PL194009B1

PL194009B1 - Sposób wytwarzania rury z PTFE i zespół węża zawierający rurę z PTFE

Info

Publication number: PL194009B1
Application number: PL99348424A
Authority: PL
Inventors: Andrew John Whitworth
Original assignee: Hollingworth Helen; Lockwood Maura; Andrew John Whitworth; Whitworth Gillian
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2007-04-30
Also published as: DE69903665T2; ATE226698T1; CN1154798C; HUP0104860A3; HU0104860D0; USRE39968E1; CA2356859C; EP1141605B1; WO2000039494A1; HUP0104860A2; CN1334907A; US6394144B1; PL348424A1; EP1141605A1; DE69903665D1; HU229273B1; ES2186429T3; CA2356859A1; AU1881500A

Abstract

1. Sposób wytwarzania rury z PTFE, posiadaj acej zewn etrzne wr eby i wyst epy, z rury nie maj acej pokarbowa n o oryginalnej grubo sci scianki (W 0 ), znamienny tym, ze najpierw poddaje si e rur e z PTFE sile odkszta lcaj acej w temperaturze równej lub wy zszej od temperatury przechodzenia w zel PTFE, przy czym wytwarza si e wymuszone karbowania o scienionej sciance (W 1 ); a nast epnie ch lodzi si e rur e z PTFE do temperatury poni zej temperatury przechodzenia w zel PTFE, równocze snie kontynu- uj ac wymuszanie odkszta lcenia o scienionej sciance a z do utrwalenia karbowa n o scienionej sciance. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania rury z PTFE i zespół węża zawierający rurę z PTFE.

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania rury z politetrafluoroetylenu (PTFE), a zwłaszcza rury z PTFE do giętkich węży. W szczególności, wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania rury z PTFE o gładkim przewodzie do stosowania przy wytwarzaniu zespołu węży z wyłożeniem i zewnętrznym zabezpieczeniem węża.

Występują dwa podstawowe rodzaje wewnętrznego ukształtowania rury. Rury o gładkim przewodzie, jak to sugeruje nazwa, mają zasadniczo pozbawioną karbowań powierzchnię wewnętrzną. W przeciwień stwie do nich - rury wewnę trznie karbowane, jak wskazuje nazwa, zawierają liczne wyraźne wręby i wypusty. Oczywiście rury o gładkim przewodzie często nie są pozbawione „tąpnięć” i wgnieceń i mogą mieć pomarszczoną powierzchnię . Kontrastuje to ostro z wymuszonymi występami i wrę bami rury wewnę trznie karbowanej.

Znane są sposoby wytwarzania rury z PTFE. PTFE jest wyjątkowym materiałem, stosowanym do transportu środków spożywczych i chemicznych z powodu swojej odporności chemicznej i cech braku przyczepności. Jednak PTFE nie jest materiałem naturalnie elastycznym. Wytwarzanie giętkich rur z PTFE do określonych zastosowań, w szczególności do zastosowań wysokociśnieniowych, gdzie płyny, w szczególności gazy i pary, są pompowane przez te rury, okazało się trudne. W istocie, wcześniej uważano, że wiele karbowanych rur z PTFE nie będzie się nadawać do takich zastosowań, ponieważ oczekiwano, że „ścienianie” ścianek w celu uzyskania „giętkiego przewodu” może spowodować zwiększenie przenikania płynów.

Aby zmniejszyć przenikanie stosowano różne techniki, np. zwiększono grubość ścianek, zastosowano polimery wyższej klasy lub też przetwarzano polimery w celu zwiększenia krystaliczności. Zwiększenie grubości ścianek zmniejsza elastyczność końcowego wyrobu jak również zwiększa jego ciężar i koszt. Zwiększanie krystaliczności powoduje zwiększenie modułu giętkości materiału, a zatem zmniejsza jego elastyczność i to także powoduje skrócenie czasu życia giętkiego przewodu. Firma Du Pont, np., definiuje krystaliczność jako małą (50%), średnio dużą (72%) lub bardzo dużą (82%). Przy małej krystaliczności wyrób ma moduł giętkości 54 000 psi, a względna przenikalność gazowego CO2 wynosi 6; przy średnio dużej krystaliczności wyrób ma moduł giętkości 150 000 psi, a względna przenikalność gazowego CO2 wynosi 0,8, zaś przy dużej krystaliczności wyrób ma moduł giętkości 170 000 psi, a względna przenikalność gazowego CO2 wynosi 0,2.

Większość pofałdowanych wyrobów wytwarza się w procesach, które karbują lub składają wyrób w „harmonijkę” i mają one ściany o zasadniczo jednakowej grubości na całej długości. Typowe procesy zostały opisane na przykład w opisach GB 1543586 i GB 2293222.

