PL204292B1 - Urządzenie do uszczelniania i oddzielania odcinka rury za pomocą ultradźwięków - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy urządzenia do płynoszczelnego uszczelniania i oddzielania odcinka rury za pomocą urządzenia do zgrzewania ultradźwiękowego zawierającego sonotrodę z dwiema, umieszczonymi w odstępie od siebie, pierwszymi powierzchniami zgrzewania, którym przyporządkowane są dwie drugie powierzchnie zgrzewania przeciwelektrody, oraz element oddzielający wystający ponad pierwsze powierzchnie zgrzewania i przebiegający pomiędzy dwiema pierwszymi powierzchniami zgrzewania, któremu przyporządkowane jest wybranie usytuowane pomiędzy dwiema drugimi powierzchniami zgrzewania przeciwelektrody.

W aparaturze i instalacjach techniki pomiarowej wzglę dnie chł odniczej wykorzystuje się rury, w których najpierw wytwarza się próżnię, a następnie napełnia się je gazem chłodzącym. W tym celu rury łączy się z elementem sprzęgającym. Po napełnieniu, odcinek rury od strony elementu sprzęgającego musi zostać oddzielony. Konieczne jest przy tym, aby rura prowadząca do instalacji względnie do aparatury takiej jak lodówka lub urządzenie klimatyzacyjne, zamknięta była płynoszczelnie.

Ze stanu techniki znane jest zgniatanie i lutowanie twarde. Stosuje się także technikę klejenia, przy której napełnioną rurę zamyka się pokrywą, która przyklejona jest do rury.

Jeżeli dokonuje się płynoszczelnego zamknięcia za pomocą lutowania twardego, to występuje wada, gdyż jeżeli rura nie zostanie uprzednio szczelnie zgnieciona to w nanoszonym lucie tworzy się gardziel, poprzez którą przechodzi gaz wychodzący z rury, tworząc w ten sposób nieszczelność. Niezależnie od tego odpowiednią technikę można wykorzystywać tylko przy płynach FCKW, gdyż są one niepalne.

Obecnie FCKW w znacznym stopniu zastępowany jest izobutanem, który jest jednak wysoce wybuchowy. Tak więc lutowanie twarde nie jest już możliwe. Dlatego też znalazło głównie zastosowanie zgrzewanie ultradźwiękowe, przy którym w jednym cyklu roboczym możliwe jest zgniatanie i płynoszczelne zamknięcie rury, w której najpierw wytwarza się próżnię, a następnie napełnia się ją gazem chłodzącym.

W znanych urzą dzeniach do zgrzewania ultradź wię kowego w celu pł ynoszczelnego zamknię cia rur, stosuje się sonotrody, które zawierają pierwszą powierzchnię zgrzewania, obok której przebiega element tnący. Odpowiednio, przyporządkowana przeciwelektroda, zwana także kowadłem, zawiera drugą powierzchnię zgrzewania przyporządkowaną do pierwszej powierzchni zgrzewania, obok której to drugiej powierzchni przebiega, w postaci krawędzi, element współpracujący z elementem tnącym.

W zależ noś ci od tego, czy tak zwany „prawy lub „lewy koniec rury prowadzi do elementu sprzęgającego, muszą być wykorzystywane różniące się narzędzia. Czysto teoretycznie można by pracować przy użyciu jednego narzędzia, o ile zostało by odpowiednio zmienione położenie urządzenia do zgrzewania ultradźwiękowego, to znaczy zaistniałoby możliwość, która jednak ze względów praktycznych nie może być brana pod uwagę.

Urządzenie wspomnianego rodzaju znane jest na przykład z DE-A-1479511. Za pomocą odpowiedniego urządzenia do zgrzewania ultradźwiękowego nie zgrzewa się tu i nie oddziela rur metalowych, lecz rury z tworzywa sztucznego. W tym celu sonotroda zawiera wystający element oddzielający, który wchodzi w odpowiednio dopasowane wybranie kowadła, podczas zgrzewania i oddzielania.

