PL204206B1 - Sposób wytwarzania pojemnika i ściany o lekkiej konstrukcji i bezciśnieniowy termoplastyczny pojemnik, którego płaszcz stanowi lekka rura - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania pojemnika i ściany o lekkiej konstrukcji i bezciśnieniowy termoplastyczny pojemnik, którego płaszcz stanowi lekka rura.

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania lekkiej czołowej ściany pojemnika oraz bezciśnieniowego pojemnika termoplastycznego, którego płaszcz jest lekką rurą wytwarzaną ze spiralnie zwiniętego pustego profilu zaś czołowa ściana jest przymocowana poprzez spawanie.

Znane ze stanu techniki lekkie czołowe ściany termoplastycznych pojemników były wykonane z płaskiego dysku, uzbrojonego płaskiego dysku, pojedynczej warstwy lub uzbrojonej jednowarstwowej kopuły. Wadą tych wcześniej znanych rozwiązań czołowej ściany jest to, że zastosowany materiał tworzywa sztucznego musi być nadmiernie gruby dla uzyskania wystarczającej wytrzymałości i trwałości, które zwiększają koszty produkcji i utrudniają właściwy proces produkcji. Gdy stosowane są czołowe ściany w kształcie kopuły, grubość materiału może być nieco zmniejszona, jednak zużycie materiału z tworzywa sztucznego jest dość wysokie dla każdej czołowej ściany. Proponowano również, aby czołowa ściana pojemnika była cylindrycznie zakrzywiona, dzięki czemu byłaby wytwarzana z formowanego kształtownika, wycinana ze ściany lekkiej rury tego samego typu co rura tworząca płaszcz pojemnika. Po określonym czasie prostowania, wycięta część jest obcinana w celu utworzenia części dopasowanej do pojemnika, która to część łączona jest przez spawanie z wewnętrzną powierzchnią płaszcza. Zatem sztywny płaszcz uzyskuje się przy mniejszym zużyciu materiału niż w przypadku wcześniej wspomnianych rozwiązań, ale straci na tym w jakimś stopniu objętość netto pojemnika i jednocześnie dopasowywanie tej formowanej części do płaszcza jest trudnym i czasochłonnym działaniem.

Również znane są sposoby formowania na gorąco wytłaczanego termoplastycznego materiału dwuwarstwowego, w którym to materiale dwuwarstwowym, pomiędzy wewnętrzną warstwą a zewnętrzną warstwą, znajdują się podłużne kanały oddzielone od siebie ścianami działowymi. Dla zapobieżenia ściśnięcia tych kanałów i dla zachowania możliwie gładkich zewnętrznych powierzchni, na przykład opisy patentowe GB 2 039 824 i DE 2 802 180 proponują, aby końce poszczególnych kanałów były zamykane przez ściskanie ich ze sobą przed formowaniem na gorąco, dzięki czemu zamknięte w kanałach powietrze zapobiegnie ściśnięciu kanałów podczas formowania na gorąco.

Dla uproszczenia formowania materiału z tworzywa sztucznego w stanie plastycznym opis patentowy DE 2 228 713 proponuje zastosowanie próżni dla osiągnięcia efektu zasysania pomiędzy materiałem z tworzywa sztucznego a powierzchnią formy. Według opisu patentowego FR 2 607 434 stosowana jest próżnia pomiędzy każdą z dwóch powierzchni ścian formowanego tworzywa sztucznego a połówkami-form, podczas gdy według opisu patentowego DE 3 710 584 nie stosuje się żadnej formy, natomiast krawędzie formowanej części są utrzymywane w ustalonym położeniu a sprężone powietrze jest doprowadzane do jednej strony tej części i do wnętrza jej kanałów, co prowadzi do uwypuklenia się formowanej części do postaci kopuły.

Powszechną cechą wyżej wspomnianych znanych sposobów jest to, że formowane warstwy są stosunkowo cienkie, zaś ich celem jest głównie wytwarzanie świetlików oraz szklanych kopuł do lamp. We wspomnianych opisach patentowych nic nie wskazuje na to, że wyżej wymienione sposoby mogłyby być stosowane w produkcji czołowych ścian pojemnika. Co więcej, grube dwuwarstwowe arkusze nie mogą w całości być wytwarzane przez wytłaczanie, stąd również nie jest dostępny żaden materiał wyjściowy do zastosowania w takim sposobie formowania na gorąco.

