BR0309438B1 - Tira compósita enrolável para formar um tubo helicoidal e método para a mesma - Google Patents

Description

"TIRA COMPÓSITA ENROLÁVEL PARA FORMAR UM TUBO HELICOIDAL E MÉTODO PARA A MESMA" CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a aperfeiçoamentos em estruturas com nervuras reforçadas e em particular a tu- bos ou canos helicoidalmente enrolados reforçados ou enrije- cidos feitos de um compósito de materiais.

ANTECEDENTES É bem sabido que tubos de plástico podem ser fei- tos pelo enrolamento helicoidal de uma tira de plástico ten- do uma série de nervuras verticais separadas se estendendo longitudinalmente da tira, quer em temperatura ambiente ou em uma temperatura elevada onde o plástico se torna mais flexível. Esta forma de tubo helicoidalmente enrolado já é bem conhecida na indústria de tubulação e é descrita nas pa- tentes pelo requerente, que se referem tanto à forma da tira de plástico como â forma da máquina por intermédio da qual os canos ou tubos são produzidos dessas tiras.

Para esses tubos terem desempenho em uma aplicação de alto desempenho, a fim de se obter o grau necessário de resistência, a espessura da parede da tira de plástico deve ser bastante substancial, bem como àquela das nervuras. Al- ternativamente os canos ou tubos acabados podem ser reforça- dos com elementos de reforço ou rigidez.

Em aplicações onde os tubos ou canos reforçados são enterrados em uma valeta ou submetidos a elevadas cargas de terra, a resistência do cano ou tubo é de extrema impor- tância . A patente australiana no. 607431 do requerente re- vela um método de se produzir um tubo de plástico reforçado utilizando um elemento de reforço colocado entre as nervuras de tal modo que a resistência à deflexão do tubo ou cano a- cabado seja materialmente aumentada. 0 elemento de reforço compreende um elemento de metal que tem um perfil de seção transversal no formato de U, as extremidades livres do ele- mento de reforço sendo projetadas para engatar embaixo de formações opostas de flange de um par de nervuras adjacentes para desse modo travar a tira de metal em posição entre as nervuras e por sua vez enrijecer as nervuras e o tubo acabado. A patente australiana 661047 do requerente revela um aperfeiçoamento em relação à revelação da patente austra- liana no. 607431 mencionada acima. 0 aperfeiçoamento é for- necido pela provisão de um elemento de reforço que tem uma parte central de corpo de seção transversal no formato de U ou V invertido que tem uma altura radial maior do que a al- tura das nervuras pelo que o diâmetro externo efetivo do tu- bo compósito é substancialmente aumentado. Isto provê um tu- bo mais rígido.

Tubos compósitos helicoidalmente enrolados conhe- cidos são formados em uma operação de multi-estágios. 0 cor- po plástico é extrusado e então é helicoidalmente enrolado para formar um tubo. Elementos de reforço de aço alongados são separadamente formados por laminação em um perfil que provê a rigidez necessária (como os perfis no formato de U ou V invertidos mencionados acima). 0 perfil de aço formado por laminação é então enrolado em um raio que se aproxima daquele do corpo de plástico helicoidalmente enrolado. Fi~ nalmente, o elemento ou elementos de reforço perfilados e arredondados são enrolados no lado externo do tubo de plás- tico para formar um tubo compósito com a rigidez exigida.

Ao utilizar os elementos de reforço revelados nas patentes australianas nos. 607431 e 661047, a etapa de enro- lar o elemento de reforço de aço em um raio que se aproxima daquele do tubo de plástico envolve forçar o elemento de re- forço de aço além de seu limite elástico. Isto requer a a- plicação de força considerável durante o processo de lamina- ção. Em contraste, o enrolamento do perfil de plástico ex- trusado em um tubo helicoidal requer genericamente muito me- nos força devido às propriedades materiais do plástico.