W dokumencie GB 1543586 przedstawiono sposób wytwarzania spiralnie karbowanej gię tkiej rury z tworzywa sztucznego, w którym uprzednio uformowaną gładką giętką rurę karbuje się spiralnie za pomocą przesuwnego w kierunku osiowym trzpienia i obrotowej głowicy wytwarzającej spiralne rowki.

Natomiast w dokumencie GB 2293222 przedstawiono urządzenie do wytwarzania spiralnych rowków w termoplastycznych rurach zawierające trzpień, środki do ogrzewania rury, przeznaczone do ogrzania co najmniej części rury umieszczonej na trzpieniu do wstępnie określonej temperatury, oraz element wytwarzający spiralne rowki.

Z kolei dokument EP 474449 B1 ujawnia pofałdowaną rurę z tworzywa, którą poddano działaniu siły ściskającej, aby przemieścić materiał w obszarze wrębu. Przyłożona siła ściskająca była wystarczająca do wytworzenia plastyczności rury w temperaturze poniżej temperatury topnienia, poza jej punktem elastyczności. Można to osiągnąć w dowolnej temperaturze poniżej temperatury topnienia i omawiany dokument patentowy nie podaje niczego szczególnego na ten temat. Ponadto ten dokument patentowy dotyczy tworzyw sztucznych w ogólności i jest ukierunkowany na wytworzenie giętkości. Nie odnosi się szczególne względem PTFE (chociaż PTFE jest wyszczególnione) i nie dotyczy problemu wytwarzania rur o zwiększonej odporności na przenikanie gazów.

Sposób wytwarzania rury z PTFE, posiadającej zewnętrzne wręby i występy, z rury nie mającej pokarbowań o oryginalnej grubości ścianki według wynalazku charakteryzuje się tym, że najpierw poddaje się rurę z PTFE sile odkształcającej w temperaturze równej lub wyższej od temperatury przechodzenia w żel PTFE, przy czym wytwarza się wymuszone karbowania o ścienionej ściance; a następnie chłodzi się rurę z PTFE do temperatury poniżej temperatury przechodzenia w żel PTFE,

PL 194 009 B1 równocześnie kontynuując wymuszanie odkształcenia o ścienionej ściance aż do utrwalenia karbowań o ś cienionej ś ciance.

Rurę umieszcza się na trzpieniu i spiralne narzędzie zawierające koniec prowadzący i koniec następujący obraca się względem trzpienia z prędkością, przy której za pomocą końca prowadzącego przykłada się siłę odkształcającą powyżej temperatury przechodzenia w żel PTFE, zaś za pomocą końca następującego przykłada się siłę ograniczającą aż temperatura spadnie poniżej temperatury przechodzenia w żel PTFE i karbowania będą trwałe.

Stosuje się trzpień gładki cylindryczny.

Koniec następujący spiralnego narzędzia utrzymuje się w temperaturze poniżej temperatury przechodzenia w żel PTFE.

Wytwarza się wymuszone karbowania o grubości ścienionej ścianki mniejszej niż 25% oryginalnej grubości ścianki rury.

Korzystnie wytwarza się wymuszone karbowania o grubości ścienionej ścianki równej około 20% oryginalnej grubości ścianki rury.

Zespół węża zawierający rurę z PTFE posiadającą zewnętrzne wręby i występy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera oplot i co najmniej jeden osprzęt na końcach.

W rozwiązaniu według wynalazku rurę z PTFE poddaje się sile odkształcającej w temperaturze równej lub wyższej od temperatury przechodzenia w żel PTFE, by wytworzyć wymuszone karbowania o ścienionej ściance; a następnie chłodzi się rurę z PTFE do temperatury poniżej temperatury przechodzenia w żel z równoczesnym kontynuowaniem wymuszania odkształceń o ścienionej ściance aż karbowania ścienionej ściany będą trwałe.

Karbowana rura z PFTE wykonana sposobem według wynalazku wykazuje zwiększoną odporność, większą niż 7,6%, na przenikanie w porównaniu z rurą niekarbowaną, przy czym porównanie przeprowadzono między rurami o równej nominalnej średnicy otworu ID; jak również między rurami o równym ciężarze PTFE na jednostkę długoś ci.

Ta zwiększona odporność na przenikanie wskazuje na fakt, że produkt przetwarzany w ten sposób ma różną formę od produktu nie przetwarzanego w ten sposób. Można to potwierdzić za pomocą procedury przedstawionej w niniejszym opisie.

Zgłaszający odkryli, że przez obróbkę PTFE, który to termin obejmuje zmodyfikowany PTFE, możliwe jest obniżenie szybkości przenikania dla danej grubości PTFE. To, że PTFE przetwarzany w ten sposób zmienił formę można scharakteryzować przez zwiększoną odporność na przenikanie i zwię kszoną wytrzymał o ść na rozcią ganie.

