CS218398B1

CS218398B1 - Appliance for continuous freezing the pipe inner tubes before confection

Info

Publication number: CS218398B1
Application number: CS298781A
Authority: CS
Inventors: Otakar Vilim; Vaclav Fiala; Stanislav Ulehla
Original assignee: Otakar Vilim; Vaclav Fiala; Stanislav Ulehla
Priority date: 1981-04-21
Filing date: 1981-04-21
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Zařízení podle vynálezu je určeno zejména k mrazení duší vysokotlakých hadic drátotových na pružném trnu. Zmrazením duše před oplétáním nebo· ovinováním se odstraňuje nebezpečí proříznutí nebo deformace duše, popřípadě i deformace pružného trnu, tahem drátu nebo příze. Jedná se o zařízení, v němž se k mrazení dusí hadic používá kapalný dusík, který je dávkován ze zásobní nádoby do mrazicí komory speciálním ponorným dávkovacím čerpadlem,. Velikost dávky je regulována změnou počtu otáček motoru čerpadla! ovládaného jednoduchým regulačním obvodem v závislosti na teplotě v mrazicí komoře indikované teplotním čidlem. Hlavní částí čerpadla je dávkovači jednotka, kterou tvoří vlnovec zhotovený z nerezové oceli nebo tombaku, v jehož čelech jsou zasazeny ventily s velmi lehkými uzavíracími destiCkami o, plošné hmotností 0,03 až 0,10 g cm-2, zhotovenými ze slídy nebo tenké ocelové nerezavějící fólie. Výhodou zařízení podle vynálezu je úspora kapalného dusíku dosažená jednak přesným dávkováním v závislosti na teplotních poměrech v komoře a jednak použitím zásobních nádob většího objemu.The device according to the invention is intended in particular to freeze the tubes of the high pressure wire on a flexible mandrel. Freezing the soul it is removed before wrapping or wrapping danger of cutting or deformation inner tube, possibly deformation of elastic mandrel, pulling wire or yarn. This is a freezing facility Nitrogen Hoses Use Liquid Nitrogen That Is dosed from the storage vessel to the freezer compartment a special submersible dosing pump. The dose is regulated by change pump motor speed! controlled simple control circuit v depending on the temperature in the freezer compartment indicated temperature sensor. The main part of the pump is the dosing unit, which consists of a bellows made of stainless steel steel or tombak in whose faces they are valves with very light closing with a weight of 0.03 to 0.10 g cm-2, made of mica or thin steel stainless foil. An advantage of the device according to the invention is the saving of liquid nitrogen achieved by both precision depending on temperature conditions in the chamber and, on the other hand, using storage tanks larger volume containers.

Description

Vynález se týká zařízení pro provozní kontinuální mrazení duší hadic před konfekcí, určené zejména k mrazení duší vysokotlakých hadic drátových na pružném trnu před oplétáním!. Zařazení tohoto· zařízení před oplétací nebo ovinovací stroj odstraňuje nebezpečí proříznutí nebo deformace duše, případně i deformace pružného trnu, tahem drátu nebo příze a další s těmito poruchami spojené problémy, například obtížné nebo i nemožné vytlačení trnu z hotové hadice.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for the continuous continuous freezing of tubing tubing prior to assembly, particularly for freezing tubing of high-pressure wire tubing on a flexible mandrel before braiding. Placing this device in front of the braiding or wrapping machine eliminates the risk of cutting or distorting the core, possibly deforming the flexible mandrel, pulling the wire or yarn, and other problems associated with such disturbances, such as difficult or impossible to push the mandrel from the finished hose.

Zmrazování duší před oplétáním nebo ovinováním používá řada výrobců hadic, jsou známy a komerčně vyráběny různé konstrukční typy zařízení, která používají ke zmrazování duší hadic převážně kapalného dusíku; použití jiných mrazicích médií, například kysličníku uhličitého — je pro tento účel méně vhodné. V principu se většina mrazicích zařízení skládá z vlastní mrazicí komory, zásobní nádoby s dávkovacím zařízením¹ na kapalný dusík a případně i jednoduchého regulačního obvodu pro regulaci dávkování. K dávkování dusíku se u všech těchto zařízení používá ručně nebo automaticky ovládaných ventilů, přičemž tlakový spád v potrubí je dán pouze přetlakem plynu nad kapalinou v zásobní nádobě.Tube freezing prior to braiding or wrapping is used by a number of hose manufacturers, various types of equipment are known and commercially manufactured using mostly liquid nitrogen to freeze tube tubes; the use of other freezing media, such as carbon dioxide, is less suitable for this purpose. In principle, most freezers consist of a freezer chamber itself, a storage container with a liquid nitrogen metering device ¹ and possibly a simple control circuit for controlling the metering. Manually or automatically actuated valves are used to dispense nitrogen in all of these devices, the pressure drop in the piping being given only by the excess pressure of the gas over the liquid in the storage vessel.