Um objetivo da presente invenção é fornecer certos aperfeiçoamentos, além daqueles revelados nos relatórios descritivos das patentes 607431 e 661047 acima mencionadas, a cano ou tubo de plástico helicoidalmente enrolado reforça- do, os quais são eficazes para enrijecer o tubo ou cano a- través da adição de elementos de reforço formados de matéria plástica e/ou de metal para desse modo produzir uma estrutu- ra de metal e plástico compósita. É outro objetivo da invenção fornecer uma tira compósita aperfeiçoada que pode ser enrolada formável em um tubo ou cano helicoidal sem a necessidade da adição de um elemento de reforço durante ou após o processo de enrolamen- to de tubo. Também é um objetivo da invenção fornecer um mé- todo de produzir essa tira compósita. É ainda outro objetivo da presente invenção forne- cer um método de produzir um tubo helicoidalmente enrolado que evita a necessidade de pré-laminar o elemento de reforço antes do mesmo ser introduzido no corpo de plástico da tira. É ainda outro objetivo da presente invenção forne- cer um tubo de plástico helicoidalmente enrolado formado de dois ou mais materiais que têm características diferentes de modo que o tubo ou cano resultante ou acabado tenha proprie- dades aumentadas, e que possa ser produzido em custo relati- vamente baixo. É ainda outro objetivo da presente invenção forne- cer um tubo de plástico helicoidalmente enrolado com uma ca- libragem de pressão elevada, isto é, um tubo que seja capaz de resistir à pressão interna elevada sem falha.

SUMARIO DA INVENÇÃO

De acordo com um primeiro aspecto da invenção é fornecida uma tira compósita enrolável para formar um tubo helicoidal, a tira compósita compreendendo: uma tira de plástico alongada que tem uma parte de base e pelo menos uma parte de nervura se estendendo no sen- tido do comprimento vertical a partir da parte de base; e uma tira de reforço alongada se estendendo no sen- tido do comprimento e sustentada lateralmente pela parte de nervura, a tira de reforço tendo uma razão de altura para espessura de pelo menos três para um e orientada substanci- almente perpendicular à parte de base, onde, quando enrolada em um tubo helicoidal, a ti- ra de reforço reforça o tubo contra cargas de trituração ra- diais .

De preferência, a referida razão de altura para espessura é de pelo menos quatro para um.

De preferência, a parte de nervura define uma fen- da se estendendo no sentido do comprimento na qual a tira de reforço é retida, a tira de reforço sendo lateralmente sus- tentada pelas paredes da fenda.

De preferência, a parte de nervura compreende um par de paredes paralelas se estendendo no sentido do compri- mento ao longo da parte de base, as paredes paralelas orien- tadas substancialmente perpendiculares à parte de base.

De preferência, a tira de reforço é contínua e tem um comprimento que é co-extensivo com a tira de plástico.

De preferência, a tira de reforço é totalmente en- capsulada de modo a evitar exposição ao meio ambiente.

De preferência, a tira de plástico tem um conjunto de partes de nervura de formação de fenda se estendendos no sentido do comprimento separadas através da largura da tira, cada parte de nervura sustentando uma tira de reforço alon- gada . A tira compósita pode incluir vários materiais, entretanto, de preferência a tira de reforço é construída de metal. Mais particularmente, de preferência a tira de refor- ço é construída de aço.

De acordo com um segundo aspecto da invenção é fornecida uma tira compósita enrolável para formar um tubo helicoidal, a tira compósita compreendendo: uma tira de plástico alongada que tem uma parte de base e uma parte de nervura se estendendo no sentido do com- primento vertical a partir da parte de base; uma tira de reforço plana, alongada, se estendendo no sentido do comprimento e sustentada pela parte de nervu- ra, a tira de reforço tendo uma razão de altura para espes- sura de pelo menos três para um e orientada substancialmente perpendicular à parte de base; e uma lâmina plana se estendendo no sentido do com- primento e ligada à parte de base, a lâmina tendo um módulo de Young e resistência mais elevados do que aqueles da tira de plástico, onde, quando enrolada em um tubo helicoidal, a ti- ra de reforço reforça o tubo contra cargas de trituração ra- diais e a lâmina aperfeiçoa a calibragem de pressão do tubo.

De preferência, a referida razão de altura para espessura é de pelo menos quatro para um.

De acordo com um terceiro aspecto da invenção é fornecido um tubo compósito helicoidalmente enrolado produ- zido de uma tira compósita, a tira compósita compreendendo: uma tira de plástico alongada que tem uma parte de base que forma o lado interno do tubo enrolado e uma parte de nervura se estendendo no sentido do comprimento vertical a partir da parte de base; e uma tira de reforço de metal alongada se estenden- do no sentido do comprimento e sustentada pela parte de ner- vura, a tira de reforço tendo uma razão de altura para es- pessura de pelo menos três para um e orientada substancial- mente perpendicular ao lado plano da parte de base, onde a orientação da tira de reforço com relação à parte de base permanece substancialmente inalterada após o enrolamento da tira para formar o tubo.

De preferência, a referida razão de altura para espessura é de pelo menos quatro para um.

De preferência, a tira de reforço é contínua e tem um comprimento que é co-extensivo com o tubo.