Rura z PTFE może być wytwarzana na trzpieniu o zasadniczo tej samej wielkości co wewnętrzna średnica gładkiej cylindrycznej rury z PTFE uzyskanej przez wytłaczanie cienkościenne, tak że uzyskana rura to rura o gładkim przewodzie i o zewnętrznym karbowaniu. Uzyskana rura o gładkim przewodzie ma pomarszczony wygląd.

To, że odkształcenie stało się trwałe można stwierdzić przez wzrost wytrzymałości na rozciąganie pokazując, że odkształcenie stanowi odkształcenie „na granicy plastyczności”. Odkształcenie można dalej scharakteryzować tym, że jest ono odwracalne tzn. gdy odkształcony materiał jest ponownie ogrzewany do lub powyżej temperatury przechodzenia w żel bez siły ograniczającej na miejscu, powraca on zasadniczo do swojej oryginalnej formy.

Możliwe jest również stwierdzenie, czy PTFE był odkształcony w temperaturze powyżej lub poniżej temperatury przechodzenia w żel. Rura odkształcona poniżej temperatury przechodzenia w żel powróci częściowo lub zasadniczo do swojej oryginalnej formy w temperaturach poniżej temperatury przechodzenia w żel, podczas gdy rura odkształcona w temperaturze równej lub wyższej od temperatury przechodzenia w żel powróci tylko zasadniczo do oryginalnej formy w temperaturze równej lub wyższej od temperatury przechodzenia w żel.

Wzrost wytrzymałości na rozciąganie można zauważyć przeprowadzając prostą próbę.

Wzdłużny odcinek pobiera się z mającej karbowania rury wytworzonej zgodnie z wynalazkiem i mocuje się po każdej stronie wrębu. Następnie jest on rozciągany, aż odcinek pęknie przy wrębie. Oznaczając najpierw grubość i szerokość wrębu i rejestrując siłę przyłożoną tak, by rura pękła przy wrębie, można obliczyć siłę rozrywającą przypadającą na pole powierzchni przekroju. Następnie, inny odcinek rury jest ogrzewany powyżej temperatury przechodzenia w żel tak, że powraca do wyjściowej konformacji i odcinek jest następnie poddawany tej samej próbie tzn. jest rozciągany wzdłuż osi wzdłużnej rury. Typowe wyniki, które będą otrzymane to 41368 kPa (6000 psi) dla gładkiej rury oraz 75842 kPa (11000 Psi) dla rury mającej karbowania, wytworzonej zgodnie z wynalazkiem.

PL 194 009 B1

Właściwości dotyczące przenikalności rur PTFE odkształconych w ten sposób były całkowicie nieoczekiwane, ponieważ spodziewano się produktu, który byłby bardziej przenikalny w konsekwencji „ścienienia” ścianek.

Dla uniknięcia wątpliwości, termin „temperatura przechodzenia w żel”, tak jak jest stosowany w niniejszym tekś cie, odnosi się do temperatury, w której PTFE staje się bardziej przeź roczyste i amorficzne. Ma to miejsce w temperaturze między 325°C i 340°C, a zasadniczo przyjmuje się temperaturę 327°C. Temperatura ta niekiedy nieodpowiednio, w kontekście obróbki, jest zwana temperaturą topnienia, patrz np. D.I. McCaine „Co-polymers with hexafluoropropylene” (zob. str. 630).

Prawdziwa temperatura „topnienia” to temperatura, w której polimer topi się ze stanu żelu tworząc ciecz, w którym to punkcie zaczyna się także szybko degradować i odparowywać. Następuje to w temperaturze powyż ej 550°, przybliż ają c się do „czerwonego ż aru”, patrz np. R.J. Plunkett (wynalazca PTFE).

Bez zamiaru ograniczania się przez teorię, przyjmuje się, że w temperaturach powyżej 327°C dana przyłożona siła odkształcenia mniej prawdopodobnie spowoduje „nacięcie” niż to samo odkształcenie przyłożone w temperaturach poniżej 327°C. Ponadto, ponieważ materiał jest elastycznie odkształcony - w przeciwieństwie „nacięcia” - odnosi się korzyści z lepszej charakterystyki, np. ze zwiększonej odporności na przenikalność oraz zwiększonej wytrzymałości na rozciąganie. Te cechy charakterystyczne ujawniają się w zdolności karbowanych rur do powracania zasadniczo do oryginalnej formy przy ponownym ogrzewaniu powyżej 327°C bez siły ograniczającej na miejscu. Im większe „nacinanie” podczas obróbki, tym większa głębokość jakichkolwiek „wcięć”, które pojawiają się w produkcie, który powrócił do poprzedniej formy i tym mniej będzie on przypominał swoją oryginalną formę.