Publikacja US-A 4517790 dotyczy urządzenia do zgrzewania ultradźwiękowego służącego do zgrzewania opakowań z tworzywa sztucznego. Aby oddzielać folie, sonotroda zawiera osadzony nóż oddzielający, któremu przyporządkowane jest, w przeciwelektrodzie, wybranie o przekroju w kształcie V.

Aby wykonać styki za pomocą zgrzewania ultradźwiękowego sonotroda według US-A 3 976 240 zawiera wgłębienie od strony kowadła, które otoczone jest krawędzią oddzielającą.

Urządzenie do zgrzewania ultradźwiękowego według US-A 4 025 374 lub US 3 681 176, za pomocą którego zgrzewa się części z tworzywa sztucznego, zawiera sonotrodę z wystającym elementem oddzielającym, któremu przyporządkowana jest płaska powierzchnia kowadła.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest opracowanie urządzenia wspomnianego na wstępie rodzaju, za pomocą którego odcinek rury i bez zmiany narzędzia lub położenia urządzenia do zgrzewania ultradźwiękowego, może zostać oddzielony tak, że rura, niezależnie od tego po której stronie znajduje się odcinek, zostaje zamknięta płynoszczelnie. Również materiał powstający przy rozdzielaniu rury, zostaje przejęty bez problemów i bez zakłócania bieżącego procesu obróbki.

Według wynalazku zadanie to zostało w zasadzie rozwiązane przez to, że szerokość wybrania w obszarze od strony otworu, jest mniejsza ni ż szerokość obszaru wybrania przy jego dnie.

PL 204 292 B1

Według wynalazku narzędzia urządzenia do zgrzewania ultradźwiękowego są tak ukształtowane, że rura zostaje płynoszczelnie zamknięta na przestrzeni dwóch oddalonych od siebie obszarów, a następnie rozdziela się rurę pomiędzy uszczelnionymi obszarami. Tak wię c nie ma znaczenia, po której stronie oddzielany jest odcinek rury prowadzący do przyłącza takiego jak element sprzęgający. Oczywiście, obszar który jest rozdzielany, może być również zgrzany podczas stosowania ultradźwięków.

Ponieważ obszar wybrania od strony otworu jest węższy niż obszar od strony dna, a więc ma mniejszą szerokość niż obszar dna, więc powstaje korzyść, że materiał powstający przy oddzielaniu zbiera się w wybraniu tak, że bieżący proces obróbki lub kolejne procesy, nie są zakłócane. Przy tym, dodatkowo brzeg wybrania od strony otworu wykonany jest z ostrą krawędzią, aby ułatwić rozdzielenie rury od odcinka prowadzącego do przyłącza takiego jak element sprzęgający.

Zwłaszcza wybranie w przekroju poprzecznym ma od strony otworu prostokątny odcinek zewnętrznej i trapezowy odcinek wewnętrzny.

Dodatkowo, w obszarze dna wybrania znajduje się zagłębienie lub obniżenie służące do zbierania materiału.

Ponadto, szerokość elementu tnącego jest mniejsza od szerokości wzdłużnego wybrania przebiegającego od strony jego otworu. Poza tym, element tnący ma zasadniczo geometrię prostopadłościenną, której powierzchnia zewnętrzna zwrócona do przeciwelektrody ma kształt wklęsły tak, że tworzą się wzdłużne krawędzie tnące.

Ponadto pierwsze powierzchnie zgrzewania mają wypukłe przebiegające powierzchnie, które od strony elementu tnącego przechodzą w położone we wspólnej płaszczyźnie wewnętrzne odcinki, które przebiegają równolegle, lub w zasadzie równolegle względem zewnętrznej powierzchni elementu tnącego lub wyznaczonej przez niego płaszczyzny.

Dalsze szczegóły, zalety i cechy wynalazku wynikają nie tylko z zastrzeżeń i zawartych w nich cech jako takich i/lub w ich kombinacjach, lecz także z opisu korzystnego przykładu wykonania uwidocznionego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zasadniczy widok urządzenia do zgrzewania ultradźwiękowego, w celu wyjaśnienia jego działania, fig. 2 - widok z góry sonotrody urządzenia do zgrzewania ultradźwiękowego, według fig. 1, fig. 3 - widok z przodu sonotrody według fig. 2, fig. 4 sonotrodę według fig. 3 w powiększeniu i w wycinku, fig. 5 - widok z góry przeciwelektrody przyporządkowanej sonotrodzie według fig. 2 - 4, a fig. 6 przedstawia przekrój poprzez przeciwelektrodę według fig. 5.

