эффективности производства и применения ленточной спирали.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции ленточной спирали, ее структуры нитяного армирования, выбора наиболее эффективного объемного соотношения как систем нитей, так и их систем с полимерным связующим, подбора нового состава связующего, введения конструктивных особенностей кромок ленты и ее геометрии по длине спирали.

Для этого упругогибкая ленточная спираль из композиционных материалов для защиты трещинообразных и коррозионных дефектов стенок трубопровода, содержащая охватывающие один другого непрерывные витки ленты композиционного материала на основе соответственно ориентированных в них по спирали и перекрещивающихся с ними, ориентированных в аксиальном направлении систем нитей и полимерного связующего, выполнена многослойной, из 2 - 10 слоев, каждый слой которой - из двух систем переплетенных нитей в виде ткани с расположением нитей утка в аксиальном направлении спирали, а нитей основы в ее спиральном направлении при объемном соотношении нитей основы и утка от 1:1 до 3: 1, причем композиционный материал ленточной спирали выполнен в объемном соотношении переплетенных нитей и полимерного связующего от 1:0,37 до 1: 0,57, в качестве полимерного связующего содержит композицию эпоксидной смолы - 70% и фенольно-формальдегидного лака - 30%.

Ткань композиционного материала ленточной спирали может быть выполнена с полотняным, сатиновым или саржевым переплетением двух систем нитей. Ткань композиционного материала ленточной спирали может быть выполнена из крученых стеклонитей. На боковых кромках ленточной спирали композиционного материала могут быть равномерно расположены по ее длине аксиальные прорези. Торцевые грани ленточной спирали в исходном ее положении, свернутой относительно витка малого радиуса кривизны, выполнены со встречным наклоном так, что ленточная спираль композиционного материала от одного ее конца со стороны наименьшего радиуса кривизны до другого ее конца наибольшего радиуса кривизны выполнена с непрерывным сужением.

Отличительными особенностями упругогибкой ленточной спирали из композиционных материалов являются следующие признаки: - выполнение упругогибкой ленточной спирали многослойной, из 2 - 10 слоев; - выполнение каждого слоя ленточной спирали из двух переплетенных нитей в виде ткани; - расположение нитей утка ткани в каждом слое в аксиальном расположении спирали, а нитей основы в ее спиральном направлении; - объемное соотношение нитей основы и утка от 1:1 до 3:1; - объемное соотношение слоев ткани ленточной спирали из переплетенных нитей и полимерного связующего от 1:0,37 до 1:0,57; - выполнение полимерного связующего из композиции эпоксидной смолы - 70% и фенольно-формальдегидного лака - 30%; - выполнение ткани слоев композиционного материала ленточной спирали с полотняным, сатиновым или саржевым переплетением двух систем нитей; - выполнение ткани слоев композиционного материала ленточной спирали из крученых стеклонитей от 10 до 200 круток/метр; - выполнение на боковых кромках ленточной спирали композиционного материала равномерно расположенных по ее длине аксиальных прорезей; сетчатой перфорации на наружной поверхности; - выполнение торцевых граней ленточной спирали со встречным наклоном так, что лента от одного ее конца со стороны наименьшего радиуса кривизны до наибольшего имеет непрерывное сужение.

Указанные отличительные признаки упругогибкий ленточной спирали из композиционных материалов являются существенными, поскольку каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижения нового технического результата.

Переплетение нитей, расположенных вдоль спирали, с нитями, расположенными в ее аксиальном направлении, вызвано необходимостью придания ленточной спирали упругогибкой податливости, исключающей ее разрушение как при технологических операциях ленты, так и при проведении ремонтных работ на трубопроводах. Кроме того, переплетение нитей в виде ткани позволяет достичь стабильного расположения нитей в каждом слое ленты и, следовательно, достичь стабильности толщины ленты на всей длине ее спирали.

