PL177266B1 - Sposób wytwarzania dwuosiowo zorientowanej rury termoplastycznej - Google Patents

Abstract

1 Sposób wytwarzania dwuosiowo zorientowanej rury termoplastycznej, w którym wytlacza sie rure z tworzywa sztucznego w wytlaczarce a nastepnie, po ochlodzeniu, przeciaga sie ja na trzpieniu w temperaturze orientacji two- rzywa sztucznego, rozszerzajac rure w kierunku obwodo- wym na czesci poszerzonej trzpienia, przy czym przed umieszczeniem rury na czesci poszerzonej trzpienia, wywie- ra sie na nia osiowa sile za pom oca elementów zespolu popy- chajacego, umieszczonych przed trzpieniem, oraz sile ciagnaca, za pomoca elementów ciagnacych usytuowanych za trzpieniem, zas tworzywo sztuczne rury ochladza sie, do- prowadzajac material termoplastyczny zewnetrznej warstwy sciany rury do temperatury ponizej temperatury orientacji czastek tworzywa sztucznego, przy czym ustala sie grubosc zewnetrznej warstwy sciany rury, przy której jest ona wytrzy- mala na sile wywierana poprzez elementy zespolu popy- chajacego, znamienny tym, ze podczas rozszerzania rury (2) na poszerzonej czesci trzpienia (50b), pomiedzy wewnetrzna sciana rury (2) 1 trzpieniem (50) wytwarza sie pierwsza i druga warstwe plynu, przy czym pierwsza warstwe plynu formuje sie pomiedzy sciana rury (2) oraz czescia wlotowa (50a) trzpienia (50), zas plyn dostarcza sie otworami (56, uksztaltowanymi na zewnetrznej powierzchni czesci posze- rzonej (50b) trzpienia (50), natomiast druga warstwe plynu formuje sie pomiedzy wewnetrzna sciana rury (2) i czescia wylotowa (50c) trzpienia (50) Fig.2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania dwuosiowo zorientowanej rury termoplastycznej.

Z opublikowanego opisu WO 90/02644 znany jest sposób wytwarzania dwuosiowo zorientowanej rury, w którym rozciąga się rurę w dwóch kierunkach powodując dwuosiowe zorientowanie cząsteczek materiału termoplastycznego: w kierunku osiowym i obwodowym.

Z opisu patentowego DE 23 57 210 i EPO 44 11 42 znany jest sposób dwuosiowej orientacj i cząsteczek materiału, w którym doprowadza się ścianę rury do jednakowej temperatury na całym jej obwodzie, przy czym temperatura ma wartość temperatury orientacji cząsteczek rozpatrywanego materiału termoplastycznego. W praktyce, ma ona wartość przy której ochładzany materiał zaczyna zachowywać kształt. Dla PVC (polichlorek winylu) temperatura orientacji zawarta jest w zakresie nieco powyżej temperatury zeszklenia PVC. PE (polietylen) i inne poliolefiny nie posiadajątemperatury o konkretnej wartości przejściowej z jednego stanu skupienia do drugiego, ale posiadajątak zwaną fazę alfa, która oznacza przejście od struktury krystalicznej, poprzez czę177 266 ściowo krystaliczną do bezpostaciowej. Temperatura orientacji takiego tworzywa sztucznego jest zawarta nieco powyżej zakresu temperatury odnoszącego się do fazy alfa. W przypadku tego rodzaju materiału orientacja dwuosiowa jest utrwalona (zamrożona) poprzez schłodzenie rury. W celu osiągnięcia temperatury orientacji tworzywa sztucznego, rurę wychodzącą z wytłaczarki ochładza się. W praktyce ochładzanie to jest osiągnięte dzięki przejściu wytłaczanej rury przez urządzenie chłodzące, umieszczone za wytłaczarką, które to urządzenie ochładza rurę zewnętrznie i/lub wewnętrznie.

Z opisu WO 90/02644 znane jest rozszerzanie rury poprzez przeciąganie jego na trzpieniu, który jest usytuowany w komorze ciśnieniowej. Komora ta jest wyposażona w pierwszą zatyczkę, która szczelnie przylega wewnątrz nie rozciągliwej rury oraz w drugązatyczkę, którajest usytuowana poniżej pierwszej zatyczki. Druga zatyczka ma zdolność rozszerzania się w kierunku promieniowym w celu uszczelnienia wnętrza rozciąganej rury.

W opisie patentowym DE 23 57 210 ujawniono sposób polegający na przeciąganiu rury na pojedynczym trzpieniu, przy czym poprzez otwory usytuowane przed częściąposzerzoną trzpienia dostarcza się płyn za pomocą którego, pomiędzy trzpieniem i rurą wytwarza się pojedynczą ciekłąpowłokę. Podczas przeciągania rury na trzpieniu warstwę płynu ciągnie się wzdłuż poszerzonej części trzpienia. W rozwiązaniu przedstawionym w opisie DE 23 57 210 kąt pochylenia poszerzonej, stożkowej części trzpienia jest ograniczony w celu zabezpieczenia przed uszkodzeniem wytworzonej ciekłej powłoki.

