CZ296997B6 - Zpusob výroby zarízení pro spojování dvoustennýchplastových trubek - Google Patents

Abstract

Pri zpusobu výroby zarízení pro spojování dvoustenných plastových trubek (9), majících hladkou vnitrní trubku (12) a vlnitou vnejsí trubku (13), spojenou do jednoho celku s vnitrní trubkou (12), kde zarízení zahrnuje hrdlový díl (1) se spojovací objímkou a zásuvný díl (6) se hrdlový díl (1) se spojovací objímkou, který má vnitrní plochu uzpusobenou pro zadrzení trubkového konce, upevní ke konci vnejsí trubky (13) jedné ze spojovaných plastových trubek (9). Zásuvný díl (6), tvorený nejprve zásuvnou cástí (7A) s hladkým vnitrním i vnejsím povrchem pro vlození do spojovací objímky hrdlového dílu(1), a pak na ni navazující integrální objímkovoucástí (7B) s vnitrní plochou (10), kde tato vnitrní plocha (10) se vytvorí na objímkové cásti (7B) zásuvného dílu (6) pro záber s vnejsí stranou druhé ze spojovaných plastových trubek (9), se vyrobí oddelene, a pak se jeho objímková cást (7B) tesne spojí s vnejsí stranou této druhé spojované plastové trubky (9) pomocí rotacního svarování. Rovnez hrdlový díl (1) se spojovací objímkou se upevní k trubkovému konci vnejsí trubky (13) príslusné spojované plastové trubky (9) pomocí rotacního svarování.

Description

Oblast techniky

Předložený vynález se týká způsobu výroby zařízení pro spojování dvoustěnných plastových trubek, nazývaných také jako trubky s nízkou hmotností, majících hladkou vnitřní trubku a vlnitou vnější trubku spojené do jednoho celku. Zařízení zahrnuje hrdlový díl se spojovací objímkou, která má vnitřní plochu uzpůsobenou pro zadržení trubkového konce, kde tento hrdlový díl se spojovací objímkou se upevní ke konci vnější trubky, jedné ze spojovaných plastových trubek. Dále zahrnuje odděleně vyrobený zásuvný díl, tvořený nejprve zásuvnou částí s hladkým vnitřním i vnějším povrchem pro vložení do spojovací objímky hrdlového dílu,a pak se na ni integrálně navazující objímkovou částí s vnitřní plochou, kde tato vnitřní plocha se vytvoří na objímkové části zásuvného dílu pro záběr s vnější stranou druhé ze spojovaných plastových trubek.

Dosavadní stav techniky

Stěny plastových 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, která mohou být za tepla tvarovány jako zásuvný konec nebo hrdlo, a které pak mohou být spojovány za použití těsnicího kroužku. Alternativně může být těsnicí 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 těsnicí kroužek, které tvoří jeden celek s trubkou o nízké hmotnosti na druhém konci. V patentu EP 0 385 465 Bl, je popsáno také zařízení a způsob jeho výroby, 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, zahrnují 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 připojení těsnicí kroužek - drážka, se vytvoří o sobě známými způsoby, jako například tváření teplem hrdlových objímek na trubkách z termoplastického materiálu, majících hladký jak vnitřní, tak vnější povrch.

Princip, který je popsán ve spisu EP 0 385 465 Bl, 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 hrdlové objímce a její drážkou pro těsnicí 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, které 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 tlouštěk 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. 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 polo-miskové 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 dělicí linky tam, kde se obě části tvářecích bloků uzavřou na trubkovém dílu k sobě. Tyto dělicí linky budou tím znatelnější, čím déle bude stroj v činnosti a tak opotřebováván, čímž pak v praxi budou snadno vzrůstat netěsnosti, když těsnicí kroužek, který je umístěn v těsnicí prstencové drážce, nebude, místem těchto dělicích linek, dostatečně těsnit proti vnější ploše zásuvkového konce.

Uniky 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 zpolyolefínu (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 těsnicí 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 tmu nebo pryžového prvku, nacházející 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 těsnicí prstencovou drážkou jsou takto kalibrovány tlakem směrem ven, vnitřní tolerance hrdlové objímky a těsnicí prstencové drážky, které jsou podstatné pro těsnost vytvářených spojů, nebudou často dostatečně přesné.

