FI123799B - Menetelmä putkikomponentin valmistamiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ PUTKIKOMPONENTIN VALMISTAMISEKSI

Keksinnön kohteena on menetelmä putkikomponentin valmistamiseksi, jossa menetelmässä liikkuvan sisäputkiaihion pinnalle 5 muodostetaan putkikomponentin pitkittäissuuntaiset rivat, syötetään pursotussuuttimesta sisäputkirakenteen halkaisijaa suuremman halkaisijan omaavaa putkimaista materiaalikerrosta sisäputkirakenteen päälle, joka materiaalikerros jäähdytetään sen tultua ulos pursotussuuttimesta putkikomponentin ulkoputki-10 rakenteeksi, jolloin sisäputkirakenteesta ja ulkoputkirakentees-ta muodostetaan putkikomponentti.

Tekniikan tasosta tunnetaan niin sanottuja tuplaputkikomponent-teja ja triplaputkikomponentteja. Tuplaputkikomponenteissa on 15 kaksi kerrosta, joista toinen on suora ja toinen rypytetty. Triplaputkikomponenteissa on puolestaan kolme kerrosta, joista kaksi on suoria ja kolmas on näiden väliin rypytetty kerros. Lisäksi tunnetaan putkikomponentteja, joissa ulkokerroksessa on pitkittäissuuntaisia ripoja, jotka on tuettu sisäkerrosta 20 vasten.

Tekniikan tasosta tunnetaan myös suomalaisesta patenttihakemuksesta FI20011023 tunnettu menetelmä materiaalikerroksen ajamiseksi putkirakenteen pinnalle. Menetelmässä sisäpintakerroksen 25 ja sen päälle rypytetyn välikerroksen päälle pursotetaan ulko-pintakerros. Näin saadaan aikaiseksi poikittaisilla rivoilla ” varustettu putkikomponentti. Tällä menetelmällä valmistetun δ putkikomponentin samoin kuin perinteisten tupla- ja triplaputki-

Tj- o komponenttien ongelmana on niiden rengasjäykkyys. Putkikom- (¾ 30 ponenttien halkaisijan kasvaessa niiden rengasjäykkyys heikke-

Er nee, jolloin samaan rengasjäykkyyteen pääsemiseksi tarvitaan Q_ paksummat kerrosvahvuudet. Tämä puolestaan johtaa suurempiin g materiaalikustannuksiin. Lisäksi tekniikan tason mukaisten ^ putkikomponenttien pituusjäykkyys on heikko.

C\J

35

Tekniikan tasosta tunnetaan myös julkaisu WO 89/09539, jossa on esitetty pitkittäissuuntaisia kanavia sisältävä kasteluputki.

2

Kasteluputki on kuitenkin valmistettu erittäin monimutkaisella sylintereistä koostuvalla muovauslaitteella, joka on kallis investoida. Lisäksi kasteluputken rengasjäykkyys on heikko.

5 Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tekniikan tasoa parempi ja edullisempi menetelmä putkikomponentin valmistamiseksi, jonka avulla valmistettava putkikomponentti on rengasjäykempi ja pituusjäykempi. Keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

10 Tämä tarkoitus voidaan saavuttaa keksinnön mukaisella menetelmällä putkikomponentin valmistamiseksi, jossa liikkuvan sisäput-kiaihion pinnalle muodostetaan putkikomponentin pitkittäissuuntaiset rivat ja syötetään pursotussuuttimesta sisäputkirakenteen 15 halkaisijaa suuremman halkaisijan omaavaa putkimaista materiaa-likerrosta sisäputkirakenteen päälle. Materiaalikerros jäähdytetään sen tultua ulos pursotussuuttimesta putkikomponentin ulkoputkirakenteeksi, jolloin sisäputkirakenteesta ja ulkoputki-rakenteesta muodostetaan putkikomponentti. Oleellista on, että 20 sisäputkirakenteeseen muodostetaan lisäksi koko putkikomponentin matkalle jatkuvat poikittaissuuntaiset rivat, jotka sekä pitkittäiset rivat että poikittaiset rivat muodostetaan sisäputkiai-hiota muovaavien kuviopyörien ja kuviopyörien vastakappaleen avulla, ja pursotussuuttimesta sisäputkirakenteen päälle syötet- 25 ty materiaalikerros puristetaan puristusvälineiden avulla co ^ sisaputkirakennetta vasten. Tällaisella ratkaisulla voidaan

CVJ

, valmistaa edullisesti putkikomponentti, joka on rengas- ja ^t· ^ pituusjäykkyydeltään tekniikan tason tuotteita parempi.

lo c\i

X

£ 30 Edullisesti putkikomponenttia valmistetaan jatkuvana prosessina, >- jolloin valmistuksen kustannukset saadaan minimoitua.

