CZ20011977A3 - Zařízení pro spojování dvoustěnných plastových trubek - Google Patents

Description

Oblast techniky

Předložený vynález se týká zařízení pro spojování dvoustěnných plastových trubek, nazývaných také jako trubky s nízkou hmotností podle předvýznaku nároku 1.

Dosavadní stav techniky

Stěny trubek s nízkou hmotností jsou vyznačeny tím, že mají speciální konstrukce, aby bylo možné snížit jejich váhu, aniž by došlo ke ztrátě tuhosti trubky. Takové trubky mohou být vyrobeny s konci s pevnou stěnou, které mohou být za tepla tvarovány jako zásuvný konec nebo hrdlo, a které pak mohou být spojovány za použití těsnícího kroužku. Alternativně může být těsnící kroužek umístěn také v drážce dvoustěnné části trubkové stěny, a může být použito speciální objímkové hrdlo. Tato hrdlová objímka může být přivařena ke konci dvoustěnné trubky, třením proti dvěma koncovým vrcholům zvlnění.

V některých případech jsou požadovány hladké zásuvné konce, které tvoří jeden celek s trubkou o nízké hmotnosti na jednom konci, a jednoduché hrdlové objímky s drážkou pro těsnící kroužek, které tvoří jeden celek s trubkou o nízké hmotnosti na druhém konci. V Evropském patentu, přihláška číslo 0 385 465 B1, je popsáno takové zařízení, kde samotná trubka o nízké hmotnosti je dvoustěnnou trubkou stejné základní konstrukce, jako je popsaná výše. Podstatou řešení, popsaného v evropském patentovém spise, je, že při výrobě potrubního vedení z jednotlivých dvoustěnných trubek, zahrnující vytlačovací lis s nástroji a zvlňovací zařízení, připojené za ním, jsou v pravidelných intervalech produkovány díly trubek, které mají oba konce hladké jak na horním povrchu, tak uvnitř, přičemž tento hladký díl trubky má stejný průměr jako vnitřní válcovitá plocha dvoustěnné trubky. Hladký konec trubky je pak odříznut zhruba v polovině délky. Poté bývá často jeden konec zešikmen. Tak je vyroben zásuvný konec.

Druhý odříznutý díl hladké trubky pak musí být za tepla tvarován do hrdlové objímky za účelem spojení zásuvného konce s touto hrdlovou objímkou. Samotná hrdlová objímka a připojený těsnící kroužek - drážka, se vytvoří o sobě známými způsoby, • · · ♦ · · · ··· • · · · · · · · · · jako například tvářeni teplem hrdlových objímek na trubkách z termoplastického materiálu, majících hladký jak vnitřní, tak vnější povrch.

Princip, který je popsán v Evropském patentovém spisu č. 0 385 465 B1, má několik praktických nevýhod a omezení. Jedním problémem je, jak dosáhnout dostatečně velké tloušťky stěny v hladkém trubkovém konci tak, aby byla dosažena velká tloušťka stěny v zásuvném konci a v hrdlové objímce s její drážkou pro těsnící kroužek. V praxi je požadováno udržet hmotnost dvoustěnných trubek tak nízkou jak je jen možné - to je zamýšleným účelem dvoustěnných trubek. V zásadě dvoustěnná trubka obsahuje dvě vrstvy hmoty, uspořádané jako trubky, které jsou navzájem souosé, kde vnitřní vrstva obsahuje vnitřní část trubkového profilu s určitou tloušťkou, zatímco vnější část bude speciální technologií tvarována do vnějšího zvlnění a nakonec, po vytvarování, bude mít stejnou nebo jinou tloušťku stěny na vrcholech zvlnění.

V úbočí vždy mezi dvěma zvlněními jsou dvě vrstvy materiálu roztaveny do jediné vrstvy o tloušťce přibližně stejné jako je součet tlouštěk obou jednotlivých vrstev, nicméně v praxi je často o něco menší než tento součet, protože ocelový nástroj, formující ve zvlňovacím zařízení bloky, který tvaruje zvlnění zvenku, často mírně stlačí v tomto úbočí vrstvy dohromady.