Podstata vynálezu

Hlavním předmětem předloženého vynálezu je vytvořit způsob výroby zařízení pro spojování dvoustěnných plastových trubek bez výše popsaných nevýhod. To je řešeno tím, že objímková část zásuvného dílu se těsně spojí s vnější stranou druhé spojované plastové trubky pomocí rotačního svařování. Tak je možné vyrábět zásuvný díl podle požadavků spojování a současně zcela nezávisle na výrobě samotné dvoustěnné plastové trubky. Obdobně výhodným provedením podle vynálezu je, že je možné i hrdlový díl se spojovací objímkou upevnit k trubkovému konci vnější trubky spojované plastové trubky pomocí rotačního svařování. Výhodným provedením je i to, že na hladkém konci, tvořeném zásuvnou částí odděleně vyrobeného zásuvného dílu, je možné vytvořit podle vynálezu vnější průměr odpovídající vnějšímu průměru zásuvných konců standardních trubkových tvarovek. Tím se rozšíří možnosti spojování, například o kombinaci s připojováním na standardní kolena nebo odbočky. Výhodné z hlediska snížení průtokových odporů je, když se na hladké zásuvné části odděleně vyrobeného zásuvného dílu vytvoří vnitřní průměr, odpovídající vnitřnímu průměru plastových trubek. Za účelem zajištění těsnosti je možné hrdlový díl opatři na jeho volném konci směrem dovnitř otevřenou přírubou pro uložení těsnicího kroužku.

Způsobem podle vynálezu je dosaženo vnitřně hladkého spoje pro dvoustěnné plastové trubky s vnitřní hladkou a vnější vlnitou stěnou, s integrovaným hrdlovým dílem se spojovací objímkou s těsnicím kroužkem na konci jedné spojované trubky, a zásuvným koncem, hladkým na vnitřní i vnější ploše, na konci druhé ze spojovaných trubek, kde zásuvný konec má vnitřní průměr shodný s vnitřním průměrem dvoustěnné trubky. Výhody takového návrhu budou vysvětleny i v následujícím popisu výhodného provedení.

Přehled obrázku na výkrese

Na obr. 1 je znázorněn axiální řez dvou dvoustěnných plastových trubek, určených pro způsob spojení podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Předložený vynález bude dále popsán s odkazy na obrázek. Na obrázku je znázorněn hrdlový díl 1 se spojovací objímkou, který je nejprve tvářen vstřikováním a pak třecím svářením připevněn ke konci první dvoustěnné trubky 9, a to k dvěma koncovým vrcholům 2 její zvlněné vnější stěny.

Hrdlový díl 1 se spojovací objímkou obsahuje v této objímce na vnějším konci 3 hrdlového dílu 1 těsnicí kroužek 4, který je podle vynálezu navržen a uspořádán tak, aby, po provedení spojení, těsnil proti vnější ploše 5 zásuvného dílu 6.

Hrdlovému dílu 1 se spojovací objímkou tvarově odpovídá zásuvný díl 6, který zahrnuje nejprve koncovou zásuvnou část 7A, a jako jeden celek s ní vytvořenou navazující objímkou část 7B.

Jak zásuvný díl 6 s dvěma částmi 7A a 7B, tak hrdlový díl 1 se spojovací 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 dělicích linek na zásuvném konci, nebo nepřesného lícování ploch, což je důležité pro těsnicí účinek těsnicího kroužku.

Zásuvný díl 6 je připevněn třecím svarem k dvěma posledním vrcholům 11 zvlnění 8 zvlněné stěny druhé dvoustěnné plastové trubky 9, na konci trubky protilehlém vůči zásuvnému konci. Třecího svařuje dosaženo tak zvaným „rotačním svarem“, kde zásuvný díl 6 je uveden do vysokých otáček vůči dvoustěnné trubce 9. Vnitřní válcovitá část 10, vytvořená na objímkové části 7B zásuvného dílu 6, která je určena pro třecí svaření s vrcholy 11 zvlnění 8 vnější vlnité stěny dvoustěnné trubky 9, má průměr o něco menší než má zvlněná vnější trubka 13 ještě před svařením v místech vrcholů 11 svého zvlnění 8. Jak se zvyšuje třecí teplo ve svařovací zóně na vrcholech 11 zvlnění 8, tak se taví plastový materiál jak plastové trubky 9 tak zásuvného dílu 6 v tomto místě. V tomto místě se následně vytvoří tak zvaný „třecí svar“, a zásuvný díl 6 tak tvoří jeden celek s dvoustěnnou trubkou 9.