CD

LO

δ Edullisesti menetelmässä kuviopyörinä käytetään hammaspyöriä ja

CVJ

kuviopyörien vastakappaleina käytetään tuurnaa. Hammaspyörien ja 35 tuurnien käytöllä menetelmään käytetyn laitteiston investointikustannukset ovat suhteellisen alhaiset.

3

Sisäputkimateriaali voi olla 0,2 - 0,5 cm paksua ja menetelmässä putkikomponenttiin valmistetaan ainakin kaksi kerrosta, jotka edullisesti sulautuvat integroiduksi rakenteeksi.

5 Erään sovellusmuodon mukaan menetelmässä käytetään 8 - 30, edullisesti 12 - 18 kappaletta kuviopyöriä. Kuviopyörien leveyden suhde kuviopyöriin kuuluvien hampaiden pituuteen voi olla 4 - 15, edullisesti 6 - 10.

ίο Erään sovellusmuodon mukaan ulkoputkirakenne voidaan valmistaa lasikuituvahvisteisesta HD-polyeteenistä, joka tuo putkikom-ponentille lisäjäykkyyttä.

Keksinnön mukaisen menetelmän putkikomponenttiin kuuluu sisäput-15 kirakenne, ulkoputkirakenne ja sisäputkirakenteeseen muodostettuja pitkittäissuuntaisia ripoja sisäputkirakenteen ja ulkoput-kirakenteen välillä. Oleellista on, että putkikomponentin pitkittäissuuntaiset rivat ovat jatkuvia ja päämuodoltaan yhdensuuntaisia, ja edelleen sisäputkirakenteeseen on muodostet-20 tu koko putkikomponentin matkalle jatkuvia poikittaissuuntaisia ripoja putkikomponentin pituussuuntaisen jäykkyyden ja rengas-jäykkyyden parantamiseksi.

Erään sovellusmuodon mukaan putkikomponentti on valmistettu 25 polypropyleenistä. co δ ^ Sisäputkeen muodostettujen kahteen suuntaan jatkuvina koko ? putkikomponentin pituudella kulkevien ripojen ansiosta voidaan m ^ saavuttaa 10 % tekniikan tason mukaisia putkikomponentteja x £ 30 parempi rengasjäykkyys. Lisäksi kahdensuuntaisten ripojen i- ansiosta putkikomponentin pituusjäykkyys kasvaa. Parantunut S rengasjäykkyys ja pituusjäykkyys mahdollistavat suurempien o halkaisijoiden käytön samalla valmistusmateriaalimäärällä,

(M

jolloin putkikomponentin tilavuus kasvaa. Käytännössä tämä 35 tarkoittaa sitä, että samaan putkikomponenttiin voidaan asentaa esimerkiksi enemmän kaapelia ja putkikomponenttia voidaan 4 käyttää vaativimmissa käyttökohteissa kuin tekniikan tason vastaavia putkikomponentteja. Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettujen putkikomponenttien valmistukseen kuluu tekniikan tason menetelmiin verrattuna vähemmän raaka-ainetta, jolloin 5 menetelmä on kokonaisuudessaan tekniikan tason menetelmiä edullisempi.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, 10 joissa

Kuva 1 esittää keksinnön mukaisen menetelmän valmistus vaiheita periaatteellisena kuvana,

Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen menetelmän putkikom- 15 ponentin sisäputkiaihion muokkausvaiheen sisä- putkiaihion kulkusuunnasta päin katsottuna,

Kuva 3 esittää keksinnön mukaisen menetelmän putkikom- ponentin ulkopintakerroksen valmistuksen,

Kuvat 4a - 4b esittävät sisäputkiaihion muokkauksessa käytet-20 tävien kuviopyörien rakennetta,

Kuva 5 esittää sisäputkirakenteen pinnan ripoja ak- sonometrisesti.

