BRPI0621126B1

BRPI0621126B1 - Aparelho para manufaturar uma estrutura tubular de tira enrolada helicoidalmente, estrutura tubular e método de fabricação de uma estrutura tubular

Info

Publication number: BRPI0621126B1
Application number: BRPI0621126-7A
Authority: BR
Inventors: John Peter Booth
Original assignee: Iti Scotland Limited
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2019-05-28
Also published as: RU2415726C2; PE20070835A1; BRPI0621126A2; CN101346197B; CA2632644C; GB2433453A; GB0526409D0; CA2632644A1; MX2008008218A; US8955362B2; MA30058B1; RU2008130372A; AU2006327969B2; JP5118647B2; EP1971450A1; WO2007072079A1; US20120291956A1; JP2009520604A; US20090165518A1; EG24869A

Abstract

aparelho para manufaturar uma estrutura tubular de tira enrolada helicoidalmente, estrutura tubular e método de fabricação de uma estrutura tubular. trata-se de um aparelho (50) e um método de fabricação de estruturas tubulares enroladas helicoidalmente (116) que incluem uma placa anterior rotativa (74) em cima da iual é montada uma pluralidade de rolos definidores de diâmetro (78) que, em operação, fazem com que um material de tira (80) seja plasticamente deformado como um enrolamento helicoidal que pode estar posicionado para baixo em relação le confinamento ou de auto-sobreposição para formar a dita estrutura tubular (116).

Description

APARELHO PARA MANUFATURAR UMA ESTRUTURA TUBULAR. DE

TIRA ENROLADA HELICOIDALMENTE, ESTRUTURA TUBULAR E MÉTODO DE

FABRICAÇÃO DE UMA ESTRUTURA TUBULAR

DESCRIÇÃO

- 5 A presente invenção refere-se a um aparelho e a um ' método de fabricação^-de estruturas enroladas helicoidalmente, e refere-se particularmente à fabricação de tubulações e de estruturas longitudinais formadas ao enrolar tiras de metal

em uma relação helicoidalmente sobreposta. Outras estruturas tais como recipientes de armazenagem, torres e estruturas de suporte também podem ser beneficiadas pelas características descritas na presente invenção.

Atualmente, é conhecida a fabricação de estruturas tubulares através do enrolamento da tira de metal pré-formada em um mandril rotativo de modo que a tira seja depositada no mandril de uma maneira auto-sobreposta e seja mantida no lugar pela deformação mecânica de uma borda da mesma de modo que seja bloqueada com uma borda adjacente, para reter desse modo a tira no lugar na estrutura final. O pedido de patente

EP0335969 descreve um aparelho para formar uma estrutura

tubular enrolada helicoidalmente formada a partir de uma tira de metal lisa enrolada em um mandril. A tira lisa é alimentada de um ou outro de um par de carretéis de suprimento montados de modo concêntrico com o eixo da estrutura tubular a ser produzida. Uma cabeça de enrolamento rotativa é utilizada para enrolar a tira no mandril e inclui uma pluralidade de rolos de formação movidos por rolos que conferem uma forma inicial à seção transversal da tira de metal antes que ela seja passada para um conjunto final de 3 0 rolos que colocam a tira no mandril e então se moldam sobre uma borda da tira de modo que elas fiquem mecanicamente travadas na camada precedente sobre a qual ela é enrolada.

Este é um processo complexo. Também é apresentado um

2/20 mecanismo para assegurar mantida constante e esse que a alimentação mecanismo inclui

ap€' velocidade dos rolos de formação. As bobinas de alimentação coaxiais são alimentadas a partir de um carretei de 5 alimentação externo de modo a manter o suprimento das mesmas.

Umã éstaçáó ~de sõldagem é utilizada para unir uma extremidade do material de tira à outra, sem ter que parar a máquina.

Também é conhecido o controle do diâmetro final da

tubulação formada através do controle de uma pluralidade de rolos formadores de raio imediatamente antes que a tira seja enrolada em sua estrutura final. Tal arranjo é descrito no pedido de patente US3851376 que se refere a um método e um aparelho para a formação de uma tubulação de metal vedada de emenda helicoidal em que a força de recuperação de mola do material é controlada dentro dos limites permissíveis. Uma pluralidade de rolos de formatação é empregada para esta finalidade e inclui um arranjo de três rolos de rolos fixos cuja posição é selecionada e ajustada para conferir um raio de curvatura desejado a uma tira de metal enquanto ela passa através dos rolos. Um rolo adicional é deslocável em resposta

a um sinal de realimentação indicativo da força de recuperação de mola para aumentar ou diminuir para assegurar que força força de de desej ados.

Também metal e seu helicoidalmente mola seja é conhecida enrolamento mantida dentro dos a deformação de uma em uma estrutura auto-sobreposta e o emprego de um limites tira de enrolada adesivo para manter a tira em sua forma final. Inf elizmente, a tira mantém a sua capacidade de retornar à sua forma relaxada (plana) e o adesivo é necessário a fim de impedir que a tira se destaque e desenrole. Adicionalmente, a estrutura final sofre uma força de desprendimento elevada criada pelas forças

3/20

dentro da tira deformada plasticamente e estas enorme carga sobre o próprio adesivo, comprometendo integridade estrutural da estrutura e limitando a sua capacidade de compressão signi f icat ivamente abaixo de seu limite teórico.