Sposób wytwarzania dwuosiowo zorientowanej rury termoplastycznej, według wynalazku, w którym wytłacza się rurę z tworzywa sztucznego w wytłaczarce, a następnie po ochłodzeniu, przeciąga się ją na trzpieniu, w temperaturze orientacji tworzywa sztucznego, rozszerzając rurę w kierunku obwodowym na części poszerzonej trzpienia, przy czym przed umieszczeniem rury na części poszerzonej trzpienia, wywiera się na nią osiową siłę za pomocą elementów zespołu popychającego, umieszczonych przed trzpieniem, oraz siłę ciągnącą, za pomocą elementów ciągnących, usytuowanych za trzpieniem, zaś tworzywo sztuczne rury ochładza się, doprowadzając materiał termoplastyczny zewnętrznej warstwy ściany rury do temperatury poniżej temperatury orientacji cząstek tworzywa sztucznego, przy czym ustala się grubość zewnętrznej warstwy ściany rury, przy której jest ona wytrzymała na siłę wywieraną poprzez elementy zespołu popychającego, charakteryzuje się tym, że podczas rozszerzania, rury na poszerzonej części trzpienia, pomiędzy wewnętrzną ścianą rury i trzpieniem, wytwarza się pierwszą i drugą warstwę płynu, przy czym pierwszą warstwę płynu formuje się pomiędzy ścianą rury oraz częścią wlotową trzpienia, zaś płyn dostarcza się otworami ukształtowanymi na zewnętrznej powierzchni części poszerzonej trzpienia, natomiast drugą warstwę płynu formuje się pomiędzy ścianą rury i częścią wylotową trzpienia.

Korzystne jest, gdy podczas rozszerzania rury na poszerzonej części trzpienia ogrzewa się ją za pośrednictwem pierwszej warstwy płynu i schładza, za pośrednictwem drugiej warstwy płynu.

Korzystne jest, gdy ogrzewa się rurę przed umieszczeniem na poszerzonej części trzpienia za pomocą zespołu grzewczego, usytuowanego przed trzpieniem, pomiędzy częściąposzerzoną trzpienia i zespołem popychającym, przy czym zespół grzewczy zawiera szereg jednostek grzewczych, rozmieszczonych wzdłuż obwodu rury, zaś ilość dostarczanego ciepła reguluje się niezależnie dla każdej jednostki grzewczej.

Korzystne jest, gdy przed umieszczeniem rury na trzpieniu, na rurę oddziaływuje się siłą przekazywaną z zespołu popychającego, skierowaną w kierunku trzpienia.

Korzystne jest, gdy po przeciągnięciu rury na trzpieniu, ochładza się jąod wewnątrz za pomocą dodatkowego zespołu chłodzącego.

Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że zapewnia on wytwarzanie rury w procesie ciągłym w sposób precyzyjnie kontrolowany. Zastosowanie warstw płynu pomiędzy poszerzoną częścią trzpienia i wytwarzaną rurą zapewnia możliwość bezpiecznego powiększania kąta poszerzania podczas przeciągania jej na trzpieniu, w sposób kontrolowany bez możliwości jej usz4

177 266 kodzenia, a przez to, proces orientacji cząsteczek tworzywa sztucznego w kierunku obwodowym przebiega również w sposób kontrolowany.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok z góry, częściowo w przekroju, urządzenia do realizacji sposobu według wynalazku, fig. 2 - schematyczny przekrój wzdłuż linii II-II z fig. 1, fig. 3 - schematycznie, przekrój wzdłużny fragmentu urządzenia do realizacji sposobu według wynalazku.

Na figurze 1 przedstawiono wytłaczarkę 1, za pomocą której wytwarza się w ciągłym procesie wydrążoną rurę 2 z materiału termoplastycznego, takiego jak PCV lub PE. Po opuszczaniu wytłaczarki 1, rura 2 ma okrągły, pierścieniowy przekrój.

Z wytłaczarki 1 rurę 2, kieruje się do tuleii kalibrującej 3, a następnie do pierwszego zespołu chłodzącego 4.

Rurę 2 orientuje się dwuosiowo poprzez przeciąganie na trzpieniu 50 w odpowiedniej temperaturze orientacji tworzywa sztucznego. Trzpień 50 jest utrzymywany przez cięgno 5, umieszczone w wydrążonej rurze 2 i połączone z wyciągarką 1.