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukaisen valmistusmenetelmän 25 vaiheita periaatteellisena kuvana. Menetelmässä sisäputkirakenne

CO

^ 12 muodostetaan muokkaamalla sisäputkiaihioon 12' sekä putkikom- ^ ponentin 10 pitkittäissuuntaiset rivat 30 että putkikomponentin ? 10 poikittaissuuntaiset rivat 22 sisäputkimateriaalia 24 muovaa-

iD

vien kuviopyörien 26 ja kuviopyörien 26 vastakappaleiden 28 x £ 30 avulla. Sekä pitkittäissuuntaiset rivat 30 että poikittaissuun- jr- täiset rivat 22 ovat jatkuvia ja niitä on koko putkikomponentin S 10 pituudella. Kuvan 3 mukaisesti liikkuvan sisäputkirakenteen o 12 pinnalle syötetään pursotussuuttimesta 14 sisäputkirakenteen

Cvl 12 halkaisijaa suuremman halkaisijan omaavaa putkimaista materi-35 aalikerrosta 16. Materiaalikerros 16 jäähdytetään sen tultua ulos pursotussuuttimesta 14 ja puristetaan jäähdytetyn puristus- 5 välineiden 20 materiaalikerrokseen 16 kohdistaman paine-eron avulla sisäputkirakennetta 12 vasten muodostaen putkikomponentin 10 ulkoputkirakenteen 18. Sisäputkirakenne ja ulkoputkirakenne sulautuvat toisiinsa muodostaen lujan integroidun rakenteen.

5

Ensimmäisessä vaiheessa sisäputkimateriaalista 24 muodostetaan esimerkiksi suulakepursottamalla (ei kuvattu) sisäputkiaihio 12', joka johdetaan kuviopyörien 26 ja näiden vastakappaleiden 28 väliin kuvan 2 mukaisesti. Kuviopyörät 26 ovat edullisesti ίο kuvan 1 mukaisia hammaspyöriä 40 ja vastakappaleet 28 puolestaan tuurnia 42. Hammaspyörät 40 pyörivät putkikomponentin 10 pituussuuntaan nähden kohtisuorien akseleidensa 43 (kuva 4b) ympäri, jolloin yksittäinen hammaspyörä 31 puristaa sisäputkiaihiota 12' sen sisäpuolelle asennettua tuurnaa 42 vasten. Yksittäisen 15 hammaspyörän 31 ja tuurnan 42 sisäputkiaihioon 12' aiheuttaman paineen seurauksena sisäputkirakenteeseen 12 syntyy kuvan 5 mukainen painauman 36. Yksittäisten painaumien 36 väliin jää poikittaiset kannakset 50, jotka ovat putkikomponentin 10 poikittaissuuntaisia ripoja 22. Putkikomponentin 10 ympärillä on 20 rinnakkain koko putkikomponentin kehän matkalla hammaspyöriä 40, jotka kaikki toistavat samaa liikettä.

Tuurnien ja hammaspyörien muodolla ja mitoilla voidaan vaikuttaa sisäputkirakenteeseen muodostuvien pitkittäisten ja poikittais-25 ten ripojen muotoihin ja mittoihin. Ripojen erilainen muotoilu

CO

g ja koko puolestaan vaikuttaa putkikomponentin lujuuteen. Tuurna ^ voi olla yksittäinen putkikomponentin sisäputkirakenteen täyttä- ? vä kappale, joka toimii hammaspyörien vastakappaleena.

m c\j x £ 30 Kuvien 4a ja 4b mukaisen yksittäisen hammaspyörän 31 hampaiden T- 41 välinen etäisyys jättää yksittäisen hammaspyörän 31 sisäput-

Is"· S kiaihioon 12' jättämien kuvan 5 painaumien 36 väliin pitkittäis- o suuntaisen kannaksen 52, joka on pitkittäissuuntainen ripa 30.

c\j Näin sisäputkiaihion 12' pinta peittyy painaumilla 36, joiden 35 väliset kannakset 50 ja 52 muodostavat sisäputkirakenteeseen pitkittäissuuntaisia ripoja 30 ja poikittaissuuntaisia ripoja 6 22. Samalla kun hammaspyörät 40 painavat sisäputkiaihioon 12' painaumia 36 ne siirtävät sisäputkiaihiota 12' eteenpäin kohti ulkoputkirakenteen 18 pursotuskohtaa. Kun hammaspyörät ovat urittaneet koko sisäputkiaihion, on se valmis sisäputkirakenne. 5 Hammaspyörien pyörintäakselit voivat olla putkikomponentin poikittaissuuntaan nähden hiukan kulmassa, jolloin putkikomponentin pintaan syntyy spiraalimaista kuviota. Pääsuunnaltaan hammaspyörien pyörintäsuunnat ovat kuitenkin putkikomponentin poikittaissuuntaisia. Hammaspyörässä yksittäiset hampaat voivat ίο olla myös loivasti erisuuntaisia, jolloin rivat muodostavat hiukan mutkittelevan nauhakuvion. Toisin sanottuna sekä pitkittäissuuntaiset että poikittaissuuntaiset rivat voivat olla putkikomponentin pitkittäis- ja poikittaissuuntiin nähden hiukan kulmassa, mutta kuitenkin pääsuunnaltaan vastaavia kuin putki-15 komponentin pitkittäis- ja poikittaissuunnat.

