PL192642B1 - Zestaw do łączenia dwupowłokowych rur wykonanych z tworzyw sztucznych - Google Patents

Abstract

1. Zestaw do laczenia dwupowlokowych rur wykonanych z tworzyw sztucznych, które sa rurami o lekkiej konstrukcji, wytwarzanych z gladkiej rury wewnetrznej i pofaldowanej rury zewnetrznej polaczonej w jedna calosc z rura wewnetrzna, przy którym tuleja gniazdowa z wewnetrzna powierzchnia przygotowana do trzymania konca rury jest mocowana do ruro- wego konca zewnetrznej rury zwlaszcza po- przez spawanie obrotowe, znamienny tym, ze zawiera oddzielnie wytwarzany element trzpie- niowy z pierwsza czescia (7A) formujaca trzpien wtykowy, laczacy sie z tuleja gniazdowa (1), przy czym pierwsza czesc (7A) jest gladka od we- wnatrz i na zewnatrz, i sasiaduje z polaczona z nia w jedna calosc czescia (7B) formujaca tuleje, której wnetrze (10) jest dopasowane do zewnetrznej strony rury lekkiej konstrukcji (9) z tworzywa sztucznego. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zestaw do łączenia dwupowłokowych rur wykonanych z tworzyw sztucznych. Niniejszy wynalazek dotyczy układu służącego do łączenia rur plastykowych o podwójnej ściance, zwanych również rurami lekkiej konstrukcji.

Ścianki rur lekkiej konstrukcji tym się charakteryzują, że posiadają specjalną budowę zapewniającą im lekkość bez obniżania ich sztywności. Takie rury mogą być produkowane z litymi końcami ścianki, które mogą być kształtowane na gorąco w odpowiadające sobie końce czopowe i gniazda, nadające się do łączenia przy użyciu pierścieni uszczelniających. Alternatywnie, może być stosowany pierścień uszczelniający umieszczany w rowku znajdującym się w dwuściennej części ścianki rurowej, oraz specjalna tuleja gniazdowa. Ta tuleja gniazdowa może być przymocowana do końca dwuściennej rury, ze złączem na dwóch zewnętrznych wierzchołkach pofałdowania, metodą zgrzewania tarciowego.

W niektórych przypadkach wymagany jest gładki koniec czopowy, połączony w jedną całość z rurą lekkiej konstrukcji przy jej jednym końcu, oraz prosta tuleja gniazdowa z rowkiem pod pierścień uszczelniający, połączona w jedną całość z rurą lekkiej konstrukcji, przy drugim końcu. W opisie patentu europejskiego, publikacja numer 0385 465 B1, jest opisane takie rozwiązanie, gdzie sama rura lekkiej konstrukcji jest rurą dwuścienną (rura DW) o identycznej podstawowej budowie jak opisywana powyżej.

Częścią charakterystyczną rozwiązania opisywanego w wymienionej europejskiej publikacji patentowej jest to, że linia produkcyjna samej rury DW, obejmująca wytłaczarkę z narzędziami i z tyłu za nią, sprzężoną z nią, maszynę do fałdowania, w regularnych przedziałach czasowych wytwarza kawałek rury, który jest gładki zarówno wewnątrz jak i z zewnątrz, oraz to, że ten gładki kawałek rury ma nadaną mu taką samą średnicę jak średnica cylindrycznej powierzchni wewnętrznej w rurze dwuściennej. Gładki kawałek rury jest wtedy przecinany w miejscu około środka długości. Po przecięciu, często jeden koniec będzie sfazowany. W ten sposób jest uzyskiwany tak zwany „koniec czopowy”.

Drugi odcięty koniec gładkiego odcinka rurowego musi być wtedy uformowany, na gorąco, w tuleję gniazdową, dla połączenia z końcem czopowym przez wprowadzenie jego do takiej tulei gniazdowej. Sama tuleja gniazdowa i zespolony z nią rowek uszczelnienia pierścieniowego, są wykonywane znanymi sposobami, takimi jak formowanie na gorąco tulei gniazdowych na rurach z tworzyw termoplastycznych, które są gładkie zarówno wewnątrz jak i z zewnątrz.