Embora ’ os arranjos acima confiram métodos perfeitamente aceitáveis de fabricação de tubulações, eles se baseiam na deformação plástica de uma borda do material de tira para assegurar que o produto permaneça unido ou deve φ 10 girar o produto final durante o processo os quais podem ser problemáticos. Por exemplo, a força requerida para deformar é depositada sobre uma travá-la à mesma é uma borda da tira de metal quando ela camada previamente depositada e para significativa. Adicionalmente, tais máquinas consomem quantidades desnecessariamente grandes de energia e são muito lentas, uma vez que a operação de tal processo difícil.

durante a de deformação em alta velocidade é extremamente

Este último problema de ter formação limita a utilização que girar o deste arranjo de tubulação, produto para a e tais seções devem ser unidas se uma seção longa for requerida.

transcontinentais, é extremamente indesejável a introdução de qualquer uma dessas junções, uma vez que elas tendem a ser caras de incorporar e problemáticas

Um objetivo da presente invenção consiste na obtenção de um aparelho e um método de fabricação de estruturas tubulares que reduz e possivelmente supera alguns dos problemas associados com a técnica anterior.

Conseqüentemente, enrolada helicoidalmente, qual compreende: uma placa aparelho de uma estrutura tubular de tira anterior, montada para a rotação em torno de um eixo

4/20

longitudinal; um mecanismo de impulsão, para placa anterior em uma primeira direção em torno direcièíji^r do dito eixo longitudinal; e rolos definidores de diâmetro, montados na dita placa anterior para fazer com que o material de tira se dobre em ura diâmetro predeterminado antes de ser formado como urna estrutura tubular.

De preferência, o aparelho inclui um conjunto de rolos de formatação, montado para a rotação com a dita placa anterior e para no material de a formação de um perfil em seção transversal tira antes de sua formação até um diâmetro predeterminado.

podem ser rolos

Um ou mais dos ditos rolos de formatação impelidos.

De preferência, os rolos definidores de diâmetro incluem três rolos mutuamente confrontantes, sendo que um deles é ajustável em relação aos outros dois para fazer com que qualquer material de tira que passe entre os ditos rolos pela relação posicionai adote um entre os diâmetro raio de curvatura definido ditos rolos.

Em um arranjo particular, incluem um par de rolos de os rolos definidores de em torno dos seus próprios eixos longitudinais e entre os quais uma tira de material pode passar e um rolo de anel que é ajustável em relação a um primeiro rolo de compressão pela rotação em torno do eixo do segundo.

Em um arranjo mais conveniente, o aparelho inclui um acionador conectado ao dito rolo de anel para efetuar o ajuste em relação ao dito segundo rolo de compressão.

Vantajosamente, o aparelho pode ser equipado com um rolo de reação contra o qual as forças de formação exercidas

0 em qualquer tira que é levada a adotar um raio de curvatura pelo rolo de anel serão reagidas.

De preferência, o aparelho inclui um segundo acionador para fazer com que a posição axial do rolo de

5/20

reação seja variada em relação a um rolo de compressão.

acionador também pode ser provido para efetuar um ajuste axial de um dos ditos outro.

Vantaj osamente, impulsão'para impe lir um de diâmetro.

ou aparelho inclui mais dos ditos um dispositivo de rolos definidores

Em um arran j o particularmente conveniente, aparelho inclui um computador acoplado ao dito acionador ou • ¹⁰ acionadores para controlar do rolo ou rolos. O dito computador pode compreender um computador programado para controlar o dito rolo ou rolos de acordo com um programa predeterminado, preferência,

De o aparelho inclui um primeiro conjunto de engrenagem montado na dita placa anterior e uma engrenagem fixa arranjada coaxialmente com a dita placa anterior e em que o dito primeiro conjunto de engrenagem é acoplado com os ditos rolos definidores de diâmetro para impelir os ditos rolos definidores de diâmetro.

Convenientemente, o aparelho inclui adicionalmente impelido por um segundo conjunto de engrenagem montado na dita placa anterior e impelido por uma engrenagem fixa arranjada coaxialmente com a dita placa anterior em que o dito segundo conjunto de engrenagem é acoplado com os ditos rolos de formação para impelir os ditos rolos.

pode incluir um elemento de impulsão principal para

O aparelho também impelir a dita placa anterior na dita primeira direção, o qual pode uma parte compreender uma engrenagem de impulsão acoplada com de engrenagem correspondente na dita placa anterior.

Convenientemente, o aparelho inclui um suporte de material de partida para suportar um suprimento de material de partida de tira para ser formado como uma estrutura tubular. O suporte de material de partida pode compreender um

6/20 cassete que se estende circunferencialmente, o

estende em torno da dita placa anterior em um diâmetro externo da mesma.

Convenientemente, o dito cassete compreende uma pluralidade de rolos de suporte espaçados “c ire uri fé r ehc i a 1 me rife^- em torno dõ eixo longitudinal e que

cooperam com uma porção de um suprimento de material de partida de tira e permitem que o dito material de partida gire em torno do dito eixo. Os ditos rolos de suporte podem ser montados para a rotação em torno de um eixo fixado a uma parte não-rotativa do dito conjunto.

Em um arranjo particular, os rolos de formação são alternados ao longo do dito eixo longitudinal, no qual o eixo de rotação dos ditos rolos em relação ao dito eixo varia de 15 acordo com o ângulo espiral da tira enquanto ela passa de um suprimento do mesmo para os ditos rolos definidores de diâmetro.

Convenientemente, o aparelho pode incluir um primeiro rolo guia de alimentação de tira para guiar um

0 suprimento de material de tira de uma armazenagem da mesma

aos ditos rolos de formação. O aparelho também pode incluir um segundo rolo de alimentação de tira para guiar um suprimento de tira formada dos ditos rolos definidores de

diâmetro	até um diâmetro	interno em	que	um	elemento tubular
25 deve ser	formado.
	Vantaj osamente,	o aparelho inclui	um aplicador	de
adesivo	para aplicar um	adesivo a	pelo	menos uma parte	de
qualquer	tira depois que	a mesma	passa	através dos ditos

rolos formadores de diâmetro. O dito aplicador de adesivo 30 pode compreender um cassete de armazenagem de adesivo para armazenar um rolo de tira adesiva. O dito cassete de armazenagem de adesivo pode incluir um eixo montado na dita placa anterior para a rotação com o mesmo e em torno do qual

7/20 um suprimento de tira adesiva pode quando da aplicação da dita tira ser pos adesiva

formação de estrutura tubular.