Przy temperaturach obróbki poniżej 327°C odkształcenia będą obejmować, dla siły krytycznej, odkształcenia poza punktem zerwania przy wydłużaniu produktu, które nie ulegną „naprawieniu”. Jedynie odkształcenia poza granicę plastyczności, a nie te poza punkt zerwania przy wydłużaniu produktu, powrócą do ich oryginalnego kształtu przy ponownym ogrzewaniu powyżej 327°C. „Nacinanie” może oczywiście także wystąpić w temperaturach powyżej temperatury przechodzenia w żel, jeśli odkształcenie spowodowane przez siłę jest wystarczające. Krytyczne odkształcenie będzie jednak mniejsze w temperaturze poniżej 327°C. Np. karbowana rura o gładkim przewodzie przetwarzana poniżej temperatury przechodzenia w żel będzie, powyżej krytycznego odkształcenia, wykazywać znaczące nacięcie. Poniżej tego krytycznego odkształcenia rura może być jedynie ścieniona w obszarze wrębu do wielkości pomiędzy jedną trzecią a jedną czwartą jej oryginalnej grubości. W przypadku obróbki w temperaturach powyżej temperatury przechodzenia w żel, rura może być ścieniona do około jednej piątej jej oryginalnej grubości bez wykazywania „nacięć”.

Termin „powraca zasadniczo do oryginalnej formy” w zamierzeniu ma oznaczać, że rura, która powróciła do poprzedniej formy nie ma znaczących pokarbowań, chociaż może wykazywać oznaki ograniczonego uszkodzenia spowodowanego przez odkształcenia poza wydłużenie przy punkcie zerwania w formie wcięć lub nacięć. Jednak produkt powróci do zakresu 20%, korzystniej 10%, a zwł aszcza 5% jego oryginalnej gruboś ci W0 ś cianki.

Ponieważ siła przyłożona do rury, by utworzyć wręby jest 3-wymiarowa nie można jej łatwo wyznaczyć. Jednak odkształcenie można zmierzyć, jak wskazano powyżej. Ogólną zasadą jest, że większe odkształcenia można osiągnąć bez „nacięć” przy wyższych temperaturach. Powyżej 327°C odkształcenie bez „nacięć” jest około 20% większe niż poniżej 327°C, jak wskazano przez większe ścienienie, które może być uzyskane, gdy obróbkę wykonuje się w temperaturach powyżej temperatury przechodzenia w żel. Oczywiście odkształcenia nie mogą być utrwalone powyżej 327°C, zatem by utrwalić odkształcenia musi być utrzymywana siła ograniczająca, gdy temperatura spada do poniżej 327°C, tak że odkształcenia stają się trwałe.

Przedmiot wynalazku do realizacji sposobu wytwarzania rury w przykładach wykonania został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat procesu wytwarzania rury z PTFE, fig. 2 przedstawia powiększony przekrój segmentu rury z PTFE obejmującego zewnętrzne wręby i wystę py oraz gładki przewód wewnętrzny, fig. 3 przedstawia częściowy przekrój perspektywiczny zespołu przewodu giętkiego obejmującego rurę (wyłożenie rury) według wynalazku, fig. 4 przedstawia wykres pokazujący maksymalne ciśnienie robocze względem temperatury dla rur PTFE według wynalazku o różnych wymiarach, fig. 5 przedstawia wykres natężenia przepływu względem spadku ciśnienia dla rur według wynalazku o różnych wymiarach, fig. 6 przedstawia schemat przyrządu stosowanego do przeprowadzania próby przenikalności.

PL 194 009 B1

Wynalazek jest dalej zilustrowany z powołaniem na tablicę, która podaje specyfikację szeregu zespołów rur i węży o różnych wielkościach.

Na koniec, podano przykłady wraz z danymi porównawczymi, pokazujące zwiększoną odporność na przenikanie rury przetwarzanej zgodnie z wynalazkiem.