De preferência, a tira de reforço é construída de metal. De preferência, o metal é aço.

De forma desejável, a tira compósita compreende ainda: uma lâmina plana se estendendo no sentido do com- primento e ligada à parte de base, a lâmina tendo uma resis- tência e módulo de Young mais elevados do que aqueles da ti- ra de plástico.

De acordo com um quarto aspecto da invenção é for- necido um método de produzir um tubo de plástico reforçado com aço helicoidalmente enrolado compreendendo as etapas de: extrusar um perfil de plástico que tem uma parte de base e uma parte de nervura se estendendo no sentido do comprimento vertical a partir da parte de base; introduzir uma tira de reforço com borda reta a- longada de modo a estender-se no sentido do comprimento da parte de nervura e sustentada lateralmente desse modo, a ti- ra de metal tendo uma razão de altura para espessura de pelo menos três para um e orientada substancialmente perpendicu- lar ao lado plano da parte de base, desse modo produzindo uma tira compósita reta; enrolar helicoidalmente a tira compósita; e interengatar as bordas adjacentes de espiras adja- centes da tira de modo a formar um tubo helicoidal.

De preferência, a parte de nervura é extrusada pa- ra definir uma fenda se estendendo no sentido do comprimento moldada para receber e sustentar a tira de reforço.

De preferência, a parte de nervura é extrusada pa- ra compreender um par de paredes paralelas se estendendo no sentido do comprimento ao longo da parte de base, as paredes orientadas substancialmente perpendiculares ao lado plano.

De preferência, o método compreende ainda a etapa de encapsular a tira de reforço.

De preferência, as etapas de extrusão e introdução ocorrem juntas em uma matriz de extrusão de cruzeta.

De acordo com um quinto aspecto da invenção, é fornecido um método de produzir um tubo de plástico reforçado com aço helicoidalmente enrolado compreendendo as etapas de: extrusar um perfil de plástico que tem uma parte de base e uma parte de nervura se estendendo no sentido do comprimento vertical a partir da parte de base; e introduzir uma tira de reforço de metal alongado na parte de nervura, a tira de metal tendo uma razão de al- tura para espessura de pelo menos três para um e orientada substancialmente perpendicular à parte de base, desse modo produzindo uma tira compósita; ligar uma lâmina ao lado plano da parte de base, a lâmina tendo uma resistência e módulo de Young mais elevados do que aqueles da tira de plástico; e enrolar helicoidalmente a tira compósita; e interengatar as bordas adjacentes de espiras adja- centes da tira de modo a formar um tubo helicoidal.

De preferência, o método tem etapas adicionais en- tre as etapas de ligação e enrolamento helicoidal, as etapas adicionais compreendendo: orientar a tira compósita reta para um carretei tendo um cubo girando em torno de um eixo substancialmente horizontal, com a parte de base da tira voltada para o lado inferior do cubo; acionar o carretei de modo a puxar a tira compósi- ta reta em direção ao carretei e assim enrolar a tira em torno do cubo do carretei a partir de seu lado inferior; transportar o carretei para um local; e desenrolar a tira do carretei.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS DA

INVENÇÃO Várias modalidades preferidas da invenção são i- lustradas nas representações em anexo, nas quais: A Figura 1 mostra uma vista em seção transversal de uma tira compósita de acordo com uma primeira modalidade da invenção. A Figura 2 mostra uma vista detalhada da tira da figura 1. A Figura 3 é uma vista em perspectiva da tira com- pósita mostrada na figura 1. A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um tubo compósito helicoidalmente enrolado, enrolado do perfil mos- trado nas figuras 1 e 3. A Figura 5 mostra uma vista em seção parcial do tubo da figura 4 revelando o elemento de reforço. A Figura 6 é uma vista em perspectiva mostrando o elemento de reforço sendo introduzido no perfil. A Figura 7 mostra uma vista em seção transversal de uma tira compósita de acordo com uma segunda modalidade da invenção. A Figura 8 mostra uma vista em seção transversal de espiras adjacentes de uma tira compósita de acordo com uma terceira modalidade da invenção. A Figura 9 mostra uma vista em seção transversal de uma tira compósita de acordo com uma quarta modalidade da invenção. A Figura 10 mostra uma vista em seção transversal de uma tira compósita de acordo com uma quinta modalidade da invenção. A Figura 11 mostra uma vista em seção transversal de uma tira compósita de acordo com uma sexta modalidade da invenção. A Figura 12 mostra uma vista em seção transversal de uma tira compósita de acordo com uma sétima modalidade da invenção. A Figura 13 mostra uma vista em seção transversal de uma tira compósita de acordo com uma oitava modalidade da invenção. A Figura 14 mostra uma vista em perspectiva de uma montagem de acionamento de carretei para uso com modalidades da invenção.

