NO840623L - Fremstilling av termoplastgjenstander, saerlig med poroese vegger - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremstilling av porøse gjenstander av termoplastiske materialer, og særlig fremgangsmåter og anordninger for fremstilling av slike gjenstander og gjenstander fremstilt derved.

Porøse termoplastiske gjenstander har en vid anvendelse, f. eks. er det vanlig ved vanning av jordbunn og drenering å bruke perforerte korrugerte termoplastiske rør. Perforeringene i røret tillater vann å sive inn i eller ut av røret som hensiktsmessig. Korrugeringene gir røret radiell stiv-het. Ved kjente rør er perforeringene skårede, sagde eller borede hull, som kan bli tilstoppet av jord eller annet frem-med materiale. Jord kan komme inn i røret gjennom perforeringene. Forsøk på å løse disse problemene har ledet til bruken av stoffilterhylser rundt de perforerte rørene og bruken av stadig mindre perforeringer.

Foreliggende oppfinnelse vedrører tilveiebringelse av nye former på porøse gjenstander, spesielt rør, og fremgangsmåter og anordninger for deres fremstilling. Mens oppfinnelsen har særlig anvendelighet for termoplastiske rør som kan brukes til vanning av jordbunn og drenering, må det forstås at den har generell anvendelighet for porøse termoplastiske gjenstander .

Ifølge ett aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å fremstille en porøs gjenstand innbefattende støping av gjenstanden av et termoplastisk materiale som har et spesielt fyllstoff fordelt i seg og ekspanderer gjenstanden til å forme spalter mellom det termoplastiske materiale og partikler i fyllstoffet.

Ekspansjonen av gjenstanden, etter at den er formet, vil sepa-rere den termoplastiske matrisen fra partiklene i fyllstoffet for å forme spalter i gjenstanden.

Spaltene gjør gjenstanden porøs. De kan, hvis de er små, virke som kapillarpassasjer gjennom en vegg, slik at væsker kan sive gjennom gjenstanden, f. eks. inn i eller ut av røret. Større spalter vil tillate en mer hurtig strømming.

Gjenstanden kan avkjøles etter støpingen for å størkne den termoplastiske matrisen og så oppvarmes før ekspansjonen for å bringe termoplasten til en ønsket temperatur for utvidelse.

Et vidt spekter av fyllstoffmaterialer kan anvendes. F. eks. mineraler, metallpulver eller til og med absorberende materiale, slik som sagflis, kan anvendes. Fyllstoffet bør velges slik at enhver forbindelse formet mellom matrisen og fyllstoffet er svakere i spenning enn matrisematerialet under de til-stander som er virksomme i løpet av ekspansjonen.

Ifølge et annet aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en porøs gjenstand, innbefattende en matrise av termoplastisk materiale, spesielt fyllstoffmateriale, fordelt i matrisen og spalter i matrisen ved partiklene i fyllstoffet.

Gjenstanden kan være et rør, særlig et korrugert rør, slik som de som brukes for drenering.

Det er mulig å tilveiebringe gjenstander med utvalgte områder av forskjellig porøsitet ved differert ekspansjon i...områdene det er tale om. F. eks. i et korrugert rør kan sidene i korrugeringene være porøse, mens det gjenstående av røret ikke er det.

Ifølge et videre aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en utvidelsesanordning for å utvide et rør, idet det skrider frem langs en matebane, hvor nevnte utvidelsesanordning innbefatter flere spindler innrettet for å bli plassert inne i røret méd spindlene gående i forskjellige retninger i en nedstrøms retning og overføringsanordning for å dreie spindlene rundt rørets akse.

For bruk med korrugerte rør kan hver spindel ha et ribbemøn-ster på overflaten for å gripe inn i rørkorrugeringene. Anordninger kan tilveiebringes for å rotere spindlene om sine akser for å fremføre rørene langs sin matebane.

Også ifølge dette aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en utvidelsesanordning innbefattende et sett indre spindler med tversgående ribbeformede overflater, et sett ytre spindler med tversgående ribbeformede overflater, anordninger idet festet muliggjør den indre spindel å passeres av et rør over seg, anordninger som muliggjør innfesting av de ytre spindlene motsatt av de indre spindlene for passering av røret mellom dem, og anordninger for å dreie spindlene rundt røret.

