RU2153982C1

RU2153982C1 - Method and device for application of polymeric coating on metal pipe

Info

Publication number: RU2153982C1
Application number: RU99105797/12A
Authority: RU
Inventors: Е.Н. Осин; Ю.Е. Молотков
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Металлополимер"
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2000-08-10

Abstract

FIELD: means for manufacture of metal pipes having a polymeric protective coating. SUBSTANCE: premoulded tubular shells of adhesive and polymer are forced through into the respective moulding chambers with a subsequent expansion of them according to the wall thickness. The expansion quantity corresponds to the required reduction of internal stresses of the tubular shells. In the respective moulding chambers the melts of adhesive and polymer are applied on the inner and/or outer surface of the pipe broached in the longitudinal direction. The tubular shells are extended by the longitudinally moving pipe through the calibrating sections of the moulding chambers. The device for application of polymeric coating on metal pipe has an external extrusion head with an axial hole for passage of the metal pipe, and an internal extrusion heads are made with chambers for premoulding of the tubular shells of adhesive and polymer communicating with the respective ducts for injection of adhesive and polymer, and with the moulding chambers. Each moulding chamber has a contracting duct and a section positioned behind it expanding in the direction of pipe broaching, conjugate to the calibrating section. EFFECT: improved uniformity and smoothness of coating, prevented deformation of thin-walled pipes. 5 cl, 3 dwg

Description

Группа изобретений относится к средствам для изготовления металлических труб, имеющих полимерное защитное покрытие. The group of inventions relates to means for the manufacture of metal pipes having a polymer protective coating.

В настоящее время для покрытия металлических труб очень широко используются экструзионные методы (см. В.К.Завгородний и др. "Оборудование для переработки пластмасс", М., Машиностроение, 1976 г.). Currently, extrusion methods are very widely used for coating metal pipes (see V.K. Zavgorodniy et al. "Equipment for the processing of plastics", M., Mechanical Engineering, 1976).

Наиболее близким к предложенным являются способ и устройство для его осуществления, описанные в патенте RU N2088404, кл. B 29 C 47/02, 1995. Closest to the proposed are the method and device for its implementation, described in patent RU N2088404, class. B 29 C 47/02, 1995.

В указанном патенте описан способ нанесения полимерного покрытия на металлическую трубу, по которому на внутреннюю и наружную поверхность трубы, протягиваемой в продольном направлении, в соответствующих камерах формования наносят трубчатые оболочки расплавов абразива и полимера. The said patent describes a method for applying a polymer coating to a metal pipe, in which the tubular shells of the abrasive and polymer melts are applied to the inner and outer surfaces of the pipe stretched in the longitudinal direction.

В этом же патенте описано устройство для осуществления данного способа, содержащее внешнюю экструзионную головку с осевым отверстием для прохода металлической трубы и внутреннюю экструзионную головку с центральным стержнем, выполненные с камерами формования, имеющими калибрующие участки, и каналами для нагнетания в соответствующие камеры формования адгезива и полимера, камеры отделены друг от друга и расположены последовательно в направлении протягивания металлической трубы в зонах нанесения на нее расплавов адгезива и полимера, а каналы сердечника для нагнетания в камеры формования расплавов адгезива и полимера изолированы друг от друга, причем камеры формования имеют формующий участок с постепенно уменьшающейся в направлении протягивания металлической трубы глубиной, а сопряженный с ним калибрующий участок имеет постоянную глубину. The same patent describes a device for implementing this method, comprising an external extrusion head with an axial hole for passage of a metal pipe and an internal extrusion head with a central rod made with molding chambers having gage sections and channels for injection into the corresponding molding chambers of adhesive and polymer , the chambers are separated from each other and are arranged sequentially in the direction of pulling the metal pipe in the areas of application of the adhesive melts of polymer and polymer, and AvantGo Channels core for injection molding a chamber melts the adhesive and the polymer isolated from each other, wherein the molding chamber have the shape of a gradually decreasing portion in the extending direction of the metal pipe depth and adjoint sizing portion has a constant depth.

Недостатком этих способа и устройства является то, что постепенное уменьшение глубины камер формования увеличивает сопротивление потоку расплава, а, следовательно, увеличивает давление на поверхность трубы, а падение давления в камере от входа к ее дальней стенке определяет неравномерность распределения давления по поверхностям трубы в зонах нанесения на нее расплавов, что может привести к деформации трубы, например, трубы из алюминиевого сплава с толщиной стенки 0,18-0,2 мм, смещению ее в радиальном направлении и неравномерности толщины покрытия, а конструкция камер формования трубчатых оболочек и сопряженных с ними калибрующих участков выполнена без учета разбухания и усадки экструдата, поэтому эти процессы могут происходить после выхода трубчатых оболочек покрытия из экструзионной головки, что приведет к некачественной волнистой поверхности окончательного изделия. The disadvantage of this method and device is that a gradual decrease in the depth of the molding chambers increases the resistance to melt flow, and therefore increases the pressure on the pipe surface, and the pressure drop in the chamber from the inlet to its far wall determines the uneven distribution of pressure over the pipe surfaces in the application areas melts on it, which can lead to deformation of the pipe, for example, aluminum alloy pipe with a wall thickness of 0.18-0.2 mm, its displacement in the radial direction and uneven thickness PTFE coating, and molding chambers design tubular membranes and associated with them calibrating portions formed excluding extrudate swelling and shrinkage, and therefore these processes can occur after the sleeve-cover from the die, leading to poor quality of the final product undulating surface.