Hammaspyörien määrä vaihtelee putkikomponentin halkaisijan mukaan. Esimerkiksi putkikomponentilla, jonka halkaisija on noin 10 cm, hammaspyörien lukumäärä voi olla 16. Hammaspyörien määrä 20 voi vaihdella välillä 8 - 30, edullisesti 12 - 18 kappaletta riippuen putkikomponentin halkaisijasta. Hammaspyörät ja tuurnat valmistetaan edullisesti materiaalista, johon sisäputkimateriaa- 11 ei pääse tarttumaan tai ne pinnoitetaan esimerkiksi teflonilla. Kuvissa 1 - 4b esitetyt hammaspyörät ovat vain periaatteel- 25 lisiä esityksiä ja todellisuudessa hammaspyörän halkaisija voi co i- olla putkikomponentin halkaisijaan verrattuna huomattavasti

C\J

, suurempi. Hammaspyörien kokoon vaikuttaa myös niiden kannakoin- ? ti. Kuvassa 4b on esitetty kaksi vaihtoehtoista hammaspyörän

LO

1X1 sovellusmuotoa.

E 30 jr- Kuvien 4a ja 4b mukaisesti kuviopyörien leveyden W suhde ku- <j) LO viopyörun kuuluvien hampaiden pituuteen L voi olla 4 - 15, o edullisesti 6 - 10. Tämän suhteen avulla voidaan vaikuttaa

CM

putkikomponentin ominaisuuksiin.

35 7

Tekniikan tasoon verrattuna menetelmässä käytettävä sisäputkima-teriaali 24 on paksumpaa, edullisesti 0,2 cm - 0,4 cm paksuudeltaan. Tällöin putkimaisesti syötettävässä sisäputkimateriaalissa 24 on riittävästi materiaalia muodostamaan sekä rivat että 5 riittävän paksun sisäputkirakenteen. Näin keksinnön mukaisessa putkikomponentissa tarvitaan vain kaksi kerrosta.

Kuvassa 3 on esitetty ulkoputkirakenteen valmistus. Sisäpintara-kenteen 12 pinnalle pursotetaan pursotussuuttimesta 14 ulkoput-10 kirakenne 18. Liikkuvan sisäpintakerroksen 12 ulkopuolella olevasta pursotinsuuttimesta 14 syötetään sisäputkirakenteen 12 halkaisijaa suuremman halkaisijan omaavaa putkimaista materiaa-likerrosta 16 kohti sisäputkirakenteen 12 ulkopintaa ja puris-tusvälineitä 20. Puristusvälineet 20 voivat olla esimerkiksi 15 kalibrointirengas tai vastaava. Materiaalikerroksen 16 ulkopintaa jäähdytetään sen tultua ulos pursotussuuttimesta 14 ja puristusvälineiden 20 materiaalikerrokseen 16 kohdistavan paine-eron avulla kutistuvaa materiaalikerrosta 16 sisäputkirakenteen 12 pintaan. Tämän jälkeen alipaineen avulla imetään materiaali-20 kerroksella 16 päällystettyä sisäputkirakennetta puristusväli-neitä 20 vasten. Puristusvälineitä 20 voidaan jäähdyttää samalla esimerkiksi jäähdytysvesikanavien avulla. Materiaalikerroksen 16 ulkopintaa voidaan jäähdyttää esimerkiksi ilmapuhalluksen avulla.