Zasada, która jest opisywana w publikacji opisu patentu europejskiego 0385 465 B1, posiada w praktyce kilka wad i ograniczeń. Jednym z problemów jest uzyskiwanie dostatecznie dużych grubości ścianek w gładkim kawałku rury, takich żeby mogły być uzyskiwane wystarczająco duże grubości ścianek, w końcu czopowym i w tulei gniazdowej z jej rowkiem uszczelnienia pierścieniowego.

W praktyce produkcyjnej jest pożądane utrzymywanie ciężaru rury DW na poziomie tak niskim jak tylko to jest możliwe - jest to bowiem zamierzony cel rury DW. W zasadzie, rura DW zawiera w sobie dwie rurowe warstwy uformowanego materiału, które są wzajemnie koncentryczne jedna z drugą, gdzie warstwa wewnętrzna stanowi część profilu rurowego o pewnej grubości, podczas gdy część zewnętrzna, poddana specjalnej technice formowania, będzie wykazywała zewnętrzne pofałdowanie, i po uformowaniu będzie doprowadzona do takiej samej, lub innej, grubości ścianki na wierzchu pofałdowania.

We „wgłębieniu” profilu, pomiędzy dwiema fałdami, dwie warstwy materiału są razem stopione w jedną warstwę, i dlatego posiadają grubość, która w przybliżeniu jest sumą dwóch pojedynczych warstw, chociaż w praktyce często jest to trochę mniej niż ta suma, ponieważ stalowe bloki formujące, maszyny do fałdowania, które formują pofałdowanie od zewnątrz, często nieznacznie ściskają razem warstwy w tym „wgłębieniu”.

Przy stosowaniu znanej technologii produkcji rur DW trudno jest uzyskać wystarczająco dużą grubość ścianki w gładkim kawałku rury. Powód tego jest taki, że szybkość części maszyny do fałdowania, która będzie musiała formować gładki kawałek rury, musi być znacznie obniżona, w porównaniu do szybkości wytłaczarki wytłaczającej dwie koncentryczne warstwy materiału, która to szybkość znów jest podstawowym parametrem przy formowaniu ścianek rury DW, wewnętrznej i zewnętrznej.

To obniżenie szybkości w maszynie do fałdowania jest konieczne, ponieważ inaczej, uzyskiwana suma grubości warstw materiałowych, która daje rzeczywisty profil rury DW, odbiegać będzie od odpowiednio zamierzonej grubości ścianki, takiej żeby ścianka końca czopowego i ścianka tulei gniazdowej z rowkiem pod pierścień uszczelniający, stały się wystarczająco duże.

PL 192 642 B1

Podczas produkcji rur DW, pomiędzy dwiema wymienionymi warstwami materiału, które mają być uformowane zgodnie z profilem ścianki rury DW, będzie występować nadciśnienie powietrza.

Przedtem, zanim dwie warstwy materiału mogą być stapiane w jeden kawałek rury, powietrze spomiędzy warstw musi być usunięte. Doprowadza to do zmiany ciśnienia, od nadciśnienia rzędu 0,4 - 0,5x 10⁵ Pa, do podciśnienia. Jeżeli ta zmiana będzie zdarzać się zbyt szybko, warstwa wewnętrzna będzie się zapadać i proces technologiczny będzie poważnie zakłócany, albo nawet zupełnie przerywany.

Podczas formowania gładkiego kawałka, jak wspominano, szybkość maszyny do fałdowania musi być znacznie zredukowana w celu uzyskania wystarczającej grubości ścianki. Normalnie pociągnie to za sobą zredukowanie zwykłej prędkości pracy linii maszyn, przy której odbywa się produkcja rury dwuściennej. Skutkuje to mniej korzystną ekonomicznością produkcji.

Innym problemem jest to, że gładki kawałek rury, wskutek warunków wymaganych przez budowę maszyny do fałdowania, ma być formowany przez dwa zestawy stalowych od zewnątrz bloków formujących, uformowanych w kształt półmisków, które na zasadzie znanej techniki, zamykają się razem od zewnątrz na kawałku rury i formują powierzchnię rury od strony zewnętrznej w ten sam sposób jak inne bloki formujące formują zewnętrzną powierzchnię pofałdowań.