Spindelribbene kan øke i dybde fra oppstrømsenden til ned-strømsenden, slik at når røret blir passert mellom de indre og ytre spindlene, blir korrugeringene dypere, slik at deres sider utvides. Dette gir porøst korrugerte sider og ugjennom-trengelige eller mindre porøst korrugerte topper og bunner. En anordning av denne typen kan også anvendes til å valse et korrugert profil til et glatt rør.

Denne anordning kan inkludere en kjøleanordning for å herde røret etter at det har blitt tilvirket og en varmeanordning for å varme det avkjølede røret før det blir ekspandert.

Rørfremstillingsanordningen kan varieres avhengig av røret

som skal fremstilles. For korrugerte rør er det passende med en ekstruder og en rørformeanordning, kjent som en korrugator, mens med glattveggede rør kan det anvendes en ekstruder og en vakuumformer.

Ekspansjonen av et termoplastisk materiale orienterer materi-alet og øker den materielle styrke. Anordningen, særlig ut-videlsesinnretningen, kan derfor bli brukt for å orientere termoplastiske rør som eneste effekt.

Tegningene viser eksempelvise anordninger ifølge oppfinnelsen, hvor: fig. 1 er en skjematisk projeksjon som viser en anordning for å fremstille et korrugert rør,

fig. 2 er et tverrsnitt av delen av anordningen i fig. 1, tatt ved linjen 2 - 2 i fig. 3,

fig. 3 er et sidesnitt langs linjen 3 - 3 i fig. 2, og fig. 4 er et snitt som i fig. 3 av en annen utførelse av anordningen .

Idet det vises til tegningene,viser fig. 1 skjematisk en formekstruder 8 og en korrugator 10 av kjent form for fremstilling av korrugerte termoplastiske rør 12. En formekstruder og korrugator av denne typen er omtalt i US patent 3981663, ut-gitt 21. september 1976.

I det foreliggende tilfelle er røret tilvirket av et termoplastisk matrisemateriale med et spesielt fyllstoff fordelt i matrisen. Etter at det forlater korrugatoren 10, passerer røret 12 gjennom en kjøleanordning 14 for å sikre herding av det termoplastiske materiale. Nedstrøms fra kjøleanordningen 14 blir røret varmet opp igjen i en varmeanordning 16 og der-etter passert over en utvidelsesanordning inn i røret ved seksjon A. Hvis ønsket kan en rørstyring 18 lokaliseres ned-strøms i forhold til ekspansjonsdelen A. Korrugatoren 10, kjøleanordningen 14, varmeanordningen 16 og styringen 18 er kjente elementer og vil ikke bli beskrevet videre i detalj.

Idet røret passerer over utvidelsesanordningen, skapes det spalter i røret mellom partiklene i fyllstoffet og den termoplastiske matrisen, slik at røret nedstrøms i forhold til utvidelsesanordningen er blitt porøst. Porøsiteten av røret vil avhenge av antallet og beskaffenheten av fyllstoffmaterialet og størrelsen av ekspansjonen.

Utvidelsesanordningen er klarere vist i fig. 2 og 3. Et rør 20 strekker seg langs røret 12 fra formekstruderen 8, gjennom korrugatoren 10, kjøleanordningen 14 og varmeanordningen 16. Ved nedstrømsenden av røret 20 er en luftdrevet motor 24 innfestet på endeflensen av røret med maskinskruer 28. Drivakselen 30 til motoren 24 strekker seg gjennom et ringgir 32 montert på nedstrømssiden av flensen 26. En spole 34 er låst til drivakselen 30 nedstrøms i forhold til ringgiret 32. Tre spindler 36 blir båret av endeflensene 37 og 38 av spolen 34. Spindlene er kjegleformet/koniske, idet de utvider seg i ned-strømsretning. Spindlene fjerner seg også fra hverandre i nedstrømsretning, som vist særlig i fig. 2. I deres opp-strømsende passer spindlene inn i den uutvidede diameteren av røret 12.