Při použití známé technologie pro výrobu dvoustěnných trubek je těžké dosáhnout dostatečně velké tloušťky stěny v hladkém konci trubky. To je proto, že rychlost té části zvlňovacího zařízení, která bude vytvářet hladký konec trubky, musí být podstatně snížena v porovnání k rychlosti vytlačovacího lisu, který protlačuje dvě souosé vrstvy hmoty, které jsou pak základem pro vnitřní a vnější stěnu dvoustěnné trubky.

Toto snížení rychlosti ve zvlňovacím zařízení je nutné, protože součet tloušťek vrstev hmoty, které vytvářejí skutečný profil dvoustěnné trubky, by jinak nedosahoval požadované tloušťky, tak aby stěny zásuvného konce a hrdlové objímky s prstencovou drážkou byly dostatečně silné.

Během výroby dvoustěnných trubek je v prostoru mezi vrstvami hmoty, které jsou tvarovány profilu stěny dvoustěnné trubky, přetlak vzduchu φ··· · · · · · · ·· · · ···· · ·

Předtím, než tyto dvě vrstvy hmoty mohou být roztaveny za účelem jejich spojení v jeden kus, musí být vzduch z prostoru mezi vrstvami odčerpán. To se projeví ve změně tlaku od přetlaku 0,4 až 0,5 baru do vakua. Pokud by k této změně došlo příliš rychle, mohla by se zbortit vnitřní vrstva a postup by bylo nutné přerušit nebo případně i zcela zastavit.

Během vytváření hladkého dílu musí být rychlost zvlňovacího zařízení podstatně snížena, jak bylo již zmíněno, tak aby bylo dosaženo dostatečné tloušťky stěny. Normálně to bude alespoň mít za následek, že bude snížena normální rychlost strojní linky pro výrobu dvoustěnné trubky. To přináší nežádoucí výrobní výdaje.

Dalším problémem je, že hladký trubkový díl, v důsledku základní konstrukce zvlňovacího stroje, je tvářen dvěma částmi zařízení, které jsou vytvořeny jako polomiskové vnější ocelové tvářecí bloky, které pomocí známé technologie, se uzavírají zvenku k sobě, proti trubkovému dílu, a tvarují vnější plochu trubky stejným způsobem, jako další tvářecí bloky tvarují vnější zvlnění.

V praxi se na vnější ploše trubkového kusu vždy objeví dvě podélné dělící linky tam, kde se obě části tvářecích bloků uzavřou na trubkovém dílu k sobě. Tyto dělící linky budou tím znatelnější, čím déle bude stroj v činnosti a tak opotřebováván, čímž pak v praxi budou snadno vzrůstat netěsnosti, když těsnící kroužek, který je umístěn v těsnící prstencové drážce, nebude, místech těchto dělících linek, dostatečně těsnit proti vnější ploše zásuvného konce.

Úniky v plastových potrubních systémech, které jsou uloženy v zemi, mohou zapříčinit značné ekonomické důsledky pro dodavatele trub.

Dalším problémem konstrukce a výrobního způsobu podle výše zmíněného evropského patentového spisu, a to zejména, jsou-li dvoustěnné trubky vyrobeny z polyolefinu (polyetylénu nebo polypropylénu) je, že je velmi těžké tyto plasty tvářet za tepla. Proto bude i velmi těžké tvarovat za tepla hrdlovou objímku s její těsnící prstencovou drážkou tak, aby byla dostatečně přesná, jak je předpokládáno v citovaném patentovém spise. Tvářecí proces za tepla musí být použit pro opětný ohřev odpovídající části trubkového elementu, a následné rozšíření této části trubkového dílu směrem k vnější tvářecí jednotce. Rozšíření se dosahuje • · · · ··· · · · · ·· · · · · · · ♦ · · • · · · · ·· · · · · · • ·· · · · · · · · ···· ·· ·· ·· ·· ··· prostřednictvím rozšiřujícího trnu nebo pryžového prvku, nacházejících se uvnitř podél asi poloviny trubkového dílu, a ten tlačí znovu ohřátou hmotu proti vnější tvářecí jednotce, a ta potom tvaruje vnější plochu objímky. Když hrdlová objímka s těsnící prstencovou drážkou jsou takto kalibrovány tlakem směrem ven, vnitřní tolerance hrdlové objímky a těsnící prstencové drážky, které jsou podstatné pro těsnost vytvářených spojů, nebudou často dostatečně přesné.