Sposób wytwarzania pojemnika i ściany o lekkiej konstrukcji, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wytwarza się dużej wielkości termoplastyczną lekką rurę przez spiralne zwijanie i łączenie ze sobą pustego profilu z materiału termoplastycznego, odcina się część z takiej rury dla uformowania preformy czołowej ściany, ogrzewa się preformę do formowalnej postaci, tłoczy się preformę do postaci elementu o kształcie kopuły pomiędzy wypukłą a wklęsłą połówką formy, chłodzi się element o kształcie kopuł y gdy jest on ś ciskany pomię dzy poł ówkami formy, poddaje się obróbce mechanicznej krawędzie ochłodzonego elementu dla dopasowania przekroju powierzchni płaszcza rury oraz łączy się ze sobą płaszcz i czołową ścianę przez spawanie.

Korzystnie preformę ogrzewa się za pomocą emitera lub emiterów podczerwieni, pieca konwekcyjnego i/lub rozgrzanej formy.

Podczas dociskania połówek formy do bocznych powierzchni preformy, utrzymuje się próżnię pomiędzy każdą boczną powierzchnią a powierzchnią formującą połówek formy działającą na wspomnianą boczną powierzchnię.

Korzystnie wewnętrzna powierzchnia preformy jest naprężona podczas tłoczenia.

PL 204 206 B1

Korzystnie połówki formy są hartowane.

Obróbka mechaniczna ochłodzonego elementu składa się z obcinania tego elementu w celu dopasowania go do zewnętrznego płaszcza pojemnika, po czym usuwa się pas materiału tworzywa sztucznego z części krawędziowej wewnątrz zewnętrznej ściany elementu czołowej ściany, odpowiadający grubości płaszcza pojemnika.

Korzystnie połączeniem ze sobą elementu czołowej ściany i płaszcza pojemnika wyposaża się element czołowej ściany w dodatkowe wzmocnienie, korzystnie w formie opaski z metalu lub innego materiału otaczającej obwodową powierzchnię elementu czołowej ściany, a w obwodowej powierzchni elementu czołowej ściany wykrawa się pierścieniowy rowek przeznaczony na wzmacniającą opaskę.

Element czołowej ściany przymocowuje się do płaszcza pojemnika za pośrednictwem zarówno wewnętrznego jak i zewnętrznego szwu.

Korzystnie spajanie przeprowadza się za pomocą ręcznej wytłaczarki, wytłaczającego automatu, przy zastosowaniu metody zgrzewania tarciowego, zgrzewania elektrycznego lub zgrzewania doczołowego.

Bezciśnieniowy termoplastyczny pojemnik, którego płaszcz stanowi lekka rura, wytwarzana ze spiralnie zwiniętego pustego profilu i którego czołowa ściana o lekkiej konstrukcji jest przymocowana przez spawanie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jego czołowa ściana jest formowana do postaci kopuły i wycinana, w celu dopasowania do czołowej powierzchni wspomnianej rury, z lekkiej rury tego samego typu co rura tworząca płaszcz pojemnika.

Korzystnie czołowa ściana pojemnika wyposażona jest we wzmocnienie w kształcie opaski z metalu lub innego materiału opasującej jej obwodową powierzchnię.

Pojemnik stanowi studnię chłonną, której druga czołowa ściana w kształcie kopuły jest formowana na złączkę studni.

Przedmiot niniejszego wynalazku ma wyeliminować wspomniane problemy oraz umożliwić łatwy, szybki i oszczędny pod względem zużycia materiału sposób wytwarzania czołowych ścian pojemnika jak również umożliwić uzyskanie pojemnika wyposażonego w taką czołową ścianę.

Dzięki zastosowaniu opisanego wcześniej sposobu z łatwością uzyskuje się stabilną i lekką czołową ścianę pojemnika, a także przy korzystnych kosztach materiału, dzięki której to czołowej ścianie zmaksymalizować można pojemność netto pojemnika, przy czym produkcja takiego pojemnika nie jest możliwa przy zastosowaniu wcześniej znanych sposobów.