Jak to uwidoczniono na fig. 1, gładką cylindryczną rurę 10 z PTFE uzyskaną przez wytłaczanie cienkościenne o wewnętrznej średnicy I.D. 25,4 mm i grubości W0 2,29 mm ogrzewano do 380°C na trzpieniu o odpowiedniej wielkości. Narzędzie o wewnętrznej średnicy, która była większa niż zewnętrzna średnica trzpienia, lecz mniejsza niż łączna średnica zewnętrznej średnicy trzpienia i podwójnej grubości W0 ścianki plastikowej rury, doprowadzono do kontaktu z rurą, tak że jej prowadzący koniec przyłożył ciśnienie wystarczające, by przemieścić materiał tworząc karbowaną rurę 12 o gładkim przewodzie obejmującą wręby 14 (o grubości W1 ścianki w miejscu wrębu) i występy 16 (o grubości W ścianki w miejscu występu), równocześnie utrzymując rurę w temperaturze powyżej temperatury przechodzenia w żel. Następujący koniec narzędzia był utrzymywany w temperaturze poniżej temperatury przechodzenia w żel, tak że następujący koniec narzędzia chłodził karbowaną rurę do temperatury poniżej temperatury przechodzenia w żel, równocześnie przykładając siłę ograniczającą, tak że karbowania stały się trwałe. Spiralne narzędzie obracano względem trzpienia z prędkością 18 obrotów na minutę, tak że prowadzący koniec przyłożył 3-wymiarową siłę odkształcenia powyżej temperatury przechodzenia w żel, a następujący koniec przyłożył siłę ograniczającą, aż temperatura spadła poniżej temperatury przechodzenia w żel i karbowania stały się trwałe. Pod tym względem, każdy odcinek rury mającej karbowania był poddawany siłom ograniczającym w obrębie narzędzia przez około 1 min.

Oczywiście stosując ten sposób można wytworzyć różne kształty. W jednym wykonaniu można utworzyć jednokrotne pofałdowanie spiralne. Alternatywnie można utworzyć wielokrotne pofałdowania spiralne, pofałdowania pierścieniowe, pofałdowania osiowe lub ich kombinację.

Ścianka w miejscu wrębu powinna być ścieniona od 60% do 5%, korzystnie od 50% do 5%, jej oryginalnej grubości W0. W przypadku w pełni pofałdowanego kształtu ścianka w miejscu wrębu powinna być korzystnie ścieniona od 40% do 20% jej 10 oryginalnej wartości, a dla kształtu o gładkim przewodzie od 30% do 20%.

Korzystnie kształtuje się raczej promienistą niż kwadratową krawędź ścienionego obszaru.

Co się tyczy szerokości ścienionej powierzchni, wychodząc od oryginalnej grubości W0 ścianki, szerokość powinna wynosić 10% - 200% grubości W ścianki przy występie dla konstrukcji typu gładkiego przewodu i typowo 30 - 600% grubości ścianki przy występie w przypadku konstrukcji w pełni pofałdowanych. W miarę jak szerokość wyraża się przez coraz wyższy procent, giętkość produktu wzrasta.

Rura 12 z PTFE ma przy wrębie grubość W1 ścianki mniejszą niż grubość W ścianki przy występie, wtedy gdy grubość W1 ścianki przy wrębie zmniejszy się podczas ściskania rury od standardowej grubości W0 ścianki dla przemieszczenia materiału.

Ponadto ściskanie i przemieszczenie mogą powodować, że grubość W ścianki przy występie będzie większa niż w przypadku oryginalnej grubości W0 ścianki.

Jak zilustrowano na fig. 1, uzyskana rura może wrócić do jej formy wyjściowej przez ponowne ogrzanie rury 12 powyżej jej temperatury przechodzenia w żel bez stosowania siły ograniczającej na miejscu.

Wyniki prób przenikalności dla rur próbki 1 i próbki 2

Dwie próbne rury poddano badaniu przenikalności stosując przyrząd zilustrowany na fig. 6. Przyrząd obejmuje zasilanie 50 helem, regulator 52 ciśnienia, rurę łączącą 54 i zawór upustowy 58. Badaną próbkę 56 podłączono między rurą łączącą 54 i zaworem upustowym 58. Badana próbka była zanurzona poziomo w łaźni wodnej 60, a osłona zbierająca 62 oraz kolumna kalibrująca 64 były umieszczone nad nią. Próbki 56, które są rurami z PTFE o znanej długości, opleciono i zastosowano osprzęt na obydwu końcach.

Przed badaniem przyrząd najpierw oczyszczono, by zapewnić, że w próbce pozostanie jedynie hel (przyrząd utrzymywany pionowo, przy czym zawór spustowy jest jego dolnym końcem). Próbkę następnie zanurzono w łaźni wodnej, podtrzymując poziomo, i ciśnienie helu zwiększono do ciśnienia próbnego. Przyrząd pozostawiono przez minimum 30 min, by umożliwić osiągnięcie stacjonarnego przenikania. Osłonę zbierającą umieszczono nad próbką, przy czym woda wypełniała zarówno próbkę jak i kalibrowaną kolumnę zbierającą.

Zbieranie całości przenikającego gazu mierzono w czasie i ilość zapisywano. Procedurę powtarzano szereg razy, by zapewnić osiągnięcie stacjonarnego przenikania i by wyniki były powtarzalne.

