SE465922B - Taendroer med armeringselement - Google Patents

Description

i4e5 922' ra yttre rör strängsprutas över det inre röret och filamenten.

Denna konstruktion har nackdelen att vara komplicerad att bil- da genom att flera strängsprutningssteg erfordras och även nackdelen att det är svårt att uppnå bindningar med god kvali- tet mellan det inre röret, det yttre röret och filamenten bundna däremellan. Vidare har ett sådant förfarande vanligtvis låga framställningshastigheter på grund av att två eller flera strängsprutningssteg erfordras.

I kontrast härtill hänför sig föreliggande uppfinning till ett armerat tändrör, som kan framställas genom ett förfarande för selektiv placering av ett eller flera armeringsgarner i ett strängsprutat signalrör i ett steg. Detta är fördelaktigt både av ekonomiska skäl och även för uppnående av en god bindning mellan armeringsgarnet eller -garnerna och rörväggen. Lika- ledes är det fördelaktigt genom att det möjliggör användning av en minimal väggtjocklek, under förhindrande av utblåsningar av rörväggen genom det reaktiva filamentets reaktion. tack vare selektiv placering av garnerna i rörväggen. Enstegsför- farandet kan utformas under upprätthållande av höga framställ- ningshastigheter.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett signalrör. som motstår längsgående deformation, konstruerat av en vägg gjord av plastmaterial med låg flytgräns, vilket avgränsar en kanal därigenom, vari ett reaktivt element kan placeras, var- vid röret har en diameter av högst cirka 7,6 mm: och ett eller flera armeringsgarner av icke-ledande material med hög seghet, vilket uppvisar en brottöjning mindre än 15%, avsatta inne i väggen. anordnade väsentligen parallella med tändrörets längs- gående axel, varvid avståndet från väggens inre yta till det armerade garnets axel är högst 0,20 av rörväggens nominella tjocklek, varvid armeringsgarnen brister då tändröret töjes med cirka 42 på sådant sätt att bristningen förorsakar en syn- lig fördjupning i röret inom bristningsområdet, varigenom en användare av röret kan identifiera ett skadat rör. 4es 922" Föreliggande tändrör kan framställas med hjälp av en sträng- sprutningsspets lämplig för placering av armeringsgarnet eller -garnerna inne i rörväggen då denna strängsprutas. spetsen om- fattar en vägg, som avgränsar en allmänt cylindrisk form med en första ände, som konvergerar mot spetsens axel. Den första änden på spetsen bildar en vägg i en kanal för passage av det strängsprutade materialet då svetsen placeras i en ram grän- sande till ett munstycke. En kanal är anordnad vid centrum av spetsens första ände för passage av det reaktiva elementet, som skall placeras i röret. De konvergerande väggarna vid den första änden bildar en sida till en kanal, varigenom det strängsprutade materialet passerar, och innehåller en eller flera garnplaceringskanaler, som utgör ett organ för placering av armeringsgarnet eller -garnerna vid förvalda lägen inne i stubinrörets vägg. I den föredragna utföringsformen utgöres garnkanalen eller -kanalerna av element med kanaler därigenom, vilka kan väljas selektivt, och ett reglerorgan är anordnat för justering och fastlåsning av garnplaceringselementen.

Detta möjliggör variation av läget för armeringsgarnet i den strängsprutade rörväggen.

En mer fullständig förståelse av uppfinningen erhålles med hänvisning till följande detaljerade beskrivning, med hänvis- ning till de åtföljande ritningarna, varpå: Fig. 1 visar en isometrisk tvärsnittsvy genom ett armerat stubinrör enligt uppfinningen. _ Fig. 2 visar en tvärsnittsvy genom en strängsprutningsspets monterad på en ram med munstycke.

Fig. 3 visar en tvärsnittsarea genom ett armerat tändrör, som ej är enligt föreliggande uppfinning, där armeringsgarnerna är placerade nära den yttre väggen på röret.

Fig. 4 visar en tvärsnittsarea genom en utföringsform av ett tändrör enligt föreliggande uppfinning, där armeringsgarnet är placerat nära rörets inre väggyta.