Temperatura orientacji cząsteczek tworzywa sztucznego ma wartość, przy której tworzywo sztuczne zaczyna, podczas ochładzania, utrzymywać kształt. Dla PVC temperatura orientacji jest w zakresie nieco poniżej temperatury zeszklenia PVC. PE i inne poliolefiny nie wykazują temperatury przej ścia, ale fazę alfa, która oznacza przejście od struktury krystalicznej, przez częściowo krystaliczną do bezpostaciowej. Temperatura orientacji takiego tworzywa sztucznego leży nieco powyżej zakresu temperatury odnoszącego się do fazy alfa.

Jak to przedstawiono na fig. 3 trzpień 50 posiada cylindryczną część wlotową 50a, część poszerzoną 50b, w kształcie stożka ściętego, i cylindryczną część wylotową 50c.

Według fig. 1 warstwę zewnętrzną rury 2 ochładza się przed przemieszczeniem jej przez zespół regulujący prędkość usytuowany w zespole popychającym 12. Tworzywo sztuczne warstwy zewnętrznej rury 2, doprowadza się do temperatury znacznie niższej niż temperatura orientacji tworzywa sztucznego. To zapewnia, że ściana rury 2 będzie miała zimną i z tego powodu względnie wytrzymałą i twardą warstwę zewnętrzną o odpowiedniej grubości. Tak schłodzona warstwa zewnętrzna będzie wytrzymywać oddziaływania mechaniczne, jakiemu rura 2 jest poddawana w zespole popychającym 12. Według wynalazku, rura 2 ma wytrzymałą warstwę zewnętrzną, której odporność uzyskuje się poprzez schłodzenie tej warstwy do temperatury niższej niż temperatura orientacji, przy której następuje dwuosiowa orientacja cząsteczek tworzywa sztucznego, podczas przeciągania rury 2 na trzpieniu 50.

Dla tworzywa sztucznego takiego jak PVC, którego temperatura zeszklenia jest w zakresie pomiędzy w przybliżeniu 80°C i 85°C, okazało się, że ochłodzenie zewnętrznej warstwy rury do około 70°C jest wystarczające do otrzymania odpowiednio grubej i wytrzymałej warstwy zewnętrznej rury 2. Temperatura warstwy zewnętrznej, zgodnie z wynalazkiem, w przypadku PVC jest pomiędzy 80°C wewnątrz warstwy zewnętrznej i 70°C na zewnątrz warstwy zewnętrznej.

Twarda warstwa zewnętrzna, ukształtowana na rurze 2 przed przeciągnięciem jej poprzez zespół popychający 12, zapobiega uszkodzeniu rury 2.

Ponieważ zespół popychający 12 jest oddalony od trzpienia 50, zapewniony jest pewien okres czasu dla ponownego nagrzania warstwy zewnętrznej rury 2 do pożądanej temperatury orientacji cząsteczek tworzywa sztucznego. W czasie przemieszczania rury 2 od zespołu popychającego 12 do trzpienia 50, tworzywo sztuczne ściany rury otoczonej warstwą zewnętrzną, mające wyższątemperaturę niż warstwa zewnętrzna, stopniowo uwalnia część swojego ciepła do zimnej warstwy zewnętrznej. W wyniku tego, warstwa zewnętrzna stopniowo staje się cieńsza, jeśli część ściany rury 2 nie jest już schłodzona. Takie przechodzenie ciepła może spowodować zanikanie warstwy zewnętrznej. Temperatura tworzywa części ściany rury jest więc korzystnie regulowana, na przykład poprzez wewnętrzne schładzanie lub ogrzewanie rury 2. W momencie, kiedy rura 2 opuszcza zespół popychający 12, temperatura tworzywa sztucznego jest wyższa niż temperatura orientacji cząsteczek tworzywa sztucznego. Ponieważ ciepło tej części wewnętrznej rury 2 jest częściowo przesyłane do warstwy zewnętrznej, warstwa wewnętrzna jest chłodzona do pożądanej temperatury orientacji. Takie przesyłanie ciepła z wnętrza na zewnątrz rury 2 ozna177 266 cza, że rura 2, razem z warstwą zewnętrzną osiąga temperaturę orientacji zapewniającej orientację dwuosiową, podczas przeciągania na trzpieniu 50.

Grubość zimnej warstwy zewnętrznej rury 2 zmniejsza się dalej po opuszczeniu zespołu popychającego 12, na skutek podgrzewania rury 2 od wewnątrz. W celu zapewnienia osiągnięcia równomiernie rozłożonej temperatury orientacji podczas przeciągania na części poszerzonej 50b trzpienia 50 w pobliżu trzpienia 50 usytuowany jest zespół ogrzewający 40.

W pobliżu trzpienia 50 usytuowany jest dodatkowy zespół chłodzący 70, przez który przemieszcza się rurę 2 po przejściu przez część poszerz oną50b trzpienia 50. Rura 2 jest schładzana z zewnątrz przez dodatkowy zespół chłodzący 70.

