CZ296140B6 - Trubka s hvezdicovým prícným profilem - Google Patents

Abstract

U trubky s hvezdicovým prícným profilem ve tvaru n-boké hvezdice se zkosenými a/nebo zaoblenými vrcholy, kde n .>=. 3, je po její vnejsí i vnitrní plose vytvoren n-chodý závit. Ramena hvezdice mají vzájemne ruznou délku. Tvary vnejsí a vnitrní hvezdice jsou vzájemne odvozeny. Tloustka její steny jepo obvodu promenlivá.

Description

Trubka s hvězdicovým příčným profilem

Oblast techniky

Vynález je z oblasti tváření trubkového materiálu, zpracovávaného zejména za studená, a umožňuje finální tvarové zpracování uvedeného typu hutního materiálu, například bezešvých nebo svařovaných trubek, a podobně. Uvedené zpracování tažením může být rovněž uskutečněno pouze na části opracovávaného materiálu, případně s určitými tvarovými změnami na jejich délce.

Dosavadní stav techniky

Z patentové literatury je známa řada řešení, týkajících se výroby plných nebo dutých tvarových profilů z hutního materiálu, jakým jsou například profilové tyče, trubky nebo případně i jiné profily.

Z popisu ke chráněnému vynálezu CS 214 213 B2 je znám způsob vytváření vícechodých vnějších profilů závitů a zařízení umožňující jeho provedení. Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že profil každého chodu závitu, vytvořený vnější tvarovou frézou, se beztřískově kalibruje tak, aby každým chodem vyfrézovaného závitu prošly po celé jeho délce všechny kotouče kalibrovacího nástroje. Kalibrovací nástroj k provedení popsaného způsob pak sestává z kotoučového tělesa, na jehož čele jsou upevněny alespoň tři stavitelné upínací čelisti, z nichž každá je opatřena nosnou čelistí. Každá nosná čelist je pak opatřena otočně uloženými tvarovými válcovacími kotouči, osově vychýlenými tak, že jejich symetrála je rovnoběžná s úhlem stoupání závitu. Celé popsané zařízení je dále doplněno středovým otvorem s dorazem provedeným v tělese, dorazovými a upínacími prostředky a smykadlem se svěmou čelistí.

Zařízení k současnému vnějšímu a vnitřnímu tváření trubek za studená, známé z popisu ke chráněnému vynálezu CS 238 084 Bl, sestává ze soustavy tří vnějších diskových kotoučů sestavených z tvářecích disků, jejichž vnější průměr je odstupňován tak, že se jeho obrys tvarově blíží parabole, a dále vnitřního drážkovacího tmu, opatřeného po obvodu symetricky rozmístěnými břity. Povrch těchto břitů je axiálně zkosen v poměru od 1:500 až d 1:2000. Výška a šířka břitu jsou v rozmezí 0,4 až 1,5 mm při jejich roztečné vzdálenosti o velikosti 1,8 až 2,2 násobku jejich šíře.

Spis chráněného vynálezu CS 247 078 B2 obsahuje popis způsobu válcování radiálně žebrovaných dvojvrstvých trubek a zařízení k provedení tohoto způsobu. Podstata uvedeného způsobu spočívá v tom, že vnější trubka se pomocí rotačních válcovacích kotoučů nejprve rýhuje, pak se táhne žebro a nakonec se tváří jeho konečná podoba se závěrečným nalisováním vnější trubky na trubku jádrovou. Zařízení k provedení takového způsobu sestává ze tří válcovacích nástavců, z nichž každý sestává z rýhovacích, tažných, tvářecích a podpěrných kotoučů, když profil první části podpěrných kotoučů ve směru válcování odpovídá profilu posledního tvářecího kotouče, profil druhé části je dutý a vnější průměr ve směru válcování posledního podpůrného kotouče je větší o 0,1 až 0,8 mm než vnější průměr ostatních podpěrných kotoučů. Na popsaném řešení závislý vynález CS 256 999 B2 pak obsahuje popis zařízení, kde soustava tří vnějších tvářecích kotoučů je tvořena válci s kuželovým náběhem, jež jsou uchyceny na hřídelích s osovou úchylkou od souosé polohy s trubkou do 2,5°.