Tändröret enligt föreliggande uppfinning kan vara av vilken lämplig form som helst. Emellertid föredrages ett allmänt cir- kulärt tvärsnitt. Det reaktiva elementet i röret kan vara vil- 465 922 ket som helst reaktivt material, vilket är känt inom tekniken, såsom de beskrivna i den amerikanska patentskriften nr 4 290 366, vilken härigenom införlivas genom hänvisning.

Fig. 1 visar en isometrisk tvärsnittsvy genom tändröret. över- föringsröret 10 innehåller ett reaktivt element 14. Såsom be- skrives ovan kan det reaktiva elementet vara vilket som helst av de som är kända inom tekniken. väggen 12 i det utsträckta röret 10 är likaledes företrädesvis bildad av ett relativt böjligt polymermaterial. Härvid hänför sig uttrycket "böjligt" till förmågan för det utsträckta röret 10 att böjas längs- gående. Exempel på godtagbara material omfattar polyeten, polypropen, polypropensampolymer, polyvinylklorid, polybuten, jonomerer, nylon, Surlyn V och blandningar därav. Före- trädesvis är plastmaterialet ett sådant, vilket förblir böj- ligt över det normala använda temperaturområdet för röret, vilket normalt är från ca -40 till ca 66°C. Vidare är plast- materialet företrädesvis ett sådant, som flyter och kan strängsprutas vid en lägre temperatur än den, där det reaktiva elementet 14 sönderdelas eller reagerar.

Den yttre diametern på det utsträckta röret 10 är företrädes- vis ca 3,0 mm till 3,8 mm och den inre diametern är företrä- desvis ca l,3 mm. Det praktiskt användbara området för den yttre diametern är från ca 1,5 till ca 7,6 mm och det prak- tiskt användbara området för den inre diametern är från ca 0,5 till ca 3,8 mm. vid val av yttre diameter, inre diameter och konstruktíons- material för det utsträckta röret 10 är det lämpligt att taga hänsyn till den energi, som det reaktiva elementet 14 kommer att frigöra under sin reaktion, så att det utsträckta röret 10 har väggar med tillräcklig hållfasthet för undvikande av bristning. På detta sätt kan oavsiktlig initiering av andra explosiva anordningar, som befinner sig nära energiöver- föringsanordningen, väsentligen elimineras. Likaledes kommer även förstöring eller skada på omgivningarna att på liknande sätt elimineras. '-'r 465 922' Inne i rörväggen 12 finns armeringsgarnen 16. (Ett av arme- ringsgarnen visas streckat.) Två armeringsgarn 16 visas på fig. 1; emellertid kan även ett garn eller fler än två garn även användas. Två garner föredrages. Då mer än ett garn an- vändes är det lämpligt att de placeras på lika stort avstånd runtom röret. Garnet eller garnerna placeras i rörväggen under strängsprutning av rörväggen i ett enda steg.

Armeringsgarnen 16 är gjorda av vilket som helst garnmaterial med hög seghet och låga töjningsegenskaper. Speciellt lämpliga är garner gjorda av textilfibrer med draghållfasthet inom om- rådet 1380 till ca 5170 N/mmz och brottöjningar (då garnet går sönder) av 1,5-4 2. Exempel på sådana föredragna material är garner av fiberglas, aramid (säljes av du Pont under varu- märket Kevla och kol. Ett garn gjort av dessa föredragna material och använt såsom armeringsgarn 16 skulle ha en dia- meter av 0,02-0,08 mm, en brottlast av 45-330 N och en brottöjning av 2-5 2. Mindre föredragna, men fortfarande användbara i vissa fall, är garner gjorda av textilfibrer med draghållfastheter inom området 620 N/mmz till mindre än ca 1380 N/mm: och brottöjningar av ca 5-15 2. Exempel på sådana material omfattar polyestrar, nylon och rayon. Armeringsgarnen kan vara av monofiltyp, multifiltyp eller spunnen typ. Arme- *ringsgarnet kan vara gjort av en kombination av lämpliga mate- rial. Garnmaterialet får ej heller brytas ned vid de tempera- turer, som användes för strängsprutning av rörväggen 12, vilka i allmänhet är från ca 177 till 232°C. De reaktiva elementen 14, som användes inom tekniken, sönderdelas vanligtvis eller reagerar vid ca 316°C. Därför utgör ovanstående område för strängsprutning en säkerhetsmarginal för strängsprutning av rörväggen. Armeringsgarnen bibehåller sina användbara drag- egenskaper över hela det avsedda temperaturområdet från -40 till 66°C. Armeringsgarnen förblir företrädesvis böjliga över hela det avsedda användningstemperaturområdet av -40 till 66°C.