Наиболее технологичной в использовании является многослойная ленточная спираль в количестве слоев ткани от 2 до 10. Свыше 10 слоев в ленте в ней возникают большие усадочные напряжения, связанные с эффектом памяти, такая лента является нетехнологичной из-за большой ее толщины; необходимо прикладывать большие усилия для раскрытия спирали при наматывании на ремонтируемый участок. Меньше 2 слоев ткани в ленточной спирали нецелесообразно, поскольку при раскрытии ее возможно растрескивание и высыхание отвержденного связующего, увеличивается и время нанесения такой ленты на ремонтируемый участок трубопровода.

Соотношение нитей основы и утка в пределах от 3:1 до 1:1 позволяет получать гибкую ленту различной номенклатуры. Кроме того, ткань в такой ленте хорошо удерживает связующее.

Объемное соотношение слоев ткани и полимерного связующего в пределах 1: 0,37 до 1:0,57 позволяет получить наиболее высокие и стабильные прочностные характеристики пластика самой ленты с повышенными упругогибкими свойствами. Такая лента хорошо и эффективно упрочняет трубопровод по месту дефекта как в окружном, так и в аксиальном направлениях.

Наличие аксиальных прорезей на гибкой ленточной спирали позволяет ей плотно охватить искривленный профиль дефектного участка и адаптироваться с рельефом трубопровода.

Введение сужения по длине ленточной спирали позволяет исключить накладывание кромок ее витков, разнести армировку и уменшить концентрацию напряжений в месте перехода пояскового усиления на стенку трубопровода и тем самым повысить надежность ремонта.

Указанные существенные отличительные признаки являются новыми, так как использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенную упругогибкую ленточную спираль в совокупности с общими известными существенными признаками соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу и достичь новых технических результатов, что характеризует предложенную упругогибкую ленточную спираль существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа.

Упругогибкая ленточная спираль из композиционного материала выполнена с многослойной тканной структурой. Ее конструкция является результатом опытно-экспериментальных работ и научных исследований, большого творческого вклада. Конструкция упругогибкой спирали является оригинальным и неочевидным решением, в ней не использовались какие-либо стандартные разработки или рекомендации в данной области техники, по совокупности предложенных существенных признаков соответствует критерию "изобретательский уровень".

Описание чертежей На фиг. 1 показан общий вид многослойной упругогибкой ленточной спирали (УГЛС) из композиционных волокнистых материалов с гладкими глянцевыми поверхностями ее витков и с поверхностной перфорацией.

На фиг. 2 - 5 также представлен общий вид многослойной ленточной спирали (УГЛС), где показано структурное исполнение ее упругих витков (фиг. 3 - 5).

На фиг. 6 - 8 дан общий вид одного из конструктивных вариантов исполнения многослойной ленточной спирали (УГЛС) с нанесенной и(или) вмотанной перфорацией, образованной на наружных поверхностях ее витков (фиг. 7 - 8).

На фиг. 9 показан один из видов конструктивного исполнения многослойной ленточной спирали в момент получения на поверхностях ее витков сетчатой перфорации. На фиг. 9 - 13 показано конструктивное исполнение концевых хвостовиков УГЛС, посредством которых она закрепляется на дефектных поверхностях трубопроводов.

На фиг. 14 показан один из основных конструктивных вариантов УГЛС с глянцевыми гладкими поверхностями ее упругих витков.

На фиг. 15 представлен общий вид отпускного механизма намоточного устройства с закрепленным на нем рулонным "препреговым" тканным наполнителем, использующимся при формовании витков УГЛС методами намотки.

На фиг. 16 дана основная принципиальная схема намоточного устройства, посредством которого осуществляется формование УГЛС методами намотки. На схеме показана общая компоновка намоточного устройства вместе с поярусно расположенными отпускными механизмами и закрепленными в них стеклотканными рулонными препреговыми наполнителями, из которых образуется УГЛС при перемотке их с отпускных механизмов на вращающуюся оправку.