W rurach potrzebnych na przykład do czujników termicznych, urządzeń klimatyzacyjnych lub lodówek, wytwarza się najpierw próżnię, a następnie napełnia się je gazem chłodzącym. Następnie konieczne jest hermetyczne zamknięcie rury. W tym celu, według fig. 1, odpowiednią rurę 10 na przykład kompresora 12, co nie ogranicza wynalazku, łączy się poprzez element sprzęgający 14 z urządzeniem wytwarzającym próżnię względnie z urządzeniem napełniającym gazem. Po wytworzeniu próżni w rurze 10 i napełnieniu jej gazem chłodzącym, rura 10 musi być na końcu zamknięta płynoszczelnie. Jednocześnie oddzielony musi zostać odcinek 16 prowadzący do elementu sprzęgającego 14.

Zgodnie z przykładem wykonania z fig. 1, rura 10 wystaje na lewo z kompresora 12, lecz jest także możliwe, aby wystawała ona na prawo z kompresora lub innego przyrządu techniki pomiarowej lub chłodniczej. Ażeby jednak niezależnie od położenia rury 10 względem elementu sprzęgającego 14 lub innych przyłączy, umożliwić niezawodne uszczelnienie i/lub zamknięcie i oddzielenie rury 10 od odcinka 18 prowadzącego do kompresora 12 lub odpowiedniego urządzenia, sonotroda 20 i przeciwelektroda lub kowadło 21 urządzenia do zgrzewania ultradźwiękowego, są tak wykonane, że powstają dwa uszczelnione zgrzane obszary, pomiędzy którymi oddzielona zostaje rura 10, to znaczy że odcinki 16 i 18 zostają od siebie oddzielone. Ma to tę zaletę, że odcinek rury 16 prowadzący do elementu sprzęgającego 14, również ze strony zewnętrznej zostaje zamknięty płynoszczelnie tak, że ze względu na nadciśnienie panujące w elemencie sprzęgającym 14, gaz nie może wypływać na zewnątrz poprzez odcinek rurowy 16.

Aby wykonać żądane dwa względem siebie oddalone szczelne obszary, sonotroda 20 ma dwie oddalone względem siebie powierzchnie zgrzewania 22, 24, pomiędzy którymi przebiega element tnący 26. Powierzchnie zgrzewania, 22, 24 składają się z na zewnątrz wypukłych obszarów 28, 30, które przechodzą w prostoliniowe i we wspólnej płaszczyźnie przebiegające wewnętrzne obszary 32, 34, które graniczą z elementem tnącym 26. Obszary 32, 34 w przykładzie wykonania przebiegają więc prostopadle do osi pionowej sonotrody 20.

PL 204 292 B1

Element tnący 26 w przekroju posiada kształt prostokątny, a więc geometrię prostopadłościanu, przy czym powierzchnia zewnętrzna 36 zwrócona do kowadła 21 ma przebieg wklęsły. Wskutek tego powstają w obszarze brzegowym elementu tnącego 26 krawędzie wzdłużne lub tnące 38, 40.

Odpowiednio do widoku w przekroju, sonotroda 20 względnie jej głowica, wykonana jest symetrycznie i w związku z tym zawiera dwa elementy tnące 26 i odpowiednio graniczące powierzchnie zgrzewania 20, 30, 32, 34.

Przeciwelektroda względnie kowadło 21 przyporządkowane sonotrodzie 20 względnie jej głowicy, ma w przekroju kształt prostopadłościenny z przebiegającymi od górnej strony dwiema drugimi powierzchniami zgrzewania 42, 44, które w znany sposób, mogą mieć strukturę żłobkowania krzyżowego.