Ett utsträckt plaströr såsom röret 10, men utan armerings- garnen. med en yttre diameter av 3,8 mm och en inre diameter av 1,3 mm och gjort av LLDPE (linjär lågdensitetspolyeten) har 1465 922" i allmänhet en flytgräns av ca 20 t töjning under en kraft av ca 45 N och brister typiskt vid en töjning av flera hundra procent. Flytpunkten är den lägsta spänning, vid vilken ett material undergår plastisk deformation. Under denna spänning är materialet elastiskt och därovan är det plastiskt. Såsom jämförelse skulle ett utsträckt rör 10 av samma material och mått i kombination med armeringsgarner 16 typiskt brista vid en töjning av 2-3 2 vid en dragspänning av 134 N eller större beroende på antal, storlek och typ för armeringsgarnerna 16.

Lämpligen kommer armeringsgarnerna. vid överspänning, att brista och den plötsliga kraft, som uppstår på rörväggen inom området för de brustna garnerna, kommer snabbt att snöra in rörväggen och göra det uppenbart för användaren att signal- röret ej längre bör användas. Användaren kan då helt enkelt skära bort den skadade delen på röret och använda de äter- stående delarna eller vidtaga någon annan lämplig åtgärd.

Armeringselementet eller -elementen kan vara gjorda av vilket som helst böjligt material med hög seghet och låg töjning.

Företrädesvis användes ett icke-ledande material. Lämpliga material omfattar fiberglas och rayon.

Tändröret framställes genom kända strängsprutningsförfaranden tillsammans med utnyttjandet av den beskrivna strängsprut- ningsspetsen. Plastmaterialet, som skall bilda rörväggen, upp- hettas till önskad temperatur så att det flyter och kan strängsprutas. Från smältkammaren pressas plastmaterialet in i en strängsprutningsanordning. Lämpliga anordningar är kända inom tekniken och utgöres i allmänhet av en ram, som håller spetsen och ett munstycke. Ramen. strängsprutningsspetsen och munstycket är anordnade för att bilda en kanal, varigenom det strängsprutade materialet pressas mellan spetsen och mun- stycket för bildning av önskad form på röret. Det formade röret strömmar ut från munstycket och kyles därefter med vatten för att säkerställa att det strängsprutade materialet har härdat. 465 922' Föreliggande uppfinning är synnerligen lämplig genom att arme- ringsgarnet kan placeras inne i röret i ett enda strängsprut- ningssteg. Detta åstadkommas genom anordnande av element, som bildar garnkanaler genom strängsprutningsspetsen.