Zespół popychający 12 zawiera ramę, która podtrzymuje dwa łańcuchy 14, 15 wykonane z kauczukowych klocków, odpowiednio, 16, 17, które poruszają się wzdłuż zamkniętego toru. Dla przejrzystości rysunku przedstawiono na fig. 1jedynie pewnąilość kauczukowych klocków 16,17. Każdy zamknięty tor posiada część aktywną, w której klocki 16,17, należące do dwóch łańcuchów 14,15, działająna fragmenty obwodu zewnętrznego rury 2, umieszczone po każdej stronie rury 2. Odległość pomiędzy klockami 16,17 jest regulowana, a więc przez to także wielkość obszaru rury 2, która ma być zorientowana, i na którą działają klocki 16, 17, jest również regulowana.

Na przekroju II-II oznaczonym na fig. 1 para klocków 16,17, odpowiednio łańcuchów 14, 15 zespołu popychającego 12, (patrz fig. 2) jest przedstawiona w położeniu, kiedy znajdują się one w aktywnej części zamkniętego toru, wzdłuż którego się poruszają. Rura 2, która opuściła wyciągarkę 1, tuleją kalibrującą 3 i zespołem chłodzącym 4, mająca początkowy kołowy przekrój, jest ściskana do owalnego przekroju za pomocą działających na niąklocków 16,17. Zewnętrzny obwód rury 2 o kołowym przekroju początkowym jest przedstawiony na fig. 3 linią kreskową. Na fig. 2 wewnętrzna linia ograniczająca zimnej warstwy zewnętrznej rury 2 jest także oznaczona linią kreskową. W tym przykładzie, rura jest wykonana z PVC, a wewnętrzna linia ograniczająca odpowiada izotermie 80°C (linia kreskowa 1).

W wyniku odkształcenie rury 2 spowodowane przez zespół popychający 12, pomiędzy rurą 2 i klockami 16, 17 wytwarza się ciśnienie powierzchniowe (siła normalna). Wspomniane ciśnienie powierzchniowe jest wynikiem stawiania oporu przez rurę 2 na narzucone odkształcenie. Wytrzymała warstwa zewnętrzna odgrywa tu znaczącą rolę w całkowitej odporności na odkształcenia rury 2. Przy tym samym odkształceniu obecność warstwy zewnętrznej prowadzi więc do większego ciśnienia powierzchniowego, niż gdyby nie było warstwy zewnętrznej. Większe ciśnienie powierzchniowe umożliwia wywieranie większej siły osiowej na gładką rurę 2.

Ciśnienie powierzchniowe pomiędzy klockami 16,17 i rura2 jest regulowana poprzez regulację przemieszczania rury 2 pomiędzy łańcuchami 14, 15. Ponadto, rury 2 o różniących się średnicach mogą być wykonywane bez konieczności regulacji zespołu popychającego 12. Zespół popychający 12 korzystnie zawiera elementy regulujące temperaturę klocków 16, 17, na przykład, gdy konieczne jest ochładzanie klocków 16,17 w celu zapobieżenia przedwczesnemu podgrzaniu zimnej warstwy zewnętrznej rury 2.

Rura 2 następnie przeciąga się na trzpieniu 50, o przekroju kołowym odpowiadającym przekrojowi wytwarzanej rury 2. Odkształcenie rury 2 spowodowane przez zespół popychający 12 jest dopuszczalne, ponieważ orientacja dwuosiowa cząsteczek materiału termoplastycznego zachodząca na trzpieniu 50 jest współczynnikiem określającym właściwości ostatecznie wytworzonej rury 2.

Na fig. 1 klocki 16,17 zespołu popychającego 12 działaaąna rurę 2 w pewnej odległości, przed częścią wlotową trzpienia 50. Cięgno 5 jest cienkie, gdyż rura 2 nie może zetknąć się od wewnątrz z cięgnem 5 w miejscu, gdzie klocki 16,17 działająna rurę 2 i ściskająrurę 2. Unika się więc ryzyka zakleszczenia rury 2 pomiędzy klockami 16, 17 i cięgnem 5.

Odległość pomiędzy punktem, oddziaływania klocków 16, 17 na rurę 2 i częścią poszerzoną (50b) trzpienia 50, stanowiącą korzystnie w tym punkcie, 5-10 średnic rury 2, jest korzystna dla wspomnianego powyżej podgrzewania warstwy zewnętrznej od wewnątrz. Ponadto, względnie duża odległość pomiędzy zespołem popychającym 12 i częścią poszerzoną 50b trzpienia 50 tłumi jakichkolwiek pulsacje, które mogą mieć miejsce w sile osiowej wywieranej

177 266 przez zespół popychający 12. W połączeniu z wytrzymałą warstwą zewnętrzną rury 2, stan naprężenia materiału ściany rury 2 podczas przeciągania na trzpieniu 50 pozostaje stały. Jest to korzystne nie tylko dla kontrolowania procesu orientacji dwuosiowej, ale zwłaszcza zapobiega zachodzeniu niepożądanego marszczenia się grubości ściany w osiowym kierunku wytwarzanej rury 2.