Ogrzewanie preformy czołowej ściany do uzyskania stanu plastycznego korzystnie przeprowadza się za pomocą emitera lub emiterów podczerwieni, pieca konwekcyjnego lub ewentualnie rozgrzanej formy. Podgrzewanie to można również przeprowadzać za pomocą kombinacji tych metod. Dla ogrzania do stanu plastycznego części o dużych rozmiarach wymagane jest wydajne i możliwie równomierne ogrzewanie tak, aby wszystkie części preformy, która ma być formowana, ogrzewane były w zasadzie w tym samym czasie.

W celu zagwarantowania tego, aby cał e powierzchnie preformy pozostał y w stycznoś ci z powierzchniami formy, gdy połówki formy są dociskane do siebie tak, aby grubość gotowej czołowej ściany o kształcie kopuły była wszędzie równa a ścianki działowe pomiędzy podłużnymi kanałami preformy podczas etapu formowania zachowywały swoją wysokość, pomiędzy każdą boczną powierzchnią a powierzchnią formy działającą na tę boczną powierzchnię utrzymuje się próżnię.

Podczas etapu formowania ta ściana stosunkowo grubej preformy, która ma być formowana do kształtu wypukłego, będzie poddana działaniu sił ciągnących skierowanych w płaszczyźnie tejże ściany, zaś ściana formowana do kształtu wklęsłego będzie ściskana w kierunku płaszczyzny tej ściany. Z tego wzglę du wystę puje tendencja, do pojawiania się na wypukł ej powierzchni wklę s ł o ś ci w każ dym podłużnym kanale, tak iż wypukła powierzchnia będzie mniej lub bardziej pofałdowana. W celu wyeliminowania tego efektu jeden wariant wynalazku proponuje rozciągające naprężanie wewnętrznej powierzchni preformy w czasie etapu ściskania.

Gdy część, formowana na kształt kopuły, zostanie ostudzona, jest obcinana do postaci okrągłego elementu pasującego do zewnętrznego płaszcza pojemnika, po czym tworzywo sztuczne usuwa się z krawędziowego obszaru wewnątrz zewnętrznej ściany elementu czołowej ściany, wzdłuż pasa odpowiadającego grubości płaszcza pojemnika. Tak otrzymuje się element czołowej ściany, którego zewnętrzna ściana tworzy kołnierz pokrywający całą czołową powierzchnię płaszcza, a krawędziowy obszar wspomnianego elementu czołowej ściany wystaje osiowo do wnętrza pojemnika w styczności z wewnętrzną ścianą płaszcza na odległość niemal równą jego grubości.

PL 204 206 B1

Element czołowej ściany, przed przymocowaniem go do płaszcza, może korzystnie być wyposażony w dodatkowe wzmocnienie. Takim dodatkowym wzmocnieniem korzystnie jest opaska otaczająca obszar materiału obrzeża elementu czołowej ściany, która to opaska może być wykonana z metalu, kompozytu lub podobnego materiału. W środnikowym obszarze obrzeża elementu czołowej ściany korzystnie może być wykonany, w wyniku maszynowej obróbki, pierścieniowy rowek przeznaczony dla tego rodzaju wzmacniającej opaski.

Element czołowej ściany według wynalazku przymocowany jest do płaszcza pojemnika zarówno za pośrednictwem wewnętrznego jak i zewnętrznego szwu. Spajanie może być przeprowadzane za pomocą ręcznej wytłaczarki, wytłaczarki automatycznej przy zastosowaniu metody zgrzewania tarciowego, metody zgrzewania elektrycznego lub ewentualnie zgrzewania doczołowego.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia częściowo wycięty widok lekkiej rury, z której ma być odcięta, preforma czołowej ściany, fig. 2 przedstawia widok perspektywiczny preformy czołowej ściany odciętej z rury według fig. 1, fig. 3 przedstawia schematycznie przykład konwekcyjnego pieca do zastosowania w wynalazku do ogrzewania preform, fig. 4 przedstawia schematycznie formowanie preformy do postaci elementu o kształcie kopuły, fig. 5 przedstawia schematycznie widok perspektywiczny pośredniej postaci formowanego elementu czołowej ściany, fig. 6 przedstawia schematycznie obróbkę mechaniczną krawędziowego odcinka elementu czołowej ściany zgodnie z kształtem czołowej powierzchni płaszcza pojemnika, fig. 7 przedstawia przykład metody ewentualnie zgrzewania wzmacniającego rozwiązania elementu czołowej ściany, a fig. 8 przedstawia szczegółowy widok mocowania czołowej ściany do płaszcza pojemnika.