Fig. 2 visar en tvärsnittsvy genom en strängsprutningsspets , vilken är monterad på en ram 22 tillsammans med ett mun- stycke 24 för bildning av en kanal 26 för passage av det strängsprutade materialet. Strängsprutningsmaterialet införes i kanalen 26 från smältorganet genom öppningar 27, såsom visas genom pilar. spetsen 20 har en allmänt cylindrísk vägg 28, som vid den första änden 30 avsmalnar till en punkt sammanfallande med axeln 32 till spetsen 20, där en kanal 34 för reaktívt element är anordnad, varigenom det reaktiva elementet till stubinen matas in i det bildade röret (röret 36, som visas strecket). Reaktivt element och armeríngsgarn visas ej. Spet- sen 20, såsom den visas på ritningen, har även två armerings- garnkanaler 38 bildade av element 40 införda i hål i spetsen . Elementet 40 bildar en kanal från insidan på spetsen 20 genom spetsväggen 28 och kommer ut från spetsen på ytan 42, som bildar den ena sidan på kanalen 26 för strängsprutnings- material. Elementen 40 hålles på plats genom vilket lämpligt organ som helst, såsom fästskruvar 44. Kanalelementet 40 passerar genom spetsens vägg för att ansluta insidan på spet- sen 47 med eller bakom ytan 42 på spetsen, som bildar den ena sidan på kanalen 26 för strängsprutningsmaterial. Garnkana- lerna kan bildas helt enkelt genom borrning av hål i spetsen . Kanalen 38 i elementet 40 har tillräckligt stor diameter för att möjliggöra en passage av den valda garndiametern, medan diametern är tillräckligt liten för att förhindra åter- flöde av strängsprutningsmaterial in i spetsen 47. spetsen kan vara konstruerad av vilket konventionellt material som helst, såsom stål eller rostfritt stål.

Garnkanalerna 38 visade på fig. 2 visas såsom åstadkomma genom ihåliga rör, som kan placeras reglerbart. Då fästskruven 44 lossas kan läget för elementet 40 regleras. Detta möjliggör variation av garnernas läge inom väggen i signalröret. Genom 1465 922' att sträcka änden på elementet 40 inne i kanalen 26 längre bort från ytan 42 på spetsen placeras armeringsgarnet närmare det bildade rörets yttre yta. Genom att föra denna ände på elementet 40 närmare ytan 42 placeras garnerna närmare rör- väggens inre yta. Andra organ för reglering av elementet 40 kan anordnas. spetsen kan användas för placering av armerings- garnet eller -garnerna vid vilket förbestämt läge som helst i rörväggen. Fördelarna med en reglerbar armeringsgarnkanal, som åstadkommes genom elementet 40, är att det möjliggör lätt variation i läget för armeringsgarnet. Elementen 40 kan vari- eras oberoende av varandra.

Med hänvisning till fig. 1, som visar en tvärsnittsarea genom röret 10, visas rörets nominella väggtjocklek med ett litet t.

Avståndet från den inre väggen 60 i röret 10 radiellt utåt till mittpunkten 62 i garnet 15 betecknas med x. Avståndet från mittpunkten 62-i armeringsgarnet 16 till den yttre kanten 64 på väggen 12 betecknas med y.

Enligt uppfinningen är x 20 2 eller mindre av t, rörväggtjock- leken. Detta har två fördelar. För det första placeras häri- genom armeringsgarnet nära rörets inre kanal. vilket minimerar deformation av den yttre rörväggen och håller denna relativt cirkulär. Bibehållande av en allmänt cirkulär yttre tvär- sektion medför förbättrad förmåga att bilda en vattentät för- slutning då en sprängkapsel fästes vid den ena änden på röret.

En annan fördel år att detta medför upprätthållande av ett relativt tjockt väggsegment, betecknat med y, som är samman- hängande. Detta är viktigt för att förhindra att rörväggen 12 brister under det reaktiva elementets 14 reaktion, under bibe- hållande av en minimal tjocklek på rörväggen 12.

Rörbristning skulle även kunna minskas genom placering av armeringsgarnerna nära rörets yttre yta, så att y är 20 2 . eller mindre av t, väggtjockleken. Detta tenderar emellertid att förvrida det cirkulära tvärsnittet för den yttre ytan 64 på röret till en elliptisk form för rörets utsida. såsom visas på fig. 3. En sådan elliptisk form är mindre lämplig då den 465 922' medför att det blir svårare att tillförlitligt uppnå en vattentät tillslutning då en sprängkapsel fästes vid änden på röret. Denna utföringsform är således ej enligt uppfinningen.