На фиг. 17 показана основная схема формообразования УГЛС с гладкими и глянцевыми поверхностями ее витков. На схеме фиг. 17 показана возможность формования витков УГЛС из материалов одинакового исполнения, например, с сатиновым, полотняным или саржевым переплетением нитей.

На фиг. 18 также показана основная схема формообразования УГЛС с гладкими и глянцевыми поверхностями. На фиг. 18 показана возможность формования витков УГЛС из комбинации стеклотканных препреговых наполнителей.

На фиг. 19 представлена аналогичная схема формования витков УГЛС, но уже с другим сочетанием используемых рулонных тканных препреговых наполнителей.

На фиг. 20 дана другая технологическая схема формования витков УГЛС с вматываемой перфорацией из непропитанных, например, полимерных тканей, обладающих повышенными термоусадочными свойствами. Термоусадочные непропитанные ткани по этой схеме поступают на вращающуюся оправку в зону формирования витков УГЛС совместно с пропитанными "препреговыми" тканными наполнителями и совместно с ними пакетируются и преобразуются на оправке в УГЛС.

На фиг. 21 показана другая схема формования витков УГЛС с получением сетчатой печатной перфорации на ее наружных поверхностях. В соответствии с этой схемой тканный термоусадочный непропитанный рулонный материал подается непосредственно в зону формирования витков УГЛС, минуя направляющие и греющие валки. Этот термоусадочный материал выступает и как разделительный (разделяет поверхности витков УГЛС), и как перфорационный, то есть выступает как непрерывно движущийся пуансон, печатающий сетчатый непрерывный оттиск (отпечаток) на непрерывно формирующихся поверхностях витков УГЛС. Он может оставаться в составе наружных поверхностей витков УГЛС, и тогда такая конструкция будет иметь вмотанную перфорацию. В случае отслаивания такой непропитанной ткани с повышенными термоусадочными свойствами от поверхностей витков ленточной спирали - после термообработки заготовки УГЛС (вместе с оправкой в термокамере) на поверхностях витков УГЛС образуется ее непрерывный сетчатый оттиск, который в дальнейшем и является перфорацией поверхностей витков ленточной спирали.

На фиг. 22 представлена другая технологическая схема получения сетчатой перфорации УГЛС. В соответствии с этой схемой часть рулонных препреговых тканных наполнителей заменяется на другие тканные непропитанные структуры, обладающие повышенными термоусадочными свойствами. Эти тканные непропитанные структуры могут чередоваться с основными препреговыми тканными материалами, и в этом варианте технологического исполнения могут быть получены УГЛС с большой упругой памятью ее витков.

В случае наслаивания таких непропитанных тканных структур только сверху и снизу движущихся основных "препреговых" тканных наполнителей образуется УГЛС с вмотанной или отпечатанной (оттиснутой) перфорацией на поверхностях ее витков. В случае вмотки такой же тканной непропитанной структуры непосредственно под комбинацию движущихся препреговых и непропитанных тканей с большими термоусадочными свойствами образуется многослойная УГЛС с вмотанной (или отпечатанной) перфорацией, проникающей на большую глубину формирующихся витков ленточной спирали. В этом варианте получается УГЛС, которая при формировании (преобразовании) из нее многослойной защиты будет иметь максимальную "упругую память". Формируемая из нее многослойная защита трубопровода будет иметь повышенную трансверсальную жесткость и повышенную сдвиговую прочность клеевых прослоек.

На фиг. 23 показана оправка с одновременно отформованными на ней несколькими УГЛС. Они могут быть образованы из одних и тех же материалов или из их любых других комбинаций материалов, в том числе и из тканевых материалов, обладающих повышенной термоусадкой. В соответствии с фиг. 23 на одной и той же оправке могут быть получены УГЛС с равными упругими свойствами, в том числе и с разной перфорацией поверхностей ленточной спирали.