Nejdokonalejším zařízením tohoto typu je zařízení, u kterého slouží k dávkování kapalného dusíku ventil — například solenoidový — ovládaný jednoduchým regulačním obvodem v závislosti na teplotě indikované teplotním čidlem uvnitř mrazicí komory.The most sophisticated device of this type is a device in which a liquid nitrogen valve - for example a solenoid valve - operated by a simple control circuit, depending on the temperature indicated by the temperature sensor inside the freezing chamber, is used.

Hlavní nevýhodou všech známých zařízení je skutečnost, že dávkování přetlakem plynu nad kapalinou je prakticky možné pouze u menších nádob. Tyto nádoby je ale nutno často doplňovat, což je operace náročná na spotřebu kapalného dusíku — zejména tehdy, jedná-li se o zásobování většího počtu mrazicích linek a tedy značně dlouhé rozvody. Vždy je totiž nutno veškerá potrubí prochladit na teplotu varu dusíku, tj. —'195 °C. Z tohoto důvodu je tedy výhodné provádět plnění pokud možno co nejméně často a použít proito větších zásobních nádob. Osvědčuji se nádoby o objemu 1Ό0 až 300 1 s širokým hrdlem, které však nelze vůbec tlakovat vzhledem k tomu, že jejich izolace je tvořena dvojitým evakuovaným pláštěm a v důsledku toho jsou jejich stěny namáhány již pouhým atmosférickým tlakem tak značně, že toto namáhání nelze dále zvětšovat vnitřním přetlakem.The main disadvantage of all known devices is that dosing with gas over pressure is practically only possible in smaller containers. However, these containers need to be replenished frequently, which is an operation that consumes liquid nitrogen - especially when supplying a greater number of freezing lines and hence very long pipelines. It is always necessary to cool all pipes to the boiling point of nitrogen, ie -195 ° C. For this reason, it is advantageous to carry out the filling as little as possible and to use larger storage containers. Wide-necked 1 nádoby0 to 300 l containers are suitable, but they cannot be pressurized at all because their insulation consists of a double evacuated shell and, as a result, their walls are subjected to mere atmospheric pressure so much that this stress cannot be further increase by internal overpressure.

Další nevýhodou dosavadních řešení je to, že v průběhu vyprazdňování zásobní nádoby se mění hydrostatický tlak kapalného dusíku, což způsobuje značné obtíže při dávkování, zejména u zařízení s ručně ovládanými dávkovacím! ventily. Nedostatkem známých řešení je též nadměrná spotřeba kapalného dusíku v důsledku toho, že dávkovači a regulační orgány těchto zařízení nejsou schopny reagovat včas a s potřebnou citlivostí na změny teplotních poměrů v mrazicí komoře.A further disadvantage of the prior art solutions is that the hydrostatic pressure of the liquid nitrogen changes during emptying of the storage vessel, which causes considerable dosing difficulties, especially in devices with manually operated dosing! valves. A disadvantage of the known solutions is also the excessive consumption of liquid nitrogen due to the fact that the dosing and regulating bodies of these devices are not able to react in a timely manner and with the necessary sensitivity to changes in temperature conditions in the freezing chamber.

Z rozboru uvedených nedostatků vyplývá nutnost řešit dávkování kapalného dusíku vhodným čerpadlem, které je schopno vstřikovat přesně a pravidelně velmi malé množství — cca 0,1 1 za minutu — do mrazicí komory. Pro tento účel nelze použít čerpadla rotační, odstředivá ani čerpadla s dopravním šnekem, protože dopravované množství zde příliš závisí na ponoru čerpadla, tzn. na stupni vyprázdněných zásobních nádob. Rovně běžná pístová mikročerpadle s kuličkovými ventily nevyhovují.An analysis of these shortcomings implies the need to solve the liquid nitrogen dosing by a suitable pump which is able to inject a very small amount - about 0.1 1 per minute - into the freezing chamber precisely and regularly. Rotary pumps, centrifugal pumps or pumps with a screw conveyor cannot be used for this purpose, because the quantity transported here depends too much on the pump draft, ie. at the level of the empty containers. Standard piston micro-pumps with ball valves are not suitable.