Způsob vytváření žeber na bimetalických trubkách podle popisu k CS 249 134 B2 spočívá v tom, že vnější povrch jádrové trubky se zdrsní na dvou úsecích, jejichž délka je rovna 0,8 až 3 násobku jejího vnitřního průměru a jejich vzájemná vzdálenost je kratší o 1,6 až 6 násobek vnějšího průměru vnitřní trubky vzhledem k délce vnější trubky. Poté se na jádrovou trubku nasune vnější trubka tak, že její konce jsou v rovině s vnějšími konci zdrsněných úseků, načež se konce vnější trubky na jádrové trubce sevřou v délce 0,5 až 1,5 násobku délky zdrsněného úseku jádrové trub

-1 CZ 296140 B6 ky, přičemž se současně deformovaná část vnější trubky posune směrem ke středu trubky o délku, úměrnou mechanickému namáhání, jež je způsobeno stlačením materiálu vnější trubky. Takto spojené trubky se při následujícím válcování žeber vzájemně neposouvají při současné nižší energetické náročnosti popsaných operací ve srovnání s jinými, dosud užívanými způsoby vzájemné fixace jádrové a vnější trubky.

Do známého stavu techniky rovněž patří celá řada tvarových profilů nebo celků z nich sestavených pro různé technické účely, například teplosměmé trubky do tepelných výměníků, profilové tyče užívané ve stavebnictví, přesné profilové tyče, užívané jako pohybové tyče kinematických celků, či tvarové profily užívané ve stavebnictví knejrůznějším dekorativním účelům.

Jako příklad je možno uvést teplosměnnou trubku pro topné kotle, známou ze zveřejněné přihlášky vynálezu CZ 3613-96 A3, teplosměnná trubka pro vedení chladivá podle popisu k CZ 200896 A3, teplosměnný trubkový element podle CZ 7484 Ul, teplosměnný prvek typu „trubka v trubce“, známý ze spisu CS 234 510 B1 nebo zařízení k usměrnění proudu tekutin dle CS 269 189 B1 či tepelný trubkový výměník se zařízením na vytvoření turbulentního toku v trubkovém a mezitrubkovém prostoru podle spisu k zapsanému užitnému vzoru č. CZ 5379 Ul.

Ze spisu zveřejněné přihlášky vynálezu EP 331613 A2 je znám způsob výroby trubky, po celé tloušťce stěny zvlněné za studená šroubovým profilem, zhotovované z kovové trubky s hladkou válcovou stěnou. Jeho podstata spočívá vtom, že hladká trubka v poměru s/D od 0,015 do 0,080 je tažena otočně uloženými, šikmo proříznutými drážkami se vykazujícím tažným nástrojem menšího průměru při téměř konstantní tloušťce stěny.

Značná část tvarových profilů, užívaných k nejrůznějším účelům, je vyrobena z trubek jejich následným tažením za studená na tažné stolici pomocí vhodných tvarových trnů a průvlaků, jako například přímé tvarové profily.

Mezi hlavní nedostatky popsaných zařízení patří zejména jejich značná tvarová složitost, jež přímo souvisí s nákladově náročnou výrobou, jež spočívá v nutnosti pořízení relativně nákladných a vysoce specializovaných strojů a nástrojů nebo jejich specializovaných konstrukčních celků, potřebných pro jejich zhotovení.

