ОПРАВКА ДЛЯ НАМОТКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Название	ОПРАВКА ДЛЯ НАМОТКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Разработчик (Авторы)	Григорьев Сергей Николаевич, Красновский Александр Николаевич
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	120915
Дата регистрации	01.06.2011
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН")
Область применения (класс МПК)	B29C 53/82 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к оправкам для изготовления армированных изделий из полимерных композиционных материалов методом намотки, и может быть использовано для получения длинномерных сложнопрофильных изделий в машиностроительной, авиационной, судостроительной, нефтегазовой и строительной промышленности.

Наиболее близким решением из уровня техники по технической сути и достигаемому результату является разборная оправка для намотки изделий из полимерных композиционных материалов. Разборную оправку применяют для изготовления замкнутых оболочек, из которых, вследствие их формы, нельзя извлечь цельную оправку (цилиндрические и сферические оболочки с днищами). В общем случае, разборная оправка состоит из трех частей, соответствующих профилированным днищам и цилиндрической части оболочки. Каждая из частей разрезана по образующей на тринадцать секторов, один из которых плоский. Части оправки, формирующие днища, устанавливаются в посадочных местах несущего вала, а затем после установки секторов цилиндрической части всю оправку закрепляют гайками. Для демонтажа оправки достаточно извлечь несущий вал и плоские секторы в каждой части, после чего остальные секторы удаляют из отвержденной оболочки через ее полюсные отверстия. Разборная оправка предназначена для многоразового использования и сравнительно легко удаляется из готового изделия. Она обеспечивает достаточную для намотки точность и жесткость намоточного узла (см. Буланов И.М., Воробей В.В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 1998. - с.197-198, прилагается).

К недостаткам известной из уровня техники разборной оправки, следует отнести ее невысокие технологические возможности. Известная разборная оправка не позволяет получать сложнопрофильные изделия из полимерных композиционных материалов с переменным профилем, выпукло-вогнутые, в том числе, гофрированные трубы. Оправка имеет избыточную конструктивную сложность и трудоемкость изготовления.

Технической задачей, на решение которой направлена заявленное изобретение, является создание конструкции оправки, обеспечивающей ее многократное использование при изготовлении сложнопрофильных изделий широкой номенклатуры методом намотки, в частности, длинномерных изделий с переменным профилем, выпукло-вогнутых изделий и гофрированных труб.

Поставленная техническая задача достигается посредством того, что оправка для намотки сложнопрофильных изделий из полимерных композиционных материалов, содержащая несущий вал и оболочку, согласно изобретению, выполнена в виде вакуумно-герметичного узла с наполнителем, функционально являющимся дополнительным несущим элементом, при этом оболочка выполнена из термостойкой силиконовой резины, а в качестве наполнителя использован порошкообразный материал, который расположен между валом и указанной оболочкой.

Оптимально в качестве наполнителя использовать мелкозернистый кварцевый песок.

Целесообразно несущий вал выполнять со сквозными каналами.

Полезная модель поясняется графическими материалами, где на фиг.1 - схема конструкции отборной оправки.

Оправка для намотки сложнопрофильных изделий из полимерных композиционных материалов содержит несущий вал 1 с осевым каналом 2 и радиальными сквозными каналами 3 для создания вакуума, оболочку 4 из термостойкой силиконовой резины с цилиндрическими отверстиями 5 в торцевой части, порошкообразный наполнитель 6, торцевые крышки 7, эксцентриковые зажимы 8 и вакуумные клапаны 9.

Оправка для калитки сложнопрофильных изделий из полимерных композиционных материалов функционирует следующим образом.

Несущий вал 1 является основной деталью конструкции разборной оправки, на которую крепятся все остальные детали. Основной функцией несущего вала является создание конструктивной прочности и жесткости оправки в процессе намотки изделия. Помимо этого, несущий вал содержит систему сообщающихся воздушных каналов, состоящую из осевого канала 2 и множества радиальных каналов 3. В каждом сечении несущий вал имеет по шесть радиальных каналов. Воздушные каналы несущего вала предназначены для создания вакуума внутри оправки и через ручные вакуумные клапаны 9 сообщаются с вакуумным насосом (не показан).