PL 194 009 B1

Warunki prób

Hel klasy technicznej pod 29,6 At (30 Bar) w temperaturze pokojowej.

Przeciek oznaczano następująco po osiągnięciu stacjonarnego przenikania w próbkach:

Próbka 1. Gładka rura cylindryczna o średnicy wewnętrznej 25,4 mm i grubości ścianki 2,29 mm opleciona stalą, z osprzętem na każdym z końców.

Próbka 2. Karbowana rura o gładkim przewodzie o średnicy wewnętrznej 25,4 mm uzyskana przez obróbkę próbki 1 zgodnie z metodyką opisaną z powołaniem na fig. 1 opleciona stalą, z osprzętem na każdym z końców.

Wyniki prób

Próbka 1 Szybkość przeciekania 220 cm³/h/m.

Próbka 2 Szybkość przeciekania 150 cm³/h/m.

Ponieważ ciężar rury na jednostkę długości w próbce 2 wynosił około 20% mniej niż ciężar materiału na jednostkę długości próbki 1, liczby dostosowano, by uzyskać wartości dla rury o danym ciężarze.

Zatem specyficzne zwiększenie odporności na przenikanie wyniosło

220 x 5

150 4

1,83

Innymi słowy, specyficzne przenikanie zmniejszono w stosunku 1:0,55. Ponadto zwiększono giętkość. Pod tym względem, próbka 1 tworzy „supeł” przy promieniu zginania 381 mm podczas gdy próbka 2 tworzy „supeł” przy promieniu zginania 63,5 mm.

Jako dalszą próbę, wykonano porównanie między rurą o gładkim przewodzie mającą zewnętrzne karbowania wykonaną sposobem według wynalazku i rurą wykonaną w pełni w temperaturze poniżej 327°C.

Wyniki porównania podano poniżej:

₃

Próbka 3 (Rura gładka). Szybkość przeciekania 241 cm³/h/m

Próbka 4 (Rura mająca zewnętrzne karbowania przetwarzana poniżej 327°C). Szybkość przeciekania 224 cm³/h/m.

Próbka 5 (Rura mająca zewnętrzne karbowania przetwarzana powyżej 327°C i poniżej 550°C) ₃ i chłodzona poniżej 327°C stosując siłę ograniczającą). Szybkość przeciekania 148 cm³/h/m.

Liczby są szybkościami przenikania helu przy 29,6 At (30 Bar) w temperaturze pokojowej.

Poniżej 327°C występuje dostrzegalna poprawa o 7,6%, podczas gdy powyżej 327°C występuje bardzo znacząca poprawa o 62,8%.

W praktyce stwierdzono, że najlepsze wyniki osiąga się, gdy temperatura wynosi między 327°C-450°C, korzystniej między 327°C-420°C, ponieważ odkształcenie osiąga się bez naprężania materiału poza limit zerwania przy wydłużaniu w dowolnej pozycji w konfiguracji karbowanej. Limit wydłużenia wzrasta wraz z temperaturą obróbki.

Podczas gdy wynalazek opisano z powołaniem na karbowaną rurę o gładkim przewodzie, dla specjalisty będzie widoczne, że ze sposobu według wynalazku można odnieść korzyści w przypadku karbowanych rur o różnych konfiguracjach.

Rura przedstawiona powyżej, szczególnie o gładkim przewodzie z zewnętrznym karbowaniem, ma wiele zastosowań ponieważ eliminuje wady projektów bądź typowej rury o gładkim przewodzie lub mającej wewnętrzne i zewnętrzne karbowania giętkiego węża, znacznie poprawiając szereg poszczególnych parametrów charakterystyki technicznej.

Rurę można stosować jako wyłożenie węża w zespole węża. Obejmuje on (patrz fig. 2) integralne odcinki żebra (występy 16), które podtrzymują rurę względem oplotu, próżni i ciśnienia, oraz mocno ściśnięte odcinki usztywniające (wręby 14), pozostawiając gładką wewnętrzną powierzchnię 18, która jest pomarszczona i zapewnia doskonałą giętkość.

Wąż obejmujący rurę z PTFE według wynalazku o gładkim przewodzie mającą zewnętrzne karbowania wykazuje znaczącą poprawę właściwości w porównaniu z typowym karbowanym wężem (mającym wewnętrzne i zewnętrzne karbowania). Obejmują one:

• znacznie zwiększoną możliwość higienicznego czyszczenia wskutek ich gładkiego przewodu i wypolerowanego wykoń czenia powierzchni;

• natężenia przepływu, które są o ponad 100% wyższe.

PL 194 009 B1 • wartości znamionowe ciśnienia, które są o ponad 50% wyższe.