На фиг. 24 показана ступенчатая оправка, практически это такая же оправка, как и на фиг. 23, но с подмотанными утолщениями и дополнительными технологическими оболочками. На такой оправке могут быть получены УГЛС (фиг. 25-28), значительно отличающиеся друг от друга как по геометрическим размерам, так и по "упругой памяти".

На фиг. 29-32 показан другой вариант получения УГЛС с различной упругой памятью и геометрическими размерами, позволяющими расширить номенклатуру трубопроводов, подлежащих ремонту посредством УГЛС. В соответствии с фиг. 29 вначале образуется выше описанными технологическими приемами очень длинная УГЛС, затем она перематывается на отдельную катушку, где в ней сверлятся технологические отверстия, вырезаются пазы, производится обработка поверхностей витков абразивным кругом (или шарошкой), а затем разрезается и перематывается на отдельные УГЛС с уменьшением их геометрических размеров. В этом варианте получаются УГЛС также с разной степенью упругой памяти и с разными геометрическими размерами, позволяющими значительно расширить номенклатуру ремонтируемых трубопроводов.

На фиг. 33-35 показано, каким образом могут быть получены УГЛС с торцевыми вырезами, пазами, скосами, сужениями и т.д. В соответствии с фиг. 33-35 вначале выше описанными методами намотки получают на оправке УГЛС бесконечной длины. Затем ее перематывают на отдельную катушку, производят необходимые операции по мехобработке - снятие припусков, фрезерование вырезов, сверление дренажных отверстий, обточка скосов и т.д., затем мехобработанная таким образом бесконечно длинная УГЛС разрезается на отдельные УГЛС меньших размеров (фиг. 34-36). Получают УГЛС разных геометрических размеров и с разной степенью "упругий памяти", позволяющей еще более расширить номенклатуру ремонтируемых труб и трубопроводов.

На фиг. 37-39 показаны уже полностью мехобработанные УГЛС. Они могут быть выполнены постоянной ширины (фиг. 37, сечение I-I) и в том числе с необходимым количеством вырезов, стыковочных и дренажных отверстий. Они могут быть выполнены со встречными скосами (фиг. 38, 39, сечения II-II и III-III), в них на боковых гранях могут быть выполнены аксиальные прорези, они могут быть выполнены с непрерывным сужением (от одного концевого хвостовика с наименьшим радиусом кривизны до другого его конца с наибольшим радиусом кривизны).

На фиг. 40-43 показаны УГЛС, представленные на фиг. 37-39, преобразованные методами перемотки в многослойные защиты дефектных зон трубопроводов. На фиг. 43-46 показаны УГЛС, представленные на фиг. 37-39, в развернутом состоянии в момент их предподготовки к перемотке и преобразованию в многослойные защиты трубопроводов, представленных на фиг. 40-42. В развернутом виде УГЛС (фиг. 43, 44) подвергаются мехобработке абразивными кругами или наждачными средствами (в случае выполнения их поверхностей гладкими и глянцевыми), обезжириванию, нанесению на их поверхности антикоррозионных составов и т.д.

На фиг. 47 показан момент преобразования УГЛС в многослойную защиту дефектной зоны трубопровода в заводских условиях. В соответствии с этой схемой подготовленная к перемотке УГЛС пропускается через ванночку с антикоррозионным клеевым раствором, пропитывается им (методом окунания с последующим отжимом клеевого раствора) и перематывается на дефектную поверхность вращающего участка трубопровода с образованием на этой дефектной поверхности многослойной защиты.