Pomiędzy dwiema drugimi powierzchniami zgrzewania 42, 44, w przykładzie wykonania przebiega kanałowe, wzdłużne wybranie 46, które przechodzi przez powierzchnię czołową kowadła 21. Przy tym, wzdłużne wybranie 46 od strony otwartej ma mniejszą szerokość niż przy dnie. Ponadto w dnie 48 może znajdować się wgłębienie lub obniżenie 50, gdzie zbiera się względnie gromadzi materiał powstający wskutek cięcia.

Ponadto wzdłużne wybranie 46 swe wzdłużne krawędzie względnie brzegi 52, 54 ma wykonane jako ostre krawędzie, aby w żądanym zakresie zapewnić ścinanie materiału rury usuwanego pomiędzy obszarami rury 10 uszczelnionymi przez zgrzewanie, a który spada w obszar dna wzdłużnego wybrania 46.

Z widoku przekroju z fig. 6 wynika, że wybranie 46 w przekroju poprzecznym składa się z odcinka prostokątnego przebiegającego od strony otworu i odcinka trapezowego prowadzącego do dna 48, przy czym ścianki boczne tego trapezowego odcinka tworzą kąt α gdzie 10° < α < 30°.

Mimo że najkorzystniej jest, gdy wybranie 46 przyporządkowane elementowi tnącemu 26 wykonane jest jako wzdłużne wgłębienie w kowadle 21, to możliwe jest także stosowanie innej geometrii. Zwłaszcza nie jest konieczne, aby wybranie przechodziło przez kowadło 21 na jego powierzchniach czołowych. Istnieje także możliwość, że wybranie przechodzi w otwór przechodzący przez kowadło 21 prostopadle do drugich powierzchni zgrzewania 42, 44, poprzez który usuwalny jest materiał rury powstający przy cięciu.

Claims (10)

1. Urządzenie do płynoszczelnego uszczelniania i oddzielania odcinka rury za pomocą urządzenia do zgrzewania ultradźwiękowego, obejmujące sonotrodę z dwoma, względem siebie rozmieszczonymi w odstępie, pierwszymi powierzchniami zgrzewania, którym przyporządkowane są dwie drugie powierzchnie zgrzewania przeciwelektrody oraz zawierające pomiędzy dwiema pierwszymi powierzchniami zgrzewania usytuowany i przebiegający nad pierwszymi powierzchniami zgrzewania element oddzielający, któremu przyporządkowane jest wybranie znajdujące się pomiędzy dwiema drugimi powierzchniami zgrzewania przeciwelektrody, znamienne tym, że szerokość obszaru wybrania (46) od strony otworu jest mniejsza niż szerokość obszaru wybrania po stronie dennej.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wybranie (46) w przekroju, składa się z przebiegającego od strony otworu prostokątnego odcinka zewnętrznego i z trapezowego odcinka wewnętrznego.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w dnie (48) wybrania (46) znajduje się zagłębienie (50).

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że szerokość, korzystnie prostokątnego w przekroju elementu oddzielającego lub tnącego (26) jest mniejsza niż szerokość wybrania (46) przebiegająca od strony otworu.

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że powierzchnia (36) elementu oddzielającego lub tnącego (26) przebiegająca od strony przeciwelektrody wykonana jest jako wklęsła.

6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierwsze powierzchnie zgrzewania (22, 24) mają powierzchnię przebiegającą wypukło.

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że wypukło przebiegające powierzchnie (22, 24) od strony elementu oddzielającego lub tnącego przechodzą każdorazowo w wewnętrzny odcinek (32, 34) przebiegający we wspólnej płaszczyźnie, przy czym płaszczyzna ta przebiega równolegle względem powierzchni zewnętrznej (36).

PL 204 292 B1

8. Urządzenie przynajmniej według zastrz. 1, znamienne tym, że wzdłużne krawędzie (38, 40) elementu tnącego (26) wykonane są jako krawędzie ostre.

9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wybranie (46) jest wybraniem wzdłużnym, przechodzącym przez kanałowe czołowe powierzchnie przeciwelektrody (21).

10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że brzeg (52, 54) wybrania (26) od strony otworu wykonany jest jako krawędź ostra.