PL240267B1

PL240267B1 - Rura z tworzywa termoplastycznego

Info

Publication number: PL240267B1
Application number: PL424454A
Authority: PL
Inventors: Konrad Futera; Remigiusz Weinar
Original assignee: Smart Textiles Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2022-03-07
Also published as: EP3522138B1; PL424454A1; PL3522138T3; EP3522138A1; HRP20211638T1; LT3522138T; HUE056097T2; DK3522138T3

Description

PL 240 267 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest rura z tworzywa termoplastycznego posiadająca etykietę RFID, służącą np. do lokalizacji rurociągu w ziemi. Bardziej szczegółowo, wynalazek dotyczy rury z tworzywa termoplastycznego z układem RFID na zewnętrznej warstwie rury i powleczonej tworzywem, tym samym, z którego wykonana jest rura, tak, że etykieta RFID nie jest widoczna.

W stanie techniki znane są rury z systemami umożliwiającymi lokalizację i identyfikację rur podobne do rozwiązania, będącego przedmiotem niniejszego wynalazku. Są to systemy wykorzystujące znakowanie rur za pomocą etykiet RFID (ang. radio-frequency Identification), czujników optycznych, chemicznych, akustycznych i innych, a także różnego rodzaju etykiet, przy czym te znane rozwiązania różnią się od rozwiązania według niniejszego wynalazku.

Dokument WO2014204765A1 (D1) ujawnia rurę wykonaną z plecionego tworzywa kompozytowego mającego wiele pętli blokujących. Rura może zawierać integralną etykietę RFID do identyfikacji płynu, do przenoszenia którego jest przeznaczona rura, mogącą znajdować się między plecionym tworzywem a powierzchnią rury. Całość zestawu wg D1 różni się od niniejszego wynalazku m. in. miejscem mocowania etykiet RFID i obecnością przewodników, a także tworzywem, z którego wykonana jest rura.

Dokument CN103791174A (D2) dotyczy kompozytowej rury z tworzywa termoplastycznego wzmocnionego szkłem oraz sposobu wytwarzania tej rury, składającej się z trzech warstw: wewnętrznej, środkowej i zewnętrznej. Warstwa wewnętrzna jest obwodowo nawijaną ciągłą warstwą taśmy prowadzącej z tworzywa termoplastycznego z włóknem szklanym, zaś warstwa zewnętrzna jest obwodowo zawijaną ciągłą warstwą taśmy prowadzącej z żywicy termoplastycznej z włóknem szklanym. Niniejszy wynalazek ujawnia rurę z jednego typu tworzywa termoplastycznego. Ponadto, D2 choć ujawnia sposób nawijania taśmy prowadzącej na rurę, to taśma ta nie zawiera elementów identyfikujących, takich jak RFID, w odróżnieniu od niniejszego wynalazku.

Dokument CA2305148C (D3) ujawnia element rurowy z umieszczonym w jednej z warstw czujnikiem wybranym z grupy składającej się z czujników: akustycznych, optycznych, mechanicznych, elektrycznych, ciśnieniowych, temperaturowych i chemicznych, przy czym czujnik ten jest umieszczony na elemencie prowadzącym przez całą długość rury w kierunku wzdłużnym. Dokument D3 nie ujawnia etykiety lub układu RFID.

Dokument CN107109909A (D4) dotyczy rury zawierającej etykietę RFID będącą integralną częścią jednej z warstw rury, przy czym ta etykieta umieszczona jest we wnęce wyżłobionej w zewnętrznej warstwie powłoki lub jest umieszczona centralnie w tejże warstwie i z zewnątrz etykieta jest niewidoczna. Etykieta RFID rozciąga się w kierunku stycznym do powierzchni do rury i nie łączy się z żadnym przewodnikiem.

Dokument WO2010106302A1 (D5) ujawnia rurę posiadającą co najmniej jeden element identyfikacyjny umieszczony wewnątrz rury, przy czym element identyfikacyjny może znajdować się na powierzchni warstwy w postaci powłoki lub może być wciśnięty w warstwę, tworząc z nią jedną strukturę i nie zmieniając wymiarów powierzchni oraz może mieć postać elementu pamięci lub kodu kreskowego.