Podstata vynálezu

Hlavním předmětem předloženého vynálezu je vytvořit takové uspořádání, aby dvoustěnné trubky mohly být vyráběny bez výše popsaných nevýhod. To je řešeno takovým uspořádáním, aby se dostal vnitřně hladký spoj s integrovaným posuvně uloženým hrdlem s těsnícím kroužkem na jednom konci trubky, a zásuvným koncem, hladkým na vnitřní i vnější ploše, na druhém konci, na druhém konci trubky, kde zásuvný konec má vnitřní průměr shodný s vnitřním průměrem dvoustěnné trubky. Podle požadavku je dále zásuvný konec vytvořen tak, aby bylo možné jej použít ve spojení se standardními potrubními tvarovkami (například koleny nebo odbočkami). Předmětu podle vynálezu je podle předloženého vynálezu dosaženo uspořádáním podle patentového nároku 1.

Výhody takového návrhu budou vysvětleny v následujícím popíšu výhodného provedení. Podstatu vynálezu, řešícího problém, spojený s dosavadním stavem techniky, je dvoustěnné trubka, hladká uvnitř a vlnitá zvenku, se zabudovanou hrdlovou objímkou pro lícující posuvné uložení, s těsnícím kroužkem na jednom konci trubky, a zásuvným koncem, hladkým na vnitřní i vnější ploše, na druhém konci trubky, který má vnitřní průměr shodný s vnitřním průměrem dvoustěnné trubky. Další znaky vynálezu jsou uvedeny v závislých nárocích 2 až 4.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je znázorněn axiální řez trubkovým spojem dvoustěnných trubek podle vynálezu

Příklady provedení vynálezu

Předložený vynález bude dále popsán s odkazy na obrázek. Na obrázku je znázorněn díl s hrdlem a objímkou, který je nejprve tvářen vstřikováním a pak • · « · · · · · · · • · · 9 9 999 · 9 • · · 9 9 9 9 · · 9

9999 99 99 99 99 999 třecím svářením připevněn ke konci dvoustěnné trubky a to k dvěma posledním vrcholům 2_ její zvlněné stěny.

Díl 1_s hrdlem a objímkou obsahuje v objímce na konci 3 hrdla těsnící kroužek 4, který je podle vynálezu navržen a uspořádán tak, aby, po provedení spoje, těsnil proti vnější ploše 5 zásuvného dílu 6.

Dílu 2 s hrdlem a objímkou tvarově odpovídá zásuvný díl 6, která zahrnuje zásuvnou část 7A, a jako jeden celek s ní vytvořenou objímkovou část 7B.

Jak zásuvný díl 6 s dvěma částmi 7A a 7B, tak díl 2 s hrdlem a objímkou, jsou předem vytvořeny tvářením. Vstřikovacím tvářením se dosahuje přesného povrchu a lepšího lícování než způsobem, který byl popsán ve zmíněném evropském patentovém spise. Výrobkem a způsobem podle předloženého vynálezu tak budou odstraněny nedostatky, týkající se výše zmíněných podélných dělících linek na zásuvném konci, nebo nepřesného lícování ploch, což je důležité pro těsnící účinek těsnícího kroužku.

Zásuvný díl 6 je připevněn třecím svarem k dvěma posledním vrcholům zvlnění 8 zvlněné stěny dvoustěnné trubky, na konci trubky protilehlém zásuvnému konci. Třecího svaru je dosaženo tak zvaným rotačním svarem, kde zásuvný díl 6 je uveden do vysokých otáček vůči dvoustěnné trubce 9. Vnitřní válcovitá část 10 zásuvného dílu 6, která je určena pro třecí svaření s vrcholy 8 vnější vlnité stěny dvoustěnné trubky 9, má průměr o něco menší než vrcholy 11 zvlnění ještě před svařením. Jak se zvyšuje třecí teplo ve svařovací zóně na vrcholech 8 zvlnění, tak se taví plastový materiál jak trubky 9 tak zásuvného konce 6 v tomto místě. V tomto místě se následně vytvoří tak zvaný třecí svar, a zásuvný díl tak tvoří jeden celek s dvoustěnnou trubkou 9.

