PL217807B1 - Sposób wytwarzania wielkowymiarowych rur strukturalnych z tworzyw termoplastycznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wielkowymiarowych rur strukturalnych z tworzyw termoplastycznych, przeznaczonych do instalacji technologicznych i przesyłowych dowolnych mediów.

Znane powszechnie sposoby wytwarzania rur z tworzyw sztucznych polegają na formowaniu z masy tworzywa termoplastycznego taśmy, spiralnym zwijaniu tej taśmy na obracającym się walcu oraz łączeniu ze sobą sąsiednich pasów tej taśmy metodą zgrzewania.

Znany jest z opisu patentowego polskiego zgłoszenia wynalazku nr P-349958 sposób łączenia termoplastycznych rur wytwarzanych poprzez spiralne nawijanie pustych profili, zwłaszcza o prostokątnym ich przekroju poprzecznym polegający na tym, że pusty profil tnie się przy końcu rury wzdłuż wewnętrznej bocznej ściany, przymocowanej do najbliższego z poprzedzających nawijanych zaokrągleń o przekroju, który przecina ten koniec profilu pod kątem prostym lub rozwartym przy równych rozmiarach wszystkich końców rur łączonych ze sobą. Następnie zaślepia się otwory w końcach uciętego profilu i przygotowuje się powierzchnie końców rur wzdłuż całego ich obrzeża, a dwie rury umieszcza się w jednej linii, tak aby wycięte końce profili zostały osiowo wyrównane, po czym w szczelinę pomiędzy tymi rurami wstawia się uformowany w kształcie dysku pierścień zgrzewający dopasowany do zewnętrznej i wewnętrznej średnicy rury i dociska się do siebie końce tych rur, a po podłączeniu do źródła prądu drutu rezystancyjnego tego pierścienia zgrzewającego dokonuje się rozgrzania tworzywa termoplastycznego znajdującego się w tym pierścieniu i w końcach rury, tak aby tworzywo to stopiło się i uformowało szef zgrzewniczy, po czym szef ten studzi się, usuwa się rdzenie podtrzymujące oraz pozostałe dodatkowe wyposażenie ze zgrzewanych ze sobą rur i odcina się łączące kable pierścienia zgrzewającego.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr PL207380 sposób wytwarzania rury z tworzywa termoplastycznego zaopatrzonej w identyfikator polegający na tym, że na trzpieniu walcowym urządzenia formującego nawija się śrubowo półwyrób z tworzywa termoplastycznego o profilu czworokątnym, a w utworzony rowek o stałym na całej długości rury zarysie i skoku wprowadza się element klinowy tego urządzenia, doprowadzając boczne ścianki nawijanego na trzpień półfabrykatu wewnątrz wydrążonego do stanu plastyczności. Równocześnie w rowek ten wprowadza się spiralnie element metalowy na przykład pręt lub płaskownik, a plastyczne spiralne ścianki nawijanego półwyrobu poddaje się ściskaniu siłami osiowymi doprowadzając do ich wzajemnego połączenia się ze sobą. Niedobór tworzywa pomiędzy tymi ściankami uzupełnia się analogicznym tworzywem termoplastycznym podgrzanym do temperatury jego płynięcia i wyrównuje się obie powierzchnie rury w miejscach połączenia tych ścianek, po czym tak uformowaną rurę poddaje się intensywnemu chłodzeniu.

Znany z polskiego opisu patentowego nr PL171396 sposób wytwarzania rur z tworzyw sztucznych polega na wytwarzaniu na wytłaczarce taśmy o płaskim profilu, która w sposób ciągły jest schładzana a następnie śrubowo nakładana na obracający się i przesuwający walec, przy czym taśma ta nakładana jest na zakładkę i jednocześnie spawana prętem wytwarzanym w sposób ciągły w wytłaczarce, który podawany jest pomiędzy zakładki taśmy, przed nawijaniem jej na walec.