O aparelho pode incluir adicionalmente um mecanismo de remoção de revestimento protetor para remover todo o revestimento protetor na dita tira adesiva antes de a dita tira adesiva ser aplicada à tira de formação de estrutura tubular.

Vantajosamente, a placa anterior inclui um furo central para receber um forro de núcleo em que a dita tira de formação tubular pode ser enrolada para formar uma estrutura tubular final. Convenientemente, é provido um pino rotativo de suporte central que tem um centro oco que define o dito furo central para receber o dito forro de núcleo.

De preferência, o dito pino rotativo de suporte é não-rotativo e inclui uma engrenagem no mesmo que forma a dita engrenagem fixa a partir da qual os ditos rolos são impelidos.

Convenientemente, a dita placa anterior é montada para a rotação no dito pino rotativo de suporte.

Vantajosamente, a dita placa anterior inclui uma tira liso a ser formado como uma estrutura tubular. A dita

estação d	Le recepção pode	compreender	um	anel que tem um
25 diâmetro	correspondente	ao diâmetro	do cassete,	para
facilitar	desse modo a transferência	do	material de	tira
entre os	mesmos quando do	esgotamento	do	material do	dito
cassete.	Convenientemente,	o aparelho	inclui um dispositivo

de alimentação para alimentar o material de tira na dita estação de recepção à medida que a dita estação gira, para enrolar desse modo o dito material de tira na dita estação de recepção antes de o material no dito cassete ser esgotado.

8/20

De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, é apresentado um método de fabricação de uma estrutura tubular, o qual compreende as etapas de: flexão de uma tira de material em uma forma helicoidal pela deformação 5 plástica da mesma; e enrolamento da dita tira curvada de uma maneira auto-sobreposta como ümã~estrutura tubular; em que a

	tira é flexionada na dita	forma	helicoidal com	um raio de
	curvatura menor do que	o	raio	final da estrutura a ser
	formada.
10	De preferência,	o	método	inclui a etapa	de passagem

da dita tira através de um par de rolos de compressão e de um rolo de anel ajustável em relação a um dos ditos rolos de compressão de modo a fazer com que a dita tira adote o dito raio de curvatura desejado.

Vantajosamente, o método inclui a etapa de passagem da tira através de um par de rolos comprimidos, cujo eixo de rotação é deslocado de um em relação ao outro de modo a fazer com que a dita tira adote, desse modo, uma curvatura ao longo de seu comprimento, para conferir uma curvatura lateral na dita tira e para criar uma tira que tem uma borda mais longa

do que a outra.

O método pode incluir a etapa de aplicação de um adesivo às partes da dita tira que serão sobrepostas quando formadas como uma estrutura tubular. 0 dito adesivo pode ser 25 aplicado pela aplicação de adesivo como uma tira adesiva.

Vantajosamente, o método inclui a etapa de proteção da dita tira adesiva pela aplicação de um revestimento protetor a pelo menos uma superfície da mesma e pela remoção do dito revestimento protetor antes da aplicação do dito 30 adesivo na dita tira que forma a dita estrutura tubular.

Convenientemente, o método inclui a etapa de provisão de um núcleo tubular e enrolamento da dita tira no dito núcleo para produzir uma estrutura tubular que tem um

9/20

,· \ uri

e..

_ o <T núcleo interno e um invólucro externo de material enrolado

-⁴X helicoidalmente. De preferência, a etapa de formação do dito núcleo tubular se dá pela formação de rolo de uma tira de material ao longo das bordas longitudinais adjacentes de seu comprimento e emenda.

Alternativamente, o formação do dito núcleo tubular como uma série de comprimentos distintos do tubo e a montagem dos mesmos em um comprimento contínuo ou quase contínuo antes do enrolamento • ¹⁰ do dito material de tira no dito núcleo. Alternativamente, dito núcleo tubular pode ser dotado de um comprimento tubulação extrudada de um material de plástico.

Em um arranjo, os ditos comprimentos distintos de do tubo são de um material de cerâmica.

A presente invenção será descrita agora mais particularmente por meio de exemplos somente com referência aos desenhos parciais formados aparelho as de em anexo, nos quais:

dois tipos de estrutura tubular que podem ser pelo aparelho

Figura uma elevação lateral esquemática de um de acordo com os aspectos da presente

Figura é uma elevação lateral da cabeça de formação mostrada esquematicamente na Figura 3;

a Figura 5 é uma vista anterior da cabeça de formação tomada na direção da seta A na Figura 4;

a Figura uma vista detalhada do diâmetro que forma o arranjo de rolo mostrado de maneira geral nas Figuras e 5;

rolos de na

Figura

Com referência agora à Figura 1 dos desenhos, um a Figura é

uma vista em seção transversal dos

10/20 corpo tubular indicado geralmente por para ser utilizada em um sistema de tubulação que carrega fluidos quentes forma uma tubulação tubulaçao tal como uma (que também podem estar sob pressão). O corpo tubular compreende uma porção interna na forma de um núcleo oco interno 12 que pode ser formado por d“ê uma serie dê processos de formaçao, tãT” como discutido discutido acima, e um invólucro carregador de carga externo em detalhes posteriormente na presente invenção. No processo preferido, a tubulação interna continuamente formado, como também será posteriormente na presente invenção. No compreende um núcleo discutido em detalhes entanto, pode-se ter um núcleo formado por uma pluralidade de distintos interacoplados uns com os outros a fim comprimentos de formar um comprimento longo. O invólucro externo indicado geralmente em é formado no núcleo oco interno 12 ao enrolar helicoidalmente uma tira 16 de material na superfície externa

12a do núcleo maneira que é tubulação em de uma maneira auto-sobreposta similar à requerentes de patente depositada da Patente U.K.