Podczas realizacji sposobu według wynalazku, odpowiednia odległość pomiędzy zespołem popychających 12 i częścią poszerzoną 50b trzpienia 50 jest wyznaczana dla każdej oddzielnej sytuacji. Ważnych jest wiele parametrów, na przykład wymiary rury 2, stopień odkształcenia w obwodowym kierunku rury 2, podczas jej przeciągania na części poszerzonej 50b trzpienia 50, wielkość siły osiowej, wywierana przez środki kontrolujące prędkość rury 2, oraz właściwości tworzywa sztucznego rury 2.

Ustalenie odległości pomiędzy zespołem popychającym 12 i trzpieniem 50 stanowi ważny etap w wytwarzaniu rury 2, gdyż wpływa na przekształcenie rury 2 od odkształconego przekroju owalnego w zespole popychającym 12 do ostatecznego przekroju po przeciągnięciu na trzpieniu 50.

Jak to przedstawiono na fig. 1 trzpień 50 jest wyposażony w cylindryczną część wlotową 50a, która to część jest umieszczona przed częścią poszerzoną 50b trzpienia 50 i stanowi z nią jedną całość. Cześć wlotowa 50a stanowi wewnętrzne podparcie dla rury 2 i posiada na przykład długość co najmniej trzykrotnej średnicy rury 2. Wybrzuszaniu się rury 2 w pobliżu zespołu popychającego 12 zapobiega wytrzymała warstwa zewnętrzna, która nadal tutaj istnieje, a w pobliżu trzpienia 50 przeciwdziała mu część wlotowa 50a trzpienia 50.

Chociaż podgrzewanie zimnej warstwy zewnętrznej rury 2 jest powodowane przez przesyłanie ciepła z wnętrza rury 2, korzystne jest, kiedy kontrolowane podgrzewanie rury 2 pomiędzy zespołem popychającym 12 i częścią poszerzoną 50b trzpienia 50 zapewnia, że tworzywo sztuczne ściany rury znajduje się, podczas przeciągania na trzpieniu 50, w temperaturze orientacji cząsteczek tworzywa sztucznego. Na skutek podgrzewania automatycznego warstwy zewnętrznej od wewnątrz, osiągnięcie jednolitej temperatury orientacji nie zawsze jest zagwarantowane.

Korzystne jest, aby podgrzewanie rury 2 było regulowane, co oznacza, że wielkość temperatury tworzywa sztucznego rury 2 jest zmieniana przez zespół grzewczy 40 za pomocą szeregu jednostek grzewczych rozmieszczonych na obwodzie rury 2. Regulacja odgrzewania jest korzystnie wykonywana w zależności od zmierzonego profilu przekroju zorientowanej dwuosiowo rury 2. Pomiar ten oparty jest na następującej idei:

Podczas przeciągania rury na trzpieniu 50, tworzywo sztuczne rury napotyka na opór, który przeciwdziała ruchowi rury 2 na trzpieniu 50. Opór ten zależy od kilku parametrów, takich jak temperatura tworzywa sztucznego, grubość ściany rury 2 przed trzpieniem 50, tarcie pomiędzy rurą 2 i trzpieniem 50 i kształt trzpienia 50. Ponieważ tworzywo sztuczne znajduje się, podczas przeciągania na trzpieniu, w łatwo odkształcalnym stanie, na rozprowadzenie tworzywa sztucznego dookoła trzpienia 50 będą więc miały wpływ różnice oporu ruchu rury 2 na trzpieniu, widzianym w przekroju wykonanym pod kątami prostymi do osi trzpienia 50, kiedy rura 2 opuszcza trzpień 50. W fragmencie rury 2, w którym zachodzi zmiana grubości ściany, otrzymana orientacja dwuosiowa także nie będzie odpowiadała tej w innych obwodowych fragmentach rury 2. Jakikolwiek wpływ, środków kontrolujących prędkość przemieszczania rury 2 na jednorodność rury 2 może także być skompensowany za pomocą pomiaru według wynalazku.