Hver spindel 3 6 bærer et gir 39 i sin oppstrømsende, som korresponderer med et frihjul 40 innfestet på endeflensen 38 av spolen 34. Frihjulet 40 korresponderer også med ringgiret 32, slik at ved rotasjon av spolen 34, blir spindlene dreiet rundt rørets akse og dreiet rundt sine egne akser.

Hver enkelt spindel 3 6 har en skrueformet ribbe 42 på sin utvendige overflate, som er formet for å korrespondere med korrugeringene i røret 12.

Ved drift roterer motoren 24 spolen 34. Dette dreier spindlene rundt innsiden av røret, mens girene 39, hjelpehjulene 40 og ringgiret 32 roterer spindlene rundt sine respektive akser. Ribben på spindelen går i inngrep med korrugeringene på røret 12 og trekker røret over utvidelsesanordningen til dennes større diametere.nde. Røret blir progressivt utvidet langs utvidelsesanordningen til sin endelige diameter der hvor den løper av spindlene.

Det er ønskelig å forhindre glidebevegelse av spindlene på den indre overflaten av røret. Det betyr at den perifere hastigheten på hver spindel bør være null ved det punkt den kommer i kontakt med det ikke-roterende røret. Hvis spolen roterer med en vinkelhastighet og spindelen roterer rundt sin akse med en vinkelhastighet W2/krever tilstanden:

hvor R er den innvendige radien av røret og r er spindelens radius ved bunnen av en ribbe.

Dette kan oppnås hvis giringsforholdet mellom gir 39 og ringgir 32 er likt forholdet ^. Da forholdet mellom vinkelhastig-Wl hetene ^ er konstant, er den andre slutningen av lignxngen (2) at radien av røret og spindelen bør variere direkte pro-porsjonalt langs røret. Dette gjør det nødvendig at spindlene går fra hverandre nedstrøms, samtidig med at de øker i radier, en anordning som er vist i fig. 2.

Fig. 4 viser en alternativ form på utvidelsesanordningen, som inkluderer et sett av innvendige spindler 42 som er sylindriske og parallelle med aksen til røret 12. De innvendige spindlene 42 blir båret på roterbar måte av en spole 44, som er roterbar på en aksel 46 som strekker seg langs aksen av røret fra utvidelsesanordningen til ekstruderen. Et andre sett spindler 48 er anordnet symmetrisk rundt utsiden av røret 12 på en spindelholder 50. Spindlene 48 er også sylindriske og parallelle med aksen til røret 12. Hver enkelt av spindlene 48 er anordnet motsatt en innvendig spindel 42.

I den ene enden er spindelholderen 50 innfestet på en flens 52 på et utvidelsesanordningshus 54 ved et lager 56. Den andre enden av holderen støtter frihjulsgir 58 som korresponderer med et stasjonært ringgir 60 i huset 54. De hosliggende ender av de ytre spindlene 4 8 bærer gir 6 2 som korresponderer med frihjulene 58. Giringsforholdet mellom ringgiret 60 og girene 62 er en funksjon av diameteren til røret 12 og diameteren på spindlene 48. Forholdet er valgt for å sikre at den tangensi elle hastighet til hver enkelt spindel 48 er null ved det punktet hvor det kommer i kontakt med røret 12.

Spindelholderen 50 har et remhjul 64 rundt sitt senter, som anbringer en rekke drivremmer 66. Remmene er så anbragt rundt et drivende remhjul (ikke vist), drevet av en elektrisk motor (heller ikke vist).

Den innvendige spindel 4 2 og den ytre spindel 48 bærer transversale ribber 68 og 70 respektivt. Ribbene på hver enkelt spindel er konusformet, slik at de øker i dybde fra oppstrøms-enden av spindelen til nedstrømsenden. Under drift passerer røret 12 gjennom utvidelsesanordningen med sine korrugeringer korresponderende mellom ribbene 68 og 70. Spindlene 4 2 og 48 er lokalisert i forhold til hverandre, slik at de griper korrugeringene til rør 12 mellom seg for å øke dybden av korrugeringene og dermed for å strekke sideveggene på hver av korrugeringene.

Rotasjon av holderen 50 ved drivremmer 66 dreier de ytre spindlene 48 rundt røret 12, mens planetgirsettet bestående av girene 58, 60 og 62 roterer spindlene rundt sine individu-elle akser. De innvendige spindlene 4 2 vil følge de ytre rundt røret på grunn av den tett korresponderende innkobling av ribbene 68 og 70 gjennom røret 12.