2.280.889 e da Patente U.S. Ν’.

5.837.083 .

uma dos

N° .

De acordo com um aspecto tensão.

uma ou

As tiras 16 mais etapas cada uma delas é tira pode ser enrolada sob que formam o invólucro externo podem ter em seção transversal 18 e 20, sendo de preferência de uma profundidade que que corresponde à espessura da tira 16. As formadas de preferência dentro delas se estende a partir de descentralizada da tira etapas 18, 20 são pré16, sendo que cada uma uma extremidade da tira 16 à auto-sobreposta em que cada convolução da tira acomoda a

Embora a tira possa compreender qualquer material de uma série de materiais tais como um plástico, um material outra para facilitar uma enrolamento

11/20 composto ou certamente metal, foi verificado particularmente apropriado, geralmente em capacidade de resistência elevada e de sua

facilidade de formação e união, conforme será descrito posteriormente na presente invenção. Os exemplos de metais apropriados incluem 'o aço, o aço inoxidável, o titânio e o alumínio, sendo que alguns deles são particularmente apropriados devido às suas capacidades anticorrosão. A superfície interna 16i da tira 16

e a superfície externa da tubulação 12o podem ser fixadas uma na outra por um adesivo estrutural, bem como as partes sobrepostas 16a da tira. A utilização de um adesivo ajuda a garantir que todos os componentes individuais do elemento tubular 10 sejam estirados a uma taxa similar. A aplicação do adesivo pode ser qualquer uma de uma série de dispositivos, 15 mas um arranjo particularmente apropriado é discutido em detalhes posteriormente na presente invenção conjuntamente com uma série

Com

3, na qual referência agora pode ser visto de estruturas mais particularmente à Figura que um aparelho 50 para a enroladas helicoidalmente compreende:

uma parte de pré-formação opcional 52, em que um núcleo 54 é formado; uma estação de formação, mostrada esquematicamente em 56 e descrita em detalhes posteriormente pós - formação, mostrada de características na presente invenção; e uma seção de geralmente em 58 e que inclui uma série opcionais discutidas posteriormente. Em um arranjo da porção de pré-formação opcional 52 é provida uma armazenagem de material de tira liso na forma de um rolo de tira de metal 60 e uma pluralidade de rolos de alimentação 62 que alimentam a 3 0 tira para a formação de rolos 64 e 66 que, por sua vez, enrolam as bordas da tira juntas em torno de um mandril central 68 de modo a formar uma estrutura tubular 54 que tem bordas confrontantes que confinam umas nas outras (não

12/20

mostrado). Um aparelho de sõldagem mostrado geralmente em 7o e que inclui uma cabeça de sõldagem é utilizado para soldar as bordas confrontantes de uma maneira bem conhecida no estado da técnica e, assim sendo, nao descrita adicionalmente na “de núcleo alternativo pode presente invenção. Um processo de formaçao fabricação de uma compreender a pluralidade de comprimentos distintos de estrutura tubular, sendo que cada um deles é provido com características de interacoplamento nas extremidades confrontantes do mesmo de φ 10 modo a permitir que uma pluralidade dos ditos comprimentos seja montada em uma seçao de núcleo longa. Ao empregar tal arranj o de núcleo, pode-se substituir arranj o de sõldagem da tira por um mecanismo de alimentação apropriado (não mostrado) para alimentar maneira contínua. Uma vez formado, melhor visualizada com referência às lateral anterior rolos de de uma pluralidade dos de formação de uma núcleo de qualquer

Figuras 4 e

Com referência aos desenhos em geral, mas uma elevação da estação de formação 56 e compreende uma placa em cima da qual é montada uma pluralidade formatação

76, e um conjunto de rolos definidores de de diâmetro, mostrado geralmente em 78.

Conforme mostrado, os rolos de formatação modo a formar uma forma em seção transversal para a tira, tal como melhor visualizado nas Figuras 1 ou 2. No entanto, deve ser apreciado que os rolos de formação podem conferir uma forma alternativa à tira ou podem, em algumas circunstâncias, ser eliminados todos em 30 conjunto. Quando são providos, os rolos de formatação são melhor providos como uma pluralidade de rolos confrontantes (melhor visualizados na Figura 5) entre os quais a tira 80 é prensada enquanto passa entre os mesmos para conferir o

13/20

	/O
perfil desejado na tira de uma	maneira progressiva, sendo que ''

cada par de rolos aumenta a deformação da tira até que o perfil desejado final seja formado. Conforme mostrado, os rolos de formatação são impelidos por meio de uma engrenagem 5 de impulsão 82, sendo que cada um deles é montado para a rotação em torno dè um eixo nã dita placa acopla em um lado com um rolo de formatação ante rio r é s e e em um outro lado com uma engrenagem planetária 84 formada em uma porção posteriormente na presente anterior 74 engrenagens 76 giram com a mesma, mas à medida que engrenagem planetária 84 elas são levadas são acopladas a girar em torno dos seus eixos e impelem a tira através da compressão formada entre os rolos de

76. Conforme mostrado, alternado rotação de medida que cada um ao longo definidores dos rolos cada rolo a tira 80 do eixo varia de passa do longitudinal X, acordo com suprimento de diâmetro 78. No entanto, ligeiramente e o eixo de o ângulo do mesmo deve ser espiral à aos rolos apreciado

que um arranjo não-alternado mais simples pode ser utilizado onde houver espaço suficiente para formatar posicioná-la corretamente antes de aplicar a mesma aos rolos formadores de raio 78. A fim de assegurar uma alimentação uniforme do material de tira que forma um suprimento do mesmo, pode ser desejável o emprego de um suprimento do mesmo na forma de suprimento de material de partida 88. Vantajosamente, esse suprimento de material de partida pode ser provido em um cassete ou suporte de material de partida 3 0 9 0 que compreende uma pluralidade de rolos de suporte 92 posicionados fora da dita estação de formação e que são circunferencialmente espaçados em torno do eixo longitudinal

X. Os ditos rolos de suporte 92 cooperam com uma parte de

14/20 material de partida de tira 88 e permitem que o material de partida gire em torno do eixo X.