25

CO

^ Menetelmällä valmistettavan putkikomponentin materiaalit voivat ^ olla esimerkiksi HD-polyeteeniä(molemmat) tai polypropy- ? leeniä(copo). Polypropyleenin(copo) etuna polypropyleeniin(homo) m ^ verrattuna on se, että ensiksi mainittu kestää hyvin myös x £ 30 pakkasta. Ulkopintarakenteeseen on mahdollista käyttää lasikui- tuvahvisteista HD-polyeteeniä, jolloin saadaan luj itevahvistei- lo nen putkikomponentti. Lasikuidun avulla putkikomponentille o voidaan saada erittäin hyvät lujuusominaisuudet. Edullisesti cvj valmistuksessa voidaan käyttää ainakin kahta kerrosta, eli 35 sisäputkirakennetta ja ulkoputkirakennetta, mutta kerroksia voi olla useampi päällekkäin. Oikeilla valmistusmateriaalivalinnoil- 8 la putkikomponentin kerrokset sulautuvat integroiduksi rakenteeksi. Putkikomponentin kerrokset voivat olla erivärisiä. Kerroksien värjääminen ei vaikuta kerrosten väliseen sulautumiseen .

5

Edullisesti keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettua putkikomponenttia voidaan käyttää esimerkiksi kaapelin suojaukseen sähkötöissä, LVI-putkena tai vastaavissa käyttökohteissa. Menetelmällä valmistettavien putkikomponenttien halkaisija voi 10 vaihdella välillä 5-50 cm. Putkikomponentin seinämävahvuus voi vaihdella käyttökohteen mukaan. Esimerkiksi ulkohalkaisijaltaan 11 cm kokoisen putkikomponentin seinämävahvuus voi olla noin 5 mm.

is Keksinnön mukaisen menetelmän putkikomponentilla päästään samaan rengasjäykkyyteen 10 % suuremmalla sisähalkaisijalla. Rengas-jäykkyydellä tarkoitetaan putkikomponenttiin sen säteen suuntaisesti kohdistuvista vastakkaisista voimista, jotka pyrkivät puristamaan putkea kasaan aiheuttaen siihen muodonmuutoksia. 20 Tämän lisäksi putkikomponentin pituusjäykkyys on paljon parempi. Sisäpintakerroksen ja ulkopintakerroksen väliin jäävä ilmatila toimii hyvin lämmönsiirtoa eristävänä kerroksena, mikä tekee putkikomponentin seinämistä eristekerroksia.

co δ c\j

Tj· o m

C\J

X

IX

Q.

σ> m δ

C\J

Claims (8)

1. Menetelmä putkikomponentin valmistamiseksi, jossa menetelmässä liikkuvan sisäputkiaihion (12') pinnalle muodostetaan 5 putkikomponentin (10) pitkittäissuuntaiset rivat (30), syötetään pursotussuuttimesta (14) sisäputkirakenteen (12) halkaisijaa suuremman halkaisijan omaavaa putkimaista materiaalikerrosta (16) sisäputkirakenteen (12) päälle, joka materiaalikerros (16) puristetaan puristusvälineiden (20) avulla sisäputkirakennetta 10 (12) vasten ja jäähdytetään sen tultua ulos pursotussuuttimesta (14) putkikomponentin ulkoputkirakenteeksi (18), jolloin sisä-putkirakenteesta (12) ja ulkoputkirakenteesta (16) muodostetaan putkikomponentti (10), tunnettu siitä, että sisäputkirakentee-seen (12) muodostetaan lisäksi koko putkikomponentin (10) 15 matkalle jatkuvat poikittaissuuntaiset rivat (22), jotka sekä pitkittäiset rivat (30) että poikittaiset rivat (22) muodostetaan sisäputkiaihiota (12') muovaavien kuviopyörien (26) ja kuviopyörien (26) vastakappaleen (28) avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että putkikomponenttia valmistetaan jatkuvana prosessina.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä kuviopyörinä (26) käytetään hammas- 25 pyöriä (40) ja kuviopyörien (26) vastakappaleina (28) käytetään CM £ tuurnaa (42). CM CM

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sisäputkiaihio (12') on 0,2 - 0,5 cm paksu. £ 30

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, CD to tunnettu siitä, että menetelmässä putkikomponenttnn (10) o valmistetaan ainakin kaksi kerrosta. CM

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään 8 - 30, edullisesti 12 - 18 kappaletta kuviopyöriä (26).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuviopyörien (26) leveyden suhde ku-viopyöriin (26) kuuluvien hampaiden (41) pituuteen on 4 - 15, edullisesti 6 - 10. ίο

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ulkoputkirakenne (18) valmistetaan lasikui-tuvahvisteisestä HD-polyeteenistä. C\J δ c\j i c\j x cc CL £ CJ) m δ C\1