Com referência às figuras 1 e 2, é mostrada uma tira compósita alongada 10 que é enrolável para formar um tubo helicoidal. A tira compósita 10 compreende uma tira de plástico alongada 11 e uma tira de reforço de metal alongada 30. 0 plástico utilizado para essa modalidade da invenção é polietileno embora outros plásticos apropriados possam ser utilizados. A tira de plástico 11 tem uma parte de base 12 com um lado substancialmente plano 14. Uma pluralidade de partes de nervura se estendendos no sentido do comprimento 2 0 se projeta para cima a partir da parte de base 12. Nessa moda- lidade, cada parte de nervura 20 compreende um par de pare- des paralelas 22 e 24 que se estendem no sentido do compri- mento ao longo da parte de base 12 para definir uma fenda se estendendo no sentido do comprimento 23. A fenda 23 é dimen- sionada e moldada para receber ajustavelmente a tira de re- forço 30 como mostrado melhor na figura 2.

Uma conta de plástico 40 é posicionada para unir a abertura entre as extremidades superiores das paredes de nervura 22 e 24 e desse modo encapsular totalmente a tira de reforço 30. Isto evita a exposição da tira de reforço 30 ao meio ambiente e portanto auxilia na prevenção de corrosão.

Na primeira modalidade da invenção, é provido um conjunto de três partes de nervura se estendendos no sentido do comprimento 20 separadas através da largura da tira. Cada parte de nervura 2 0 sustenta uma tira de reforço de metal plana alongada, correspondente, 30. Em outras modalidades da invenção, um número maior ou menor de nervuras e tiras de reforço pode ser utilizado. As nervuras 20 que sustentam as tiras de reforço de metal alongadas 3 0 não necessitam ser contínuas. As nervuras 20 podem ser de qualquer formato con- tanto que sustentem as tiras de reforço verticalmente orien- tadas 30.

Com referência à figura 4, é mostrado um tubo com- pósito helicoidalmente enrolado produzido pelo enrolamento helicoidal da tira compósita mostrada nas figuras 1, 2 e 3. A junta entre bordas adjacentes 18 e 16 de espiras adjacen- tes da tira é melhor vista em seção transversal na figura 1.

Comparando as figuras 1 e 4, é evidente que a ori- entação das tiras de reforço 30 com relação ao lado plano 14 da parte de base 12 permanece substancialmente inalterado após o enrolamento da tira para formação do tubo. As partes de nervura 20 fornecem suporte para as tiras de reforço 30 particularmente durante o enrolamento da tira 10. Durante enrolamento da tira 10 para formação de um tubo helicoidal, as tiras de reforço 30 são flexionadas em torno de um eixo substancialmente transversal à tira 10. Isto causa deforma- ção plástica das tiras de reforço 30. As partes de nervura 20 auxiliam na prevenção das tiras de reforço 30 cederem pa- ra os lados e em direção à base da tira de plástico 12. A Figura 5 mostra uma parte no formato de arco de um elemento de reforço 30 após ter sido flexionada para en- rolar o tubo mostrado na figura 4. Áreas pequenas de arquea- mento 32 são ilustradas. É importante que essas áreas de arqueamento sejam não existentes ou relativamente pequenas. Se arqueamento ex- cessivo estiver presente, a capacidade do tubo de resistir a cargas de trituração radiais é comprometida.

Também é importante manter a massa do perfil em um mínimo enquanto ao mesmo tempo mantêm os critérios de desem- penho para assegurar que os custos de material sejam minimi- zados .