На фиг. 48, 49 показаны технологические операции по преобразованию УГЛС в многослойную защиту трубопровода, проводимые непосредственно в котловане или траншее, когда невозможно организовать вращение дефектного участка трубопровода. В этом случае УГЛС перематывается на дефектную поверхность трубопровода за счет "упругой памяти" и усилий рук рабочих. Коррозионностойкие составы на поверхности УГЛС в этом случае наносятся кистью или посредством пневматического напыления по ходу преобразования УГЛС в многослойную защиту. После проведения операции образования многослойной защиты ее бандажируют известными способами, например гибкими стальными листами (фиг. 49) или термоусаживающимися тканями (фиг. 50), которые подогревают ленточными нагревателями, например, спиральными стеклопластиковыми (или резиновыми греющими жгутами).

На фиг. 51, 52 показана последовательность закрепления концевых хвостовиков ленточных спиралей в момент начала преобразования их в многослойные защиты трубопроводов.

Подробное описание изобретения со ссылками, имеющимися на чертежах Упругогибкая ленточная спираль 1 (фиг. 1) предназначена для защиты трещинообразных и коррозионнообразных дефектов стенок труб и трубопроводов. Она содержит охватывающие один другого непрерывные упругогибкие витки 2-4, образованные из композиционных волокнистых материалов методами намотки.

Каждый ее виток 2-4 выполнен многослойным, состоящим от двух до десяти слоев стеклотканного материала, пропитанного полимерным связующим. Каждый слой витков упругогибкой ленточной спирали выполнен из стеклоткани, образованной из двух систем переплетенных между собой нитей 5, 6 (фиг. 2-4) с расположением нитей основы 5 в направлении витков ленточной спирали, а нитей утка в поперечном направлении ее витков при объемном соотношении нитей основы 5 и нитей утка 6 от 1:1 до 3:1. Материал витков упругогибкой ленточной спирали пропитан полимерным связующим (фиг. 2-4) при объемном соотношении переплетенных нитей 5, 6 и полимерного связующего 7 от 1:0,37 до 1:0,57.

В качестве полимерного связующего материала ленточной спирали использована композиция, в состав которой входят два компонента - эпоксидная смола - 70% и фенольно-формальдегидный лак - 30%. Стеклоткань каждого слоя витков ленточной спирали выполнена с сатиновым (фиг. 3), полотняным (фиг. 4) или саржевым (фиг. 5) переплетением двух систем нитей.

Поверхности витков 2-4 ленточной спирали могут быть выполнены гладкими 8 с глянцевым оттенком, шероховатыми и (или) с сетчатой перфорацией 9, 10 (фиг. 1-8, 14). Гладкие поверхности 8 ленточной спирали 1 получают за счет применения для разделения поверхностей витков 2-4 гладких антиадгезионных материалов, например фторопластовых пленок. Шароховатые поверхности у таких конструкций образуются за счет применения мехобработки их абразивными кругами или наждачными средствами; перфорированные поверхности у ленточной спирали образуют за счет применения при формовании ее витков непропитанных тканных материалов, впрессовываемых в поверхностные слои витков ленточной спирали. В одних вариантах впрессованные тканные материалы так и остаются в силовой структуре витков ленточной спирали, образуя наружную и внутреннюю перфорацию их поверхностей, в других случаях непропитанные тканные материалы удаляются (методами отслаивания) от поверхностей витков ленточной спирали с образованием поверхностной сетчатой печатной перфорации 9-10 (фиг. 1-8). Конструкция ленточной спирали имеет два краевых хвостовика - внутренний 12 и наружный 13, посредством которых осуществляется начальное и конечное закрепление поверхностей витков ленточной спирали на дефектные поверхности трубопровода и на образующейся на ней наружной поверхности многослойной защиты трубопровода. Концевые хвостовики 12, 13 для повышения прочности скрепления с дефектными поверхностями (и наружным слоем многослойной защиты) могут иметь сквозные отверстия 14, 15, количество, геометрические размеры и взаиморасположение которых определяются специальным расчетом.