Техническим результатом предлагаемого способа и устройства является устранение вышеуказанных недостатков, путем повышения качества наносимого покрытия, а именно улучшение равномерности и гладкости покрытия, а также исключение деформации тонкостенных труб. The technical result of the proposed method and device is to eliminate the above disadvantages by improving the quality of the applied coating, namely improving the uniformity and smoothness of the coating, as well as eliminating the deformation of thin-walled pipes.

Технический результат достигается тем, что в способе нанесения полимерного покрытия на металлическую трубу, по которому на внутреннюю и/или наружную поверхность трубы, протягиваемой в продольном направлении, в соответствующих камерах формования наносят расплавы адгезива и полимера, в соответствующие камеры формования продавливают предварительно сформированные трубчатые оболочки из адгезива и полимера с их последующим расширением по толщине стенки до величины, соответствующей требуемому снижению их внутренних напряжений, далее вытягивают трубчатые оболочки продольно перемещающейся трубой через калибрующие участки камер формования. The technical result is achieved by the fact that in the method of applying a polymer coating to a metal pipe, by which adhesive and polymer melts are applied to the inner and / or outer surface of the pipe stretched in the longitudinal direction, preformed tubular shells are pressed into the respective molding chambers from adhesive and polymer with their subsequent expansion along the wall thickness to a value corresponding to the required decrease in their internal stresses, then stretch pulled longitudinally moving the tubular sheath through the tube portions forming calibrating cameras.

Кроме того, расширение по толщине оболочек может осуществляться до величины их естественного разбухания. In addition, expansion in the thickness of the shells can be carried out to the extent of their natural swelling.

Кроме того, сцепление оболочки адгезива с поверхностью трубы и с полимерной оболочкой может осуществляться за счет естественной усадки полимера на наружной поверхности трубы и за счет давления текучей среды, нагнетаемой в трубу. In addition, adhesion of the adhesive shell to the surface of the pipe and to the polymer shell can occur due to the natural shrinkage of the polymer on the outer surface of the pipe and due to the pressure of the fluid pumped into the pipe.

Технический результат достигается также тем, что в устройстве для нанесения полимерного покрытия на металлическую трубу, содержащем внешнюю экструзионную головку с осевым отверстием для прохода металлической трубы и внутреннюю экструзионную головку с центральным стержнем, выполненные с камерами формования, имеющими калибрующие участки, и с каналами для нагнетания адгезива и полимера, экструзионные головки выполнены с камерами предварительного формирования трубчатых оболочек из адгезива и полимера, сообщенными с соответствующими каналами для нагнетания адгезива и полимера, а каждая из камер формования имеет сужающийся канал и расположенный за ним расширяющийся в направлении протягивания трубы участок, который сопряжен с калибрующим участком. The technical result is also achieved by the fact that in the device for applying a polymer coating to a metal pipe containing an external extrusion head with an axial hole for the passage of the metal pipe and an internal extrusion head with a central rod, made with molding chambers having gage sections, and with injection channels adhesive and polymer, extrusion heads are made with chambers of preliminary formation of tubular shells of adhesive and polymer in communication with the corresponding nalami for injecting the adhesive and polymer and each of the molding chambers is a tapering channel and located behind it in the direction of expanding the extending tube portion which is associated with the caliber portion.

Кроме того, на стержне с возможностью радиального смещения может быть закреплен калибрующий элемент, при этом стержень через втулку, разделяющую камеры формования, жестко закреплен в сердечнике корпуса внутренней экструзионной головки. In addition, a calibrating element can be fixed on the rod with the possibility of radial displacement, while the rod is rigidly fixed in the core of the housing of the internal extrusion head through a sleeve separating the forming chambers.