• odporność na przenikanie gazu, która jest o ponad 150% wyż sza;

• ż ywotność przewodu gię tkiego przy temperaturze i ciś nieniu, która jest ponad 50 razy wię ksza (zależnie od warunków próby).

Zespół węża zawierający rurę z PTFE według wynalazku zilustrowano na fig. 3. Obejmuje on rurę z wyłożeniem PTFE 20 z zewnętrznymi karbowaniami 22 w postaci występów 24 i wrębów 26 i gładkim przewodem wewnę trznym 28 z nieznacznymi pomarszczeniami 30. Wewnę trzną powierzchnię polerowano na gorąco. Rura z wyłożeniem ma rozszerzony koniec 32.

Zewnętrzna powierzchnia wyłożenia jest pokryta oplotem 34 na większości jej długości. Do końców rury przyłączono osprzęt 36. Czop 38 leży między rurą i oplotem i jest zabezpieczony tulejką 40.

Rura z wyłożeniem PTFE jest wykonana z PTFE (klasa węża) zatwierdzonego przez FDA lub też staje się antystatyczną przez dodanie np. sadzy.

Pierwsze z wymienionych rozwiązań jest przeznaczone do wszystkich zastosowań, gdzie przenoszone płyny nie są zbyt odporne elektrycznie. Natomiast drugie z wymienionych rozwiązań jest odpowiednie do stosowania tam, gdzie są transportowane płyny o oporności elektrycznej, takie jak paliwa, rozpuszczalniki lub freony. Antystatyczny charakter rury zapobiega szkodzącemu nagromadzaniu ładunku elektrostatycznego wewnątrz węża.

Wyjątkowe właściwości rur o gładkim przewodzie, mających zewnętrzne karbowania powodują, że są one odpowiednie do stosowania w okolicznościach, gdzie typowe węże z wyłożeniem PTFE nie byłyby odpowiednie.

W szczególności, węże o wielkości otworu 15 mm - 50 mm mogą być stosowane przy pełnej próżni do 130°C. Powyżej tego odporność na próżnię powinna być zmniejszona o 1% na każdy stopień ponad 130°C, fig. 4 przedstawia zależność między maksymalnym ciśnieniem roboczym (w barach) względem temperatury w °C dla szeregu wielkości węży.

Natężenia przepływu są także większe niż w przypadku typowego węża PTFE mającego karbowania.

W prostej konfiguracji, stosując wodę jako ośrodek do prób, można osią gnąć natężenia przepływu takie jak zilustrowano na fig. 5.

W praktyce, natężenia przepływu bę dą się zmieniać wraz ze zginaniem węża, lepkością płynu, projektem osprzętu na końcach i innymi parametrami, lecz w ogólnym przypadku natężenia przepływu będą 2-3 razy większe niż osiągnięte dla typowego karbowanego węża z PTFE.

Specyfikację typowych produktów zilustrowano w tabeli 1 poniżej.

Nominalna średnica otworu węża mm	Faktyczna średnica otworu mm	O/D rury mm	Rodzaj oplotu	O/D oplotu z kauczuku mm	Min. promień zginania mm	Maks. ciśnienie robocze bar	Min. ciśnie- nie pękania bar	Maks. długość ciągłego węża m	Ciężar na jednostkę długości kg/m
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
15	12,7	15,4	TO	-	60	10	40	20	0,15
SS	16,5	38	70	280	20	0,29
PB	18,0	38	35	140	20	0,22
SS, RC/FP/SI	22,0	60	70	280	20	0,39
20	19,0	23,0	TO	-	75	10	40	20	0,20
S5	24,4	50	60	240	20	0,40
PB	25,8	50	30	120	20	0,28
SS, RC/FP/SI	30,0	75	60	240	20	0,55

PL 194 009 B1 cd. tabeli

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
25	25,4	30,5	TO.	-	110	8	30	20	0,36
SS	31,9	70	50	200	20	0,63
PB	34,3	70	25	100	20	0,47
SS, RC/FP/SI	38,0	110	50	200	20	0,92
32	32	38,3	TO	-	130	6	24	20	0,45
SS	39,7	85	45	180	20	0,85
PB	42,1	85	23	90	20	0,72
SS, RC/FP/SI	45,7	130	45	180	20	1,15
40	38	45,0	TO	-	160	5	20	17	0,66
SS	46,8	100	40	160	17	1,10
PH	48,8	100	20	80	17	0,90
SS, RC/FP/SI	52,8	160	40	160	17	1,55
50	50,8	58,4	TO	-	230	3	12	10	1,25
SS	60,2	140	30	120	10	1,90
PB	62,2	140	15	60	10	1,60
SS, RC/FP/SI	66,2	230	30	120	10	2,56

Maksymalne temperatury robocze: Oplot SS -70°C do +260°C, Oplot PB -30°C do +90°C. SS, RC i SS, FP -40°C do +120°C, SS, SI -40° do +180°C.