Dokument US4416309A (D6) dotyczy markerów umieszczonych na zewnętrznej powierzchni rury, identyfikujących rurę w taki sposób, że użytkownik może odczytać ze znakowania parametry umożliwiające lokalizację końca rury, wykonując tylko jedno wydrążenie w ziemi.

Dokument WO2005001795A2 (D7) ujawnia rurę posiadającą metalowe opaski, które umożliwiają lokalizację i identyfikację rury.

Dokument nr GB2467185 A (D8) ujawnia rurę, na której umieszczono etykietę RFID, która zawiera znacznik RFID przymocowany do cylindrycznego obiektu. Znacznik RFID zawiera antenę i układ scalony połączony z anteną, przy czym znacznik jest przymocowany do cylindrycznego obiektu w taki sposób, że przynajmniej część anteny rozciąga się wokół obwodu przedmiotu. Antena może rozciągać się wokół obiektu spiralnie i może składać się z dwóch lub trzech części, z których każda może być inaczej ułożona wokół obiektu. Pierwsza i druga część może być ukształtowana przez złożenie jej wzdłuż wzoru anteny. Cylindrycznym obiektem może być nośnik do umieszczenia znacznika wokół, innego cylindrycznego przedmiotu, takiego jak kabel lub rura. Nośnik może być w kształcie przedzielonego cylindra, przy czym etykieta może być umieszczona spiralne lub wzdłużnie względem osi rury.

Dlatego też celem obecnego wynalazku jest zapewnienie rury 1 z tworzywa termoplastycznego, nadającej się do identyfikacji metodami bezprzewodowymi poprzez odczyt etykiet RFID 6 odpowiednim urządzeniem (np. smartfonem), wyposażonym w stosowną aplikację. Identyfikacji takiej można dokonać

PL 240 267 B1 podczas gdy rura 1 jest umieszczona w ziemi, ścianie lub posadzce itp., bez konieczności odsłonięcia rury 1.

Rura z tworzywa termoplastycznego zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że posiada taśmę z co najmniej dwoma układami RFID, z których każdy obejmuje etykietę RFID i pętlę wykonaną z materiału przewodzącego, przymocowaną na zewnętrznej stronie wierzchniej warstwy rury i powleczoną od strony zewnętrznej tworzywem termoplastycznym wybranym z grupy obejmującej polietylen, polipropylen i poliwęglan, polichlorek winylu PVC, przy czym etykieta RFID posiada układ elektroniczny podłączony do obwodu kontrolnego w postaci wspomnianej pętli z materiału przewodzącego oraz do obwodu antenowego.

Korzystnie, rura wykonana jest z co najmniej jednej warstwy polietylenu.

Korzystnie, taśma z układami RFID przebiega po zewnętrznej stronie wierzchniej warstwy rury spiralnie lub wzdłużnie względem osi głównej rury.

Korzystnie, taśma posiada periodycznie umieszczone na niej układy RFID, obejmujące etykiety RFID i pętle z materiału przewodzącego.

Korzystnie, taśma z układami RFID jest unieruchomiona między wierzchnią stroną zewnętrznej warstwy rury a powłoką z tworzywa termoplastycznego.

Korzystnie, powłoka z tworzywa termoplastycznego jest przytwierdzona krawędziami do wierzchniej strony zewnętrznej warstwy rury poprzez zgrzanie, przy czym powierzchnia zgrzania jest mniejsza niż powierzchnia wewnętrznej strony powłoki i obszary zgrzewu leżą poza etykietami RFID.

Korzystnie, obwód antenowy obejmuje antenę dipolową lub cewkową.

Korzystnie, układ elektroniczny posiada pierwszą parę złączy elektrycznych połączonych z obwodem antenowym oraz co najmniej jedną dodatkową parę złączy elektrycznych połączonych z pętlą z materiału przewodzącego do pomiaru różnicy potencjału na jej końcach.

Korzystnie, obwód antenowy znajduje się wewnątrz pętli z materiału przewodzącego. Alternatywnie, w innym korzystnym przypadku wykonania obwód antenowy znajduje się na zewnątrz pętli z materiału przewodzącego.

Obwód antenowy może być oddzielony od obwodu pętli z materiału przewodzącego. Alternatywnie, obwód antenowy może być połączony z obwodem pętli z materiału przewodzącego.