Ze všech význakových částí nároků na ochranu přihlášky vynálezu podle spisu EP 331613 A2 je zřejmé, že předmětem uvedeného vynálezu je řešení, které nemění zásadním způsobem ani výchozí tvar trubky kruhového příčného průřezu, ani tloušťku její stěny, což je možno rovněž podpůrně doložit výkresy, tvořícími součást uvedeného vynálezu, zejména pak z obr. 1 a 2, kde je ze vzájemných geometrických poměrů příčného profilu trubky zřejmé, že její tvarové změny nejsou natolik zásadní, aby výrazně změnily tvar jejího příčného profilu. Uvedená přihláška vynálezu je tedy založena na technickém předsudku, vyjádřeném nepřímo v jejím popisu, totiž, že dosažení větších a/nebo zásadních tvarových změn trubky není při použití uvedené tažírenské technologie možné, což vyplývá pregnantně zejména z dimenzování vzájemného poměru tloušťky stěny trubky k jejímu průměru a poloměru zaoblení tvarových drážek, jak je uvedeno v patentových nárocích.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky a omezení v rozhodující míře odstraňuje trubka s hvězdicovým příčným profilem ve tvaru w-boké hvězdice se zkosenými a/nebo zaoblenými vrcholy, kde n > 3 podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že po její vnější i vnitřní ploše je vytvořen n-chodý závit.

Uvedená trubka může být přitom s výhodou rovněž zhotovena tak, že ramena hvězdice mají vzájemně různou délku. Tvary vnější a vnitřní hvězdice příčného profilu trubky jsou přitom s dal

-2CZ 296140 B6 ší výhodou vzájemně odvozeny, což znamená, že nemají identický tvar. Tato skutečnost ve svém důsledku rovněž umožňuje takové provedení trubky podle vynálezu, kde tloušťka její stěny je po jejím obvodu proměnlivá.

Mezi nej významnější výhody, dosažitelné využitím tvarových profilů s alespoň jednoduchou šroubovicí, způsobu jejich výroby a tvarových průvlaků a trnů podle vynálezu patří zejména možnost jednoduché, rychlé a nákladově nenáročné výroby rozmanitých tvarových profilů, k jejichž zhotovení může být použit rovněž běžný a levný materiál například běžné svařované ocelové trubky pro výrobu tvarových profilů k vytvoření teplosměnných trubkových svazků, duté armovací nebo zpevňovací profily pro stavební a zemní práce, dekorační tvarové profily pro výrobu zábradlí, bran, branek, plotů, a podobně, jež současně výrazným způsobem snižují hmotnost celé konstrukce při současném zlepšení pevnostní charakteristiky. Ve výrobě teplosměnných prvků může být výrazně zkrácena jejich stavební délka díky zvětšené ploše dutých tvarových prvků, použitých kjejich výrobě, či naopak může být při dodržení stejných rozměrů výrazně zvýšen přenášený tepelný výkon při současném narušení laminámího proudění teplosměnné tekutiny. Výhodně tvarové provedení profilu způsobem a prostředky podle vynálezu pak umožní zlepšení pevnostní charakteristiky stavebních celků vytvářených s jejich užitím. Pohledové prvky vytvořené z trubek podle vynálezu pak mohou úspěšně napodobovat při současném výrazném zlevnění jejich výroby dosud jen kovářsky upravované profily a podobně. Spojovací prvky pro spojování dutých tvarových profilů podle vynálezu mohou být přitom rovněž výhodně provedeny s tvarově korespondujícím průřezem buďto jako objímkové, nebo čepové, jež mohou být jak duté, tak i plné. Při vhodné volbě stoupání závitu a dodržení potřebné přesnosti může být takto provedený spoj dostatečně odolný vůči nežádoucímu rozpojení vnějšími vlivy.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata řešení trubky s hvězdicovým příčným profilem ve tvaru n-boké hvězdice se zkosenými a/nebo zaoblenými vrcholy podle vynálezu je dále podrobněji popsána prostřednictvím příkladů jejího provedení, jež jsou ve zjednodušeném vyobrazení znázorněny na přiložených výkresech. Obr. 1 znázorňuje příčný průřez příkladným provedením trubky podle vynálezu, jejíž axonometrické zobrazení je na obr. 2 a 3. Obr. 4 pak představuje příčný průřez jiným provedením trubky podle vynálezu, pro jejíž výrobu byly užity průvlak a tm se vzájemně odlišnými příčnými průřezy. Obr. 5 pak znázorňuje schematizovaný nárysný pohled s částečným řezem, provedeným sestavou tažné stolice s trnem a průvlakem.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje příčný řez trubkou 1 s hvězdicovým příčným profilem podle vynálezu, jež je vyrobena vnějším i vnitřním tvarováním jejího příčného průřezu tažením do tvaru pravidelného dvanáctiúhelníku se zaoblenými hroty a konkávně prohnutými hranami, přičemž popsaný tvar je po délce trubky 1 proveden jako šroubovice s w-chodým závitem se strmým stoupáním, jak je patrno ze dvou různých vyobrazení téže trubky 1 v axonometrickém pohledu na následujících obr. 2 a 3. Tloušťka její stěny může být po obvodu proměnlivá.