Oddziaływanie na wielkość oporu za pomocą zmian temperatury ściany rury 2, jest osiągnięte z zewnątrz rury albo od wewnątrz rury, ewentualnie w kombinacji. Poprzez miejscowe podwyższenie temperatury, tworzywo sztuczne rury 2 przepływa łatwiej w tym punkcie, w którym ma miejsce obciążenie. Tak więc w rzeczywistości ma to wpływ na opór napotykany przez rurę 2, kiedyjest ona przeciągana na trzpieniu 50. Podobnie, poprzez miejscowązmianę temperatury tworzywa sztucznego wewnątrz rury 2, wywiera się wpływ na opór cierny pomiędzy tą częścią rury 2 i trzpienia 50. W tym przypadku trzpień 50 jest korzystnie wyposażony w osobno regulowane jednostki grzejne, rozmieszczone dookoła obwodu trzpienia.

177 266

Zespół grzewczy 40 w przykładzie wykonania zawiera osiem jednostek grzewczych 41 rozmieszczonych w pobliżu trzpienia 50, w regularnych odstępach dookoła drogi, którą rura 2 przesuwa się przez urządzenie 40. Każda jednostka grzewcza 41 dostarcza rurze 2 regulowaną ilość ciepła. Jednostki grzewcze 41 są ustawione w taki sposób, że każda z nich może wywierać wpływ na temperaturę tworzywa sztucznego rury 2 w wybranym fragmencie obwodu rury 2. Zespół grzewczy 40, doprowadza rurę 2 do temperatury o dokładnie wyznaczonej wielkości, charakterystycznej dla orientacji dwuosiowej cząsteczek tworzywa sztucznego.

Stosując zespół grzewczy 40 zapewnione jest wpływanie na opór napotykany przez rurę 2, podczas przeciągania na trzpieniu 50.

Jak to przedstawiono na fig. 3 trzpień 50 jest połączony z wytłaczarką 1 (nie pokazaną) za pomocą cięgna 51. Trzpień 50 zawiera część podgrzewaną 52, mającą cylindryczną część wlotową50a i stożkowączęść poszerzoną 50b, oraz z części chłodzoną53, zawierającą cylindryczną część wylotową 50c.

Dysk o kształcie pierścienia 54 wykonany z materiału izolującego cieplnie, takiego jak tworzywo sztuczne, jest umieszczony pomiędzy częścią podgrzewaną 52 i częścią chłodzoną 53 trzpienia 50. Podczas rozszerzania rury 2 na poszerzonej części trzpienia 50b pomiędzy wewnętrzną ścianą rury 2 i trzpieniem wytwarza się pierwszą i drugą warstwę płynu.

W przypadku pierwszej warstwy gorący płyn, na przykład gorącą wodę, dostarcza się przewodem 55 w cięgnie 51 do jednego albo większej ilości kanałów 56 wykonanych w części podgrzewanej 52 trzpienia 50 wykonanej z litego metalu. Każdy z kanałów 56 jest zakończony w zagłębionym rowku obwodowym 57, wykonanym z zewnętrznej powierzchni stożkowej części trzpienia 52. Płyn dostarczany przez przewód 55 tworzy warstwę pomiędzy rurą2 i cześciąpodgrzewaną 52 trzpienia 50 i wypływa z tego rowka 57 w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu rury 2. Gorący płyn wpływa następnie do pierścieniowej komory 58, ograniczonej uszczelnieniem 59, rurą 2 i częścią trzpienia 52. Płyn opuszcza komorę 58 przez kanał 60, umieszczony w cięgnie 51. Gorący płyn płynie w kierunku przeciwnym do ruchu rury 2 do czasu, aż przez nacisk styku pomiędzy rurą2 i trzpieniem 50, za rowkiem 57, na obszarze przejścia pomiędzy częścią stożkową 52 i częścią wylotową 53 trzpienia 50, ustawione zostanie skuteczne uszczelnienie w postaci uszczelniającej warstwy płynu.

W przypadku orientacji dwuosiowej rury wykonanej z PVC, temperatura gorącego płynu wynosi korzystnie około 95°C, przy czym ciśnienie płynu korzystnie nie jest wyższe, niż jest to konieczne do wytworzenia i utrzymania warstw płynu pierwszej i drugiej pomiędzy rurą 2 i podgrzewaną częścią trzpienia 52.

W przypadku drugiej warstwy płyn zimny, na przykład zimną wodę, dostarcza się przewodem 61, w cięgnie 51 do jednego albo większej ilości kanałów 62, wykonanych w części trzpienia 53 z litego metalu. Każdy z kanałów 62 jest zakończony w zagłębionym rowku obwodowym 63, wykonanym w zewnętrznej powierzchni części 53. Płyn przepływa z rowka 63 w kierunku przeciwnym do ruchu rury 2, do drugiego rowka obwodowego 64, usytuowanego w zewnętrznej powierzchni części trzpienia 53 i odpływał przez jeden albo więcej kanałów 65 do komory 66, znajdującej się za trzpieniem 50. W ten sposób pomiędzy częścią chłodzoną 53 trzpienia 50 i rurą 2 jest ustanowiona warstwa płynu. Komora 66 jest ograniczona elementem uszczelniającym 67, częścią cięgna 51 wystającą za trzpień 50 i częścią trzpienia 53. Płyn wpływający do komory 66 opuszcza komorę 66 przez przewód 69, umieszczony w cięgnie 51.