Zmiana ciśnienia z temperaturą; Oplot SS jak dla fig. 4; Ciśnienie PB jak wyżej w całym zakresie temperaturowym; Klasy RC, FP i SI są dla fig. 4, lecz jedynie w zakresie temperaturowym dla szczególnej klasy.

Skróty:

TO Sama rura

SS Stal nierdzewna

PB Polipropylen

RC Pokryte kauczukiem

FP Ogniodporny

SI Pokryte kauczukiem silikonowym.

Rura z PTFE może być stosowana per se jako wąż lekkiej konstrukcji, w zastosowaniach, gdzie ciśnienia robocze są niskie i gdzie nie ma potrzeby ochrony fizycznej oferowanej przez oplot zewnętrzny.

Rura opleciona stalą nierdzewną (SS) jest stosowana w zastosowaniach związanych z wysokimi temperaturami i ciśnieniami roboczymi. Stosuje się drut ze stali nierdzewnej klasy 304 o dużej wytrzymałości na rozciąganie, by nadać maksymalną odporność na ciśnienie i zewnętrzną ochronę węża.

Wąż opleciony polipropylenem (PB) jest często korzystny w zastosowaniu związanym z częstym manipulowaniem i ruchem węża, i tam gdzie temperatury są w zakresie -30°C do +90°C.

PL 194 009 B1

Oplot PB jest lżejszy i jakiekolwiek zerwane żyłki nie przetną rąk operatora. Ponadto, oplot PB nie ma tendencji do korozji naprężeniowej związanej z chlorkami.

Można dostarczyć dodatkową zewnętrzną ochronę na oplocie.

W przypadku wię kszoś ci odpornych mechanicznie zastosowań , tam gdzie wąż moż e być poddawany szorstkiej obróbce i silnemu ścieraniu zewnętrznemu, jest dostarczone pokrycie kauczukowe i może także być dodane w przypadkach zastosowań sanitarnych, gdzie gładkość zewnę trzna i moż liwość czyszczenia mają pierwszorzędne znaczenie.

Korzystnym kauczukiem jest EPDM, który ma znakomitą odporność chemiczną i jest odporny na temperaturę aż do 120°C.

Inna ochrona zewnętrzna, którą można stosować obejmuje kauczuk ognioodporny; kauczuk silikonowy (odporny aż do 180°C i klarowny); pierścienie przeciw zacieraniu i zwoje ochronne.

Tworząc wąż można włączyć szeroki zakres osprzętu. Obejmuje on osprzęt z połączeniem obrotowym giętkiego przewodu (jak zilustrowano na fig. 3) lub osprzęt DIN 11851 (obejmowany jak i obejmuj ący); osprzęt z zaciskiem mimośrodowym, osprzęt wykorzystujący zjawisko tarcia oraz osprzęt SMS i RT T.

Claims

1. Sposób wytwarzania rury z PTFE, posiadającej zewnętrzne wręby i występy, z rury nie mającej pokarbowań o oryginalnej grubości ścianki (W0), znamienny tym, że najpierw poddaje się rurę z PTFE sile odkształcającej w temperaturze równej lub wyż szej od temperatury przechodzenia w żel PTFE, przy czym wytwarza się wymuszone karbowania o ścienionej ściance (W1); a następnie chłodzi się rurę z PTFE do temperatury poniżej temperatury przechodzenia w żel PTFE, równocześnie kontynuując wymuszanie odkształcenia o ścienionej ściance aż do utrwalenia karbowań o ścienionej ściance.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rurę umieszcza się na trzpieniu i spiralne narzędzie zawierające koniec prowadzący i koniec następujący obraca się względem trzpienia z prędkością, przy której za pomocą końca prowadzącego przykłada się siłę odkształcającą powyżej temperatury przechodzenia w żel PTFE, zaś za pomocą końca następującego przykłada się siłę ograniczającą aż temperatura spadnie poniżej temperatury przechodzenia w żel PTFE i karbowania będą trwałe.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się trzpień gładki cylindryczny.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że koniec następujący spiralnego narzędzia utrzymuje się w temperaturze poniżej temperatury przechodzenia w żel PTFE.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytwarza się wymuszone karbowania o grubości (W1) ścienionej ścianki mniejszej niż 25% oryginalnej grubości (W0) ścianki rury.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wytwarza się wymuszone karbowania o grubości ścienionej (W1) ścianki równej około 20% oryginalnej grubości (W0) ścianki rury.

7. Zespół węża zawierający rurę z PTFE posiadającą zewnętrzne wręby i występy, znamienny tym, że zawiera oplot (34) i co najmniej jeden osprzęt (36) na końcach.