HRP920900A2

HRP920900A2 - Uređaj za oblikovanje metalnih cijevi obloženih plastičnim materijalo

Info

Publication number: HRP920900A2
Application number: HRP920900AA
Authority: HR
Inventors: Itzhak Barnoach
Original assignee: Kitechnology B. V.
Priority date: 1988-08-03
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 1994-04-30
Also published as: MA21607A1; GB2223427B; PL280908A1; NO893116L; NO893116D0; IL91161A; JP2694016B2; RU2076784C1; HU210178B; PT91354A; FI893664A; MY104464A; PL161575B1; DK372189A; GB2223427A; GB8818465D0; IE892470L; PT91354B; IE64558B1; BR8900760A

Abstract

Izum se odnosi na jedan uređaj za oblaganje metalnih cijevi plastičnim materijalom, koji obuhvaća blokove (21) za oblikovanje kontinuirane metalne trake u U - profiliranu traku, oblikovatelj (24) za savijanje trake u cijev (27) s preklopljenim rubovima. Uređaj također obuhvaća vreteno (23) koje se pruža kroz oblikovatelj (24) i vodilicu (30). Vodilica (30) služi za određivanje položaja cijevi (27) dok prelazi preko vretena (23), a postavljen je i aparat za zavarivanje cijevi (27) s preklopljenim rubovima dok prolazi kroz vodilicu (30). Prema izumu je u aparat za zavarivanje ugrađen kotač (32) za zavarivanje ultrazvukom, s vlastitim pogonskim uređajem, pri čemu pogonski uređaj može pokretati kotač (32) velikom brzinom jednakom brzini prolaska cijevi (27) pored kotača (32).

Description

Prikazani pronalazak spada u oblast uređaja za nanošenje tečnosti ili drugih tečljivih materijala na površine, a posebno se odnosi na uređaj za oblaganje plastičnim materijalom metalnih cevi ili cevi od legura metala. Oznaka prema Međunarodnoj klasifikaciji patenata: B05C 7/00.

Pronalaskom se rešava problem kako konstrukcijski rešiti uređaj kojim će se metalna cev tankih zidova, načinjena savijanjem ravne metalne trake i zavarivanjem njenih preklopljenih ivica, obložiti u jednom kontinualnom postupku plastičnim materijalom i sa unutrašnje, i sa spoljne strane, uz istovremenu mogućnost otkrivanja eventualnih neispravnosti u zavarenom spoju još u toku procesa proizvodnje.

Takva cev može biti načinjena oblikovanjem tanke aluminijumske trake u cev, koja se potom obloži i sa spoljne, i sa unutrašnje strane nekim plastičnim materijalom kao što je polietilen, i ima mnoga pogodna svojstva. Laka je, može se lako saviti, ima dobru otpornost na koroziju, poboljšane karakteristike za protok fluida.i može se lako spajati i povezivati.

Ova vrsta cevi obložene plastičnom masom i postupak za njenu izradu razmatrani su u američkom patentnom spisu br. 4370189. Taj spis opisuje proizvodni postupak kod koga se aluminijumska traka savija u cevast oblik, spaja po ivicama i propušta preko jednog vretena. Plastični materijal se istiskuje iz vretena na unutrašnju površinu aluminijumske cevi, a cev se potom provlači kroz jedan otvor u kome se istiskuje sloj plastične mase na spoljnu površinu cevi.

Evropski patent br. 0024220 i britanska patentna prijavi br. 8625432 opisuju uređaj za oblikovanje takve metalne cevi obložene plastičnom masom, koji obuhvata elemente za oblikovanje kontinualne metalne trake u U-oblikovani profil, jednu čauru za oblikovanje, ili oblikač, za presavijanje trake u cev sa preklopljenim ivicama, vreteno koje se pruža kroz oblikač, čauru za određivanje položaja, ili vodicu cevi, za određivanje položaja cevi dok ova prelazi preko vretena, kao i napravu za zavarivanje za zavarivanje preklopljenih ivica cevi dok ova prolazi kroz vodicu.

Vodica ima jedan prorez za zavarivanje sa jedne strane, a uglavnom je okrugla, tako da održava oblik cevi sa preklopljenim ivicama dok se ista zavaruje točkom za zavarivanje ultrazvukom. Točak za zavarivanje je ugrađen nezavisno od vretena, tako da se može dovesti u položaj iznad vodice i spustiti u prorez za zavarivanje da bi zavario cev duž njenih preklopljenih ivica. Dok se vrši zavarivanje, vreteno služi kao oslonac, tako da je cev u toku zavarivanja stegnuta između točka i vretena.

