ITRA20010012A1

ITRA20010012A1 - SYSTEM FOR STABILIZING THE SHAPE, REINFORCING AND PREVENTING THE SHRINKAGE OF THE CUPS OF THE DOUBLE-WALLED CORRUGATED PIPES IN PLASTIC MATERIAL, C

Info

Publication number: ITRA20010012A1
Application number: IT2001RA000012A
Authority: IT
Inventors: Claudio Argnani
Original assignee: Ipm S N C Di Argnani Claudio &
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2002-01-22

Description

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE AVENTE PER TITOLO: DESCRIPTION OF THE INVENTION HAVING BY TITLE:

“SISTEMA PER STABILIZZARE LA FORMA, RINFORZARE ED IMPEDIRE IL RITIRO DEI BICCHIERI DEI TUBI CORRUGATI A DOPPIA PARETE IN MATERIA PLASTICA, CON INSERIMENTO DI UN MANICOTTO” "SYSTEM FOR STABILIZING THE SHAPE, REINFORCING AND PREVENTING THE SHRINKAGE OF THE CUPS OF THE DOUBLE-WALLED CORRUGATED PIPES IN PLASTIC MATERIAL, WITH INSERTION OF A SLEEVE"

RIASSUNTO DEL TROVATO SUMMARY OF THE FOUND

L’invenzione si riferisce ad un sistema per stabilizzare la forma, rinforzare ed impedire il ritiro dei bicchieri dei tubi corrugati a doppia parete in materia plastica, in particolare le poliolefine ed il PVC, mediante inserimento, all’intemo del bicchiere stesso, di un manicotto di forma approssimativamente cilindrica, tale che la sua superficie esterna si accoppi con precisione con la superficie interna del bicchiere, facendo contemporaneamente aderenza, e tale che sia in grado di resistere, senza deformazioni apprezzabili, alle sollecitazioni esterne, principalmente dovute al ritiro del bicchiere, che tende a riprendere la posizione di equilibrio molecolare, corrispondente alla sua forma di estrusione; essendo questo inserimento del manicotto preferibilmente compiuto durante o subito dopo la fase di formatura del bicchiere, quindi prima dell’inizio delle possibili fasi di ritiro. The invention relates to a system for stabilizing the shape, reinforcing and preventing the shrinkage of the cups of the corrugated double-walled pipes in plastic material, in particular polyolefins and PVC, by inserting, inside the cup itself, a approximately cylindrical-shaped sleeve, such that its external surface mates precisely with the internal surface of the cup, making adhesion at the same time, and such that it is able to resist, without appreciable deformations, to external stresses, mainly due to the withdrawal of the cup , which tends to resume the position of molecular equilibrium, corresponding to its extrusion shape; this insertion of the sleeve being preferably carried out during or immediately after the cup forming phase, therefore before the start of the possible withdrawal phases.

DESCRIZIONE DEL TROVATO DESCRIPTION OF THE FOUND

Nella tecnica attuale si va sempre più diffondendo l’impiego di tubi corrugati a doppia parete, soprattutto nelle materie plastiche tradizionali come il polivinilcloruro (PVC), il polietilene e il polipropilene, che uniscono buone caratteristiche di resistenza alla pressione interna e alle sollecitazioni esterne ad una notevole leggerezza e di conseguenza ad un buon risparmio di materiale, rispetto ai tubi tradizionali a parete piena. In the current technique, the use of double-walled corrugated pipes is becoming increasingly widespread, especially in traditional plastics such as polyvinyl chloride (PVC), polyethylene and polypropylene, which combine good resistance to internal pressure and external stresses with a considerable lightness and consequently a good saving of material, compared to traditional solid-wall pipes.

Sorgono però notevoli problemi nella formatura del “bicchiere”, essendo quest’ultimo il termine con cui viene chiamata nel settore, compresa la relativa normativa, l’estremità del tubo sagomata a manicotto esterno, che si accoppia nella formazione del giunto, con l’estremità liscia, di solito smussata, del tubo successivo, formando un giunto che da esso prende il nome di “giunto a bicchiere”; il diametro interno del bicchiere è di poco superiore a quello esterno del tubo e la tenuta viene realizzata mediante incollaggio delle due estremità maschio e femmina oppure con aggiunta di un anello di guarnizione in gomma, di solito inserito tra 2 nervature successive. However, considerable problems arise in the forming of the "socket", the latter being the term by which it is called in the sector, including the relative legislation, the end of the tube shaped like an external sleeve, which is coupled in the formation of the joint, with the smooth end, usually blunt, of the next tube, forming a joint that takes the name of “socket joint” from it; the internal diameter of the socket is slightly higher than the external one of the pipe and the seal is made by gluing the two male and female ends or by adding a rubber gasket ring, usually inserted between 2 successive ribs.

L’operazione di bicchieratura complessivamente consiste in un riscaldamento alla temperatura di rammollimento plastico, variabile in genere tra 150° e 170°, e in una successiva formatura, eseguita secondo diversi sistemi, come l’utilizzo di stampi esterni o di pressione esterna per sagomare l’esterno del bicchiere, e di mandrini metallici o simili per sagomare l’interno. Durante queste operazioni lo spessore del tubo, convenientemente riscaldato, viene stirato circonferenzialmente, aumentando il suo diametro. Alcune materie plastiche, come le poliolefine (polipropilene e polietilene), conservano però una memoria, relativa alla posizione delle loro molecole nella fase di tubo appena estruso; questa memoria si traduce nella presenza di tensioni interne e nella tendenza, più o meno accentuata a seconda delle condizioni ambientali, ad un ritiro verso la posizione di equilibrio, anche se l’operazione di stiramento è avvenuta nelle condizioni di temperatura ideali per la deformazione plastica, condizioni che tuttavia non possono essere quelle di completa fusione, alle quali la memoria si cancellerebbe, ma scomparirebbe anche la forma acquisita dal tubo. Resta quindi in ogni caso, per queste materie plastiche, una tendenza al ritiro del bicchiere, che può provocare pericolose disuniformità dimensionali e mancato rispetto delle tolleranze delle quote necessarie alla realizzazione dell’accoppiamento; il ritiro effettivo può poi essere più forte in presenza di elevati riscaldamenti ambientali, ad esempio per prolungata esposizione al sole nella stagione estiva, e dipendente localmente dal modo in cui questa esposizione si realizza. The belling operation as a whole consists in heating to the plastic softening temperature, generally variable between 150 ° and 170 °, and in a subsequent forming, carried out according to different systems, such as the use of external molds or external pressure to shape the outside of the cup, and metal mandrels or the like for shaping the inside. During these operations the thickness of the tube, conveniently heated, is circumferentially stretched, increasing its diameter. Some plastics, such as polyolefins (polypropylene and polyethylene), however, retain a memory, relating to the position of their molecules in the phase of just extruded tube; this memory results in the presence of internal tensions and in the tendency, more or less accentuated according to the environmental conditions, to a shrinkage towards the equilibrium position, even if the stretching operation took place in the ideal temperature conditions for plastic deformation conditions which, however, cannot be those of complete fusion, under which the memory would be erased, but the shape acquired by the tube would also disappear. Therefore, in any case, for these plastics, there remains a tendency to shrink the cup, which can cause dangerous dimensional unevenness and failure to comply with the tolerances of the dimensions necessary for making the coupling; the actual shrinkage can then be stronger in the presence of high environmental heating, for example due to prolonged exposure to the sun in the summer season, and locally dependent on the way in which this exposure takes place.

Per ovviare a questi inconvenienti si sono studiate e realizzate diverse soluzioni: come stirare il tubo in eccesso rispetto alle dimensioni finali del bicchiere, oppure riscaldarlo, con sistemi sofisticati, in modo uniforme e controllato e molto prossimo alla fusione, per cancellare il più possibile la memoria del materiale: tutti questi sistemi però possono risolvere solo parzialmente il problema, riducendo l’entità media del ritiro, ma non eliminando completamente le tensioni interne che, in certe condizioni ambientali, possono essere libere, perché non contrastate efficacemente, di provocare deformazioni e in particolare un ritiro. To overcome these drawbacks, various solutions have been studied and implemented: how to stretch the tube in excess of the final dimensions of the cup, or heat it, with sophisticated systems, in a uniform and controlled way and very close to melting, to erase as much as possible the memory of the material: all these systems, however, can only partially solve the problem, reducing the average amount of shrinkage, but not completely eliminating the internal tensions which, in certain environmental conditions, can be free, because not effectively counteracted, to cause deformations and especially a retreat.

Il presente trovato propone invece una soluzione completamente diversa ed innovativa: partendo dal presupposto che la memoria del materiale tende a riportarlo progressivamente nella posizione e nella forma di estrusione, cioè di tubo normale non allargato, esercitando quindi una serie di tensioni normali di compressione su ogni sezione assiale del tubo, il cui effetto, in assenza di azioni di contrasto, è una diminuzione di diametro, la soluzione in oggetto si propone di introdurre all'interno del bicchiere una struttura aggiuntiva, in grado di opporsi alla suddetta diminuzione di diametro, esercitando delle reazioni radiali sulle pareti del tubo, uguali e contrarie a quelle originate dalle tensioni normali di cui sopra, e costringendo in tal modo la forma del bicchiere a restare stabile. Questa struttura ha la forma di un manicotto, approssimativamente cilindrico, la cui superficie esterna si accoppia con precisione con la superficie interna cilindrica del bicchiere, e la cui lunghezza è di solito pari all’incirca a quella del bicchiere stesso. The present invention, on the other hand, proposes a completely different and innovative solution: starting from the assumption that the memory of the material tends to bring it back progressively to the position and form of extrusion, that is, of normal tube not widened, thus exerting a series of normal compression stresses on each axial section of the tube, the effect of which, in the absence of contrasting actions, is a decrease in diameter, the solution in question proposes to introduce an additional structure inside the socket, capable of opposing the aforementioned decrease in diameter, exerting of the radial reactions on the walls of the tube, equal and opposite to those originating from the normal stresses mentioned above, and thus forcing the shape of the socket to remain stable. This structure has the shape of a sleeve, approximately cylindrical, whose external surface is precisely coupled with the cylindrical internal surface of the cup, and whose length is usually approximately equal to that of the cup itself.

Il manicotto deve essere di materiale tale da resistere alle forze, normalmente di compressione, esercitate dal tubo che tende a ritirarsi, e da non essere nocivo per il fluido trasportato dalla tubazione. The sleeve must be of such material as to withstand the forces, normally of compression, exerted by the pipe which tends to withdraw, and not to be harmful to the fluid carried by the pipe.

La presente soluzione in pratica non modifica la struttura materiale o tensionale del tubo, che pertanto può essere bicchierato (cioè scaldato e formato), con normali procedimenti di bicchieratura in uso per i tubi a parete piena, ma aggiunge un elemento di rinforzo estraneo al tubo, stabile dimensionalmente e rigido, che si prende carico delle tensioni esistenti o che si possono generare nel bicchiere, opponendo ad esse resistenza. In practice, the present solution does not modify the material or tension structure of the pipe, which therefore can be belled (i.e. heated and formed), with normal belling procedures in use for solid-wall pipes, but adds an extraneous reinforcement element to the pipe. , dimensionally stable and rigid, which takes charge of the existing tensions or that can be generated in the socket, opposing resistance to them.

L’aderenza tra manicotto e bicchiere, una volta che il manicotto è stato inserito aH’intemo, è garantita dal ritiro stesso del bicchiere che, riducendosi di diametro per effetto della sua memoria plastica, esercita una pressione radiale sulla superficie esterna del manicotto, di entità proporzionale alle tensioni presenti nel bicchiere. The adherence between sleeve and socket, once the sleeve has been inserted inside, is guaranteed by the withdrawal of the socket itself which, reducing in diameter due to its plastic memory, exerts a radial pressure on the outer surface of the sleeve, entity proportional to the tensions present in the glass.

Poiché il ritiro del bicchiere può iniziare appena viene estratto dallo stampo dove solidifica e dove è raffreddato, è opportuno che l’introduzione del manicotto di rinforzo avvenga durante questa fase o subito dopo di essa. Since the shrinkage of the cup can begin as soon as it is extracted from the mold where it solidifies and where it is cooled, it is advisable that the introduction of the reinforcing sleeve takes place during this phase or immediately after it.

Non esiste una limitazione teorica nella scelta del materiale del manicotto, esistono invece esigenze pratiche legate alle funzioni da svolgere: occorre infatti che, data la lunghezza e il diametro del bicchiere, imposti dalla geometria del tubo corrugato e del giunto stesso, le sollecitazioni indotte dalle tensioni interne del tubo siano in ogni caso minori delle tensioni di snervamento o di rottura del materiale stesso, con opportuni coefficienti di sicurezza; inoltre tale materiale di rinforzo deve mantenere la sua resistenza anche al variare della temperatura a cui sarà sottoposto in esercizio, deve restare stabile dimensionalmente e rigido, ma non deve essere fragile per resistere ad urti e vibrazioni. There is no theoretical limitation in the choice of the sleeve material, but there are practical needs related to the functions to be performed: in fact, given the length and diameter of the socket, imposed by the geometry of the corrugated pipe and the joint itself, the stresses induced by the internal stresses of the pipe are in any case lower than the yield or rupture stresses of the material itself, with appropriate safety coefficients; furthermore, this reinforcement material must maintain its resistance even when the temperature to which it will be subjected in operation varies, it must remain dimensionally stable and rigid, but must not be fragile to withstand shocks and vibrations.

I materiali attualmente proposti e che rispondono ai requisiti di cui sopra sono alcune materie plastiche oppure alcuni metalli, come l' alluminio; non costituisce tuttavia limite inventivo l’utilizzo di qualunque altro materiale, che presenti le caratteristiche sopra indicate. The materials currently proposed and which meet the above requirements are some plastic materials or some metals, such as aluminum; however, the use of any other material, which has the characteristics indicated above, does not constitute an inventive limit.

La zona rinforzata con il manicotto, che si può considerare a tutti gli effetti una vera e propria blindatura interna del tubo, deve preferibilmente essere estesa a tutto lo sviluppo assiale del bicchiere, dove si manifestano le tensioni che portano al suo ritiro; non costituisce tuttavia limite inventivo anche Γ applicazione di un manicotto di rinforzo ad una zona parziale, tale da creare un rinforzo solo locale, per scopi particolari. The area reinforced with the sleeve, which can be considered to all intents and purposes a real internal armor plating of the tube, must preferably be extended to the entire axial development of the socket, where the tensions leading to its withdrawal occur; however, the application of a reinforcing sleeve to a partial area, such as to create only a local reinforcement, for particular purposes does not constitute an inventive limit.

L’applicazione del manicotto interno al bicchiere può risultare conveniente anche nei tubi corrugati di materiali diversi dalle poliolefine, non dotati quindi allo stesso modo di una memoria plastica, come ad esempio nei tubi di PVC: lo scopo di questa applicazione risulta allora essere prevalentemente quello di rinforzare, con l’aggiunta di un elemento estraneo, la zona del bicchiere, indebolita nei suoi spessori proporzionalmente all’entità dello stiro effettuato sul materiale durante la formatura, per produrre Γ aumento di diametri; inoltre l’applicazione stessa aumenta la stabilità nei confronti delle variazioni ambientali, come l’alternarsi di caldo e di freddo, e permette la bicchieratura in tempi minori, potendo il materiale contenere maggiori tensioni interne. Anche in questo caso, inserendo il manicotto nel bicchiere ancora caldo, e quindi ancora in fase di ritiro, dovuto più alla diminuzione della temperatura, che alla memoria plastica del tubo, è possibile garantire la necessaria aderenza tra manicotto e bicchiere. The application of the internal sleeve to the socket can also be convenient in corrugated pipes made of materials other than polyolefins, therefore not equipped in the same way with a plastic memory, such as for example in PVC pipes: the purpose of this application is therefore mainly that to reinforce, with the addition of a foreign element, the area of the cup, weakened in its thickness in proportion to the extent of the stretching carried out on the material during forming, to produce an increase in diameters; in addition, the application itself increases stability against environmental variations, such as the alternation of heat and cold, and allows belling in less time, as the material can contain greater internal tensions. Also in this case, by inserting the sleeve into the still hot cup, and therefore still in the shrinkage phase, due more to the decrease in temperature than to the plastic memory of the tube, it is possible to guarantee the necessary adherence between the sleeve and the cup.

Tenendo conto di tutte le possibilità e le applicazioni sopra elencate, Γ inserimento del manicotto nel bicchiere può avvenire abitualmente in due modi: Taking into account all the possibilities and applications listed above, Γ insertion of the sleeve into the socket can usually take place in two ways:

1) Riscaldando il tubo ed allargandolo a formare il bicchiere, in modo che il suo diametro interno sia maggiore del diametro esterno del manicotto. Con il restringimento dovuto al raffreddamento successivo, il bicchiere si blocca sul manicotto inserito, contribuendo con la memoria plastica, se presente, a creare le necessarie condizioni di aderenza. Procedendo con questo metodo conviene effettuare l’introduzione del manicotto durante la fase di formatura del bicchiere. 1) By heating the tube and widening it to form the socket, so that its internal diameter is greater than the external diameter of the sleeve. With the shrinkage due to the subsequent cooling, the cup locks on the inserted sleeve, contributing with the plastic memory, if present, to create the necessary conditions of adhesion. Proceeding with this method, it is advisable to insert the sleeve during the cup forming phase.

2) Raffreddando il manicotto al di sotto della temperatura ambiente, in modo da ridurre convenientemente le sue dimensioni, prima di inserirlo nel bicchiere già formato in precedenza e raffreddato alla temperatura ambiente. Con la dilatazione dovuta al successivo aumento di temperatura, il manicotto si blocca sul bicchiere in cui è inserito, contribuendo con la memoria plastica, se presente, a creare le necessarie condizioni di aderenza. Procedendo con questo metodo è conveniente effettuare l’introduzione del manicotto dopo la fase di formatura del bicchiere. 2) By cooling the sleeve below room temperature, in order to conveniently reduce its size, before inserting it into the cup already formed and cooled to room temperature. With the expansion due to the subsequent temperature increase, the sleeve locks on the cup in which it is inserted, contributing with the plastic memory, if present, to create the necessary conditions of adherence. Proceeding with this method, it is convenient to insert the sleeve after the cup forming phase.

Queste ed ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata che segue di una forma di realizzazione, illustrata a titolo esemplificativo, non limitativo. These and further characteristics and advantages of the present invention will become more evident from the following detailed description of an embodiment, illustrated by way of non-limiting example.

La FIG.1 rappresenta la sezione assiale di un bicchiere, al cui interno è stato inserito un manicotto di rinforzo. FIG.1 represents the axial section of a socket, inside which a reinforcing sleeve has been inserted.

Il manicotto (1) è posizionato dentro l’estremità allargata (2) del tubo, in modo che le loro superfici di contatto (3) siano perfettamente aderenti per tutto il loro sviluppo e premute tra loro o dall’elemento esterno (2) o dall’elemento interno (1) o da entrambi; il diametro interno “D1” del manicotto deve essere di poco maggiore del diametro esterno “de” del tubo; la lunghezza “L1” del manicotto deve essere tale che la superficie di contatto (3) interessi tutta la parte cilindrica del bicchiere. Il cono di invito (4), normalmente previsto nel bicchiere, deve essere realizzato anche oppure solamente nel manicotto (1). The sleeve (1) is positioned inside the widened end (2) of the tube, so that their contact surfaces (3) are perfectly adherent throughout their development and pressed together either by the external element (2) or by the internal element (1) or by both; the internal diameter "D1" of the coupling must be slightly greater than the external diameter "de" of the pipe; the length "L1" of the sleeve must be such that the contact surface (3) covers the entire cylindrical part of the socket. The invitation cone (4), normally provided in the socket, must also be made or only in the sleeve (1).

La successione delle lavorazioni è così realizzabile: The succession of processing is achievable as follows:

1) Riscaldamento dell’estremità del tubo (2) per una lunghezza almeno pari a “L”, che è la lunghezza del bicchiere, con normali procedimenti, già noti e comunemente in uso per i tubi a parete piena. 1) Heating of the end of the pipe (2) for a length at least equal to "L", which is the length of the socket, with normal procedures, already known and commonly used for full-wall pipes.

2) Formatura della parte riscaldata, facendo assumere al tubo, nella sua estremità, la forma a bicchiere indicata in figura, in modo tale che il diametro intern del bicchiere risulti maggiore o uguale al diametro esterno del manicotto “D2”; la formatura si esegue secondo i normali procedimenti, già noti e comunemente in uso per i tubi a parete piena. 2) Forming of the heated part, making the pipe assume, at its end, the socket shape indicated in the figure, so that the internal diameter of the socket is greater than or equal to the external diameter of the sleeve “D2”; the forming is carried out according to the normal procedures, already known and commonly used for solid-walled pipes.

3) Introduzione del manicotto (1), già dimensionato, nella posizione di figura; il suo diametro interno “D1” deve essere contenuto entro opportuni margini di tolleranza, necessari per un buon accoppiamento. 3) Introduction of the sleeve (1), already dimensioned, in the position shown in the figure; its internal diameter “D1” must be contained within suitable tolerance margins, necessary for a good coupling.

La fase 3) può essere parzialmente sovrapposta alla fase 2) come tempi di esecuzione, oppure successiva ad essa, se il manicotto è appositamente raffreddato, come precedentemente descritto. Phase 3) can be partially superimposed on phase 2) as execution times, or subsequent to it, if the sleeve is specially cooled, as previously described.

La FIG.1 si riferisce ad un tipo particolare di tubo corrugato; non costituisce tuttavia limite inventivo il fatto che la forma e le dimensioni delle nervature siano diverse da quelle indicate, oppure che il bicchiere e il manicotto abbiano forme e dimensioni diverse da quelle di figura, ad esempio con assenza del cono di invito finale, oppure che la lunghezza “L1” del manicotto sia diversa da quella di figura. FIG.1 refers to a particular type of corrugated pipe; however, the fact that the shape and dimensions of the ribs are different from those indicated does not constitute an inventive limit, or that the socket and the sleeve have different shapes and dimensions from those in the figure, for example with the absence of the final guide cone, or that the length "L1" of the sleeve is different from that in the figure.

Claims

CLAIMS 1) System to stabilize the shape, reinforce and prevent the shrinkage of the cups of the corrugated double-walled pipes in plastic material, by inserting, inside the cup itself, a sleeve, such that its external surface is precisely coupled with the entire internal surface of the socket and that its internal surface is of an adequate shape and size for the coupling to be made, and capable of withstanding, without appreciable deformations, the external stresses due both to the shrinkage of the pipe and to other possible causes.

2) System for stabilizing the shape, reinforcing and preventing the retreat of the cups of the corrugated double-walled pipes in plastic material, by inserting, inside the cups themselves, a sleeve, such that its external surface is precisely coupled with a predefined part of the internal surface of the socket and that its internal surface is of an adequate shape and size for the coupling to be made, and capable of withstanding, without appreciable deformations, the external stresses due to both the shrinkage of the pipe and other possible causes .

3) System according to claims 1) or 2), in which the sleeve is introduced into the cup during the forming phase or immediately after it, when the cup is still partially heated.

4) System according to claims 1) or 2), in which the sleeve is introduced into the cup at any time after the forming phase, with the cup already at room temperature, and after a low-temperature cooling which has conveniently reduced its size.

5) System according to claims 1) or 2) or 3) or 4), in which the material of the sleeve is of any type, provided it is dimensionally stable as the environmental conditions vary.

6) System according to claims 1) or 2) or 3) or 4) or 5), in which the shape of the sleeve is multiple, provided it is adequate for the purpose to be achieved.

7) System according to claims 1) or 2) or 3) or 4) or 5) or 6), in which the sleeve is physically decomposed into several component parts.

8) System according to the preceding claims and substantially as illustrated in the attached drawing and for the specified purposes.