Obwód pętli z materiału przewodzącego może być częścią etykiety RFID. Alternatywnie obwód pętli z materiału przewodzącego może być oddzielnym elementem elektrycznym połączonym z układem elektronicznym za pomocą co najmniej jednej dodatkowej pary złączy elektrycznych układu elektronicznego.

Korzystnie, rura według wynalazku może być umieszczona np. w gruncie, w podłożu jezdni, w ścianie, stropie lub podłodze budynku.

Uszkodzenie rury identyfikowane jest za pomocą sprawdzenia ciągłości obwodu pętli 5 z materiału przewodzącego. Wzbudzony czytnikiem układ RFID 4 mierzy rezystancję obwodu pętli 5 i w przypadku przerwania obwodu wysyła odpowiednią informację do czytnika.

Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania, z odniesieniem do załączonych rysunków, na których:

Fig. 1 przedstawia rurę 1 w widoku wzdłużnym z taśmą 3;

Fig. 2 przedstawia rurę 1 w widoku wzdłużnym z taśmą 3 przebiegającą przez powierzchnię rury 1 w kierunku wzdłużnym i zaznaczonymi na taśmie 3 układami RFID 4 rozmieszczonymi periodycznie na taśmie 3 oraz powłokę 2 osłaniającą taśmę 3 z układami RFID 4;

Fig. 3 przedstawia rurę 1 w widoku wzdłużnym z taśmą 3 nawiniętą na powierzchnię rury 1 i propagującą przez tę powierzchnię spiralnie i zaznaczonymi na taśmie 3 układami RFID 4 rozmieszczonymi periodycznie na taśmie oraz powłokę 2 osłaniającą taśmę 3 z układami RFID 4;

Fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny rury 1 z zaznaczonymi elementami znajdującymi się na powierzchni rury 1: taśmą 3 z układami RFID 4 zabezpieczonymi powłoką 2 krawędziowo przymocowaną do powierzchni rury 1;

Fig. 5 przedstawia taśmę 3 z układami RFID 4 złożonymi z pętli z materiału przewodzącego 5 i etykiety RFID 6;

Fig. 6 przedstawia rurę 1 w widoku wzdłużnym z taśmą 3 przebiegającą przez powierzchnię rury 1 w kierunku wzdłużnym i zaznaczonymi na taśmie 3 układami RFID 4 rozmieszczonymi periodycznie na taśmie 3; układy RFID 4 złożone są z pętli z materiału przewodzącego 5 i etykiety RFID 6, która składa się z obwodu antenowego 7 oraz układu elektronicznego 8 połączonego elektrycznie do obwodu antenowego 7 oraz do pętli z materiału przewodzącego 5;

PL 240 267 B1

Fig. 7 przedstawia schemat połączenia elektrycznego układu elektronicznego 8 do obwodu antenowego 7 oraz do pętli z materiału przewodzącego 5; układ elektroniczny 8 posiada pierwszą parę złączy elektrycznych 10 połączonych z obwodem antenowym 7 oraz dodatkową parę 9 złączy elektrycznych połączonych z pętlą z materiału przewodzącego 5 do pomiaru różnicy potencjału na jej końcach; dodatkowa para 9 złączy elektrycznych może być dedykowana do pomiaru wartości elektrycznych, np. rezystancji, napięcia, pojemności i/lub parą portów wejścia/wyjścia;

Fig. 8 przedstawia układ RFID 4 posiadający obwód antenowy 7, który znajduje się: a) na zewnątrz pętli z materiału przewodzącego 5 albo b) wewnątrz pętli z materiału przewodzącego 5; c) obwód antenowy 7 jest połączony z obwodem pętli z materiału przewodzącego 5; d) pętla z materiału przewodzącego 5 znajduje się poza układem RFID 4 i może być układana dowolnie w zależności od potrzeb.