Профили концевых хвостовиков 12, 13 ленточной спирали могут быть выполнены (фиг. 9): с плавными, например, сферическими или эллиптическими переходами 16, комбинированными с плавными 17 и (или) ступенчатыми переходами 18 (фиг. 11), с многопрофильными ступенями 19, 20 (фиг. 12), с комбинированными ступенями эллиптической 21 и ступенчатой 22 формы (фиг. 13), а также в виде одной ступени 23 с сечением, равным сечению витка ленточной спирали (фиг. 14). Кроме стыковочных отверстий 14, 15, выполняемых на концевых хвостовиках (фиг. 1-13), в витках 2-4 ленточной спирали выполняются и дополнительные сквозные дренажные пазы 24 и (или) отверстия 25, равномерно или с расчетным шагом располагаемые по периметру ленточной спирали.

Назначение вышеназванных пазов и отверстий - стравливание воздуха и летучих компонентов из клеевых прослоек многослойной защиты трубопровода, образуемой из витков ленточной спирали. За счет применения вышеназванных конструктивных элементов при образовании многослойной защиты из ленточной спирали достигается повышение трансверсальной (отрывной) прочности скрепления поверхностей витков ленточной спирали. Кроме того, за счет применения пазов 24 и (или) отверстий 25 предотвращается коробление или вспучивание поверхностей ленточной спирали при преобразовании ее в многослойную защиту трубопровода. Тем самым повышаются и эксплуатационные характеристики многослойной защиты трубопровода, например его водостойкость и теплостойкость, а значит, и эксплуатационная его работоспособность и надежность.

Упругогибкие ленточные спирали 1 с глянцевыми гладкими поверхностями 8 и с перфорированными поверхностями 9-11 получают методами "сухой намотки" путем проведения нескольких взаимосвязанных между собой операций по преобразованию стеклотканей в готовые изделия. Осуществляется это следующим образом: вначале стеклоткани пропитывают полимерной связующей композицией, а затем подсушивают до состояния "препрега", получая таким образом предварительно пропитанный рулонированный материал со сроком жизнеспособности от 2 до 10 суток.

Примечание. В заявочных материалах процессы получения из стеклотканей "препрегов" не раскрываются, поскольку они давно и широко используются в промышленности при производстве стеклопластиков и изделий из них.

Обычно получаемый таким образом стеклопластиковый "препреговый" наполнитель в цеховых условиях перематывается на катушки (бобины) и в таком виде хранится на стеллажах специальных заводских помещений (хранилищ) или поступает непосредственно в цеха для производства стеклопластиковых изделий.

При производстве упругогибких ленточных спиралей, представляемых в данном описании в качестве предлагаемых изобретений, полученный вышеописанным способом "препреговый" стеклотканный наполнитель 26 вначале перематывается на катушки - бобины 29 и уже вместе с ними в виде рулона 28 устанавливается и закрепляется посредством винтовой гайки 27 на валу 30, имеющем винтовую нарезку 31 (фиг. 15). В свою очередь, винтовой вал 30 вместе с рулоном 28 стеклопластикового "препрега" закрепляется уже на отпускном механизме намоточного станка.

Отпускной механизм намоточного станка состоит из двух опор 32, 33, двух накладок 34, 35, в которых закреплены две пары подшипников с установленными в них роликами 36, на которых и осуществляется вращение вала 30 и жестко связанного с ним рулонного стеклопластикового наполнителя 28. На одной из опор "отпускного" механизма, например опоре 33, посредством резьбовых соединений 37 закреплен тормозной диск 38 с тормозными колодками 39, составляющими с нерезьбовой частью 40 вала 30 трущуюся тормозную пару, посредством которых и осуществляется торможение (отпуск вращения) винтового вала 30 совместно с рулонным наполнителем 28 (потому и называется "отпускным").

От взаимосмещений опоры 32, 33 и накладки 34, 35 фиксируются резьбовыми соединениями 41, 42, в свою очередь позволяющими быстро перезаряжать (отпускать) вращающую пару "вал - рулонный наполнитель" на аналогичную или с другим армирующим наполнителем.