O material de tira 80 é removido de um diâmetro interno do dito material do mesmo e é alimentado através de um primeiro rolo guia de alimentação de tira 94 montado para a rotação na dita placa anterior 74 em torno dê”' um eixo substancíalmente perpendicular ao mesmo . A fim de impelir a placa anterior 74, pode ser provido um motor

e uma impulsão de engrenagem 98 acoplada a uma engrenagem de anel 100 provida em uma placa posterior 102 que é unida diretamente à placa da face através da parte anular 104 através da qual a parte não-rotativa 86 se estende.

Também é mostrado nas Figuras 4 e 5 o arranjo de rolos definidores de diâmetro visto geralmente em 78 e que age entre os mesmos para curvar o material de tira ao se deformar de modo plástico ao redor de um dos rolos tal como para definir o diâmetro da tira de saída. Esse arranjo é mais bem visualizado com referência às Figuras 6 e 7, e é descrito em detalhes posteriormente na presente invenção. Um aplicador de adesivo anterior 74 assumir uma opcional 106 também pode ser para a rotação com a série de formas para depois que foi formado e é mostrado qual um cassete de tira adesiva 110. O a rotação em torno para a rotação com mesma.

aplicar armazenagem cassete de de um eixo a mesma, de

108 montado na placa

O aplicador pode o adesivo à tira um arranj o é equipado armazenagem 108

112 montado na modo particular, no com um rolo de é montado para placa anterior que quando da rotação da placa anterior, a tira adesiva possa ser aplicada na mostrado) antes de o dito adesivo ser aplicado. Deve ser superfície da tira 80 à medida que é posicionada para baixo no núcleo 54 (Figura 3) . A tira adesiva pode ser provida na forma de uma tira que tem um revestimento protetor e esse revestimento protetor pode ser removido por meio de um dispositivo de remoção de revestimento protetor (não

15/20 apreciado na vista em seção transversal da Figura 4 que a placa anterior 74 inclui um furo central 114 para receber um núcleo ou forro 54 em que o dito material de tira 80 possa ser enrolado a fim de formar uma estrutura final 116. O furo central pode ser provido com um pino rotativo de suporte central que tem um centro oco’que deiine a dita''abertura central

114 para receber o dito núcleo ou forro 54 . Quando provido, o pino rotativo pode ser montado dentro do dito furo central

114 por meio dos rolamentos 116, de modo que a dita φ 10 placa anterior 74 possa girar em torno do dito pino rotativo

86. Também é mostrada em forma de diâmetro do do material material no anel 120 cassete, na Figura 4 que tem um uma estação de recepção 118 diâmetro correspondente ao desse modo facilitando a transferência de tira entre os mesmos quando do esgotamento do cassete.

Um suprimento de material de tira 122 forma um dispositivo para suprir o material de tira à dita gira, desse estação modo enrolando a à mesma taxa que é esgotada do dito cassete.

Com referência agora às

Figuras 6 e 7 que ilustram mais detalhadamente o formato dos rolos que formam o diâmetro

78, será observado que os rolos incluem um par de rolos de compressão 124, 126, e um rolo de anel 128 será montado em um braço rotativo 130 que é girado em torno do eixo de rotação de um dos rolos de compressão. Não importa em torno do qual eixo de rolo o braço rotativo gira. Um acionador mostrado esquematicamente em 132 é conectado ao braço rotativo 130 dito rolo de acordo com os parâmetros de controle desejados discutidos posteriormente na presente

134 é provido para alterar a outros 124 na direção das setas E-E e F-F, outra vez conforme

16/20

discutido em detalhes posteriormente na presente invenção.

136 é provido a fim de reagir todas as forças experimentadas pela flexão da tira enquanto ela passa de anel 124, 12 6 e

128, respectivamente. Esse rolo de reação também pode ser controlável pelo acionador 138 de modo a mover o mesmo próximo ou afastado da tira 80 na direção das setas G-G, conforme necessário. A Figura ilustra por meio de um desenho em seção transversal o sistema de controle de

acionador e de rolo mais detalhadamente.

partir deste desenho, deve ser preferência extremidade diferencial provido do rolo e igual arranjo particular, acionador aterrado e apreciado como um

6 de que par modo o acionador 134 combinado, a permitir é de um em cada a alteraçao

126. Nesse o eixo do acionador 140 passa do através de um furo 142 que passa através de uma porção de bloco superior 144, ao lado do eixo de rolo

146 (deslocado relativamente ao mesmo) em uma parte de bloco inferior 14 6 em que é escorado em

Uma pequena abertura 150 é provida entre os blocos de modo que o

deslocamento do eixo 140 faz com que o rolo

126 se mova mais próximo ou afastado do rolo 124 de acordo com os parâmetros de controle do acionador.

Com referência agora mais particularmente aos desenhos 6 e 7 coletivamente, serão descritos os princípios de controle. Conforme mencionado acima, o rolo 126 é ajustável na direção das setas E-E e F-F por meio de acionadores independente ou coletivamente controlados 134a, 134b. O rolo 128 é móvel na direção das setas D-Di pelo

0 acionador 132 e o rolo 136 é móvel na direção das setas G-Gi pelo acionador 138. Cada acionador é conectado e controlado por meio do computador 140 (Figura 3) . A fim de criar o raio de curvatura desejado R na tira 80 antes que ela seja

- dô .-.