As dimensões e formatos da tira de plástico 12 e das tiras de reforço de metal alongadas 30 podem variar para adequar-se ao diâmetro do tubo a ser enrolado. A tabela a- baixo mostra uma gama de configurações apropriadas para tu- bos de diâmetro interno variando de 300 a 600 milímetros. CA3 SNG: aço doce laminado a frio não revestido A altura, espessura e número de cintas de reforço de aço utilizadas são variáveis que influenciam na rigidez do tubo enrolado. Com tubos de diâmetro maior, a contribui- ção do plástico para a rigidez do tubo é relativamente pe- quena (<10%). Com tubos de diâmetro menor a contribuição do plástico para a rigidez do tubo é mais elevada (aproximada- mente 30% para um tubo que tem diâmetro interno de 300 mm). A razão de altura para espessura das tiras de re- forço 30 é importante por diversos motivos. Tiras de reforço que têm uma elevada razão de altura para espessura são pre- feríveis do ponto de vista de rigidez de tubo e uso eficien- te de material, porém isto deve ser pesado contra a instabi- lidade que pode resultar. A instabilidade pode fazer com que as tiras de reforço 30 cedam para os lados em direção à base da tira de plástico 12 ou pode causar arqueamento excessivo (arqueamento é ilustrado na figura 5). A seleção de um aço com o módulo de Young ótimo (ou módulo de tração) e resistência à deformação para essa aplicação também é importante. Onde a resistência à deforma- ção é excessiva, arqueamento é mais provável.

Com a gama de perfis descritos na tabela acima, e com uma faixa de espessura de parte de nervura de 1,4 a 1,8 mm, tubos podem ser enrolados que são estáveis, de peso re- lativamente baixo e têm excelente resistência a cargas de trituração radiais.

Embora a modalidade descrita acima utilize reforço de aço, tiras de reforço planas alongadas construídas de ou- tros materiais podem ser utilizadas. A adição das tiras de reforço 30 à tira de plásti- co 10 também pode auxiliar no aperfeiçoamento da calibragem de pressão do tubo. As tiras compósitas descritas acima po- dem incorporar adicionalmente outros elementos para melhorar a calibragem de pressão do tubo enrolado. Por exemplo, lâmi- na de pano de fibra (por exemplo, fibra de vidro), plástico ou aço pode ser fornecida para melhorar a calibragem de pressão do tubo. Qualquer material tendo um módulo de Young e resistência que excedam aqueles do material plástico da tira pode ser utilizado. A lâmina pode ser incorporada no perfil (tira 12) de qualquer modo apropriado. Por exemplo, a lâmina pode ser soldada à base da tira 12 ou pode ser extru- sada em cruzeta na base da tira 12.

Características de borda de intertravamento aper- feiçoadas também pode ser fornecidas para aumentar a cali- bragem de pressão do tubo. Os exemplos de perfis construídos para aplicações de pressão elevada são mostrados nas figuras 7 até 13.

Com referência à figura 7, uma segunda modalidade da invenção é mostrada onde a tira compósita 10 é extrusada de PVC. Uma trava mecânica é fornecida por um elemento de borda macho 16 e um elemento de borda fêmea 18 formados da tira plástica 11. Tiras de reforço 30 do tipo descrito acima também são fornecidas. Esse perfil é extrusado em cruzeta encapsulando as tiras de reforço 30 à medida que a tira com- pósita 10 é produzida evitando a necessidade de adicionar uma conta de vedação como anteriormente descrito. Uma lâmina 50 é incorporada na parte de base da tira 11. A lâmina 50 tem um módulo de Young e resistência mais elevados do que a tira de plástico de PVC 11. Quando enrolado em um tubo heli- coidal, esse perfil pode fornecer um tubo de pressão elevada apropriado para transportar fluidos sob pressão. Embora es- piras adjacentes não sejam diretamente ligadas juntas, a es- pessura do plástico e desenho da trava mecânica formada por bordas adjacentes 16 e 18 assegura que o tubo seja capaz de resistir a pressões internas significativas. A figura 8 mostra uma vista em seção transversal de duas espiras adjacentes de tira compósita 10 de acordo com uma terceira modalidade da invenção. Essa tira compósita 10 compreende uma tira extrusada de polietileno 11 tendo três partes de nervura 20 se estendendo de uma parte de base 12, cada parte de nervura 20 sustentando uma tira de reforço 30. Uma quarta parte de nervura 21 sustentando um quarto e- lemento de reforço 31 também é fornecida. A localização da quarta nervura 21 e tira de reforço 31 é na borda do perfil para reforçar o tubo enrolado ao longo da abertura entre a lâmina de espiras adjacentes. Essa abertura 54 é mostrada na figura 8.

Pela provisão de reforço no topo da trava entre espiras adjacentes da tira compósita e sobre a região onde a lâmina é descontínua, pode-se produzir um tubo capaz de re- sistir à pressão elevada.

Uma quarta modalidade da invenção é mostrada na figura 9. Essa modalidade da invenção é similar à terceira modalidade da invenção exceto que em vez de fornecer uma nervura adicional e elemento de reforço sobre a área de jun- ta, a seção de trava fêmea tem uma parede espessa para for- necer a capacidade de pressão onde a lâmina é descontínua.