Placeringen av garnerna 16 närmare den inre ytväggen 60 i röret kan deformera det cirkulära tvärsníttet för insidan, såsom visas på fig. 4, utan skadliga effekter på tändrörets funktion, under bibehållande av det cirkulära tvärsnittet för den yttre ytan 64 på röret för uppnående av en god tätning med en sprängkapsel. Exempelvis kan tändrörets nominella yttre diameter med armeringsgarnen nära den yttre ytan vara 3,8 mm med variationer i diametern från 3,6 till 4,1 mm; medan ett rör med armeringsgarnen nära den inre väggen kan ha en nomi- nell yttre diameter av 3.8 mm med variationer från 3,76 till 3,86 mm.

I allmänhet är diametern för det armerande garnet minst 0,20 mm. Det armerande garnets tjocklek kan variera beroende på rörets väggtjocklek, placeringen av garnet och den varia- tion i den yttre rördiametern, vilken kan tolereras. För god bindning mellan plastmaterialet i väggen och det armerande garnet bör väggtjockleken vara 0,25 mm större än armerings- garnets diameter. För brottbeständighet bör väggtjockleken vara två till tre gånger armeringsgarnets diameter. För en mycket tjock vägg är placeringen av armeringsgarnet mindre kritiskt. Då väggtjockleken ökar för samma styrka på det reak- tiva elementet 14 kan läget för armeringsgarnet varieras i större utsträckning och rörets integritet fortfarande bibe- hållas. Exempelvis brast i många fall en rörvägg med en tjock- lek av 3,8 mm vid initiering av det reaktiva elementet 14 då armeringsgarnet placerades mitt i väggtjockleken. Då däremot armeringsgarnet placerades nära den inre väggen, så att x var 0,2 t eller mindre, brast röret ej då samma styrka på det reaktiva elementet användes.

Armeringsgarnet placeras väsentligen parallellt med rörets längsgående axel. Även om ett lätt spiralformat mönster är möjligt, är detta mindre lämpligt eftersom det möjliggör '4e5 922 ytterligare töjning av röret innan armeringsgarnet brister än då elementet placeras väsentligen parallellt med röraxeln.

Det är viktigt att uppnå en god bindning mellan armerings- garnet och rörväggen. Detta förhindrar rörväggen från att glida över armeringsgarnet eller -garnerna och således töjas i olämplig grad. En god bindning åstadkommes i allmänhet genom användning av ett kopplingsmedel. Kopplingsmedlet kan vara vilket som helst av de som är kända för att vara lämpliga inom tekniken för uppnående av en god bindning mellan rörmaterialet och det material, varav armeringsgarnet är gjort.

Kopplingsmedlet kan anbringas på två sätt. Ett sätt är att belägga armeringsgarnet med kopplingsmedlet före dess sträng- sprutning inne i materialet, som bildar rörväggen. Då exempel- vis rörväggen konstrueras av polyeten (t.ex. LLDPE) och arme- ringsgarnet är fiberglas, är kopplingsmedlet en "Polyester Resín compatible Finish" från Owens Corning Fiberglass, vilket anbringas på fiberglasgarnet. som därefter strängsprutas inne i rörväggen. Ett annat sätt är att blanda kopplingsmedlet med plastmaterialet, som användes för framställning av rörväggen, och att därefter strängspruta blandningen för bildning av rör- väggen. Då exempelvis rörväggen konstrueras av polyeten och armeringsgarnet är fiberglas, sättes kopplingsmedlet, titanat sålt under varunamnet CAPS L44/E av Kenrich Petrochemicals, Inc.. till polyetenen då denna smältes, varefter röret sträng- sprutas med fiberglaset inne i väggen.

Armeringsgarnet kan vara en enda sträng av material, såsom monofilgarn. eller kan vara gjort av en grupp tvinnade fila- ment, som bildar ett multifilament eller spunnet garn. Garn gjorda av tvinnade strängar ger en ojämnare yta, som kan för- bättra kopplingen av garnet vid rörväggens material genom den större ytarean. Följande exempel åskådliggör föreliggande upp- finning.