5·*

				17/20		0

depositada	de	modo	a	formar	uma estrutura tubular, é
necessário	simplesmente	definir	e ajustar possivelmente a
posição do	rolo	128 ,	de	modo que	faça com que a tira 80 seja

. 20

flexionada sobre o eixo de rolo 126 e seja deformada plasticamente de modo que o grau desejado de flexão final seja atingido ãpos qualquer efeito He recuperação de mola. Para definir e ajustar o grau de compressão que a tira experimenta enquanto passa através dos rolos de compressão 124, 126, deve ser ajustada simplesmente a posição axial do rolo 126 em relação ao rolo 124. Este ajuste pode ser um ajuste coletivo ou um ajuste diferencial. O ajuste diferencial irá fazer com que um lado da tira seja mais comprimido do que o outro e, se a deformação plástica for induzida, isto irá fazer com que um lado da tira adote um comprimento ligeiramente mais longo do que o outro. Este arranjo ajuda a tira a se acomodar confortavelmente enquanto ela é depositada sobre a camada previamente depositada de um produto de múltiplas camadas. Deve ser apreciado que a borda mais longa é a borda que é depositada em primeiro lugar, porque esta será a borda que é posicionada no maior diâmetro e deve caber no diâmetro da camada debaixo da mesma. Como uma alternativa ao movimento diferencial na direção das setas EE, é possível mover o rolo 126 diferencialmente na direção das setas F-F, o que irá afetar de modo similar a espessura diferencial. Caso seja necessário aumentar ou alterar o grau de flexão que a tira será submetida, pode ser necessário o ajuste da posição axial do rolo 136 ao acionar o acionador 138 e ao mover o rolo 136 apropriadamente.

Com referência agora novamente a Figura 3, uma seção de pós-formação opcional 58 pode incluir itens tais como um mecanismo de impulsão opcional 152 e um aquecedor de cura de adesivo 154.

Com referência aos desenhos em geral, deve ser

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apreciado que uma estrutura tubular pode ser manufaturada, fazendo com que a placa vez, irá fazer com que o anterior 74 gire. Esta açao, por sua material de tira 80 seja extraído do cassete, passado através dos rolos de formataçao 76 e para os rolos definidores de diâmetro 78, em cujo ponto o diâmetro rolos 124, 126 e 128. Uma vez que a tira sai dos rolos definidores de diâmetro, ela se dirige para o núcleo 54 e é envolvida ao redor do mesmo em um arranjo auto-sobreposto φ 10 melhor apreciado com referência às Figuras 1

2. Antes de a tira ser finalmente depositada no núcleo, ela pode ser suplementada por um adesivo aplicado como uma tira do mesmo pelo distribuidor 106. A rotação contínua da placa anterior e este processo irá continuar, contanto que tira haja

80, um suprimento de material de tira dentro da cassete. Uma vez que o material de tira tenha armazenagem do sido esgotado, é necessário transferir o suprimento secundário da estação

118 através das extremidades do cassete e da solda antes de recomeçar as operações. Também deve ser apreciado que algumas formas de estrutura não precisam ter um núcleo, e o processo acima placa de um pode ser elaborado sem que um núcleo seja provido na anterior. Em tal arranjo pode ser necessário o emprego suporte à parte inicial da estrutura tubular formada, mas uma vez que uma porção inicial tenha sido formada, a estrutura será de auto-suporte â medida que as novas camadas forem sendo depositadas eficazmente como uma estrutura de múltiplas camadas estável. Certamente, pode ser adotado tal arranjo quando é desejável formar uma estrutura afunilada afunilado.

As estruturas sem núcleos estão, portanto, dentro do âmbito afunilada, para a qual ficaria difícil produzir um núcleo interno

19/20 aplicado à tira, e de força variável ao rolo de anel isto pode ser feito ao aplicar uma posição

128 para alterar o raio do rolamento, conforme necessário.

controlado pelo computador 140 de

Este processo pode ser acordo com uma metodologia de controle predeterminada.

As~carãcterís11 c:as adicionais^_destã máquina incluem

o controle da realimentação do computador para assegurar que o diâmetro do produto seja mantido dentro dos limites desejados e/ou alterado de acordo com parâmetros desejados. Deve ser apreciado que, uma vez que é possível controlar o grau de deformação plástica da tira à medida que a mesma passa através dos rolos que formam o raio, também é possível controlar o diâmetro final de qualquer estrutura tubular formada por este aparelho. Uma característica importante desta máquina é a sua capacidade de formar o raio de curvatura R de modo que seja ligeiramente menor do que aquele do núcleo em que deve ser enrolado. Tal arranjo tem um efeito significativo no produto final como uma tira formada dessa maneira (com um raio menor do que aquele requerido), uma vez que a tira enrolada helicoidalmente externa será mantida eficazmente na camada ou no núcleo precedente e irá garantir um contato bem próximo entre as mesmas e desse modo irá propiciar uma melhor junção mecânica entre as mesmas do que seria possível sem esta característica. Adicionalmente, ao deformar plasticamente a tira em vez de deformar elasticamente a tira, como é conhecido no estado da técnica, qualquer adesivo utilizado será colocado sob bem menos ou possivelmente absolutamente sem nenhuma carga de desprendimento, desse modo ajudando a manter a integridade da estrutura final e aumentando sua capacidade de pressão mais próxima de seu máximo teórico.