Z kolei znany z polskiego opisu patentowego nr PL190939 sposób zwijania śrubowej rury ze wstęgi mającej złącza uformowane z obu jej stron i dostosowane do wzajemnego połączenia w zwijanej rurze, gdy złącza te zachodzą na siebie polega na tym, że wstęgę tę doprowadza się w osiowym kierunku względem osi zwijanej rury i przepuszcza się ją pomiędzy co najmniej jedną parą rolek napędzających umieszczonych wewnątrz śrubowej drogi. Następnie wstęgę tę przeprowadza się wokół zewnętrznej strony wielu obwodowo rozmieszczonych rolek prowadzących, stanowiących prowadnicę wstęgi wokół śrubowej drogi, na której powoduje się łączenie przyległych części brzegowych tej wstęgi pod wpływem sił działających na napędzaną wstęgę i siły reakcji powodowanej przez naprężenie wywołane w sąsiednich zwojach wstęgi. Podczas zwijania wstęgi ustawia się promieniowe położenia rolek prowadzących, zmieniając przez to obwodową długość zwijanej śrubowej rury, a kąty osi tych rolek względem osi wzdłużnej zwijanej rury reguluje się, zmieniając przez to kąt drogi śrubowej, przy czym regulację zarówno położeń promieniowych jak i kątów osi rolek prowadzących synchronizuje się tak, że gdy położenia promieniowe są rozszerzane, kąty maleją, by zmniejszyć przez to kąt drogi śrubowej. Zasadniczą wadą znanych sposobów wytwarzania rur z tworzyw sztucznych jest brak możliwości formowania spoiny od strony wewnętrznej wytwarzanej rury oraz brak możliwości uzyskiwania spoiny identycznej jak struktura ścianek rury i powstawanie stref niedogrzanych pogarszających jakość i trwałość wytwarzanej rury. Poza tym znane sposoby nie pozwalają na wytwarzanie rur

PL 217 807 B1 z tworzyw termoplastycznych, posiadających wewnątrz ich ścianek spiralny kanałek na całej długości wytwarzanej rury.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania rur strukturalnych wielkogabarytowych z tworzyw termoplastycznych o dużej trwałości i wytrzymałości na rozrywanie przy jednoczesnym zmniejszonym do maksymalnego minimum zużyciu tych tworzyw.

Sposób wytwarzania wielkowymiarowych rur strukturalnych z tworzyw termoplastycznych według wynalazku polega na tym, że w czasie procesu wytłaczania z tworzywa termoplastycznego na wytłaczarce półproduktu o prostokątnym i wewnątrz wydrążonym przekroju poprzecznym jego uprzednio obrobiony początkowy koniec podaje się na bęben urządzenia formującego rurę strukturalną, na którym w czasie jego obrotu nawija się spiralnie pierwszy zwój z tego półproduktu, który w strefie odstępu pomiędzy pierwszym bębnem i drugim współosiowo usytuowanym z nim bębnem tego urządzenia i o tej samej średnicy zewnętrznej łączy się punktowo z drugim spiralnie nawiniętym zwojem z tego półproduktu również na tym bębnie. Następnie oba te zwoje i dalsze zwoje nawijane spiralnie na bęben pierwszy przesuwa się na drugi niezależny bęben tego urządzenia, przy czym w czasie tego przesuwania z pierwszego bębna na drugi bęben dalszych nawijanych spiralnie zwojów półproduktu na pierwszy bęben prowadzi się równoczesne nagrzewanie ściany zewnętrznej i wewnętrznej obu uprzednio nawiniętych zwojów, to jest ich średnicy zewnętrznej i wewnętrznej, w tym jednego umieszczonego częściowo na drugim bębnie i drugiego umieszczonego częściowo na pierwszym bębnie do stanu plastyczności ich tworzywa. Jednocześnie w utworzoną pomiędzy nimi spiralną szczelinę wprowadza się tworzywo termoplastyczne ogrzane do temperatury jego plastyczności, zaś po wypełnieniu nim tej szczeliny na obu powierzchniach części wytwarzanej rury tworzywo to jest ściskane ze wszystkich stron i wygładzane na obu powierzchniach tej części rury, a następnie tak otrzymana część rury niezwłocznie jest ochładzana. Następnie cykl spychania z bębna pierwszego na drugi bęben kolejnego nawiniętego na pierwszy bęben zwoju spiralnego, ogrzewania ścian zewnętrznych i wewnętrznych średnic obu usytuowanych naprzeciw siebie zwojów spiralnych, wypełniania utworzonej pomiędzy nimi szczeliny uplastycznionym tworzywem termoplastycznym oraz trójstronnego ściskania go i wygładzania obustronnego powtarza się, aż do czasu otrzymania rury strukturalnej o żądanej długości. Wprowadzane do szczeliny utworzonej pomiędzy dwoma spiralnie nawiniętymi zwojami tworzywo termoplastyczne posiada właściwości chemiczno - fizyczno - mechaniczne identyczne jakie posiada tworzywo termoplastyczne półproduktu nawijanego na oba bębny urządzenia, przy czym odstęp pomiędzy usytuowanymi naprzeciw siebie i współosiowo tymi bębnami urządzenia jest mniejszy od szerokości półproduktu nawijanego spiralnie na te bębny. Korzystnie nagrzewanie górnej i dolnej ściany średnic zewnętrznych i wewnętrznych obu usytuowanych naprzeciw siebie zwojów oddzielonych szczeliną prowadzi się za pomocą górnej grzałki i dolnej grzałki urządzenia, a przesuwanie nawiniętych zwojów spiralnych z pierwszego bębna na drugi bęben dokonuje się za pomocą rolek spychających tego urządzenia korzystnie równomiernie rozmieszczonych wokół i nad pierwszym bębnem.