For å kunne trekke røret 12 med varierende størrelse i forskjellige serier, er spindlene 42 justerbart innfestet på spolen 44 for bevegelse mot og vekk fra de utvendige spindlene 48. Hver enkelt spindel 42 har en stumpaksling 72 båret ved hver ende av lagrene 74. Akslene strekker seg gjennom en radiell utsparing 76 i flensen 78 i den tilhørende spole 44 og en utsparing 80 som strekker seg ut med en vinkel til både de radielle og tangensielle retningene i en ringformet justeringsplate 82, som ligger an mot den ytre overflaten av flensen 78. Platen 82 blir holdt på plass av maskinskruer 84, som går gjennom respektive periferiutsparinger i platen og tredd gjennom boringer i flensen 78. For å justere still-ingen av spindlene 42, må maskinskruene 84 løsnes, platene 82 må dreies rundt aksen til røret for å bevege stumpakslene 72 langs utsparingene 76. Når spindelposisjonene er justert,

må maskinskruene 84.trekkes til.

Konusformen av ribbene mot oppstrømsenden tillater røret

å løpe fritt inn i utvidelsesanordningen. Korrugeringene vil gradvis bli dypere etter hvert som de passerer gjennom anordningen. En anordning av dette slag kan også anvendes for å valse et korrugert profil til et glattvegget rør.

I de viste utførelsene er ribbene skrueformet. Det er også mulig å anvende ringformede ribber hvor rørene har skrueforme-de korrugeringer.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for å fremstille en porøs gjenstand,karakterisert vedat den innbefatter støping av en gjenstand av et termoplastisk materiale, som har et spesielt fyllstoff fordelt i seg, og ved å ekspandere gjenstanden for å forme spalter mellom det termoplastiske materiale og partikler i fyllstoffet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat gjenstanden er et rør.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat dehinkluderer avkjøling av røret etter at det har blitt støpt, og oppvarming av det nedkjølte røret før det blir ekspandert.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat røret er korrugert.

5. Porøs gjenstand,karakterisert vedat den innbefatter en matrise av termoplastisk materiale, et spesielt fyllstoff fordelt i matrisen og spalter i matrisen ved partiklene i fyllstoffet.

6. Gjenstand ifølge krav 5,karakterisertved at gjenstanden er et rør.

7. Rør ifølge krav 6,karakterisert vedat den termoplastiske matrisen er orientert.

8. Rør ifølge krav 6,karakterisert vedat fyllstoffet er uorganisk.

9. Rør ifølge krav 6,karakterisert vedat fyllstoffet er vannabsorberende.

10. Utvidelsesanordni-ng for å vide ut et rør idet det skrider frem langs en matebane,karakterisertved at utvidelsesanordningen innbefatter flere spindler festet og lokalisert inne i røret med spindlene gående fra hverandre i en nedstrømsretning og drivanordning for å dreie spindlene rundt aksen til røret.

11. Utvidelsesanordning ifølge krav 10,karakterisert vedat den drivende anordning også kan opere-res for å rotere hver enkelt spindel rundt sin egen akse.

12. Utvidelsesanordning ifølge krav 11,karakterisert vedat hver enkelt spindel har en skrueformet ribbe på en ytre overflate av denne.

13. Anordning ifølge krav 10,karakterisertved at spindlene inkluderer transversale ribber på sine utvendige overflater, og at anordninger er tilveiebragt for å dreie spindlene rundt sine respektive akser for å føre røret frem i en nedstrømsretning.

14. Utvidelsesanordning,karakterisertved at den innbefatter et sett indre spindler med trans-versalt ribbede overflater, et sett ytre spindler med trans-versalt ribbede overflater, innfestningsanordning som tillater et rør å passere over de indre spindlene, innfestnings-anordninger med ytre spindler motsatt de indre spindler for passering av røret mellom dem, og anordning for å dreie spindlene rundt røret.

15. Utvidelsesanordning ifølge krav 14,karakterisert vedat den inkluderer anordning for justering av de relative radielle stillinger av de indre og ytre spindlene .