Também deve ser apreciado que o método e o aparelho acima descritos podem ser utilizados para cobrir uma

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tubulação já existente com um invólucro externo.

arranjo, a tubulação já existente forma um núcleo, e a máquina simplesmente gira em torno do núcleo e se move ao longo do mesmo para posicionar o envoltório externo do - 5 material de tira na tubulação. Tal abordagem pode ser empregada quando se deseja reparar ou reforçar uma tubulação já existente.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. APARELHO PARA MANUFATURAR UMA ESTRUTURA TUBULAR DE TIRA ENROLADA HELICOIDALMENTE, caracterizado por compreender:

uma placa anterior, montada para a rotação em torno de um eixo longitudinal;

um mecanismo de impulsão, para impelir a placa anterior em uma primeira direção em torno do dito eixo longitudinal; e rolos definidores de diâmetro, montados na dita placa anterior para fazer com que o material de tira seja plasticamente deformado em volta de um dos rolos até um diâmetro predeterminado tendo um raio de curvatura menor que o núcleo antes de ser formado como uma estrutura tubular.
2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um conjunto de rolos de formatação, montado para a rotação com a dita placa anterior e para a formação de um perfil em seção transversal no material de tira antes de ser formado até um diâmetro predeterminado.
3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um ou mais dos ditos rolos de formatação serem rolos impelidos.
4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelos rolos definidores de diâmetro incluírem três rolos mutuamente confrontantes, sendo que um deles é ajustável em relação aos outros dois para fazer com que qualquer material de tira que passe entre os ditos rolos adote um raio de curvatura definido pela relação posicionai entre os ditos rolos.
5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos ditos rolos definidores de diâmetro incluírem um par de rolos de compressão rotacionáveis em

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2/9 torno de seus próprios eixos longitudinais e entre os quais uma tira de material pode passar e um rolo de anel que é ajustável em relação a um primeiro rolo de compressão pela rotação em torno do eixo do segundo.
6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por incluir um acionador conectado ao dito rolo de anel para efetuar o ajuste em relação ao dito segundo rolo de compressão.
7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um rolo de reação contra o qual as forças de formação exercidas em qualquer tira enquanto a mesma é levada a adotar um raio de curvatura pelo rolo de anel serão reagidas.
8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por incluir um segundo acionador para fazer com que a posição axial do rolo de reação seja variada em relação a um rolo de compressão.
9. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um acionador para efetuar um ajuste axial de um dos ditos rolos de compressão em relação ao outro.
10. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um dispositivo de impulsão para impelir um ou mais dos ditos rolos definidores de diâmetro.
11. APARELHO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por incluir um acionador conectado ao dito rolo de anel para efetuar o ajuste em relação ao dito segundo rolo de compressão e de incluir um computador acoplado ao dito acionador ou acionadores para controlar a relação posicionai do rolo ou rolos.
12. APARELHO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por incluir um acionador conectado ao dito rolo de anel para efetuar o ajuste em relação ao dito segundo rolo

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3/9 de compressão e de incluir um acionador conectado ao dito rolo de anel para efetuar o ajuste em relação ao dito segundo rolo de compressão e de incluir um computador acoplado ao dito acionador ou acionadores para controlar a relação posicionai do rolo ou rolos, e em que o dito computador compreende um computador programada para controlar o dito rolo ou rolos de acordo com um programa predeterminado.
13. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um primeiro conjunto de engrenagem montado na dita placa anterior e impelido por uma engrenagem fixa arranjada coaxialmente com a dita placa anterior e em que o dito primeiro conjunto de engrenagem é acoplado com os ditos rolos definidores de diâmetro para impelir os ditos rolos definidores de diâmetro.
14. APARELHO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por incluir adicionalmente um segundo conjunto de engrenagem montado na dita placa anterior e impelido por uma engrenagem fixa arranjada coaxialmente com a dita placa anterior e em que o dito segundo conjunto de engrenagem é acoplado com os ditos rolos de formação para impelir os ditos rolos.
15. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um elemento de impulsão principal para impelir a dita placa anterior na dita primeira direção.
16. APARELHO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo dito elemento de impulsão principal compreender uma engrenagem de impulsão acoplada com uma parte de engrenagem correspondente na dita placa anterior.
17. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir adicionalmente um suporte de material de partida para suportar um suprimento de material de partida de tira para ser formado como uma estrutura tubular.

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18. APARELHO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo dito suporte de material de partida compreender um cassete que se estende circunferencialmente, o qual se estende em torno da dita placa anterior em um diâmetro externo da mesma.
19. APARELHO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo dito suporte de material de partida compreender um cassete que se estende circunferencialmente em torno da dita placa anterior em um diâmetro externo da mesma, e em que o dito cassete compreende uma pluralidade de rolos de suporte espaçadas circunferencialmente em torno do eixo longitudinal e que cooperam com uma parte de um suprimento de material de partida de tira e permitem que o dito material de partida gire em torno do dito eixo.
20. APARELHO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo dito suporte de material de partida compreender um cassete que se estende circunferencialmente em torno da dita placa anterior em um diâmetro externo da mesma, e em que o dito cassete compreende uma pluralidade de rolos de suporte espaçados circunferencialmente em torno do eixo longitudinal e que cooperam com uma parte de um suprimento de material de partida de tira e permitem que o dito material de partida gire em torno do dito eixo, em que os ditos rolos de suporte são montados para a rotação em torno de um eixo fixado a uma parte não-rotativa do dito conjunto.
21. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos rolos de formação serem alternados ao longo do dito eixo longitudinal e em que o eixo de rotação dos ditos rolos em relação ao dito eixo varia de acordo com o ângulo espiral da tira enquanto ela passa de um suprimento do mesmo para os ditos rolos definidores de diâmetro.
22. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um primeiro rolo guia de