Zastosowanie w sposobie według wynalazku równoczesnego kontrolowanego nagrzewania dwóch sąsiednich spiralnych zwojów półwyrobu o profilu czworokątnym, nawijanego na bęben urządzenia oraz wprowadzanie w szczelinę utworzoną z dwóch sąsiednich zwojów uplastycznionego tworzywa tego samego rodzaju jak materiał półwyrobu i obustronne dociskanie z równoczesnym wygładzaniem otrzymanej spoiny łączącej ze sobą te zwoje oraz zastosowanie rolki dociskowo - spychającej działającej równolegle do osi wytwarzanej rury, pozwoliło na otrzymywanie rur wielkowymiarowych o najwyższej wytrzymałości na rozrywanie. Metoda formowania spoiny od strony wewnętrznej wytwarzanej rury pozwoliła na otrzymanie struktury spoiny jednorodnej i identycznej jak struktura ścianek nawijanego półproduktu, co łącznie z wyeliminowaniem stref niedogrzanych miało decydujący wpływ na jakość i trwałość otrzymanej rury z tworzywa termoplastycznego.

Przedmiot wynalazku został objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu blokowego zestawu urządzeń do wytwarzania wielkowymiarowych rur strukturalnych z tworzyw termoplastycznych, złożonych z zestawionych w linię technologiczną, w tym zestawu urządzeń do wytwarzania półproduktu w kształcie pręta o prostokątnym przekroju poprzecznym wewnątrz wydrążonego oraz sprzężonego z nimi zestawu urządzeń do wytwarzania z tego pręta tej rury, a fig. 2 - fragment wielkowymiarowej rury strukturalnej wytworzonej z tworzywa termoplastycznego w przekroju osiowym.

Sposób wytwarzania wielkowymiarowych rur strukturalnych z tworzyw termoplastycznych według wynalazku polega na tym, że w czasie wytwarzania z tworzywa termoplastycznego dostarczanego do zbiornika (1) linii technologicznej, polegającego na wytłaczaniu na wytłaczarce (2) półproduktu