Zavarivanje se vrši korišćenjem bilo koje poznate vrste točka za zavrivanje ultrazvukom. Poznati točkovi za zavarivanje su, međutim, slobodno obrtni, tako da se obrtanje točka izaziva isključivo kretanjem preklopljenih delova metalne cevi preko spoljne površine točka.

Prema ovom pronalasku, ostvaren je uređaj za oblikovanje cevi od metala, ili legura metala, plastičnom masom, opšteg tipa, opisanog u evropskom patentu br. 0024220 i u britanskoj patentnoj prijavi br. 8625432, ali kod kojeg aparat za zavarivanje ima točak za zavarivanje ultrazvukom sa sopstvenim pogonom, koji se kreće obimnom brzinom jednakoj brzini kretanja metalne cevi preko vretena. Pokretanjem točka za zavarivanje nezavisno od metalne cevi, poboljšavaju se, kako je utvrđeno, kvalitet i pouzdanost zavarenog spoja, a uređaj za povlačenje cevi, postavljen iza stanica za zavarivanje i nanošenja plastične obloge, treba da deluje manjom silom zatezanja na cev obloženu plastičnom masom.

Zbog toga je, prema prikazanom pronalasku, ostvaren, uređaj za oblikovanje metalne cevi obložene plastičnom masom, koji obuhvata napravu za oblikovanje kontinualne metalne trake u U-oblikovan profil, oblikač za savijanje trake u cev sa preklopljenim ivicama, vreteno koje se pruža kroz oblikač, vodicu za određivanje kraja cevi dok ova prelazi preko vretena, aparat za zavarivanje preklopljenih ivica cevi dok ista prolazi kroz tu vođicu, kao i napravu za istiskivanje plastične mase iz vretena na unutrašnju površinu cevi dok ova prelazi preko vretena, karakteriziran po tome, što aparat za zavarivanje obuhvata točak za zavarivanje ultrazvukom i pogonski uređaj za točak za zavarivanje, pri čemu taj pogonski uređaj može da okreće točak za zavarivanje obimnom brzinom identičnom brzini kojom se cev sa preklopljenim ivicama provlači pored tog točka.

Pogodno je, u skladu sa uređajem opisanim u britanskoj patentnoj prijavi br. 8625432, da oblikač i vođica budu postavljeni na vretenu, tako da se pomeraju zajedno sa njime. Jedno preporučljivo izvođenje pronalaska biće opisano sa pozivom na priložene crteže, pri čemu:

slika 1 prikazuje blok šemu faza postupka za oblikovanje cevi prema ovom pronalasku,

slika 2 prikazuje vertikalnu projekciju jednog šematskog prikaza uređaja za izvođenje postupka prema ovom pronalasku,

slika 3 predstavlja aksonometrijski izgled uređaja prikazanog na slici 2,

slika 4 prikazuje presek jednog detalja uređaja prikazanog na slikama 2 i 3,

slika 5 predstavlja aksonometrijski izgled oblikača prikazanog na slici 4,

slika 6 prikazuje pogled sa zadnje strane na oblikač

slika 7 prikazuje poprečni presek vretena uređaja prikazanog na slici 4,

slika 8 prikazuje presek duž linije VIII-VIII sa slike 7,

slika 9 prikazuje presek još jednog dela uređaja prikazanog na slikama 2 i 3, i

slika 10 prikazuje presek duž linije X-X na slici 9.

Na slici 1 nacrta prikazana je blok šema postupka i uređaja za oblikovanje cevi obložene plastičnom masom prema ovom pronalasku, a koji postupak obuhvata dovođenje ravne aluminijumske trake, debljine približno 0,2 mm, od kotura 10 za snabdevanje do stanice 11 za prethodno oblikovanje, gde se ravna traka oblikuje u U-profilisanu traku. Od stanice 1 za prethodno oblikovanje, U-profilisana traka prolazi do stanice 12 za oblikovanje, gde se oblikuje u cev sa prek1op1jenim ivicama, koja se zatim vodi do stanice 13 za zavarivanje, a od ove do stanice 14 za nanošenje unutrašnje obloge. U stanici za zavarivanje se zavaruju preklopljene ivice cevi i neposredno posle zavarivanja se nanosi unutrašnja obloga od plastične mase na unutrašnju površinu cevi. Delimično obložena cev se zatim vodi do stanice 15 za nanošenje spoljne obloge gde se nanosi spoljna obloga od plastične mase na spoljnu površinu cevi. Obložena cev se potom provodi kroz stanicu 16 za hlađenje i iz nje do stanice 17 za namotavanje, gde se namotava na odgovarajući kotur za namotavanje.