V) 465 922' ill Exempel_1 En rörvägg framställdes genom upphettning av polyeten till en temperatur av ca 182°C och strängsprutning därav utan något armeringsgarn för bildning av ett rör med en nominell yttre diameter av 3,8 mm och en nominell inre diameter av 1,3 mm, vilket ger en nominell väggtjocklek av 1,3 mm. Detta rör ut- sattes därefter för en längsgående påkänning av 89 N. Röret uppvisade en flytgräns vid ungefär 15 t töjning under denna påkänning och brast vid en töjning större än 600 2.

Exempel 2 Ett rör konstruerades i enlighet med föreliggande uppfinning genom strängsprutning av samma material, som användes i exemp- let 1, men genom införlivande av två armeringsgarner i rör- väggen, där t, rörväggen, var 1,3 mm och x var lika med 0,25 mm. Detta rör uppvisade en töjning av 1 2 under en spänning av 89 N. Röret brast vid en spänning av 169 N och en töjning av 4 2.

Exempel_§ För att åskådliggöra betydelsen av läget för garnet i rör- väggen konstruerades rörväggar med en nominell tjocklek av 11 mm. Rör konstruerades, vari armeríngsgarnet befann sig i ett läge, där x var lika med 0,25, 0,51 resp. 0,76 mm. Rören innehöll samma styrka på det reaktiva elementet av den typ, som beskrives i den amerikanska patentskriften 4 290 366. Det reaktiva elementet utgjordes av nitrocellulosagarn och poly- estergarn tvinnade för bildning av ett kontinuerligt reaktivt element med en diameter av ca 0,25 mm. Vid initiering av det reaktiva elementet blåstes rören, där x var 0,25 mm, ej ut och röret, där x var 0,76 mm, uppvisade få utblåsningar, medan rören konstruerade med x = 0,51 mm ofta uppvisade en eller flera utblåsningar per m. Dessa utblåsningar var i form av slitsar.

Ovanstående beskrivning är avsedd att beskriva den föredragna utföringsformen och uppenbara variationer framgår för en fack- man inom tekniken.

Claims (8)

'4e5 922' 10 15 20 25 30 35 12 Patentkrav

1. Armerat tändrör (10), som motstår längsgående deformation, k ä n n e t e c k n a t av: (a) en vägg (12) sammansatt av ett plastmaterial med låg flyt- gräns, vilket avgränsar en kanal därigenom, vari ett reaktivt element (14) kan placeras. varvid röret (10) har en diameter av högst cirka 7,6 mm; och (b) ett eller flera armeringsgarner (16) av icke-ledande mate- rial med hög seghet, vilket uppvisar en brottöjning mindre än 15 2, avsatta inne i väggen (12), anordnade väsentligen parallella med tändrörets (10) längsgående axel, varvid avståndet (x) från väggens (12) inre yta (60) till det arme- rande garnets (16) axel (62) är högst 0,20 av rörväggens (12) nominella tjocklek (t). varvid armeringsgarnen brister då tändröret töjes med cirka 4 2 på sådant sätt. att bristningen förorsakar en synlig fördjupning i röret inom bristnings- området, varigenom en användare av röret kan identifiera ett skadat rör.

2. Armerat tändrör (10) enligt krav 1, n a t k ä n n e t e c k - av att plastmaterialet med låg flytgräns utgöres av polyeten, polyvinylklorid, polybuten, nylon, polypropen eller en blandning därav.

3. Tändrör (10) enligt krav 1 eller 2. k ä_n n e t e c k - n a t av att armeringsgarnet (16) har en draghållfasthet inom området 620 till 5170 N/mmz.

4. Rör (10) enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t armeringsgarnets (16) draghållfasthet är 1380 till 5170 N/mmz. av att

5. Rör (10) enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k - n a t av att armeringsgarnet (16) utgöres av fiberglas, aramid, kol. polyester, rayon, nylon eller en kombination därav. 10 465 922' 13

6. Rör (10) enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att armeringsgarnet (16) består av fiberglas, aramid, kol eller en kombination därav.

7. Rör (10) enligt kravgq, k ä n n e t e c k n a t av att armeringsgarnet (16) utgöres av fiberglas. aramid eller en kombination-därav.

8. Rör (10) enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k - n a t av att ett reaktivt filament (14) av självoxiderande material ingår löst i kanalen.