Rowek 63 jest oddalony o taką odległość od wylotowego końca części trzpienia 53, że nacisk styku pomiędzy rurą 2 i częściątrzpienia 53 stanowi skuteczne uszczelnienie w postaci pierwszej warstwy płynu. Nacisk ten jest wynikiem tendencji rury 2 do kurczenia się podczas ochładzania. Przepływ płynu zimnego pomiędzy częścią wylotową 53 trzpienia 50 i rurą 2 ochładza rurę 2 od wewnątrz natychmiast po tym, jak zostało spowodowane promieniowe rozszerzenie rury 2. W przypadku orientacji dwuosiowej PVC temperatura płynu zimnego wynosi korzystnie, podczas wprowadzania do przewodu 61, około 20°C.

Należy zauważyć, że grubość warstw płynu pomiędzy rurą 2 i częściami 52 i 53 trzpienia 50 jest na fig. 3 wyolbrzymiona.

177 266

Jak to wynika z powyższego objaśnienia oraz z fig. 3, rura 2 styka się z trzpieniem 50 na obszarze pomiędzy rowkiem 57 na części stożkowej i rowkiem 64 na części wylotowej 53 oraz na obszarze pomiędzy rowkiem 63 i tylnym końcem części wylotowej. Całkowity obszar kontaktu jest więc mniejszy, a tarcie pomiędzy trzpieniem 50 i rurą2 j est w dużej części zmniej szone. Z powodu tego zmniejszonego tarcia siła ciągnąca wywierana przez zespół ciągnący 20 (fig. 1) usytuowany na końcu urządzenia na rurę 2 za trzpieniem 50 nie jest zmniejszona do zera na skutek rozszerzenia rury 2 oraz siły cierne występujące pomiędzy rurą2 trzpieniem 50, ale nadal istnieje szczątkowa siła ciągnąca, działająca na rurę 2 przed trzpieniem 50. W wyniku tego rura 2 jest wyciągana z wyciągarki 1 z większą prędkością, niż zamierzana i w końcu rura 2 może pęknąć. Aby wyeliminować ten niepożądany efekt, elementy kontrolujące prędkość rury 12 (fig. 1), umieszczone pomiędzy wyciągarką 1 i trzpieniem 50 są w tym przypadku użyte do wywierania osiowej siły hamowania na rurę 2, to znaczy siły osiowej skierowanej od trzpienia 50. Ta siła hamowania jest uzyskana poprzez poruszanie się torów 14,15 elementów kontrolujących prędkość rury 12 w kierunku ruchu rury 2 z określoną wcześniej stałą prędkością. Bez elementów kontrolujących prędkość rury 2, które faktycznie hamują rurę 2, przy użyciu trzpienia 50 przedstawionego na fig. 3, rura 2 nie zostaje naciągnięta w jej kierunku osiowym, albo przynajmniej nie w odpowiedni sposób.

Z tego powodu należy ustanowić równowagę pomiędzy siłą ciągnącą wywieraną na rurę 2 przez zespół ciągnący 20 za trzpieniem 50 i siłąosiowa, wywieraną przez elementy kontrolujące prędkość rury przed trzpieniem 50. Równowaga ta jest uzyskana poprzez regulację prędkości obu zespołów.

Także obszar kontaktu pomiędzy rurą2 i trzpieniem 50 według niniejszego wynalazku, jest regulowalny, w celu umożliwienia kontrolowania sił tarcia pomiędzy trzpieniem 50 i rurą2. Spowodowane jest to dostarczeniem wielu trzpieni 50 o zmniejszających się położeniach rowków na zewnętrznej powierzchni trzpienia 50, albo poprzez dostarczenie trzpienia 50 ze środkami zaworowymi, pozwalającymi na wypłynięcie płynu z jednego albo większej ilości wybranych rowków usytuowanych na zewnętrznej powierzchni trzpienia 50.

Podczas rozruchu linii produkcyjnej przedstawionej na fig. 1, wyposażonej w trzpień 50 z fig. 3, nie może być utworzona żadna warstwa płynu pomiędzy rurą2 i trzpieniem 50 zaś zespół ciągnący 20 za trzpieniem 50 nie może pomóc w przeciąganiu rury 2 na trzpieniu 50. Podczas rozruchu, elementy kontrolujące prędkość rury 2 wywierająna rurę 2 siły popychające w kierunku trzpienia 50. Aby umożliwić wywieranie znacznej siły popychającej na rurę 2, pierwszy zespół chłodzący 4 powoduje wytworzenie zimnej warstwy zewnętrznej na ścianie rury 2.