Uređaj prema prikazanom pronalasku biće detaljnije opisan. Aluminijumska traka 20 povlači se sa kotura 10 za snabdevanje i potom prolazi kroz niz blokova 21 za oblikovanje u kojima se oblikuje u U-profilisanu traku 22. Debljina aluminijumske trake zavisiće od pritisaka za koje je gotova cev projektovana, ali će normalno biti veoma tanka. Zbog toga se proces oblikovanja odvija postepeno, kako bi se na minimum svela naprezanja i poremećaji u metalu. U-profilisana traka 22 se zatim vodi preko jednog kraja vretena 23 i uvodi u oblikač 24, postavljen na vretenu 23. Oblikač 24 detaljnije je prikazan na slici 5. Načinjen je od tvrde poliimidne smole i ima levkasto oblikovan ulazni otvor 25 koji se nastavlja u uglavnom kružni izlazni otvor 26. Kao što je prikazano na slici 6, ulazni otvor 26 je asimetričan, tako da se aluminijumska traka oblikuje u cev sa preklopljenim ivicama kada izlazi iz oblikača 24. Iz razloga koji su sasvim očigledni, dužina konusnog ulaznog otvora 25 je u opsegu dvostrukog do trostrukog prečnika izlaznog otvora 26, ali poželjno dva i po puta veća, tako da se aluminijumska traka oblikuje od U-profilisane trake u cev 27 sa preklopljenim ivicama na jednom relativno kratkom rastojanju. Unutrašnji prečnik cevi se normalno kreće u opsegu od 10 do 75 mm.

Vreteno 23 je postavljeno na konzolu 28 koja čini deo spremnika 29. Kao što je prikazano na slici 4, konzola 28 na kojoj je postavljena vreteno 23 pruža se u ulazni otvor 25 oblikača 24, a vreteno 23 prolazi kroz izlazni otvor 26 tako da se traka obavije oko vretena 23 u vidu cevi 27 sa preklopljenim ivicama pri prolazu kroz izlazni otvor 26 oblikača 24.

Iz oblikača 24, cev 27 sa preklopljenim ivicama prolazi kroz vođicu 30, načinjenu od istog materijala kao i oblikač 24. vođica 30 ima na jednoj strani prorez 31 za zavarivanje, a obično je kružnog oblika, tako da održava oblik cevi 27 sa preklop1jenim ivicama dok se ista zavaruje točkom 32 za zavarivanje ultrazvukom. Točak 32 za zavarivanje ugrađen je odvojeno od vretena 23 i spremnika 29, tako da se može postaviti u položaj iznad vodice 30 i spustiti u prorez 31 za zavarivanje da bi zavario cev duž preklopa. Dok se vrši zavarivanje, vreteno 23 služi kao oslonac, tako da je cev 27 stegnuta između točka 32 i vretena u toku operacije zavarivanja, Točak 32 za zavarivanje ima poseban pogon, na primer, elektromotor (nije prikazan), sa obimnom brzinom koja je usklađena sa brzinom kojom cev 27 sa preklop1jenim ivicama prolazi između spoljne površine točka 32 i vretena 23.

I oblikač 24, i vodica 20, postavljeni su u kućištu 33, postavljenom na vretenu 23. Kućište 33 ima otvor 34 i više grejnih elemenata 35 koji održavaju temperaturu kućišta, a time i temperaturu oko vretena 23.

Kao što je prikazano na slici 7, vreteno 23 ima spoljni cilindrični zid 36 i jezgro 37, tako da zazor između jezgra 37 i zida 36 obrazuje prstenasti kanal 38 koji se završava prstenastim otvorom 39 u blizini prednjeg kraja, ili vrha 40 vretena. Prstenast, kanal 38 povezan je sa dva odvojena voda 41 i 42 koji su kroz konzolu 28 povezani sa spremnikom 29. Plastična masa 44 za oblaganje unutrašnje površine zavarene cevi 27 dovodi se iz spremnika 29 do voda 41, a plastični lepljivi materijal 44 za lepljenje plastične mase 43 na unutrašnju površinu aluminijumske cevi dovodi se iz spremnika 29 kroz vod 42.