Tloušťka stěny a geometrie zásuvného konce 6, vytvořeného vstřikovacím tvářením, jsou zcela nezávislé na výrobním způsobu, kterým je dvoustěnné trubka 9 o malé hmotnosti vyrobena.

• · Φ 9 Φ Φ ·· · · • · · · « · Φ φ Φ Φ • · · Φ ΦΦΦΦ Φ φ • ΦΦ ΦΦΦΦ · Φ Φ

ΦΦΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦΦ

Samotná dvoustěnná trubka 9 může být vyrobena, nenarušená, s optimální výrobní rychlostí, a není nezbytné zvyšovat tloušťku stěny dvou vrstev materiálu, tvořících trubku, ale na druhé straně je třeba, aby dvoustěnná trubka měla dostatečnou kruhovou tuhost, což je především dáno tloušťkou stěny, označené 12 (vnitřní stěnou dvoustěnné trubky), 13 (vrcholem zvlnění dvoustěnné trubky), 14 (tloušťkou dvoustěnné trubky v úbočích), 15 (boční stranou zvlnění), a vnitřním a vnějším průměrem dvoustěnné trubky. Vnitřní válcová plocha zásuvného konce je označena vztahovou značkou 16.

Řešení, zobrazené na připojeném obrázku, může být také dimenzováno tak, aby vnější průměr části, označené 5, zásuvné části 7A, byl takový, že zásuvný konec může být použit pro připojení k hrdlu standardních tvarovek ( například kolen a potrubních odboček).

Tloušťka zásuvného konce může být dimenzována zcela nezávisle na způsobu výroby samotné dvoustěnné trubky, a nejsou zde žádné souvislosti s výrobními parametry trubky. To je velmi důležité, neboť pak může být dvoustěnná trubka vyráběná při optimální výrobní rychlosti, a s vysokým snížením hmotnosti v porovnání s normálními hladkými trubkami, které mají kompaktní stěny.

Je také důležité, že vynález umožňuje vyrábět dvoustěnné trubky s objímkou a zásuvným koncem v jednom celku, se stejně vysokou kvalitou, pokud se týká geometrického tvaru, lícování a vzájemných materiálových požadavků, jako hrdlo a zásuvné konce u již osvědčených, standardních, injekčním vstřikováním zhotovených potrubní tvarovek, které jsou běžně na trhu řadu let.

Claims (4)

1. Zařízení pro spojování dvoustěnných plastových trubek (9) (trubek s nízkou hmotností) s hladkou vnitřní trubkou (12) a vlnitou vnější trubkou (13), spojenou do jednoho celku s vnitřní trubkou (12), kde hrdlo (1) s objímkou, které má vnitřní plochu uzpůsobenou pro zadržení konce trubky, je připevněno na konci plastové trubky k jeho vnější trubce, zejména rotačním svařováním, vyznačující se tím, že zahrnuje odděleně vyrobený zásuvný díl (6), který má nejprve hladký konec, tvořící část (7A), hladkou na vnitřním i vnějším povrchu, a s ním navazující, jako jeden celek uspořádanou objímku, tvořící část (7B) s vnitřní plochou (10), která lícuje s vnější plochou plastové trubky (91) pro jejich těsnící spojení pomocí rotačního svařování.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že hladký konec, tvořící část (7A) odděleně vyrobené objímky (6) má vnější průměr odpovídající vnějšímu průměru zásuvných konců standardních trubkových tvarovek, jako například jsou kolena a odbočky.

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zásuvný konec, tvořící část (7A) trubky (9) s nízkou hmotností, má vnitřní průměr (16), odpovídající vnitřnímu průměru trubky (9) s nízkou hmotností.

4. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že hrdlo (1) s objímkou je na svém volném konci opatřeno o sobě známou vnitřní přírubou pro vytvoření prostoru a upevnění těsnícího kroužku (4).