Wytwarzanie czołowej ściany według wynalazku jest przeprowadzane w ten sposób, że najpierw lekka dużej wielkości termoplastyczna rura 1 wytwarzana jest przez spiralne nawijanie termoplastycznego pustego profilu 2 o prostokątnym przekroju poprzecznym wokół cylindrycznego obracającego się bębna lub odpowiedniej podpory i przez łączenie ze sobą przylegających kręgów pustego profilu 2 na przykład przez spawanie, przez co powstaje lekka rura 1 składająca się z zewnętrznej ściany 1a i wewnętrznej ściany 1b jak również spiralnie rozciągającej się działowej ściany 1c łączącej wymienione ściany, pomiędzy którymi znajduje się podobnie spiralnie rozciągający się kanał 2a.

Od ściany z termoplastycznej rury 1, wytwarzanej jak opisano powyżej, odcinana jest prostokątna zagięta część przeznaczona do wykonania preformy 3 czołowej ściany. Termoplastyczna preforma 3 przemieszczana jest na przykład do konwekcyjnego pieca 4, w którym jest ogrzewana do osiągnięcia stanu plastycznego. Następnie preforma 3 umieszczana jest pomiędzy dwiema połówkami formy 5a, 5b, z których jedna jest wypukłą połówką formy 5a z wypukłą powierzchnią w kształcie kopuły, a druga jest wklęsłą połówką formy 5b z wklęsłą powierzchnią w kształcie kopuły. Dla zapewnienia podczas tłoczenia kształtowego możliwie dokładnego dopasowania ścian 1a i 1b preformy 3 do powierzchni połówek formy 5a, 5b oraz dla utrzymania niezmienionego przekroju poprzecznego podłużnych kanałów 2a pomiędzy ścianami 1a i 1b, wewnętrzna ściana 1b preformy w czasie tłoczenia kształtowego może być utrzymywana w naprężeniu, jak schematycznie wskazano strzałkami FF na fig. 4. Dalej, korzystnie utrzymuje się próżnię pomiędzy odpowiednio połówkami formy 5a i 5b a ścianami 1a i 1b preformy 3, przynajmniej wtedy gdy połówki formy są wpychane na siebie.

Element formowany do postaci kopuły stygnie w czasie gdy ściskany jest pomiędzy połówkami formy 5a, 5b, po czym wycina się z niego dysk 6 w kształcie kopuły jak pokazano na fig. 5 o wymiarze równym zewnętrznej średnicy wytwarzanego pojemnika, jak schematycznie wskazano w lewej części fig. 6. Wycinanie korzystnie przeprowadza się w ten sposób, że preforma 3 wprawiona jest w ruch obrotowy wokół swojej centralnej osi a tnący nóż 7 zamontowany jest od wspomnianej osi w odległości odpowiadającej zewnętrznej średnicy wytwarzanego pojemnika. Podczas tego samego ruchu obrotowego lub na innym etapie działania, z krawędzi dysku 6 z wewnętrznej strony wypukłej zewnętrznej ściany dysku 6 odcinany jest pas mający szerokość odpowiadającą grubości płaszcza 8 wytwarzanego pojemnika, jak schematycznie pokazano z prawej strony fig. 6.

Obcinak 9 stosowany w mechanicznej obróbce krawędziowego odcinka elementu 6 czołowej ściany korzystnie może posiadać taki kształt, że jednocześnie wycina on pierścieniowy rowek w materiale krawędzi elementu 6 czołowej ściany, przeznaczony dla wzmacniającej opaski 10 z metalu, kompozytu lub innego materiału otaczającego element 6 czołowej ściany.