Konzola 28 opremljena je sa više grejnih elemenata 45 za održavanje plastične mase i plastičnog lepljivog materijala u rastopljenom tečljivom stanju kako bi lako tekli kroz vodove 41 i 42 i duž prstenastog kanala u vretenu 23. Pogodno je da plastični materijal 43 bude polietilen, a lepljivi materijal 44 za lepljenje polietilena na unutrašnju površinu cevi da bude graft (ili kalemljeni) polietilen. Međutim, može se koristiti bilo koji pogodan plastični materijal i plastični lepljivi materijal, da bi se obezbedilo dobro prianjanje na unutrašnju površinu aluminijumske cevi.

Pri prolasku zavarene cevi 27 preko prstenastog otvora 39 kod vrha 40 vretena, lepljiv materijal 44 se istiskuje na unutrašnju površinu cevi, a plastični materijal 43 se istiskuje preko lepljivog plastičnog materijala 44. Kao što se vidi na slici 7, vod 47 za vazduh pruža se kroz jezgro 37 vretena i vazduh pod pritiskom se ubrizgava u cev sa kraja vretena, tako da ostvaruje stalan pritisak unutra cevi, što potpomaže kod polaganja plastičnog materijala na unutrašnju površinu cevi, a takođe služi, na način koji će biti opisan, za otkrivanje svih neispravnosti koje se mogu pojaviti kod zavarivanja aluminijumske trake.

Oblikač 24 i vodica 30 su ugrađeni u kućište 30, koje je zajedno sa njima postavljeno na vreteno 23, tako da se pomera i kreće zajedno sa vretenom. Kao što je prikazano na slici 3, kućište 33 ima oblik slova L, i ima donji deo 48, na kome je postavljen oblikač , i gornji deo 49, izveden sa otvorom 34 u koji se pruža vreteno 23.

Neposredno uz kraj kućišta 33 postavljena je čaura 50 za oblaganje koja je razdvojivo pričvršćena na spremnik 29, a izvedena je sa otvorom 51 kroz koji prolazi zavarena cev 27 po izlasku iz kućišta 33. čaura 50 za oblaganje obrazovana je sa prstenastim kanalima 52 i 53, povezanim sa vodovima 54 i 55, u spremniku 29. Prstenasti kanali 52 i 53 slivaju se u prstenast otvor 56 koji je povezan sa otvorom 51. Plastični materijal, kao što je polietilen, dovodi se iz spremnika 29 kroz vod 54, dok se lepljivi materijal, kao što je graft (kalemljeni) polietilen dovodi iz spremika kroz vod 55. Kao što je prikazano na slici 9, pošto je prstenasti kanal 53 postavljen radijalno na unutra u odnosu na prstenasti kanal 52, lepljivi materijal se stavlja na spoljnu površinu aluminijumske cevi dok ova prolazi kroz otvor 51 pored otvora 56, a potom se plastični materijal nanosi preko lepka.

Pri izlasku iz čaure 50 za oblaganje, cev ima unutrašnju oblogu od polietilena zalepljenu na njenu unutrašnju površinu nekim graft polietilenom i sličnu spoljnu oblogu od polietilena, takođe zalepljenu za njenu spoljnu površinu nekim graft polietilenom. Iz čaure 50 za oblaganjem obložena cev prolazi kroz kupatilo prostorije za hlađenje, a iz njega do kotura za namotavanje koji nije prikazan.

Jedan od problema koje je trebalo rešiti kod oblaganja unutrašnje površine cevi plastičnim materijalom, jeste održavanje tmperature plastičnog materijala tako da ovaj lako teče duž vretena. Kako vreteno mora biti manjeg prečnika od unutrašnjeg prečnika cevi, nije moguće postaviti pored vodova za plastični materijal i grejne elementre unutar vretena.

Prema pronalasku je ovaj problem rešen tako, što je, kao prvo, vreteno relativno kratko, i, kao drugo, što se zagreva kućište 33 oblikača 24 i vodice 30, tako da se temperatura oko vretena održava na dovoljno visokom nivou.