Problém zde spočívá v tom, že teplota čerpaného dusíku se neustále automaticky udržuje na teplotě varu a každá změna tlaku vede k odpaření nebo kondenzaci na rozhraní fází. Například při sání vznikne nad kuličkou ventilu podtlak daný hmotností kuličky, dusík se vypaří a tím částečně nebo úplně přeruší dávku kapaliny.The problem here is that the temperature of the pumped nitrogen is constantly automatically maintained at the boiling point and any pressure change leads to evaporation or condensation at the interface. For example, under suction, a vacuum is created above the valve ball, given by the weight of the ball, the nitrogen evaporates, thereby partially or completely interrupting the liquid dose.

Výše uvedené problémy řeší zařízení podle vynálezu, složené z mrazicí komory, zásobní nádoby s ponorným dávkovacím· čerpadlem na kapalný dusík a regulačního· obvodu, jehož podstatou je, že hlavní částí použitého ponorného čerpadla je zde dávkovači jednotka vytvořená kovovým vlnovcem, do jehož čel jsou zasazeny speciální ventily. Funkčními orgány těchto ventilů jsou uzavírací destičky, které musí být velmi lehké, aby při jejich nadzvednutí nedocházelo k odpařování dusíku. Pro bezporuchové přesné a pravidelné dávkování je nezbytné, aby hmotnost uzavírací destičky připadající na 1 cm² její plochy ležela v intervalu ,0,03 až 0,10 g.The aforementioned problems are solved by a device according to the invention, consisting of a freezing chamber, a storage vessel with a submersible liquid nitrogen metering pump and a control circuit whose main part is that the main part of the submersible pump used is a metering unit formed by a metal bellows. fitted special valves. The operating elements of these valves are shut-off plates which must be very light in order to prevent nitrogen evaporation when lifted. For trouble-free accurate and regular dosing, it is necessary that the weight of the stopper per 1 cm ^{2 of} its surface lies in an interval of 0.03 to 0.10 g.

Proti známým typům zmrazovacích zařízení je zařízení podle vynálezu výhodné zejména v tom, že umožňuje pravidelným dávkováním velmi malých množství kapalného dusíku udržovat teplotu v mrazicí komoře s podstatně menšími odchylkami od stanovené žádané hodnoty. Tím je zabezpečeno, že nedojde k podchlazení duše hadice na zbytečně nízké teploty a v souvislosti s tíml pak k nadměrné spotřebě kapalného dusíku, jehož výroba je značně energeticky náročná. Další úspora kapalného· dusíku je dána omezením ztráit v důsledku méně častého plnění, což u zařízení podle vynálezu vyplývá z možnosti· použít zásobních nádob většího objemu, například 100 až 300 1.Compared to the known types of freezing devices, the device according to the invention is particularly advantageous in that it allows regular dosing of very small amounts of liquid nitrogen to maintain the temperature in the freezing chamber with substantially smaller deviations from the set point. This ensures that the hose core is not super-cooled to unnecessarily low temperatures and, as a result, liquid nitrogen is consumed excessively and its production is very energy intensive. A further saving of liquid nitrogen is due to the limitation of loss due to less frequent filling, which in the device according to the invention results from the possibility of using larger-capacity storage vessels, for example 100 to 300 liters.

Tyto i další výhody jsou patrny z následujícího popisu zařízení podle vynálezu. Příklad konstrukce zařízení je schematicky znázorněn na přiložených výkresech, kde představuje obr. 1 — dávkovači čerpadlo v částečném řezu a olbr. 2 — schéma celkového uspořádání mrazicího zařízení.These and other advantages are evident from the following description of the device according to the invention. An example of the construction of the device is shown schematically in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a dosing pump in partial section and olbr. 2 is a diagram of the overall arrangement of the freezer.