W praktyce zawsze się będą pojawiać dwie wzdłużne linie podziału, występujące na zewnątrz kawałka rury, w miejscu gdzie dwa zestawy bloków formujących zamykają się razem na zewnętrznej powierzchni rury. Te linie podziału nasilą się jak maszyna będzie wykazywać zużycie, a tym samym w praktyce łatwo będą powstawać przecieki w układzie plastykowej instalacji rurowej, ponieważ pierścień uszczelniający, który jest przeznaczony do umieszczania go w rowku, nie będzie dostatecznie uszczelniał zewnętrznej powierzchni końca czopowego, tam gdzie występują linie podziału.

Przecieki w układach instalacji rurowych zakopanych w ziemi, mogą powodować katastrofalne konsekwencje ekonomiczne dla dostawcy rur.

Innym problemem, który występuje w związku z warunkami konstrukcyjnymi i produkcyjnymi według opisywanej wyżej europejskiej publikacji patentowej, zwłaszcza tam gdzie są wytwarzane rury dwuścienne z tworzyw sztucznych poliolefinowych (z polietylenu, albo z polipropylenu), jest to, że takie tworzywa sztuczne są bardzo trudne do kształtowania poprzez formowanie na gorąco. Dlatego też będzie bardzo trudno uformować wystarczająco dokładnie tuleję gniazdową z rowkiem pod pierścień uszczelniający, za pomocą formowania na gorąco, co jest zakładane według wymienionej publikacji patentowej. Proces technologiczny formowania na gorąco musi przebiegać przy ponownym nagrzewaniu odnośnej części elementu rurowego, a po tym musi nastąpić rozszerzenie tej podgrzanej części kawałka rury w kierunku jednostki formującej stronę zewnętrzną. Rozszerzanie może nastąpić wtedy jak trzpień rozszerzający, lub miech gumowy, wchodzi wewnątrz do około polowy odcinka rury i dociska podgrzane tworzywo sztuczne do jednostki formującej stronę zewnętrzną, która to jednostka tym samym formuje zewnętrzne powierzchnie tulei. Kiedy tuleja gniazdowa z rowkiem pod pierścień uszczelniający jest w ten sposób kalibrowana w kierunku na zewnątrz, tolerancje we wnętrzu tulei gniazdowej i w rowku pod pierścień uszczelniający, które przesądzają o szczelności wykonywanych złącz, często nie stają się wystarczająco dokładne.

Głównym celem niniejszego wynalazku jest utworzyć zestaw, przy którym mogą być produkowane, i łączone, rury dwuścienne, bez występowania wad opisywanych wyżej. Celem związanym z tym zestawem jest otrzymanie, na jednym końcu rury, wewnętrznie gładkiego złącza, z połączonym w jedną całość pasowanym przylgowo gniazdem z pierścieniem uszczelniającym, oraz na drugim końcu rury, otrzymanie końca trzpieniowego, który jest gładki zarówno od wewnątrz jak i na zewnątrz, który to wymieniony koniec trzpieniowy posiada ten sam wymiar średnicy wewnętrznej co i rura dwuścienna. Pożądane jest także by używać koniec trzpieniowy w połączeniach ze standardowymi łącznikami (na przykład z łącznikami łukowymi i z rozgałęźnikami).

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest zestaw do łączenia dwupowłokowych rur wykonanych z tworzyw sztucznych, które są rurami o lekkiej konstrukcji, wytwarzanych z gładkiej rury wewnętrznej i pofałdowanej rury zewnętrznej połączonej w jedną całość z rurą wewnętrzną, przy którym tuleja gniazdowa z wewnętrzną powierzchnią przygotowaną do trzymania końca rury jest mocowana do rurowego końca zewnętrznej rury zwłaszcza poprzez spawanie obrotowe, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera oddzielnie wytwarzany element trzpieniowy z pierwszą częścią formującą trzpień wtykowy, łączący się z tuleją gniazdową (1), przy czym pierwsza część (7A) jest gładka od wewnątrz i na zewnątrz, i sąsiaduje z połączoną z nią w jedną całość częścią formującą tuleję, której wnętrze jest dopasowane do zewnętrznej strony rury lekkiej konstrukcji z tworzywa sztucznego.