Další příkladné provedení trubky 1 s příčným profilem ve tvaru «-boké hvězdice, když n > 3, znázorněné v příčném řezu na obr. 4, pak představuje jeho tažení vzájemně tvarově odvozeným, zčásti odlišným, trnem 2 a průvlakem 6. Základní tvar vnějšího a vnitřního průřezu znázorněné trubky 1 je proveden jako pravidelná šesticípá hvězdice se zkosenými vrcholy a zaoblenými hranami, přičemž vnitřní průřez tvarového profilu je na všech konkávních vrcholech opatřen vybráními ve tvaru pravoúhlého rovnoběžníku. Ramena hvězdice mají vzájemně různou délku. Tvary vnější a vnitřní hvězdice jsou vzájemně odvozeny.

-3 CZ 296140 B6

Nárysný pohled s částečným řezem z obr. 5 pak schematicky zobrazuje uspořádání tažné stolice k výrobě trubky 1 podle vynálezu. Na částečně zakresleném rámu 4 tažné stolice je uloženo axiální ložisko 5, v němž je otočně uloženo osazení 8 trnové tyče 3, zakončené souose uloženým trnem 2, uloženým v trubce 1, vyráběné z běžného vstupního hladkého materiálu kruhového profilu. Na vnějším obvodu trubky 1 je otočně uložen průvlak 7, jehož břity 6 z tvrdokovu tvarují vnější povrch trubky L Šipky u tmu 2 a průvlaku 7 vyznačují smysl jejich rotace a šipka nacházející se na levé straně popisovaného vyobrazení znázorňuje směr, jímž zde nezakreslený tažný vozík pohybuje zhotovovanou trubkou L Popisovaná sestava může být rovněž zapojena kinematicky obráceně, to znamená kupříkladu tak, že na trubce 1, rotující kolem své podélné osy, je uložen průvlak 7 a v jejím vnitřku se nachází tm 2, přičemž průvlak 7 i tm 2 se pohybují přímočaře.

S ohledem na velikost tvarových změn, dosahovaných na vnější i vnitřní ploše trubky 1 podle vynálezu, stejně tak jako s ohledem na možnou složitost a členitost tohoto tvarování v konkrétním případě provedení vynálezu je rovněž možno jak tm 2, tak i průvlak 7 zhotovit jako dělené, sestávající z alespoň dvou vzájemně spojených částí nebo z nejméně dvou samostatných dílů, umožňujících dosáhnout konečnou podobu trubky 1 podle vynálezu postupně tak, aby v průběhu výroby nedošlo k jejímu nežádoucímu mechanickému poškození, kupříkladu je-li jako vstupní materiál použit svařovaný profil.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Trubka s hvězdicovým příčným profilem ve tvaru w-boké hvězdice se zkosenými a/nebo zaoblenými vrcholy, kde n> 3, vyznačující se tím, že po její vnější i vnitřní ploše je vytvořen w-chodý závit.
2. 2. Trubka podle nároku 1,vyznačující se tím, že ramena hvězdice mají vzájemně různou délku.
3. 3. Trubka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že tvary vnější a vnitřní hvězdice jsou vzájemně odvozeny.
4. 4. Trubka podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že tloušťka její stěny je po obvodu proměnlivá.