Da bi se, dalje, skratila dužina vretena, aluminijumska traka se iz U-profila pretvara u cev sa preklopljenim ivicama, spremnu za zavarivanje, na jednom vrlo kratkom rastojanju. Cev sa preklopljenim ivicama se potom zavari i plastični materijal se istiskuje istovremeno na unutrašnju površinu cevi. Ovi se ciljevi postižu pomoću oblikača sa levkasto oblikovanim ulaznim otvorom koji menja oblik a1uminijumske trake od U-profila u asimetričnu cev sa preklopom na jednom kratkom rastojanju, jednakom približno dvostrukom prečniku cevi. Ova se cev sa preklopljenim ivicama zavaruje neposredno nakon oblikovanja, a njena unutrašnja površina se oblaže plastičnim materijalom neposredno iza stanice za zavarivanje.

Takođe je utvrđeno da se skraćivanjem dužine vretena na apsolutni minimum, pomeranje vrha vretena smanjuje, mada ne i potpuno otklanja. Pomeranje vrha vretena na delu na kome se istiskuje plastični materijal na unutrašnju površinu cevi izaziva varijacije u debljini plastičnog materijala nanetog na unutrašnju površinu cevi, ali je utvrđeno da su te varijacije smanjene postavljanjem kućišta 33, oblikača 24 i vodice 30 na vreteno, tako da se isti pomeraju zajedno sa vretenom.

Oblikač 24, mada je načinjen od relativno tvrdog materijala, podložan je habanju. On se, međutim, može relativno lako zameniti skidanjem čaure 50 za oblaganje i svlačenjem kućišta 33 sa vretena. Tada se mogu zameniti oblikač 24 i vodica 30.

Iz raznih razloga se može desiti da zavareni spoj na cevi sa preklopljenim ivicama bude neispravan. Nedostaci u zavarenom spoju na cevi mogu se otkriti tako što se kraj cevi na početku stisne i hermetički zatvori na izlasku iz uređaja, tako da je izložen unutrašnjem pritisku vazduha iz voda 47 za vazduh. Bilo koja neispravnost u zavarenom spoju na cevi izazvaće curenje vazduha iz cevi dok ova prolazi kroz kupatilo 60 za hlađenje, pa će mehurići vazduha biti lako uočljivi, ukazujući time na neispravnost u zavarenom spoju. Alternativno se može ugraditi sistem davača koji će registrovati pad pritiska unutar cevi u bilo kojoj tački iza stanice za zavarivanje. Kako je plastična masa na unutrašnjoj i na spoljnoj površini cevi još uvek relativno meka kad cev ulazi u kupatilo za hlađenje, pritisak vazduha unutar cevi probiće meku plastičnu masu u svakoj tački gde postoji neispravnost u zavarenom spoju.

Zavarivanje se vrši jednim točkom za zavarivanje ultrazvukom, koji prolazi kroz prorez 31 u vodici 30 i pritiska preklopljene ivice cevi na vreteno 23, koje na taj način deluje kao oslonac točka za zavarivanje u toku operacije zavarivanja. Za razliku od poznatih vrsta točkova za zavarivanje ultrazvukom, koji zavise od kretanja duž periferije točka materijala koji treba da se zavari, točak koji se koristi kod uređaja prema pronalasku priključen je na poseban pogonski uređaj, na primer na električni motor, koji obrće točak za zavarivanje obimnom brzinom koja odgovara brzini kretanja preklopljenih ivica cevi duž vretena.

Claims

1. Uređaj za oblaganje metalnih cevi plastčnim materijalom, koji obuhvata blokove 21 za oblikovane kontinualne metalne trake u U-profilisanu traku, oblikač 24 za savijanje trake u cev sa preklopljenim ivicama, vreteno 23 koje se pruža kroz oblikač i vođicu 30 za određivanje položaja cevi 27 dok prelazi preko vretena 23, aparat za zavarivanje cevi 27 sa preklop1jenim ivicama dok prolazi kroz vodicu 30, kao i elemente za istiskivanje plastičnog materijala iz vretena 23 na unutrašnju površinu cevi dok ista prelazi preko vretena 23, naznačen time, što je u aparat za zavarivanje ugrađen točak (32) zavarivanje ultrazvukom, sa sopstvenim pogonskim uređajem, obimne brzine jednake brzini prolaza cevi (27) pored točka (32).

2. Uređaj prema zahtevu 1, naznačen time, što je pogonski uređaj elektromotor.