PL 217 807 B1 prętowego (3) o prostokątnym przekroju poprzecznym i wewnątrz wydrążonego na dolnej powierzchni od strony czoła jego początkowego końca (4) wykonuje się kilka krótkich nacięć prostopadle usytuowanych do jego osi podłużnej, po czym tak przygotowany do dalszej obróbki koniec (4) tego półproduktu podaje się na pierwszy bęben (5) urządzenia (6) do wytwarzania z niego rury strukturalnej (7). Po wprowadzeniu w ruch obrotowy pierwszego bębna (5) nawija się na niego spiralnie pierwszy zwój (8) z tego półproduktu, a obroty tego bębna są wymuszane przez nawijany na niego półprodukt, który w strefie odstępu „L” pomiędzy pierwszym bębnem (5) i drugim bębnem (9) w znany sposób metodą spawania punktowego łączy się z początkiem nawijanego na pierwszy bęben (5) drugiego spiralnego zwoju tego półfabrykatu, przy czym rolki spychające (10) urządzenia (6) przesuwają nawijane spiralnie zwoje z pierwszego bębna (5) na drugi bęben (9), w tym dwa pierwsze zespawane ze sobą punktowo zwoje ułatwiające nawijanie dalszych zwojów z tego półproduktu. Oba te bębny (5 i 9) usytuowane są względem siebie współosiowo oraz naprzeciw siebie i posiadają identyczną średnicę zależną od wymiarów nawijanego półproduktu (3) i średnicy wytwarzanej rury strukturalnej (7), a odstęp „L” pomiędzy tymi bębnami jest mniejszy od szerokości „L1” półproduktu prętowego (3) nawijanego spiralnie na te bębny i jest on wielkością zmienną, zależną również od wymiarów tego półproduktu i średnicy wytwarzanej rury strukturalnej (7). W czasie przesuwania (spychania) z pierwszego bębna (5) na bęben drugi (9) dalszych nawiniętych spiralnie zwojów (8) z półproduktu prętowego (3) i nawijania na pierwszy bęben (5) kolejnych spiralnych zwojów z tego półproduktu prowadzi się równoczesne nagrzewanie za pomocą górnej zewnętrznej grzałki (11) i dolnej wewnętrznej grzałki (12) bocznych ścian (13) - górnej i dolnej prostokątnego nawiniętego profilu obu sąsiednich zwojów (14 i 15) do stanu plastyczności, a w utworzoną szczelinę (16) pomiędzy tymi zwojami wprowadza się za pomocą podajnika (17) tego urządzenia (6) tworzywo termoplastyczne (18) ogrzane do temperatury jego plastyczności o właściwościach chemiczno - fizyczno - mechanicznych identycznych jakie posiada tworzywo nawijanego półproduktu (3), przy czym pierwszych kilka zwojów spiralnych nasuniętych na drugi bęben (9) nie są połączone ze sobą tym tworzywem, które po wytworzeniu żądanej rury strukturalnej odcinane są od niej stanowiąc odpad produkcyjny. Poza tym w czasie wypełniania szczeliny (16) tym uplastycznionym tworzywem jest ono dociskane i wygładzane zarówno za pomocą rolek spychających (10) oraz zewnętrznych i wewnętrznych rolek dociskowych (19 i 20), po czym cykl spychania na drugi bęben (9) kolejnego nawiniętego na pierwszy bęben (5) spiralnego zwoju, nagrzewania bocznych ścian (13) obu sąsiadujących ze sobą zwojów spiralnych, wypełniania utworzonej pomiędzy nimi szczeliny spiralnej (16) uplastycznionym tworzywem termoplastycznym (18) oraz dociskania go i wygładzania za pomocą wspomnianych rolek spychających (10) i dociskowo - wygładzających (19 i 20) się powtarza, aż do czasu otrzymania rury strukturalnej (7) o żądanej długości. Z kolei niezwłocznie po wygładzeniu obu powierzchni otrzymanej części rury (7) poddaje się ją chłodzeniu do temperatury uniemożliwiającej jej przyczepianie się do zewnętrznej powierzchni drugiego bębna (9) urządzenia (6). Wytwarzana opisanym wyżej sposobem rura (7) posiadała na całej jej długości wewnętrzny spiralnie usytuowany kanałek (21) o prostokątnym przekroju poprzecznym, a otrzymana struktura spiralnej spoiny (22) tworzywowej była jednakowa i identyczna jak struktura tworzywowa ścianek nawiniętego spiralnie półproduktu (3).

W drugim wykonaniu wielkowymiarowej rury strukturalnej z tworzywa termoplastycznego w utworzoną szczelinę (16) pomiędzy dwoma nawiniętymi spiralnie zwojami (14 i 15) ogrzanymi do stanu plastyczności wprowadzono profil metalowy w postaci drutu, lub płaskownika lub pręta kwadratowego, po czym niezwłocznie wprowadzono za pomocą podajnika (17) urządzenia (6) tworzywo termoplastyczne (18) ogrzane do temperatury jego plastyczności, a następnie prowadzono dalsze czynności technologiczne analogicznie jak opisano w pierwszym przykładzie wykonania tego sposobu uzyskując rurę o znacznie zwiększonej jej wytrzymałości mechanicznej i sztywności.