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5/9 alimentação de tira para guiar um suprimento de material de tira de uma armazenagem da mesma aos ditos rolos de formatação.
23. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um segundo rolo de suprimento de tira para guiar um suprimento de tira formado a partir dos ditos rolos definidores de diâmetro para um diâmetro interno em que um elemento tubular deve ser formado.
24. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um aplicador de adesivo para aplicar um adesivo em pelo menos uma parte de qualquer tira depois que a mesma passa através dos ditos rolos formadores de diâmetro.
25. APARELHO, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo dito aplicador de adesivo compreender um cassete de armazenagem de adesivo para armazenar um rolo de tira adesiva.
26. APARELHO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo dito aplicador de adesivo compreender um cassete de armazenagem de adesivo para armazenar um rolo de tira adesiva, em que o dito cassete de armazenagem de adesivo inclui um eixo montado na dita placa anterior para a rotação com a mesma e em torno do qual um suprimento de tira adesiva pode ser posicionado e girado quando da aplicação da dita tira adesiva â dita tira de formação de estrutura tubular.
27. APARELHO, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo dito aplicador de adesivo compreender um cassete de armazenagem de adesivo para armazenar um rolo de tira adesiva e o aparelho compreende adicionalmente um mecanismo de remoção de revestimento protetor para remover qualquer revestimento protetor na dita tira adesiva antes que a dita tira adesiva seja aplicada â tira de formação de estrutura tubular.

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28. APARELHO, de acordo com a reivindicação l, caracterizado pela placa anterior incluir um furo central para receber um forro de núcleo no qual a dita tira de formação tubular pode ser enrolada para formar uma estrutura tubular final.
29. APARELHO, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por incluir um pino rotativo de suporte central que tem um centro oco que define o dito furo central para receber o dito forro de núcleo.
30. APARELHO, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por incluir um pino rotativo de suporte central que tem um centro oco que define o dito furo central para receber o dito forro de núcleo, em que o dito pino rotativo de suporte é não-rotativo e inclui uma engrenagem no mesmo que forma a dita engrenagem fixa pela qual os ditos rolos são impelidos.
31. APARELHO, de acordo com a reivindicação 28 caracterizado pelo dito aparelho incluir um pino rotativo de suporte e a dita placa anterior é montada para a rotação no pino rotativo de suporte.
32. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dita placa anterior incluir uma estação de recepção para receber um suprimento de material de tira liso a ser formado como uma estrutura tubular.
33. APARELHO, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pela dita estação de recepção compreender um anel que tem um diâmetro correspondente ao diâmetro do cassete, para facilitar desse modo a transferência do material de tira entre os mesmos quando do esgotamento do material do dito cassete.
34. APARELHO, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por incluir um dispositivo de suprimento para alimentar o material de tira na dita estação de recepção à

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7/9 medida que a dita estação gira, para enrolar desse modo o dito material de tira na dita estação de recepção antes de o material no dito cassete ser esgotado.
35. ESTRUTURA TUBULAR, caracterizada por ser produzida em um aparelho conforme definido na reivindicação 1.
36. METODO DE FABRICAÇÃO DE UMA ESTRUTURA TUBULAR, por um aparelho, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado por compreender as etapas de: flexão de uma tira de material em uma forma helicoidal pela deformação plástica da mesma; e enrolamento da dita tira curvada de uma maneira auto-sobreposta como uma estrutura tubular- em que a tira é flexionada na dita forma helicoidal com um raio de curvatura menor do que o raio final da estrutura a ser formada.
37. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado por incluir a etapa de passagem da dita tira através de um par de rolos de compressão e um rolo de anel

ajustável em relação a um dos ditos rolos de compressão de modo a fazer com que a dita tira adote o dito raio de curvatura desejado. 38. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 36,

caracterizado pela etapa de passagem da tira através de um par de rolos comprimidos, cujos eixos de rotação são deslocados um em relação ao outro de modo a fazer com que a dita tira adote uma curvatura ao longo de seu comprimento para conferir desse modo uma curvatura lateral na dita tira e criar uma tira que tem uma borda mais longa do que a outra.
39. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado por incluir a etapa de aplicação de um adesivo às partes da dita tira que ficarão sobrepostas quando formadas como uma estrutura tubular.
40. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 36,

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8/9 caracterizado pelo adesivo ser aplicado pela aplicação do adesivo como uma tira adesiva à dita tira de material.
41. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado por incluir a etapa de proteção da dita tira adesiva mediante a aplicação de um revestimento protetor a pelo menos uma superfície da mesma e ao remover o dito revestimento protetor antes de aplicar o dito adesivo na dita tira que forma a dita estrutura tubular.
42. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado por incluir a etapa de provisão de um núcleo tubular e enrolamento da dita tira no dito núcleo para produzir uma estrutura tubular que tem um núcleo interno e um invólucro externo de material enrolado helicoidalmente.
43. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado por incluir a etapa de formação do dito núcleo tubular pela formação de rolo de uma tira de material ao longo das bordas longitudinais confínantes de seu comprimento e soldagem de emenda.
44. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado por incluir a etapa de formação do dito núcleo tubular como uma série de comprimentos distintos de tubo e a montagem dos mesmos em um comprimento contínuo ou quase continuo antes do enrolamento do dito material de tira no dito núcleo.
45. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pela etapa de formação do dito núcleo tubular como um comprimento da tubulação extrudada de um material de plástico.
46. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado por incluir a etapa de provisão do núcleo como comprimentos distintos de um tubo de cerâmica.
47. ESTRUTURA TUBULAR, caracterizada por ser manufaturada pelo método conforme definido na reivindicação

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36 .
48. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UMA ESTRUTURA TUBULAR, caracterizado por ser substancialmente tal como descrito na presente invenção com referência ou tal como ilustrado nos

5 desenhos em anexo.
49. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UMA ESTRUTURA TUBULAR, caracterizado pelo fato de ser substancialmente tal como descrito na presente invenção e elaborado em um aparelho substancialmente tal como descrito na presente invenção.