Zařízení (viz obr. 2) se skládá z mrazicí komory 15, zásobní nádoby 12, ponorného dávkovacího čerpadla (obr. 1) a •regulačního obvodu pro regulaci teploty v mrazicí komoře (na obr. není zakreslen). Mrazicí 'komora 15 je tvořena mrazicí trubkou 18, zprostředkovávající styk mrazené duše 19 s kapalným dusíkem, a pláštěm 17 opatřeným povrchovou izolaci. Jedná se o běžný kon218398 strukční typ mrazicí komory používaný již u řady dříve známých zařízení k mrazení duší hadic.The apparatus (see FIG. 2) consists of a freezing chamber 15, a storage vessel 12, a submersible metering pump (FIG. 1) and a temperature control circuit in the freezing chamber (not shown in the FIG.). The freezing chamber 15 is comprised of a freezing tube 18 mediating the contact of the frozen tube 19 with liquid nitrogen and a jacket 17 provided with surface insulation. This is a common con218398 short-circuited type of freezing chamber used in a number of previously known hose core freezers.

Zásobní nádoba 12 na kapalný dusík o objemu 100 až 300 1, nejlépe 200 1, má široké hrdlo opatřené izolovaným-víkem 11; izolace stěn této zásobní nádoby je řešena dvojitým evakuovaný.m pláštěm. S víkem 11 zásobní nádoby 12 je pevně spojena nosná kostra 3 ponorného dávkovacího čerpadla. Hlavní částí tohoto Čerpadla (viz obr. 1) je dávkovači jednotka, kterou tvoří vlnovec 4, zhotovený z nerezové oceli ne^[bo tomhaku, do· čehož čel jsou zasazeny ventily 5. Funkčními prvky těchto ventilů jsou velmi lehké uzavíraeí destičky 6 o plošné hmotnosti v intervalu 0,03 až 0,10 g cm'², které dosedají na broušené plochy těles ventilů. Uzavírací destičky jsou zhotoveny ze slídy nebo tenké ocelové nerezavějící fólie a mají tvar čtverce nebo jiného víceúhelníku, jehož rohy distancují plošky ná broušených plochách.The liquid nitrogen storage vessel 12 having a volume of 100 to 300 liters, preferably 200 liters, has a wide neck provided with an insulated lid 11; the walls of this storage vessel are insulated with a double evacuated jacket. The subframe 3 of the submersible metering pump is firmly connected to the lid 11 of the storage container 12. The main part of the pump (see FIG. 1) is a metering unit which consists of a bellows 4 made of stainless steel no ^[bo tomhaku, · in which the faces are set valves 5 working elements of the valves are lightweight uzavíraeí plate weighing 6 in the range of 0.03 to 0.10 g cm &^lt; -1 &^gt; The sealing plates are made of mica or thin stainless steel foil and have the shape of a square or other polygon, the corners of which are spaced by the faces on the ground surfaces.

Dovolený zdvih destiček je v mezích 0,5 až 1,5 mm a je omezen děrovaným víkem ventilu. K výstupnímu otvoru ventilu v horními čele vlnovce je připojena výtlaková trubka 1, která je pevně spojena s nosnou kostrou 3 a zabezpečuje dopravu kapalného dusíku do mÍrazicí trubky 16 mrazicí komoryThe permissible stroke of the plates is between 0.5 and 1.5 mm and is limited by the perforated valve cover. A discharge pipe 1 is connected to the outlet opening of the valve in the upper face of the bellows, which is firmly connected to the supporting frame 3 and ensures the transport of liquid nitrogen into the freezing tube 16 of the freezing chamber.

15. Funkcí pohyb vlnovce 4 je zprostředkován vnějším rámem 9, který je pevně spojen se Spodním čelem vlnovce 4 a přes tažnou trubku 2 připojen k excentru 7 motoru 8.The function of movement of the bellows 4 is mediated by an outer frame 9 which is fixedly connected to the lower face of the bellows 4 and connected to the eccentric 7 of the motor 8 via the traction tube 2.

Tažná trubka 2 je umístěna koaxiálně s výtlakovou trubkou 1, k excentru 7 je připojena pomocí kloubů a je odlehčena odfrézováním podélných otvorů tak, aby při minimálním vedení tepla byla ještě dostatečně pevná. Motor 8 je pevně uchycen na nosné kostře 3 a spolu ,s ní uzavřen v izolačním krytu 13 (viz obr. 2), který je opatřen vrstvou polystyrénové izolace, a kolem vystupující výtlakové trubky 1 má vytvořenou prstencovou štěrbinu 14.The traction tube 2 is positioned coaxially with the discharge tube 1, is connected to the eccentric 7 by means of joints and is relieved by cutting longitudinal holes so that it is still sufficiently strong with minimum heat conduction. The motor 8 is firmly attached to the supporting frame 3 and together with it enclosed in an insulating cover 13 (see Fig. 2), which is provided with a layer of polystyrene insulation, and has an annular gap 14 formed around the projecting discharge tube 1.