W pierwszym przykładzie wykonania Fig. 1, rura 1 wykonana jest z tworzywa termoplastycznego, w szczególności z polietylenu i składa się z co najmniej jednej warstwy tworzywa, przy czym nie jest produktem kompozytowym, tj. wszystkie warstwy rury 1 wykonane są z tego samego jednego rodzaju tworzywa. Na wierzchniej stronie zewnętrznej warstwy rury 1 znajduje się taśma 3 z układami RFID 4, nawinięta w sposób spiralny na rurę 1. Taśma 3 przymocowana jest do rury 1 w taki sposób, że szpula, z której odwijana jest taśm 3, posiada hamulec stawiający opór odwijania, co powoduje napięcie taśmy 3 z RFID i jej lekkie rozciągnięcie, o około 0,1-0,5%. Początek taśmy 3 przyklejany jest taśmą klejącą lub za pomocą słabego kleju, np. celulozowego lub innego, który ulega degradacji w temperaturze około 80°C podczas powlekania kolejnych warstw tworzyw w taki sposób, by taśma 3 z RFID mogła przesuwać się wewnątrz tunelu przy zginaniu rury lub termicznych zmianach wymiaru rury 1 (taśma 3 z RFID i rura 1 mają różne współczynniki rozszerzalności termicznej; ponadto, wnętrze rury 1 może transportować np. gorącą wodę, podczas gdy rura może leżeć w zimnej rzece). Układy RFID 4 złożone z pętli 5 z materiałów przewodzących i etykiet RFID 6 rozmieszczone są na taśmie 3 periodycznie, w odstępach od 0,01 m do 5 m, przy czym co najmniej dwa układy RFID 4 na jeden odcinek rury 1, przy czym odcinki mają długość od 0,5 m do 30 m, a czasami 100 m. Rozmieszczenie RFID opisane jest wzorem:

(maksymalny odstęp między początkami układów RFID) = (długość rury)/2 gdzie:

- liczba układów RFID 4, które muszą znaleźć się na danym odcinku rury 1.

Istotne jest, że etykieta RFID stosowana w obecnym wynalazku posiada układ elektroniczny (tzw. chip) 8, którego porty podłączone są do obwodu kontrolnego 5 w postaci wspomnianej pętli z materiału przewodzącego oraz do obwodu antenowego 7. Obwód antenowy zawiera antenę dipolową, cewkową lub inną - zależnie od i stosownie do częstotliwości przewidzianych do komunikacji. W szczególności w niniejszym wynalazku stosować można przykładowo następujący model etykiety RFID dostępny na rynku: UNICODE G2iL+ firmy NXP.

Taśma 3 uwięziona jest na powierzchni rury 1 tak, że jest powleczona materiałem termoplastycznym, korzystnie tym samym, z którego wykonana jest rura 1 lub wybranym z grupy: polietylen, polipropylen, poliwęglan. Powłoka 2 mocowana jest krawędziami do powierzchni rury 1 poprzez zgrzanie gorącym powietrzem, tworząc tunel, przez środek którego propaguje taśma 3 z układami RFID 4.

Drugi przykład wykonania (Fig. 2) dotyczy wspomnianej rury 1 z tworzywa termoplastycznego przy czym taśma 3 z układami RFID 4 przebiega po powierzchni rury 1 w kierunku wzdłużnym.

Rurę 1 według wynalazku można wykonać w następującym procesie:

Uprzednio otrzymaną rurę 1 z tworzywa termoplastycznego matowi się, a następnie nakłada na jej powierzchnię taśmę 3 z układami RFID 4 w taki sam sposób, jak opisany powyżej lub ciasno nawija się lub przykleja na słaby klej, po czym taśma 3 jest powlekana od zewnątrz tworzywem termoplastycznym polietylenem, polipropylenem lub poliwęglanem, tworzącym powłokę 2 na taśmie 3 i układach RFID 4 tak, żeby etykiety RFID 6 nie były widoczne z zewnątrz.

W drugim przykładzie wytwarzania, uprzednio uformowaną przez wyciskanie rurę 1 z tworzywa termoplastycznego wciska się w rurę z tego samego tworzywa, o większej średnicy, a pomiędzy zaciąga się taśmę 3 z układami RFID 4.