PL 192 642B1

Część formującą trzpień wtykowy, oddzielnie wykonanej tulei, posiada średnicę zewnętrzną odpowiadającą zewnętrznym średnicom końców trzpieniowych standardowych łączników rurowych, takich jak łączniki łukowe i rozgałęźniki.

Ponadto część formująca trzpień wtykowy, rury lekkiej konstrukcji, ma wewnętrzną średnicę odpowiadającą wewnętrznej średnicy rury lekkiej konstrukcji.

Tuleja gniazdowa ma na swobodnym końcu powiększoną wewnętrzną średnicę pod pierścień uszczelniający.

Korzyści wynikające z takiej konstrukcji będą wyjaśnione w następującym dalej opisie zalecanego przykładu. Kiedy cel ten będzie spełniony i powstanie rura dwuścienna, która jest gładka od wewnątrz i pofałdowana na zewnątrz, z połączoną w jedną całość tuleją gniazdową pasowaną przylgowo i z rowkiem uszczelnienia pierścieniowego w niej się znajdującym, na jednym końcu rury, oraz z wtykiem trzpieniowym, który jest gładki od wewnątrz i na zewnątrz, na drugim końcu rury, gdzie w obu tych elementach występują takie same średnice wewnętrzne jak w rurze dwuściennej, wówczas przez niniejszy wynalazek zostaną rozwiązane problemy występujące w dotychczasowej technice.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym jest przedstawiony przekrój osiowy przez złącze rurowe rury dwuściennej, wykonane według niniejszego wynalazku.

Rysunek przedstawia element tulei gniazdowej 1, który jest najpierw uformowany wtryskowo, a następnie, poprzez zgrzewanie tarciowe, połączony z końcem rury DW złączem zachodzącym na wierzch dwóch zewnętrznie skrajnych fałd 2.

Element tulei gniazdowej 1 ma pierścień uszczelniający 4 znajdujący się w tulei przy końcu gniazda 3, który w złączu służy do uszczelniania powierzchni zewnętrznej 5 elementu trzpieniowego 6 zaprojektowanego i przygotowanego według wynalazku.

Dla dopasowania do elementu tulei gniazdowej 1, element trzpieniowy 6 jest uformowany z częścią trzpieniową 7A, która jest jednolita z częścią tulejową 7B.

Cały zespolony element trzpieniowy 6 z jego dwiema częściami 7A i 7B, jak również element tulei gniazdowej 1, są uprzednio formowane odlewaniem. Formowanie wtryskiem zapewnia bardziej dokładny kształt powierzchni i lepsze tolerancje, niż proces technologiczny, który jest przewidziany we wspominanej europejskiej publikacji patentowej. Wyrób i sposób, według niniejszego wynalazku, nie będą zatem wykazywały wad związanych z wzdłużnymi liniami podziałowymi, takich jakie występują na wyżej opisywanym końcu trzpieniowym, czyli nie będzie niedokładności w tolerancjach odnoszących się do powierzchni, które są ważne dla efektu uszczelniającego jaki daje pierścień złączowy.

Element trzpieniowy 6 jest, poprzez zgrzewanie tarciowe, połączony z wierzchem dwóch zewnętrznie skrajnych fałd rury dwuściennej 8, przy końcu rury przeciwległym do końca gniazdowego. Takie zgrzewanie tarciowe jest wykonywane przez tak zwane „spawanie obrotowe, gdzie element trzpieniowy 6 jest szybko obracany względem rury DW lekkiej konstrukcji 9. Wewnętrzną część cylindryczna 10 elementu trzpieniowego 6, która ma być przygrzana tarciowo do wierzchu fałd 8 na rurze DW lekkiej konstrukcji 9, ma średnicę, która jest nieco mniejsza niż średnica wierzchu fałd 11 przed wykonywaniem połączenia zgrzewaniem tarciowym. W ten sposób pojawia się grzanie tarciowe występujące w strefie zgrzewania u wierzchu fałd 8, takie że tworzywo sztuczne zarówno rury lekkiej konstrukcji 9 jak i elementu trzpieniowego 6, w tym miejscu topi się. W tym więc miejscu następuje tak zwane „zgrzewanie tarciowe i element trzpieniowy zostaje połączony w jedną całość z rurą dwuścienną lekkiej konstrukcji 9.