Для регулировки равномерности толщины внутреннего покрытия калибрующий элемент камеры формования внутренней головки закреплен с возможностью радиального перемещения на центральном стержне, который через разделяющую камеры формования втулку жестко закреплен в сердечнике и имеет отверстия для нагнетания внутрь трубы сжатого воздуха. При этом размеры камер формования с калибрующими участками выполнены с учетом разбухания, усадки и вытяжки материала, что позволило снизить давление, развиваемое источниками питания до величины, не деформирующей металлическую трубу, на поверхность которой наносятся оболочки адгезива, затем полимера. Например, при использовании в качестве источника питания червячного пресса диаметром 45 мм для полиэтилена высокой плотности сужающиеся каналы камер формования полиэтилена составляет 0,65-0,9 толщины покрытия, расширенная часть камеры и зазор калибрующего участка 1,1-1,5 толщины покрытия, длина камеры 5-12 толщины покрытия при скорости протягивания алюминиевой трубы 4-6 м/мин и толщине ее стенки 0,18-0,2 мм. To adjust the uniformity of the thickness of the inner coating, the calibrating element of the molding chamber of the inner head is mounted with the possibility of radial movement on the central rod, which is rigidly fixed in the core through the sleeve separating the molding chamber and has holes for injection of compressed air into the pipe. At the same time, the dimensions of the molding chambers with calibrating sections are made taking into account the swelling, shrinkage, and drawing of the material, which made it possible to reduce the pressure developed by the power sources to a value that does not deform the metal pipe, on the surface of which the adhesive shells are applied, then the polymer. For example, when using a worm press with a diameter of 45 mm as a power source for high-density polyethylene, the narrowing channels of the polyethylene molding chambers are 0.65-0.9 of the coating thickness, the expanded part of the chamber and the gap of the calibration section are 1.1-1.5 of the coating thickness, the length of the chamber is 5-12 of the coating thickness with a pulling speed of the aluminum pipe of 4-6 m / min and its wall thickness of 0.18-0.2 mm.

Таким образом, введение в камеры формования предварительно сформованных трубчатых оболочек адгезива и полимера позволяет равномерно распределить давление по поверхностям трубы, протягиваемой в профильном направлении, в зонах нанесения на нее трубчатых оболочек, что предотвратит смещение трубы в радиальном направлении и, соответственно, изменение толщины покрытия, а также использование вытяжки трубчатых оболочек из камер формования, а не только экструзии, исключит возможность деформации трубы и ее обрыв при протягивании. Кроме того, введение процесса разбухания экструдата внутри камер формования улучшит качество поверхности получаемого изделия. Thus, the introduction of adhesive and polymer into the molding chambers of the preformed tubular shells makes it possible to evenly distribute the pressure over the surfaces of the pipe stretched in the profile direction in the areas where the tubular shells are applied to it, which will prevent the pipe from moving in the radial direction and, accordingly, the coating thickness, as well as the use of the extraction of tubular shells from the molding chambers, and not just extrusion, will exclude the possibility of pipe deformation and its breakage when pulled. In addition, the introduction of an extrudate swelling process inside the molding chambers will improve the surface quality of the resulting product.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - узел A на фиг. 1; на фиг. 3 - узел Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a general view of the device; in FIG. 2 - node A in FIG. 1; in FIG. 3 - node B in FIG. 1.

Устройство для нанесения полимерного покрытия на металлическую трубу состоит из корпуса 1, в котором закреплена внешняя и внутренняя экструзионные головки 2 и 3 с каналами 4 и 5 нагнетания, сообщенные с камерами 6 и 7 предварительного формирования трубчатых оболочек, которые связаны с камерами 8 и 9 формования. Камеры 6 и 7 и камеры 8 и 9 разделены втулками 10, 11 и расположены последовательно в направлении протягивания металлической трубы. A device for applying a polymer coating to a metal pipe consists of a housing 1, in which the external and internal extrusion heads 2 and 3 are fixed with injection channels 4 and 5, in communication with the chambers 6 and 7 of the preliminary formation of the tubular shells, which are connected with the chambers 8 and 9 of the molding . Chambers 6 and 7 and chambers 8 and 9 are separated by bushings 10, 11 and are arranged sequentially in the direction of pulling the metal pipe.

Каждая из камер 8 и 9 формования имеет сужающийся канал перед участком, расширяющимся в направлении протягивания трубы, который сопряжен с соответствующим калибрующим участком 12 или 13, каждый из которых имеет постоянный зазор от поверхности металлической трубы. Each of the molding chambers 8 and 9 has a tapering channel in front of a section extending in the direction of the pipe extension, which is associated with a corresponding calibrating section 12 or 13, each of which has a constant clearance from the surface of the metal pipe.

Во внутренней экструзионной головке 3 установлен центральный стержень 14, который через втулку 10 жестко закреплен в сердечнике 15 корпуса головки 3 и имеет отверстие для нагнетания внутрь трубы сжатого воздуха. In the inner extrusion head 3, a central rod 14 is installed, which through the sleeve 10 is rigidly fixed in the core 15 of the head housing 3 and has an opening for injection of compressed air into the pipe.