Uma quinta modalidade da invenção é mostrada na figura 10 onde nenhuma característica adicional é fornecida entre espiras adjacentes para cobrir a área na qual as lâmi- nas são descontínuas.

Uma sexta modalidade da invenção é mostrada na fi- gura 11. Com essa modalidade da invenção, uma lâmina adicio- nal é soldada à seção de borda do perfil como ilustrado.

Uma sétima modalidade da invenção é mostrada na figura 12. Essa modalidade da invenção difere levemente em relação à modalidade acima descrita em que a lâmina adicio- nal 55 é inserida durante o processo de enrolamento de tubo.

Uma modalidade final da invenção é mostrada na fi- gura 13. Com essa modalidade da invenção, uma lâmina contí- nua é extrusada em cruzeta na base de perfil 12 e áreas de travamento de borda ou é soldada à base após extrusão.

Outras modalidades da invenção podem ser dotadas de lâmina quer ligada à base da tira 12 ou embutida na base da tira 12.

Materiais tendo propriedades direcionais podem ser utilizados como ou dentro da lâmina. Por exemplo, tiras de película de plástico orientadas que são fortes em uma dire- ção longitudinal e fracas em uma direção transversal podem ser utilizadas. Tais tiras podem melhorar a resistência de "arco" do tubo enrolado.

Tiras de película de plástico qüe são fortes em uma direção transversal e fracas em uma direção longitudinal também podem ser utilizadas.

Em algumas aplicações será desejável formar uma lâmina de duas (ou mais) tiras de película de plástico que sejam fortes em direções mutuamente ortogonais desse modo resultando em um compósito de resistência elevada em todas as direções.

Exemplos de materiais apropriados que têm proprie- dades direcionais incluem folha de poliolefina altamente es- tirada. Essas folhas têm elevada proparte de moléculas ori- entadas na mesma direção que fornece resistência à deforma- ção e módulo de Young elevadas.

Atualmente, tubos compósitos helicoidalmente enro- lados são formados em operações de multi-estágios. Generica- mente um corpo de plástico é extrusado em um ambiente de fá- brica e é então enrolado sobre um carretei para transporte. A tira extrusada é então desenrolada do carretei e passada através de uma máquina de enrolamento que também pode ser localizada em uma fábrica ou alternativamente pode ser loca- lizada no local onde o tubo final é necessário. Finalmente, tiras de reforço de aço alongadas são laminadas sobre o tubo recentemente enrolado. Em muitas aplicações, as tiras de re- forço de aço são pré-laminadas em um raio que se aproxima daquele do corpo de plástico helicoidalmente enrolado antes de serem introduzidos sobre o lado externo do tubo de plás- tico para formar um tubo compósito com uma rigidez exigida. A pré-flexão da tira de reforço é necessária onde elementos de reforço têm alto grau de rigidez através do eixo geomé- trico de flexão relevante. 0 processo de formar um tubo helicoidal a partir do perfil descrito acima com referência às figuras 1, 2, 3, 5 e 6 é simplificado uma vez que os elementos de reforço 30 são introduzidos na tira em um estágio de fabricação inicial e antes do tubo ser enrolado.

Um método de construir uma tira compósita 20 enro- lável para formar um tubo helicoidal é mostrado na figura 6.

Uma tira de plástico 11 é extrusada tendo uma parte de base com lado substancialmente plano e um conjunto de partes de nervura se estendendos no sentido do comprimento, separadas, paralelas, 20 perpendiculares a partir da parte de base 12. A seguir uma pluralidade de tiras de reforço de metal alon- gadas 30 são introduzidas nas partes de nervura 20. A tira de reforço 30 tem uma razão de altura para espessura de pelo menos quatro para um e é orientada substancialmente perpen- dicular ao lado plano 14 da parte de base 12. A etapa de introdução ou inserção descrita acima ocorre enquanto a tira de plástico é disposta substancial- mente plana. As tiras de reforço 30 são inseridas retas sem nenhuma pré-flexão. Finalmente contas de plástico 40 (como mostrado nas figuras 1 e 2) são extrusadas sobre os topos das partes de nervura 20 para encapsular as tiras de reforço 30.

Um método adicional de construir uma tira compósi- ta enrolável para formar um tubo helicoidal é como a seguir.