Порошкообразным наполнителем оправки является сухой мелкозернистый кварцевый песок 6. Наиболее подходящим для этих целей видом песка является формовочный кварцевый песок, применяемый для изготовления литейных форм и стрежней, с размером фракции 0,13-0,24 мм. Засыпка песка может осуществляться двумя способами: вручную через воронку в вертикальном положении оправки на встряхивающей машине, или нагнетающим пневмотранспортом с помощью воздуходувки. В обоих случаях для засыпки наполнителя оправка должна быть в полусобранном состоянии: с одной стороны оправки должна быть установлена торцевая крышка 7. Между торцевой крышкой 7 и несущим валом 1 с помощью эксцентрикового зажима 8 должна быть зажата оболочка 4. После уплотнения наполнителя в рабочем пространстве оправки, устанавливается вторая торцевая крышка 7 и поджимается своим эксцентриковым зажимом 8. При этом цилиндрические выступы крышки должны входить в отверстия оболочки. Это способствует созданию между несущим валом, оболочкой и торцевой крышкой герметичного стыка и дополнительно уплотняет песок в рабочем пространстве оправки. После сборки оправки с помощью вакуумного насоса в рабочем пространстве оправки создают вакуум и перекрывают его ручным вакуумным клапаном 9. Уровень вакуума зависит от сложности и размеров наматываемого изделия, и максимально достигает 10 мбар. Под действием вакуума порошкообразный наполнитель уплотняется до монолитного состояния и к нему притягивается оболочка. Оправка готова для намотки.

Оболочка разборной оправки изготавливается из термостойкой силиконовой резины, которая имеет хорошую упругость и низкую адгезию к материалам наматываемого изделия. Форма оболочки определяет форму наматываемого изделия 10. Применение заявляемой оправки наиболее целесообразно для намотки сложнопрофильных изделий, которые нельзя намотать на традиционных разборных оправках. После намотки и отверждения изделия, открывается любой из вакуумных клапанов 9. Порошкообразный наполнитель переходит в сыпучее состояние. После снятия торцевых крышек, наполнитель высыпают из оправки. Силиконовую оболочку извлекают из изделий вместе с несущим валом. Упругие и эластичные свойства силиконовой оболочки позволяют использовать ее для многократной намотки.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в независимом пункте формулы изобретения, обеспечивает получение заявленного технического результата - получение сложнопрофильных изделий широкой номенклатуры методом намотки, в частности, длинномерных изделий с переменным профилем, выпукло-вогнутых изделий и гофрированных труб.

Анализ заявленного изобретения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата - получение сложнопрофильных изделий методом намотки, в частности, длинномерных изделий с переменным профилем, выпукло-вогнутых изделий и гофрированных труб.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для изготовления длинномерных сложнопрофильных изделий методом намотки, в частности, изделий с переменным профилем, выпукло-вогнутых изделий и гофрированных труб в машиностроительной, авиационной, судостроительной, нефтегазовой и строительной промышленности.

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Формула полезной модели

1. Оправка для намотки сложнопрофильных изделий из полимерных композиционных материалов, содержащая несущий вал и оболочку, отличающаяся тем, что она выполнена в виде вакуумно-герметичного узла с наполнителем, функционально являющимся дополнительным несущим элементом, при этом оболочка выполнена из термостойкой силиконовой резины, а в качестве наполнителя использован порошкообразный материал, который расположен между валом и указанной оболочкой.

2. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использован мелкозернистый кварцевый песок.

3. Оправка по п.1, отличающаяся тем, что несущий вал выполнен со сквозными каналами.

Изобретение "ОПРАВКА ДЛЯ НАМОТКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ" (Григорьев Сергей Николаевич, Красновский Александр Николаевич) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога