ITRA20060006A1 - Sistema di bicchieratura della estremita' di un tubo in materia plastica di tipo poliolefine, con inserimento all'interno di un elemento antiaderente sfilabile. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE INDUSTRIALE AVENTE PER TITOLO:

“SISTEMA DI BICCHIERATURA DELLA ESTREMITÀ DI UN TUBO IN MATERIA PLASTICA DI TIPO POLIOLEFINE, CON INSERIMENTO ALL’INTERNO DI UN ELEMENTO ANTIADERENTE SFILABILE”

RIASSUNTO

Il sistema proposto di bicchieratura della estremità di un tubo in materia plastica di tipo poliolefine, consiste innanzitutto nell’ inserire all’interno di detta estremità, riscaldata a temperatura molto prossima a quella di fusione, un elemento antiaderente costituito da una calza elastica o da lamelle rigide, di forma approssimativamente conica e/o cilindrica, coassiale e di dimensioni minori di quelle del tubo e tali da non interferire con esso; successivamente nellinserire, all’interno dell’elemento antiaderente, con moto assiale, un tampone meccanico di calibratura della superficie interna del tubo; di seguito nell’ estrarre l’elemento antiaderente, sfilandolo dal tubo e dal tampone con moto assiale; quindi nel chiudere un sistema di stampi esterni di calibratura dell’estremità del tubo; infine nel comprimere il materiale con una flangia anulare di ricalco, avente moto assiale, eseguendo uno stampaggio tendente a riempire lo spazio tra stampi esterni e tampone interno.

DESCRIZIONE

Nella tecnica attuale è molto diffusa la giunzione dei tubi in materia plastica, come il polivinilcloruro (PVC) e come le poliolefine (polietilene e polipropilene) mediante “bicchieri”, 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 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 o mediante incollaggio delle due estremità maschio e femmina oppure con aggiunta di un anello di guarnizione prevalentemente in gomma, di solito inserito in una apposita sede anulare formata nel bicchiere.

L’operazione di bicchieratura tradizionalmente consiste in un riscaldamento dell’estremità del tubo alla temperatura di rammollimento plastico, variabile a seconda del materiale e del tipo di bicchiere, in una successiva formatura, consistente in una deformazione plastica fino al raggiungimento della forma finale ed eseguita con diversi sistemi, comprendenti l’utilizzo di stampi esterni o di pressione esterna sulla sagoma esterna del bicchiere e di mandrini metallici o simili, con eventuale soffiaggio a pressione adeguata, sulla sagoma interna.

Durante queste operazioni lo spessore del tubo, convenientemente riscaldato in precedenza, viene stirato circonferenzialmente, aumentando il suo diametro rispetto a quello di estrusione.

Alcune materie plastiche, come le poliolefine (polipropilene e polietilene), conservano però una memoria, relativa alla posizione delle loro molecole nella fase di tubo in estrusione o 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, corrispondente a quella di estrusione; ciò accade anche se l’operazione di stiramento avviene con il tubo a temperatura adatta alla deformazione plastica, ma inferiore a quella di fusione (o di estrusione o di cambiamento di stato fisico). Il suddetto ritiro del bicchiere può provocare pericolose disuniformità dimensionali e il mancato rispetto delle tolleranze delle quote necessarie alla realizzazione dell’accoppiamento; inoltre tale ritiro può essere più forte in presenza di elevati riscaldamenti ambientali, per esempio per prolungata esposizione al sole nella stagione estiva e dipendere localmente dal modo in cui questa esposizione si realizza.

Per ovviare a questi inconvenienti si sono studiate e realizzate diverse soluzioni: come stirare il tubo in eccesso rispetto alla dimensione finale del bicchiere, e successivamente comprimerlo dall’esterno, oppure saldare assialmente al tubo un bicchiere già prestampato, con una saldatura circonferenziale; oppure cancellare la memoria del materiale, riscaldando il bicchiere liscio, opportunamente sostenuto interiormente ed esteriormente, fino circa o quasi la temperatura di fusione , e successivamente eseguire la formatura della sede anello in una stazione finale, come da domanda di brevetto di invenzione n. RA2004A000032 della stessa ditta IPM di Argnani Claudio & C. snc.

Il sistema in questione propone una soluzione del problema di cui sopra, diversa dalle precedenti ed originale, che consiste in primo luogo nel riscaldare l’estremità del tubo interessata fino ad una temperatura molto prossima a quella di fusione, in modo da ridurre a valori trascurabili la memoria del materiale e le sue tensioni interne; in queste condizioni però la resistenza dello stesso diventa estremamente bassa, per cui tende ad afflosciarsi dalla forma originale, piegandosi in varia misura verso il basso. L’eventuale introduzione, con moto coassiale, di un tampone meccanico di formatura al suo interno trascinerebbe il materiale plastico per attrito, anche fino a farlo collassare.

Nella presente soluzione invece si risolve il problema in uno dei due modi di seguito descritti: il primo consiste nell’ introdurre all’interno dell’estremità del tubo riscaldata e con moto ad essa coassiale, un elemento di forma approssimativamente conica e/o cilindrica, di materiale elastico e tale da non poter aderire al tubo, di lunghezza almeno pari a quella della zon da calibrare e senza che interferisca con essa in alcun punto: si tratta in prati una calza abbastanza rigida da sostenersi longitudinalmente, ma nello stesso cedevole, tale da fare scorrere assialmente il tampone d calibratura nel suo interno, allargandosi radialmente secondo le dimension quest’ultimo.

In tal modo l’elemento elastico o calza di cui sopra, si interpone tra l’estremità riscaldata del tubo ed il tampone in movimento, impedendogli il contatto diretto ed il trascinamento conseguente; contemporaneamente la dilatazione radiale trascina anche il materiale riscaldato fino ad assumere la forma finale di calibratura richiesta, anzi con una leggera maggiorazione dimensionale, dovuta allo spessore della calza stessa.

Il secondo modo è funzionalmente equivalente al precedente, anche se di forma in parte diversa: si tratta di una serie circonferenziale di lamelle rigide, preferibilmente equidistanti tra loro, di materiale metallico o plastico non aderente al tubo e di lunghezza assiale almeno pari a quella del bicchiere. L’insieme di queste lamelle costituisce un elemento di forma approssimativamente cilindrica, preferibilmente coassiale con il tubo, di sezioni normali tali da potersi inserire con moto assiale all’interno dell’estremità del tubo riscaldata e parzialmente afflosciata: quando tale elemento ha raggiunto la sua posizione finale di lavoro rispetto al tubo, le lamelle si allargano radicalmente in modo sincrono mediante un apposito dispositivo esterno di manovra, rimanendo equidistanti e trascinando il tubo riscaldato dall’interno fino ad una posizione esterna, tale da permettere lo sfilamento delle stesse dal tubo e dal tampone.

Qualunque sia la soluzione adottata tra le due precedenti, e completata la fase di lavoro ad essa corrispondente, il tampone meccanico di calibratura interna si muove di moto assiale, inserendosi e posizionandosi all’interno del tubo e dell’elemento precedente; quest’ultimo viene estratto successivamente, ancora con moto assiale, sfilandosi tra il tubo ed il tampone, dal lato opposto allo sviluppo del tubo stesso; quindi un sistema di stampi metallici esterni, adatti alla calibratura della superficie esterna del bicchiere, e di lunghezza almeno pari allo stesso, e che era in precedenza aperto, si chiude sul materiale in posizione opportuna.

A questo punto il sistema prevede che nell’ipotesi si tratti di tubo a parete liscia e compatta, non corrugata, un’adatta flangia anulare di ricalco, scorrevole sullo stelo del tampone e preferibilmente posta in precedenza in posizione non distante da quella di battuta del bordo del tubo riscaldato, cominci a compiere un moto assiale verso il tubo, comprimendo il suo materiale all’interno dell’intercapedine costituita dalla superficie esterna del tampone meccanico e da quella interna degli stampi; a seguito di una contemporanea azione di pressione e di temperatura elevate, si realizza pertanto uno stampaggio del tipo ad iniezione, in cui le molecole si posizionano in nuovi assetti di equilibrio, e la intercapedine tende a riempirsi. I vantaggi del sistema consistono quindi in una prima fase, adatta sia per tubi lisci che corrugati, nel favorire una corretta deformazione radiale dell’estremità del tubo da bicchierare, benché riscaldata ad una temperatura molto prossima a quella di fusione, eliminando attriti che disturbano il processo; ed in una seconda fase, adatta preferibilmente per tubi a pareti liscie e compatte, nello stampare a caldo il bicchiere in condizioni di equilibrio strutturale e molecolare, ottenendo un manufatto stabile; quest’ultimo quindi ha caratteristiche simili a quelle dei manicotti stampati alle presse ad iniezione, anche se appartiene solidalmente e materialmente al tubo di origine, anziché essere un oggetto di riporto.

Queste ed ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, di due forme di realizzazione, illustrate a titolo esemplificativo e schematico, ma non limitativo: la prima realizzazione, relativa alla TAV. 1, è riferita all’impiego della calza elastica; la seconda realizzazione, relativa alle TAV. 2 e TAV. 3, è riferita all’impiego delle lamelle rigide.

La FIG. 1 di TAV. 1 illustra gli elementi del sistema, in un momento appena anteriore alla formatura vera e propria: quindi Γ estremità (1) del tubo riscaldato è in posizione finale, gli stampi esterni (2) sono aperti, il tampone meccanico (3) e la flangia (4) sono in posizione arretrata, mentre l’elemento (5), di forma conica e/o cilindrica, è già penetrato dentro l’estremità (1), mediante il moto assiale (12) del dispositivo di comando (6).

Preferibilmente gli stampi (2) e il tampone (3) debbono avere le pareti a contatto con il materiale plastico abbastanza fredde, per evitare fenomeni di aderenza ed incollaggio.

L’elemento (S) può essere costituito da una calza elastica intrecciata di filamenti, fettucce o lamelle di materiale plastico antiaderente al tubo ed al tampone, oppure da lamelle elastiche indipendenti, longitudinali od elicoidali, che si auto sostengono, la cui forma complessiva deve comunque essere tale da inserirsi dentro Γ estremità (1), seppure deformata e floscia, senza alcuna interferenza.

Nella FIG. 2 di TAV. 1 il tampone (3) si è inserito con moto assiale (7) allintern dell’elemento (S), deformandolo e spingendo contemporaneamente in fuori in senso radiale Γ estremità (1), pur senza venirne a contatto direttamente e trasmettergli attriti; la flangia (4) preferibilmente accompagna il moto del tampone, su cui scorre, arrestandosi in posizione arretrata rispetto al bordo del tubo, per non interferire con l’elemento (5).

Nella FIG. 3 di TAV. 1 l’elemento (5) è estratto con moto assiale (8), portandosi all’esterno della zona di formatura vera e propria; successivamente gli stampi (2) si chiudono, con moto tipo (11), fino alla posizione di calibratura; infine la flangia (4), con moto assiale (9), comprime il bordo dell’estremità (1), tendendo a riempire per stampaggio l’intercapedine compresa tra (2) e (3). Da questo momento inizia la fase di raffreddamento vera e propria, ad opera degli stampi (2) per l’esterno e del tampone (3) per lintern.

La FIG. 4 di TAV. 2 illustra gli stessi elementi del sistema in questione, in un momento corrispondente a quello di FIG. 1 di TAV. 1, in cui però l’elemento (S), già inserito dentro l’estremità (1), è costituito da lamelle rigide, comandate nel moto radiale sincrono da un adatto meccanismo esterno (6), non indicato in figura, che lavora sul principio del cono, o degli eccentrici, come ad esempio i mandrini autocentranti dei tomi, o secondo altri principi equivalenti.

Nella FIG. 5 di TAV. 2 le lamelle (5) si sono spostate con moto radiale (10) verso l’esterno, trascinando l’estremità del tubo (1) del tubo, fino ad una posizione circonferenziale esterna a quella di massimo ingombro radiale del tampone (3).

Nella FIG. 6 di TAV. 2 il tampone (3) si è prima portato nella posizione di lavoro con moto assiale (7), poi le lamelle (5) sono arretrate, tramite il meccanismo (6), con moto assiale (8), fino a sfilarsi dall’estremità (1), che pertanto tende ad adagiarsi sulla superficie esterna del tampone (3); contemporaneamente o successivamente la flangia (4) si porta vicino posizione di battuta, con moto assiale (9).

Nella FIG. 7 di TAV. 3 è rappresentata la parte finale del processo, relativa alle fasi di stampaggio e raffreddamento, che risultano quindi analoghe a quelle di FIG. 3 di TAV. 1; gli stampi esterni (2) si chiudono, con moto tipo (11), fino alla posizione di calibratura; la flangia di ricalco (4) avanza con moto assiale (9) fino alla posizione finale, esercitando l’azione di stampaggio sul materiale.

Il sistema delle figure precedenti, preferibilmente nelle due soluzioni esaminate, può essere realizzato con diverse varianti costruttive, diverse tra loro, ma equivalenti dal punto di vista funzionale e tutte rientranti nell’ambito inventivo. Ad esempio le forme dell’anello porta guarnizioni possono essere varie e diverse da quelle di figura; gli stampi esterni possono essere costituiti da due o più elementi, uguali o diversi tra loro, e dotati di movimenti di chiusura ed apertura vari e diversi tra loro, purché adatti a raggiungere gli scopi previsti.

La calza elastica può essere di materiali, intrecci e forme varie e diverse tra loro, purché adatte a conseguire gli scopi indicati in precedenza; le lamelle, sia quelle elastiche che quelle rigide, possono essere di forme, spessori e posizionamenti reciproci vari e diversi, purché adatti a conseguire gli scopi indicati.

I meccanismo di azionamento del movimento radiale contemporaneo delle lamelle rigide può essere di diversi tipi , purché idonei allo scopo; i movimenti assiali del tampone (3), dell’elemento (S) e della flangia (4) possono essere azionati e comandati in modi diversi, purché adatti a realizzare gli scopi previsti.