Jak wspomniano wcześniej, uszkodzenie rury identyfikowane jest za pomocą sprawdzenia ciągłości obwodu pętli 5 z materiału przewodzącego. Wzbudzony czytnikiem układ RFID 4 mierzy rezystancję obwodu pętli 5 i w przypadku przerwania obwodu wysyła odpowiednią informację do czytnika. Identyfikacji można dokonać przez bezprzewodowy odczyt etykiet RFID 6 odpowiednim urządzeniem (np. smartfonem), wyposażonym w stosowną aplikację. Identyfikacji takiej można dokonać podczas gdy rura 1 jest umieszczona w ziemi (gruncie), w warstwach podłożowych pod jezdnią (np. piasek,

Claims

PL 240 267 B1 żwir i masy bitumiczne w wypadku drogi szybkiego ruchu), w ścianie, stropie lub podłodze (posadzce) budynku itp., bez konieczności odsłonięcia rury 1 - a zatem bez konieczności jej wykopywania z ziemi lub wykuwania z muru.

Zastrzeżenia patentowe

1. Rura z tworzywa termoplastycznego, znamienna tym, że posiada taśmę (3) z co najmniej dwoma układami RFID (4), z których każdy obejmuje etykietę RFID (6) i pętlę wykonaną z materiału przewodzącego (5), przymocowaną na zewnętrznej stronie wierzchniej warstwy rury (1) i powleczoną od strony zewnętrznej tworzywem termoplastycznym wybranym z grupy obejmującej polietylen, polipropylen i poliwęglan, polichlorek winylu PVC, przy czym etykieta RFID (6) posiada układ elektroniczny (8) podłączony do obwodu kontrolnego (5) w postaci wspomnianej pętli z materiału przewodzącego (5) oraz do obwodu antenowego (7).
2. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że wykonana jest z co najmniej jednej warstwy polietylenu.
3. Rura według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że taśma (3) z układami RFID (4) przebiega po zewnętrznej stronie wierzchniej warstwy rury (1) spiralnie lub wzdłużnie względem osi głównej rury (1).
4. Rura według dowolnego z poprzedzających zastrz. od 1 do 3, znamienna tym, że taśma (3) posiada periodycznie umieszczone na niej układy RFID (4), obejmujące etykiety RFID (6) i pętle z materiału przewodzącego (5).
5. Rura według dowolnego z poprzedzających zastrz. od 1 do 4, znamienna tym, że taśma (3) z układami RFID (4) jest unieruchomiona między wierzchnią stroną zewnętrznej warstwy rury (1) a powłoką (2) z tworzywa termoplastycznego.
6. Rura według zastrz. 5, znamienna tym, że powłoka (2) z tworzywa termoplastycznego jest przytwierdzona krawędziami do wierzchniej strony zewnętrznej warstwy rury (1) poprzez zgrzanie, przy czym powierzchnia zgrzania jest mniejsza niż powierzchnia wewnętrznej strony powłoki i obszary zgrzewu leżą poza etykietami RFID (6).
7. Rura według dowolnego z poprzedzających zastrz. od 1 do 6, znamienna tym, że obwód antenowy (7) obejmuje antenę dipolową lub cewkową.
8. Rura według dowolnego z poprzedzających zastrz. od 1 do 7, znamienna tym, że układ elektroniczny (8) posiada pierwszą parę złączy elektrycznych (10) połączonych z obwodem antenowym (7) oraz co najmniej jedną dodatkową parę (9) złączy elektrycznych połączonych z pętlą z materiału przewodzącego (5) do pomiaru różnicy potencjału na jej końcach.
9. Rura według dowolnego z poprzedzających zastrz. od 1 do 7, znamienna tym, że obwód antenowy (7) znajduje się wewnątrz albo na zewnątrz pętli z materiału przewodzącego (5).
10. Rura według dowolnego z poprzedzających zastrz. od 1 do 9, znamienna tym, że obwód antenowy (7) jest oddzielony od albo połączony z obwodem pętli z materiału przewodzącego (5).
11. Rura według dowolnego z poprzedzających zastrz. od 1 do 9, znamienna tym, że obwód pętli z materiału przewodzącego (5) jest częścią etykiety RFID (6) albo jest oddzielnym elementem elektrycznym połączonym z układem elektronicznym (8) za pomocą co najmniej jednej dodatkowej pary (9) złączy elektrycznych układu elektronicznego (8).
12. Rura według dowolnego z poprzedzających zastrz. od 1 do 11, umieszczona w gruncie, podłożu jezdni, ścianie, stropie lub podłodze budynku.