Zgodnie z osiowymi siłami rozciągającymi działającym w rurze 2, pomiędzy zespołem popychającym 12 i trzpieniem 50, rura 2 dąży do kurczenia się w kierunku promieniowym. Efektowi temu przeciwdziała zimna warstwa zewnętrzna ściany rury 2, ale także zespół popychający 12 jest wyposażony w elementy powodujące naprężenia, które dociskają klocki 16 i 17 w kierunku rury 2, w celu utrzymania odpowiedniego promieniowego nacisku styku pomiędzy klockami 16, 17 i rurą 2.

W celu uzyskania stałej grubości uszczelniającej warstwy płynu pomiędzy częścią wylotową 53 trzpienia 50 i rurą 2, woda jest dozowana poprzez pompę posiadającą stałą wydajność. Podobnie do pompowania płynu gorącego jest użyta pompa tego samego typu.

Według fig. 3, rura 2 jest chłodzona zewnętrznie, po osiągnięciu orientacji w kierunku obwodowym. Dodatkowy zespół chłodzący 70 jest zamocowany w celu osiągnięcia tego chłodzenia zewnętrznego.

Za trzpieniem 50 jest umieszczona płyta 75 posiadająca otwór kalibrujący usytuowany w miejscu, przeciągania przez nią rury 2. Płyta 75 porusza się względem trzpienia 50, w kierunku oznaczonym strzalkąC na fig. 3. Za płytą 75 jest umieszczony zespół pomiarowy 80, określający grubość ściany i kształt przekroju rury 2 przemieszczającej się przez zespół pomiarowy 80. Sygnał odpowiadający pomiarom zespołu pomiarowego 80 dostarcza się do zespołu kontrolnego 81, które porównuje go sygnał z sygnałem opisującym pożądane wymiary rury 2. Na podstawie tego porównania kontroluje się położenie płyty 75 względem trzpienia 50.

177 266 m 266

Fig.2

177 266 <Ξ5

ώ • w—I

Pu os

177 266

Ε

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 70 egz Cena 4,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania dwuosiowo zorientowanej rury termoplastycznej, w którym wytłacza się rurę z tworzywa sztucznego w wytłaczarce a następnie, po ochłodzeniu, przeciąga się jąna trzpieniu w temperaturze orientacji tworzywa sztucznego, rozszerzając rurę w kierunku obwodowym na części poszerzonej trzpienia, przy czym przed umieszczeniem rury na części poszerzonej trzpienia, wywiera się na nią osiową siłę za pomocą elementów zespołu popychającego, umieszczonych przed trzpieniem, oraz siłę ciągnącą, za pomocą elementów ciągnących usytuowanych za trzpieniem, zaś tworzywo sztuczne rury ochładza się, doprowadzając materiał termoplastyczny zewnętrznej warstwy ściany rury do temperatury poniżej temperatury orientacji cząstek tworzywa sztucznego, przy czym ustala się grubość zewnętrznej warstwy ściany rury, przy której jest ona wytrzymała na siłę wywieraną poprzez elementy zespołu popychającego, znamienny tym, że podczas rozszerzania rury (2) na poszerzonej części trzpienia (50b), pomiędzy wewnętrzną ścianą rury (2) i trzpieniem (50) wytwarza się pierwszą i drugą warstwę płynu, przy czym pierwszą warstwę płynu formuje się pomiędzy ścianą rury (2) oraz częścią wlotową (50a) trzpienia (50), zaś płyn dostarcza się otworami (56,57) ukształtowanymi na zewnętrznej powierzchni części poszerzonej (50b) trzpienia (50), natomiast drugą warstwę płynu formuje się pomiędzy wewnętrzną ścianą rury (2) i częścią wylotową (50c) trzpienia (50).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas rozszerzania rury (2) na poszerzonej części (50b) trzpienia (50) ogrzewa się ją za pośrednictwem pierwszej warstwy płynu i schładza za pośrednictwem drugiej warstwy płynu.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ogrzewa się rurę (2) przed umieszczeniem na poszerzonej części (50b) trzpienia (50) za pomocą zespołu grzewczego (40), usytuowanego pomiędzy częścią poszerzoną (50b) trzpienia (50) i zespołem popychającym (12), przy czym zespół grzewczy (40) zawiera szereg jednostek grzewczych (41), rozmieszczonych wzdłuż obwodu rury (2), zaś ilość dostarczanego ciepła reguluje się niezależnie dla każdej jednostki grzewczej (41).
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że przed umieszczeniem rury (2) na trzpieniu, na rurę (2) oddziaływuje się siłą przekazywaną z zespołu popychającego (12), skierowanąw kierunku trzpienia (50).
5. 5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że po przeciągnięciu rury (2) na trzpieniu (50), ochładza się ją od wewnątrz za pomocą dodatkowego zespołu chłodzącego (70).