Si può inoltre avere il moto assiale del tubo (1), mentre gli stampi (2) restano fermi nella stessa direzione, oppure viceversa avere il tubo fermo e gli stampi dotati di moto assiale, purché il moto relativo sia lo stesso, e adatto a conseguire un posizionamento corretto.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema di formatura dell’estremità di un tubo in materia plastica di tipo poliolefine (polipropilene, polietilene, ecc.), caratterizzato dal fiatto che in una prima fase di lavoro Γ estremità stessa del tubo viene riscaldata ad una temperatura molto prossima a quella di fusione (o di cambiamento di stato fìsico o di estrusione) e che linserimento al suo interno del tampone meccanico di calibratura interna con moto assiale e con relativa azione di deformazione, viene favorito dalla precedente introduzione, che si realizza sempre con moto coassiale al precedente e senza alcuna interferenza con il tubo, seppure parzialmente afflosciato, di un elemento, preferibilmente di forma conica cilindrica e di lunghezza almeno pari a quella del bicchiere; essendo questo elemento, preferibilmente di materiale antiaderente sia al tubo riscaldato che al tampone, in grado di interporsi tra gli stessi componenti in modo da evitare il più possibile il loro contatto diretto e la conseguente trasmissione di attrito assiale.
2. 2) Sistema secondo la rivendicazione 1), in cui l’elemento precedente è già posizionato assialmente all’interno del tubo, durante tutto il movimento di penetrazione del tampone.
3. 3) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2), in cui l’elemento precedente è di tipo elastico, formante una struttura di tipo a calza, con intrecci di filamenti, fettucce o lamelle, tale da sostenersi longitudinalmente in modo autonomo.
4. 4) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2), in cui l’elemento precedente è di tipo elastico, formato da lamelle indipendenti tra loro, a sviluppo longitudinale od elicoidale o di altra forma adeguata, tale da sostenersi longitudinalmente in modo autonomo.
5. 5) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2), in cui l’elemento precedente è costituito da lamelle rigide, preferibilmente equidistanti tra loro su una circonferenza ed aventi sviluppo prevalentemente longitudinale, azionate da un opportuno meccanismo esterno, in grado di muoverle radialmente in modo sincrono, per allargare Γ estremità riscaldata del tubo oltre l’ingombro radiale massimo del tampone.
6. 6) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2) o 3) o 4) o 5), in cui l’elemento precedente si sfila dal tampone e dall’ estremità riscaldata del tubo, dopo l’arresto del tampone stesso nella sua posizione di lavoro dentro l’estremità del tubo.
7. 7) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2) o 3) o 4) o 5) o 6), in cui il tubo in lavorazione è di tipo corrugato.
8. 8) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2) o 3) o 4) o 5) o 6), caratterizzato dal fatto che in una seconda fase di lavoro, quando il tampone è già posizionato assialmente, gli stampi esterni di calibratura si chiudono sull’estremità del tubo, e successivamente una opportuna flangia di ricalco, di forma anulare e montata sul tampone, cui è aderente, si muove assialmente dall’esterno verso il bordo del tubo riscaldato, esercitando un’azione di compressione sul materiale, la quale, date le condizioni di pressione e di temperatura, è all’incirca equivalente ad uno stampaggio a caldo per iniezione.
9. 9) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2) o 3) o 4) o 5) o 6) o 8), in cui l’azione della flangia di ricalco tende a riempire tutta l’intercapedine compresa tra gli stampi esterni chiusi e la superfìcie esterna del tampone meccanico posizionato.
10. 10) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2) o 3) o 4) o 5) o 6) o 8) o 9), in cui gli stampi esterni sono costituiti da 2 o più componenti separati in posizione di apertura e combinati tra loro a determinare la forma esterna del bicchiere, in posizione di chiusura; essendo le 2 posizioni realizzate con opportuni movimenti.
11. 11) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2) o 3) o 4) o 5) o 6) o 8) o 9) o 10), in cui il tubo è di tipo a pareti liscie e compatte.
12. 12) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2) o 3) o 4) o 5) o 6) o 7) o 8) o 9) o 10) o 11), in cui il tampone meccanico di calibratura interna prevede una serie circonferenziale continua di inserti metallici estraibili dalla zona cilindrica, aventi la forma corrispondente alla sede dell’anello di tenuta da realizzare sul bicchiere.
13. 13) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2) o 3) o 4) o 5) o 6) o 7) o 8) o 9) o 10) o 11) o 12), in cui il tampone meccanico di calibratura interna è dotato di un opportuno meccanismo di movimentazione assiale.
14. 14) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2) o 3) o 4) o 5) o 6) o 8) o 9) o 10) o 11) o 12) o 13), in cui la flangia di ricalco è dotata di un opportuno meccanismo di movimentazione assiale.
15. 15) Sistema secondo le rivendicazioni 1) o 2) o 3) o 4) o 5) o 6) o 7) o 8) o 9) o 10) o 11) o 12) o 13) o 14), in cui le pareti di formatura del tampone meccanico e degli stampi esterni sono sufficientemente fredde, tali da evitare aderenze ed incollaggi con il tubo.
16. 16) Sistema secondo le rivendicazioni precedenti e sostanzialmente come illustrato nei disegni allegati e per gli scopi specificati.