Процессы формования упругогибких ленточных спиралей различного конструктивного исполнения (фиг. 1-14), представляемых в качестве предлагаемых изобретений, поясняются чертежами, показанными на фиг. 16-22.

Собранные таким образом отпускные механизмы совместно с отторцованными в размер ширины ленты с припуском на мехобработку тканными "препреговыми" рулонными наполнителями располагают поярусно на наклонных площадках 43, 44 намоточного устройства (фиг. 15, 16), образованных, например, из стандартных металлических профилей - уголкового, швеллерного и т.д. Площадки 43, 44 в свою очередь, посредством резьбовых соединений (или сварки) закреплены на основной раме 45 намоточного устройства, жестко присоединенной к ее основанию 46 (фиг. 16). На раме 45 посредством кронштейнов 47, 48 жестко закреплены направляющие валики 49 и нагревательный валик 50.

Другой нагревательный валик 51 (фиг. 16) посредством кронштейна 52 жестко закреплен с механизмом 53 регулировки угла обхвата ленты 54, имеющим в своей компановке регулировочные ролики 55 и(или) регулировочные пластины 56. Механизм регулировки угла обхвата ленты 54, в свою очередь, закреплен на основании 57, жестко связанном посредством опоры 58 с основной площадкой 46 намоточного устройства. К опоре 58 присоединена другая площадка 59, на которой закреплены отпускные механизмы 60 с установленными в них катушками (бобинами) 61 с рулонными антиадгезионными наполнителями 62, например фторопластовыми пленками (фиг. 16), и (или) непропитанными рулонами 63 из тканей 64, обладающих повышенными термоусадочными свойствами (фиг. 20-22).

Представленные на фиг. 16-22 принципиальные схемы намоточных устройств позволяют получать методами намотки на вращающуюся оправку 65, приводимую во вращательное движение приводом 66, упругогибкие ленточные спирали из композиционных волокнистых материалов любых геометрических размеров. Поверхности витков этих упругогибких ленточных спиралей могут быть выполнены гладкими и глянцевыми (фиг. 14), могут иметь достаточно высокую шероховатость до R_z = 40-50, а могут быть выполнены с вмотанной перфорацией за счет вмотки или впрессовки в них узорчатых, например, сетчатых тканей, обладающих повышенными термоусадочными свойствами, и (или) с отпечатанной перфорацией (отпечатанным оттиском) за счет получения на поверхностях витков ленточной спирали сетчатого отпечатка, образующегося от вдавливания (впрессовки) в эти поверхности жесткого сетчатого материала, например полиэфирной ткани, отслаиваемого от витков ленточной спирали после ее термообработки и съема с оправки. На фиг. 15-19 показаны принципиальные технологические схемы по формованию упругогибких ленточных спиралей (в дальнейшем УГЛС) с гладкими глянцевыми поверхностями 8 ее упругих витков 2-4 (фиг. 14).

На фиг. 15, 16, 20-22 даются пояснения, каким образом могут быть получены УГЛС из композиционных волокнистых материалов с перфорированными поверхностями 9-11 их витков 2-4 (фиг. 1-9). Формирование УГЛС с гладкими, глянцевыми поверхностями осуществляется в следующей последовательности технологических операций. Вначале стеклотканные полотна 26 с сатиновым, полотняным или саржевым переплетением стеклонитей, пропитанные и подсушенные до "препрегового" состояния связующей композицией, перематываются на катушки (бобины) 29 с образованием на них рулонов 28 (фиг. 15), затем катушки (бобины) 29 вместе с рулонами 28 устанавливают и закрепляют на опорах 32, 33 отпускных механизмов намоточного устройства посредством валов 30, имеющих винтовые нарезки 31, и гаек 27 (фиг. 15).