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

Samotná dvoustěnná trubka 9 může být vyrobena, nenarušená, s optimální výrobní rychlostí, a není nezbytné zvyšovat tloušťku stěny dvou vrstev materiálu, tvořících plastovou trubku 9, ale na druhé straně je třeba, aby tato dvoustěnná plastová trubka 9 měla dostatečnou kruhovou tuhost, což je především dáno tloušťkou stěny vnitřní trubky 12 (vnitřní stěnou dvoustěnné trubky), tloušťkou stěny vnější trubky 13 (vrcholu 11 zvlnění 8 dvoustěnné trubky 9), tloušťkou dvoustěnné trubky v místech 14 spojů stěn (v „úbočích“), tloušťky boční stěny 15 zvlnění 8, a vnitřním a vnějším průměrem dvoustěnné trubky 9. Zásuvný díl 6 má vnitřní válcovou plochu 16.

Řešení, zobrazené na připojeném obrázku, může být také dimenzováno tak, aby vnější průměr vnější plochy 5 zásuvné části 7A zásuvného dílu 6 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 9, a nejsou zde žádné souvislosti s výrobními parametry této trubky. To je velmi důležité, neboť pak může být dvoustěnná trubka 9 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 plastové trubky 9 s integrovaným hrdlem a integrovaným zásuvným koncem se stejně vysokou kvalitou, pokud se týká geometrického tvaru, lícování a vzájemným materiálových požadavků, jako hrdlo a zásuvné konce u již osvědčených, standardních, injekčním vstřikováním zhotovených potrubní tvarovek, které jsou běžně na trhu řadu let.

Průmyslové využití vynálezu

Vynález je využitelný pro spojování dvoustěnných plastových trubek, majících hladkou vnitřní trubku a vlnitou vnější trubku spojené do jednoho celku.

Claims (5)

1. Způsob výroby zařízení pro spojování dvoustěnných plastových trubek (9), majících hladkou vnitřní trubku (12) a vlnitou vnější trubku (13), spojenou do jednoho celku s vnitřní trubkou (12), kde zařízení zahrnuje hrdlový díl (1) se spojovací objímkou, která má vnitřní plochu uzpůsobenou pro zadržení trubkového konce, kde tento hrdlový díl (1) se spojovací objímkou se upevní ke konci vnější trubky (13) jedné ze spojovaných plastových trubek (9), a dále zahrnuje odděleně vyrobený zásuvný díl (6), tvořený nejprve zásuvnou částí (7A) s hladkým vnitřním i vnějším povrchem pro vložení do spojovací objímky hrdlového dílu (1), a pak na ni navazující integrální objímkovou částí (7B) s vnitřní plochou (10), kde tato vnitřní plocha (10) se vytvoří na objímkové části (7B) zásuvného dílu (6) pro záběr s vnější stranou druhé ze spojovaných plastových trubek (9), vyznačující se tím, že objímková část (7B) zásuvného dílu (6) se těsně spojí s vnější stranou této druhé spojované plastové trubky (9) pomocí rotačního svařování.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že hrdlový díl (1) se spojovací objímkou se upevní k trubkovému konci vnější trubky (13) spojované plastové trubky (9) pomocí rotačního svařování.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že na hladkém konci, tvořeném zásuvnou částí (7A) odděleně vyrobeného zásuvného dílu (6), se vytvoří vnější průměr odpovídající vnějšímu průměru zásuvných konců standardních trubkových tvarovek.

4. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že na zásuvné části (7A) odděleně vyrobeného zásuvného dílu (6) se vytvoří vnitřní průměr (16), odpovídající vnitřnímu průměru plastových trubek (9).

5. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se t í m, že hrdlový díl (1) se na svém volném konci opatří směrem dovnitř otevřenou přírubou pro uložení těsnicího kroužku (4).