Grubość ścianki i geometria elementu trzpieniowego 6, wykonywanego formowaniem wtryskowym, są zupełnie niezależne od procesu produkcyjnego, w którym jest formowana dwuścienna rura lekkiej konstrukcji 9.

Sama rura DW lekkiej konstrukcji 9 jest wytwarzana bez zakłóceń, z optymalną szybkością produkcyjną, i nie jest niezbędne powiększanie grubości ścianki wykonywanej z dwu warstw materiału tworzących rurę, ponad to co powinno być potrzebne do zapewnienia rurze DW sztywności w układzie pierścieniowym, która to sztywność jest głównie nadawana rurze przez grubości ścianek 12 (wewnętrznej części rury DW), grubości ścianek 13 (wierzchu pofałdowania rury DW), grubości ścianek 14 (grubość rury DW we „wgłębieniach”), grubości ścianek 15 (bocznych powierzchni fałd), oraz przez średnicę wewnętrzną i przez średnicę zewnętrzną rury DW. Powierzchnia cylindryczna wnętrza elementu trzpieniowego jest oznaczona odnośnikiem liczbowym 16.

Rozwiązanie przedstawione na rysunku może być także tak zwymiarowane, że zewnętrzna średnica powierzchni 5 części trzpieniowej 7A tak jest spasowana, że koniec trzpieniowy mógłby być

PL 192 642 B1 używany do łączenia go ze standardowymi łącznikami (na przykład z łącznikami łukowymi i z rozgałęźnikami rurowymi).

Grubość końca trzpieniowego ogólnie może być zwymiarowana niezależnie od procesu wytwarzania samej rury DW i wten sposób uniknie się konsekwencji odnoszących się do parametrów produkcyjnych przy wytwarzaniu rury. Jest to bardzo ważne, ponieważ rura DW może wtedy być produkowana przy optymalnej szybkości produkcyjnej i przy tak dużym obniżeniu ciężaru jak jest to tylko możliwe w porównaniu do normalnych gładkich rur ze ściankami rurowymi wykonywanymi ze zwartego tworzywa.

Również i to jest ogromnie ważne, że wynalazek czyni możliwym produkowanie rur DWz połączonymi z nimi w jedną całość, końcem gniazdowym i końcem trzpieniowym, posiadającymi tę samą wysoką jakość w odniesieniu do kształtów geometrycznych, tolerancji i materiału, w powiązaniu z takimi aspektami jak uznanie, że koniec gniazdowy i koniec trzpieniowy są standardowymi, formowanymi wtryskiem, łącznikami rurowymi, które były powszechnie dostępne na rynku od kilku lat.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zestaw do łączenia dwupowłokowych rur wykonanych z tworzyw sztucznych, które są rurami o lekkiej konstrukcji, wytwarzanych z gładkiej rury wewnętrznej i pofałdowanej rury zewnętrznej połączonej w jedną całość z rurą wewnętrzną, przy którym tuleja gniazdowa z wewnętrzną powierzchnią przygotowaną do trzymania końca rury jest mocowana do rurowego końca zewnętrznej rury zwłaszcza poprzez spawanie obrotowe, znamienny tym, że zawiera oddzielnie wytwarzany element trzpieniowy z pierwszą częścią (7A) formującą trzpień wtykowy, łączący się z tuleją gniazdową (1), przy czym pierwsza część (7A) jest gładka od wewnątrz i na zewnątrz, i sąsiaduje z połączoną z nią w jedną całość częścią (7B) formującą tuleję, której wnętrze (10) jest dopasowane do zewnętrznej strony rury lekkiej konstrukcji (9) z tworzywa sztucznego.
2. 2. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że część (7A) formująca trzpień wtykowy, oddzielnie wykonanej tulei (6), posiada średnicę zewnętrzną odpowiadającą zewnętrznym średnicom końców trzpieniowych standardowych łączników rurowych, takich jak łączniki łukowe i rozgałęźniki.
3. 3. Zestaw według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że część (7A) formująca trzpień wtykowy, rury lekkiej konstrukcji (9), ma wewnętrzną średnicę (16) odpowiadającą wewnętrznej średnicy rury lekkiej konstrukcji (9).
4. 4. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że tuleja gniazdowa (1) ma na swobodnym końcu powiększoną wewnętrzną średnicę pod pierścień uszczelniający (4).