Все отпускные механизмы (фиг. 15) заранее и поярусно монтируются на наклонных площадках 43, 44, жестко связанных посредством силовой рамы 45 с подвижным основанием 46 намоточного устройства (фиг. 16). Концы 26 рулонных наполнителей 28, поярусно расположенные на наклонных площадках 43, 44 (фиг. 16), свободно без натяжения пропускаются через направляющие валики 49 и греющие валики 50-51 к невращающейся оправке 65, где одновременно закрепляются на ее технологической оболочке 71, например, посредством гибкой металлической или стеклопластиковой продольной накладки (рейки) 67, липкой ленты (скотча 68) и (или) быстроотверждающейся клеевой массы, например, на основе -циакриновой кислоты. Технологическую оболочку 71 образуют на оправке 65 также методами намотки. Она образуется наслаиванием любого "препрегового" стеклопластикового наполнителя из слоев 70, подаваемого в зону намотки по винтовым линиям с нахлестом слоев 10-30 мм.

Такая технологическая оболочка может быть легко образована и посредством намоточного устройства, используемого для формирования УГЛС, то есть она может быть образована при использовании препреговых рулонных наполнителей 28, непрерывно сматываемых с катушек (бобин) 29 и перематываемых под натяжением на вращающуюся оправку 65 при движущемся основании 46, на котором и закреплены в отпускных механизмах рулонные "препреговые" наполнители 28.

Назначение технологической оболочки 71: - получение точных диаметральных размеров оправки под заданный расчетный внутренний диаметральный размер УГЛС; - упрощение снятия заготовки УГЛС после ее термообработки и размотки ее витков при наличии смазки 69 на поверхностях оправки 65; - предотвращение повреждений наружной поверхности оправки 65 при механической обработке заготовки УГЛС (снятии облоя, обточки припусков под заданные размеры, фрезеровании пазов, надрезов, сверлении отверстий и др. операций).

Приведенные выше подготовительные операции проводятся при формировании УГЛС всех типов - с гладкими и глянцевыми поверхностями, с вмотанной сетчатой перфорацией из непропитанных тканей с повышенными термоусадочными свойствами и с отпечатанной перфорацией, образующейся на поверхностях витков УГЛС за счет оттиска рисунка (узора) термоусадочной ткани и последующего ее отслаивания и удаления после термообработки заготовки УГЛС. Далее процессы изготовления УГЛС разных типов разделяются.

Для изготовления УГЛС с гладкими и глянцевыми поверхностями используются технологические схемы намотки, представленные на фиг. 17-19. В соответствии с этими схемами намотки все концы 26 рулонных "препреговых" стеклотканных наполнителей пропускаются через направляющие 49 и греющие 50, 51 валики и закрепляются на наружной поверхности технологической оболочки 71, находящейся на оправке 65, смазанной антиадгезионной смазкой типа "циатим". Одновременно с этим под концами 26 рулонного "препрегового" стеклотканного наполнителя 28 закрепляются все концы антиадгезионного наполнителя 62, выполняемого, например, в виде фторопластовой пленки (или пленок). Слои антиадгезионного наполнителя 62 в зону намотки сматываются с рулонов 61, образованных методами перемотки на катушках (бобинах) 29, закрепленных в отпускных механизмах на основании 59 намоточного устройства (фиг. 16). При таких схемах намотки все силовые слои 26 рулонных наполнителей 28 одновременно за счет натяжения и расплавления связующего преобразуются (пакетируются) в одну сплошную ленту 54. При этом одна половинная верхняя часть ленты 54, образуемая из слоев 26 верхнего яруса рулонных наполнителей 28, проплавляется на нижнем греющем валике 51, а ее вторая часть, составляющая нижний ярус, проплавляется на верхнем греющем валике 50. Температуры греющих валиков 50, 51, углы обхвата их движущимися к оправке 65 стеклотканными наполнителями 26 и скорости движения наполнителей подбираются таким образом, чтобы связующие композиции всех стеклотканных наполнителей при наслаивании на техн