Nosná kostra 3, výtlaková vrstva 1 a tažná trubka¹ 2 jsou konstruovány a vzájemně uspořádány tak, aby spodní sací otvor dávkovači jednotky čerpadla, krytý sítkem ID, byl ve vzdálenosti 10 až 20 mm ode dna¹zásobní nádoby. Vzhledem k tomu, že dávkovači jednotka pracuje při abnormálně nízké teplotě (—195 ^OC), je účelné omezit pohyb vlnovce na 20 až 50 °/o dovolené deformace při normální teplotě. Ze stejných důvodů je výhodné upevnit vlnovce k čelům mechanickým přihnutím do drážek a potom utěsnit pájením — například stříbrem.The support frame 3, a riser layer 1 and draft tube ¹ 2 are designed and mutually arranged so that the bottom suction inlet metering pump unit, indoor strainer ID was at a distance of 10-20 mm from the bottom of the storage container ^1. Given that the dosing unit is operated at abnormally low temperature (-195 ° ^C), it is advantageous to restrict the movement of the bellows to 20 to 50 ° / o leader deformation at normal temperature. For the same reasons, it is advantageous to fasten the bellows to the faces by mechanically engaging them in the grooves and then seal them by soldering - for example with silver.

V čerpadle byla kromě dávkovači jednotky s vlnovcem odzkoušena i dávkovači jednotka s pístem. Dávkování bylo rovněž vyhovující, někdy však docházelo k zadření pístu.In addition to the bellows metering unit, the metering unit with piston was tested in the pump. The dosing was also satisfactory, but sometimes the piston seized.

Dávkovači čerpadlo pracuje v maximu s výhodou s 50 až 100 zdvihy za minutu; velikost dávky lze regulovat, v rozmezí dovolených deformací, výškou zdvihu a plynule změnou počtu otáček motoru — nejlépe motoru sejnosměrného.Preferably, the metering pump operates at a maximum of 50 to 100 strokes per minute; the dose rate can be adjusted, within the range of allowable deformations, lift height and continuously changing the number of engine revolutions - preferably a seismic motor.

Teplota na výstupu z mrazicí komory je indikována teplotním čidlem 18, na ovládacím panelu ji lze sledovat pomocí milivoltmetru. Je-li ve srovnání s žádanou hodnotou teplota vyšší, tedy mrazení nedostatečné, je obsluha upozorněna červeným signalizačním světlem. Pokud je teplota nižší, při nadměrném mrazení, rozviti se zelené signalizační světlo a současně regulátor zapojí čerpadlo na snížené otáčky. Totéž nastane i při přemrazení duše na výstupu v důsledku zastavení oplétacího stroje.The temperature at the outlet of the freezing chamber is indicated by a temperature sensor 18, which can be monitored by means of a millivoltmeter on the control panel. If the temperature is higher than the setpoint, ie the freezing is insufficient, the operator is alerted by a red indicator light. If the temperature is lower, in case of excessive freezing, the green warning light will come on and at the same time the controller will switch on the pump at reduced speed. The same happens when the soul freezes at the outlet due to the braiding machine stopping.

Claims

Apparatus for the continuous continuous freezing of hose tubes prior to assembly, in particular for freezing the tubes of high-pressure wire hoses on a flexible mandrel before placing the sheath, consisting of a freezing chamber, a storage vessel with a liquid nitrogen submersible metering pump and a control circuit; The submersible pump is formed by a metal bellows (4), into whose faces are inserted valves (5), provided with stop plates (8) with a basis weight of 0.03 to 0.10 gem ^-2 .

OF THE INVENTION

Device according to claim 1, characterized in that a discharge pipe (1) is fixedly connected to the supporting frame (3) and the lower face of the bellows (4j is firmly connected to the outer frame (9)). connected by a traction tube (2) of the eccentric (7) of the motor (8) attached to the supporting frame (3), which is fastened to the lid (11) of the storage container (12) and enclosed with the motor (8) in the insulating cover (13) with an annular gap (14) around the protruding discharge pipe (1).