На центральном стержне 14 закреплен калибрующий элемент 16 с возможностью радиального смещения для регулировки равномерности толщины покрытия. A calibrating element 16 is mounted on the central shaft 14 with the possibility of radial displacement to adjust the uniformity of the coating thickness.

Способ нанесения полимерного покрытия на металлическую трубу осуществляется следующим образом. The method of applying a polymer coating to a metal pipe is as follows.

Материалы - адгезив и полимер, наносимые на поверхности продольно перемещающейся трубы, по каналам 4, 5 нагнетания подают в камеры 6,7 предварительного формирования трубчатых оболочек, в которых расплавам адгезива и полимера при давлениях, развиваемых источниками питания, придают трубчатую форму и равномерно распределяют по кольцевым входам камер 8,9 формования. Materials - adhesive and polymer deposited on the surface of a longitudinally moving pipe, are supplied through injection channels 4, 5 to chambers 6.7 of the preliminary formation of tubular shells, in which the molten adhesive and polymer are pressurized by power sources and are uniformly distributed over annular entrances of cameras 8.9 molding.

Затем продавливают сформованные трубчатые оболочки в камеры 8,9 формования с калибрующими участками 12,13, где происходит их плавное расширение по толщине стенки до величины, соответствующей требуемому снижению их внутренних напряжений, то есть до величины их естественного разбухания. Затем происходит нанесение на поверхность трубы, протягиваемой в продольном направлении, оболочек адгезива, а на них - оболочек полимера. Поскольку в камерах 8,9 формования происходит падение давления от входа к дальней стенке (см., например, "Энциклопедия полимеров", М., 1974, т. 2, стр. 72), то далее вытягивают трубчатые оболочки продольно перемещающейся трубой через калибрующие участки 12, 13, а сцепление полимера с трубой осуществляется за счет естественной усадки полимера на наружной поверхности трубы и за счет давления, нагнетаемого через отверстие в центральном стержне 14, на внутренней поверхности. Then, the formed tubular shells are pressed into the molding chambers 8.9 with gauge sections 12.13, where they gradually expand along the wall thickness to a value corresponding to the required decrease in their internal stresses, that is, to the value of their natural swelling. Then, adhesive shells are applied to the surface of the pipe stretched in the longitudinal direction, and polymer shells are applied to them. Since pressure drops from the inlet to the far wall in the 8.9 molding chambers (see, for example, Encyclopedia of Polymers, Moscow, 1974, v. 2, p. 72), the tubular shells are further pulled by a longitudinally moving tube through calibrating tubes sections 12, 13, and the adhesion of the polymer to the pipe is due to the natural shrinkage of the polymer on the outer surface of the pipe and due to the pressure pumped through the hole in the Central rod 14, on the inner surface.

При неравномерности толщины покрытия калибрующую часть 12 с сопряженной расширяющейся частью камеры 9 смещают в сторону наибольшей толщины покрытия на величину, необходимую для устранения разнотолщинности. If the coating thickness is uneven, the calibrating part 12 with the conjugate expanding part of the chamber 9 is shifted toward the largest coating thickness by the amount necessary to eliminate the thickness variation.

Таким образом, данные способ и устройство позволяют повысить качество получаемой металлополимерной трубы. Thus, these method and device can improve the quality of the resulting metal-polymer pipe.

Claims

1. The method of applying a polymer coating to a metal pipe, in which adhesive and polymer melts are applied to the inner and / or outer surface of the pipe stretched in the longitudinal direction, characterized in that the preformed said tubular shells are pressed into the respective molding chambers from adhesive and polymer with their subsequent expansion along the wall thickness to a value corresponding to the required decrease in their internal stresses, then the pipes are pulled atye shell longitudinally moving the pipe through the calibrating portions forming chambers.

2. The method according to claim 1, characterized in that the expansion along the thickness of the shells is carried out to the extent of their natural swelling.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the adhesion of the adhesive shell with the surface of the pipe and with the polymer shell is carried out due to the natural shrinkage of the polymer on the outer surface of the pipe and due to the pressure of the fluid pumped into the pipe.

4. A device for applying a polymer coating to a metal pipe containing an external extrusion head with an axial hole for passage of the metal pipe and an internal extrusion head with a central rod, made with molding chambers having gage sections, and with channels for injection of adhesive and polymer, characterized in that the extrusion heads are made with chambers of preliminary formation of tubular shells of adhesive and polymer, in communication with the corresponding channels for pumping the adhesive willow and polymer and each of the molding chambers is a tapering channel and located behind it in the direction of expanding the extending tube portion which is associated with the caliber portion.

5. The device according to claim 4, characterized in that a calibrating element is mounted on the rod with the possibility of radial displacement, and the rod is rigidly fixed to the core of the housing of the internal extrusion head through a sleeve separating the forming chambers.