Material de plástico e tira de aço são introduzidos em uma matriz de cruzeta de extrusão onde os dois materiais são in- tegrados em um perfil compósito, como a tira compósita des- crita acima e mostrada na figura 3. Uma tira compósita for- mada pela extrusão de cruzeta pode diferir levemente do per- fil descrito acima em que as contas de plástico 40 (como mostrado nas figuras 1 e 2) não seriam necessárias - em vez disso, a matriz de extrusão de cruzeta podería ser projetada de tal modo que a tira de aço saia da matriz totalmente en- capsulada com material plástico.

Tendo produzido uma tira reforçada compósita, é possível enrolar diretamente aquela tira em um tubo helicoi- dalmente enrolado como o tubo mostrado na figura 4 ou alter- nativamente, a tira pode ser laminada sobre um carretei para uso posterior. A capacidade de laminar o perfil compósito sobre um carretei para transporte provê diversas vantagens. Por exemplo, um único carretei pode ser transportado para o cam- po e posicionado adjacente a uma máquina de enrolamento de tubo localizada onde o tubo final é necessário. O tubo com- pósito pode ser então enrolado helicoidalmente em uma única operação sem a necessidade de grandes quantidades de equipa- mentos especializados. A fim de ser capaz de bobinar a tira compósita re- ta 12 sem arqueamento das tiras de reforço de aço 30, foi necessário desenvolver um novo método de bobinar. Métodos de bobinar convencionais, existentes, criam uma trajetória de tira que flexiona ao inverso a tira e a seguir torna a mesma reta antes da tira ser colocada sobre o cubo do carretei. 0 carretei é girado em torno de um eixo horizontal com a tira sendo alimentada para o topo ou lado superior do carretei.

Para tiras de plástico sem aço esse método é satisfatório.

Entretanto, quando há reforço de aço na tira, esse método não é apropriado pois causa arqueamento do reforço de aço 30. A Figura 14 mostra uma montagem de acionamento de carretei 100 desenvolvida para bobinar tira compósita refor- çada com aço, 10. 0 carretei 101 é sustentado para rotação em torno de um eixo horizontal 102. Um guia de tira 110 é fornecido para distribuir a tira 10 através da largura do cubo do carretei. Um cilindro pneumático sem fim, 114, que aciona em uma haste 112, aciona o guia de tira 110 para frente e para trás. 0 método de bobinar desenvolvido para tira refor- çada com aço e mostrado na figura 14 tem uma trajetória de tira que minimiza qualquer carga aplicada à tira que poderia causar arqueamento. A trajetória da tira sobre o carretei 101 com esse arranjo é uma trajetória reta para a parte in- ferior ou lado inferior 103 do carretei com as nervuras vol- tadas para baixo e conseqüentemente a parte de base 12 vol- tada para cima permitindo que a tira seja flexionada na ori- entação correta no carretei (nervuras voltadas para fora, como o fazem no tubo enrolado). 0 método de controlar a velocidade de rotação do carretei 101 desenvolvido para esse novo método se baseia na tensão na tira 10 (torque no motor) . Além de alterar os mé- todos de bobinar, o tamanho ótimo de cubo de carretei neces- sita ser selecionado para evitar que as nervuras arqueiem durante o processo de bobinar. Um tamanho inicial de cubo de 450 mm foi experimentado o qual era apropriado para algumas das espessuras de aço, entretanto â medida que o aço se tor- na mais espesso e mais alto o tamanho de cubo necessita ser aumentado. Para a tira atual 10 feita para tubos com até 750 mm de diâmetro, um tamanho de cubo de 1000 mm é necessário.

Os perfis das segunda a oitava modalidades da in- venção como ilustrado nas figuras 7 a 13, podem ser constru- ídos utilizando o método descrito acima para o perfil da primeira modalidade da invenção como mostrado nas figuras 1 a 6. A lâmina pode ser introduzida em uma etapa separada a- pós extrusão da tira.

Embora a presente invenção tenha sido descrita em termos de uma modalidade preferida a fim de facilitar melhor compreensão da invenção, deve ser apreciado que várias modi- ficações podem ser feitas sem se afastar dos princípios da invenção. Portanto, a invenção deve ser subentendida como incluindo todas essas modificações em seu âmbito.

Claims (22)

1. Tira compósita (10) enrolável para formar um tubo helicoidal para transportar fluido, a tira compósita (10) sendo caracterizada pelo fato de que compreende: uma tira de plástico alongada (11) que tem uma parte de base (12) tendo um lado inferior definindo uma face interna e um lado superior definindo uma face externa; pelo menos uma parte de nervura (20) se estendendo no sentido do comprimento vertical a partir da parte de base (20), e uma tira de reforço alongada (30) se estendendo no sentido do comprimento e sustentada lateralmente pela parte de nervura (20), a tira de reforço (30) tendo uma razão de altura para espessura de pelo menos três para um, a face interna formando uma superfície contínua abaixo da tira de reforço (30), onde, quando enrolada em um tubo helicoidal, a tira de reforço (30) reforça o tubo contra cargas de trituração radiais e a face interna separa a tira de reforço (30) do fluido dentro do tubo.