Claims (4)

1. Sposób wytwarzania wielkowymiarowych rur strukturalnych z tworzyw termoplastycznych, polegający na spiralnym nawijaniu pustych profili o prostokątnym przekroju poprzecznym na element walcowy urządzenia formującego rurę z tych profili, ogrzewaniu ścianek dwóch usytuowanych naprzeciw siebie nawiniętych spiralnie zwojów, wprowadzaniu w kanałek utworzony pomiędzy tymi zwojami nagrzanego pręta stalowego oraz ogrzanego do temperatury płynięcia analogicznego tworzywa termoplastycznego z jakiego wykonany jest nawinięty pusty profil, a następnie ściskaniu ku sobie obu

PL 217 807 B1 tych zwojów, kalibrowaniu obu powierzchni tak połączonych ze sobą zwojów i poddaniu go ochładzaniu, znamienny tym, że w czasie procesu wytłaczania z tworzywa termoplastycznego na wytłaczarce (2) półproduktu (3) o prostokątnym i wewnątrz wydrążonym przekroju poprzecznym jego uprzednio obrobiony początkowy koniec (4) podaje się na bęben (5) urządzenia formującego (6) rurę strukturalną (7), na którym w czasie jego obrotu nawija się spiralnie pierwszy zwój (8) z tego półproduktu, który w strefie odstępu „L” pomiędzy pierwszym bębnem (5) i drugim współosiowo usytuowanym z nim bębnem (9) tego urządzenia i o tej samej średnicy zewnętrznej łączy się punktowo z drugim spiralnie nawiniętym zwojem z tego półproduktu również na bębnie (5), po czym oba te zwoje i dalsze nawijane spiralnie na bęben (5) zwoje przesuwa się na drugi niezależny bęben (9) tego urządzenia, przy czym w czasie tego przesuwania z pierwszego bębna (5) na drugi bęben (9) urządzenia (6) dalszych nawijanych spiralnie zwojów półproduktu (3) na pierwszy bęben (5) prowadzi się równoczesne nagrzewanie ścian (13) obu uprzednio nawiniętych zwojów, to jest ich średnicy zewnętrznej i wewnętrznej, w tym jednego umieszczonego częściowo na bębnie (9) i drugiego umieszczonego częściowo na bębnie (5) do stanu plastyczności ich tworzywa, a w utworzoną pomiędzy nimi spiralną szczelinę (16) wprowadza się tworzywo termoplastyczne (18) ogrzane do temperatury jego plastyczności, zaś po wypełnieniu nim tej szczeliny na obu powierzchniach części wytwarzanej rury (7) tworzywo to jest ściskane ze wszystkich stron i wygładzane na obu powierzchniach tej części rury (7), a następnie tak otrzymana część rury (7) niezwłocznie jest ochładzana, po czym cykl spychania z bębna pierwszego (5) na drugi bęben (9) kolejnego nawiniętego na pierwszy bęben (5) zwoju spiralnego, ogrzewania dolnej i górnej ściany (13) obu usytuowanych naprzeciw siebie zwojów spiralnych, wypełniania utworzonej pomiędzy nimi szczeliny (16) uplastycznionym tworzywem termoplastycznym (18) oraz trójstronnego ściskania go i wygładzania obustronnego powtarza się, aż do czasu otrzymania rury strukturalnej (7) o żądanej długości.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wprowadzane do szczeliny (16) utworzonej pomiędzy dwoma spiralnie nawiniętymi zwojami tworzywo termoplastyczne (18) posiada właściwości chemiczno - fizyczno - mechaniczne identyczne jakie posiada tworzywo termoplastyczne półproduktu (3) nawijanego na bębny (5 i 9) urządzenia (6).

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odstęp „L” pomiędzy usytuowanymi naprzeciw siebie i współosiowo bębnami (5 i 9) urządzenia (6) jest mniejszy od szerokości („L2”) półproduktu (3) nawijanego spiralnie na te bębny.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nagrzewanie górnej i dolnej ściany (13) obu usytuowanych naprzeciw siebie zwojów oddzielonych szczeliną (16) prowadzi się korzystnie za pomocą górnej grzałki (19) i dolnej grzałki (20) urządzenia (6), a przesuwanie nawiniętych zwojów spiralnych z pierwszego bębna (5) na drugi bęben (9) dokonuje się za pomocą rolek spychających (10) urządzenia (6) korzystnie równomiernie rozmieszczonych wokół i nad bębnem (5).