Gdy krawędziowy odcinek elementu 6 czołowej ściany zostanie poddany mechanicznej obróbce jak opisano powyżej, jest gotowy do przymocowania go do czoła płaszcza pojemnika, który to płaszcz składa się z lekkiej rury tego samego typu co ta, z której wycięto preformę 3 elementu 6

PL 204 206 B1 czołowej ściany. Element 6 czołowej ściany mocowany jest do płaszcza korzystnie poprzez spawanie zewnętrznego 11a i wewnętrznego 11b szwu za pomocą ręcznej wytłaczarki i/lub wytłaczarki automatycznej.

Claims (13)

1. Sposób wytwarzania pojemnika i ściany o lekkiej konstrukcji, znamienny tym, że wytwarza się dużej wielkości termoplastyczną lekką rurę (1) przez spiralne zwijanie i łączenie ze sobą pustego profilu (2) z materiału termoplastycznego, odcina się część z takiej rury dla uformowania preformy (3) czołowej ściany, ogrzewa się preformę (3) do formowalnej postaci, tłoczy się preformę (3) do postaci elementu (6) o kształcie kopuły pomiędzy wypukłą (5a) a wklęsłą (5b) połówka formy, chłodzi się element o kształcie kopuły (6) gdy jest on ściskany pomiędzy połówkami formy (5a, 5b), poddaje się obróbce mechanicznej krawędzie ochłodzonego elementu (6) dla dopasowania przekroju powierzchni płaszcza (8) rury oraz łączy się ze sobą płaszcz (8) i czołową ścianę (6) przez spawanie.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reformę ogrzewa się za pomocą emitera lub emiterów podczerwieni, pieca konwekcyjnego i/lub rozgrzanej formy.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas dociskania połówek formy (5a, 5b) do bocznych powierzchni preformy (3), utrzymuje się próżnię pomiędzy każdą boczną powierzchnią a powierzchnią formującą połówek formy działającą na wspomnianą boczną powierzchnię.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnętrzna powierzchnia (1b) preformy jest naprężona podczas tłoczenia.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że połówki formy (5a, 5b) są hartowane.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbka mechaniczna ochłodzonego elementu składa się z obcinania tego elementu w celu dopasowania go do zewnętrznego płaszcza pojemnika, po czym usuwa się pas materiału tworzywa sztucznego z części krawędziowej wewnątrz ze(6) wnętrznej ściany elementu czołowej ściany —— odpowiadający grubości płaszcza pojemnika.

v

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że przed połączeniem ze sobą elementu czołowej ściany (6) i płaszcza pojemnika wyposaża się element czołowej ściany (6) w dodatkowe wzmocnienie, korzystnie w formie opaski (10) z metalu lub innego materiału otaczającej obwodową powierzchnię elementu czołowej ściany.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że w obwodowej powierzchni elementu czołowej ściany (6) wykrawa się pierścieniowy rowek przeznaczony na wzmacniającą opaskę (10).

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że element czołowej ściany (6) przymocowuje się do płaszcza (8) pojemnika za pośrednictwem zarówno wewnętrznego (11b) jak i zewnętrznego (11a) szwu.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że spajanie przeprowadza się za pomocą ręcznej wytłaczarki, wytłaczającego automatu, przy zastosowaniu metody zgrzewania tarciowego, zgrzewania elektrycznego lub zgrzewania doczołowego.

11. Bezciśnieniowy termoplastyczny pojemnik, którego płaszcz stanowi lekka rura, wytwarzana ze spiralnie zwiniętego pustego profilu i którego czołowa ściana (6) o lekkiej konstrukcji jest przymocowana przez spawanie, znamienny tym, że jego czołowa ściana (6) jest formowana do postaci kopuły (6) i wycinana, w celu dopasowania do czołowej powierzchni wspomnianej rury, z lekkiej rury tego samego typu co rura tworząca płaszcz (8) pojemnika.

12. Pojemnik według zastrz. 11, znamienny tym, że czołowa ściana (6) pojemnika wyposażona jest we wzmocnienie (10) w kształcie opaski z metalu lub innego materiału opasującej jej obwodową powierzchnię.

13. Pojemnik według zastrz. 11, znamienny tym, że stanowi on studnię chłonną, której druga czołowa ściana (6) w kształcie kopuły jest formowana na złączkę studni.