2. Tira compósita (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida razão de altura para espessura é de pelo menos quatro para um.

3. Tira compósita (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a parte de nervura compreende um par de paredes paralelas (22, 24) se estendendo no sentido do comprimento ao longo da parte de base (12), a parte de nervura (20) definindo uma fenda (23) se estendendo no sentido do comprimento na qual a tira de reforço (30) é retida, a tira sendo lateralmente sustentada pelas paredes da fenda (23).

4. Tira compósita (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que as paredes (22, 24) são orientadas substancialmente perpendiculares à parte de base (12) .

5. Tira compósita (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a tira de reforço é continua e tem um comprimento que é co-extensivo com a tira de plástico.

6. Tira compósita (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a tira de reforço é totalmente encapsulada de modo a evitar exposição ao meio ambiente.

7. Tira compósita (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a tira de plástico tem um conjunto de partes de nervura de formação de fenda se estendendo no sentido do comprimento separadas através da largura da tira, cada parte de nervura sustentando uma tira de reforço alongada.

8. Tira compósita (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a tira de reforço é construída de metal.

9. Tira compósita (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a tira de reforço é construída de aço.

10. Tira compósita (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma lâmina plana (50) se estendendo no sentido do comprimento e ligada à parte de base, a lâmina tendo uma resistência e módulo de Young mais elevados do que aqueles da tira de plástico, em que, quando enrolada em um tubo helicoidal, a lâmina (50) aperfeiçoa a calibragem de pressão do tubo.

11. Tira compósita (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a lâmina (50) compreende pano de fibra.

12. Tira compósita (10), de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que o pano de fibra compreende fibra de vidro.

13. Tubo compósito helicoidalmente enrolado produzido a partir de uma tira compósita (10) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, o tubo compósito helicoidalmente enrolado sendo caracterizado pelo fato de que o lado inferior da parte de base da tira compósita (10) forma um lado interno do tubo enrolado, e a orientação da tira de reforço com relação à parte de base permanece substancialmente inalterada após o enrolamento da tira para formação do tubo.

14. Tubo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a tira de reforço (30) é continua e tem um comprimento que é co-extensivo com o tubo.

15. Tubo, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que espiras adjacentes da lâmina (50) não são diretamente ligadas juntas.

16. Método de produzir um tubo de plástico reforçado com aço enrolado helicoidalmente caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: extrusar um perfil de plástico (11) que tem uma parte de base (12) e uma parte de nervura (20) se estendendo no sentido do comprimento vertical a partir da parte de base; introduzir uma tira de reforço (30) com borda reta alongada na parte de nervura (20), a tira de metal (30) tendo uma razão de altura para espessura de pelo menos três para um e orientada substancialmente perpendicular à parte de base, desse modo produzindo uma tira compósita (10) reta; enrolar helicoidalmente a tira compósita (10); e interengatar as bordas adjacentes das espiras adjacentes da tira de modo a formar um tubo helicoidal.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o perfil extrudado tem uma parte de base (12) tendo um lado inferior definindo uma face interior e um lado superior definindo uma face exterior, a tira de reforço reforçando o tubo contra cargas de trituração radiais e a face interna separando a tira de reforço do fluido dentro do tubo.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de encapsular a tira de reforço.

19. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as etapas de extrusar e introduzir ocorrem juntas em uma matriz de extrusão de cruzeta.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de ligar a lâmina (50) à porção de base, a lâmina (50) tendo um módulo de Young e resistência mais elevados do que aqueles da tira de plástico.

21. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a lâmina (50) é submetida a uma extrusão de cruzeta na parte de base da tira compósita (10) .

22. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende etapas adicionais entre introduzir e enrolar helicoidalmente, as etapas adicionais compreendendo: orientar a tira compósita reta para um carretei tendo um cubo que gira em torno de um eixo substancialmente horizontal, com a parte de base da tira voltada para o lado inferior do cubo; acionar o carretei de modo a puxar a tira compósita reta em direção ao carretei e de modo a enrolar a tira em torno do cubo do carretei a partir de seu lado inferior; transportar o carretei para um local; e desenrolar a tira do carretei.