PL161575B1 - Urzadzenie do ksztaltowania rur metalowych powleczonych sztucznym tworzywem PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do ksztaltowania rur metalo- wych powleczonych sztucznym tworzywem, posiada- jace srodki do nadawania ciaglej tasmie metalowej ksztaltu o przekroju ceownika, tuleje ksztaltujaca dla przeksztalcenia tasmy w rure o zachodzacych na sie- bie na zakladke brzegach, trzpien przechodzacy przez tuleje do nadawania ksztaltu, tuleje ustalajaca dla usta- lania polozenia rury gdy przechodzi ona po trzpieniu, srodki do spawania rury z zachodzacymi na siebie na zakladke brzegami, gdy przechodzi ona przez tuleje ustalajaca i srodki do wyciskania sztucznego tworzy- wa z trzpienia na wewnetrzna powierzchnie rury, gdy przesuwa sie ona po trzpieniu, znamienne tym, ze srodki do spawania posiadaja ultradzwiekowa elektro- de krazkowa i srodki napedzajace elektrode krazkowa, przy czym te srodki napedzajace przemieszczaja ele- ktrode krazkowa z szybkoscia obwodowa równa szyb- kosci przesuwania sie rury z zachodzacymi na siebie na zakladke brzegami pod elektroda krazkowa. FIG . 4 PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest urządzenie do kształtowania rur metalowych powleczonych sztucznym tworzywem.

Rury tego rodzaju wykonuje są przez przekształcenie cienkiej taśmy z aluminium w rurę, którą następnie powleka się sztucznym tworzywem na obu, zewnętrznej i wewnętrznej, powierzchniach, takim jak polietylen, i która posiada wiele korzystnych cech. Przede wszystkim jest lekka, można ją łatwo zginać, ma dużą odporność na korozję, polepsza charakterystykę przepływu strumienia i może być łatwo łączona.

Te rodzaje rur powleczonych sztucznym tworzywem i sposób ich wytwarzania są omówione w opisie patentowym USA nr 4 370 186. Opis ten ujawnia sposób wytwarzania, w którym taśma aluminiowa jest zginana do postaci rurowej, łączona na zakładkę i przesuwana po trzpieniu. Następnie sztuczne tworzywo jest wyciskane z trzpienia na wewnętrzną powierzchnię rury aluminiowej, po czym przesuwa się rurę poprzez otwór, w którym warstwa sztucznego tworzywa jest wyciskana na zewnętrzną powierzchnię rury.

Europejski opis patentowy nr 0 024 220 i brytyjskie zgłoszenie patentowe nr 8 625 432 ujawniają urządzenie do kształtowania takich metalowych rur powleczonych sztucznym tworzywem, posiadające zespół do przekształcania ciągłej taśmy metalu w ceownik, tuleję kształtującą dla zagięcia taśmy w rurę z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami, trzpień przechodzący przez tuleję kształtującą, tuleję ustalającą dla umiejscowienia tulei rury, gdy ona przesuwa się po trzpieniu i środki do spawania, dla połączenia spawem rury z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami, gdy ona przechodzi przez tuleję ustalającą.

Tuleja ustalająca posiada z jednej strony szczelinę do spawania i jest zazwyczaj okrągła, tak ażeby utrzymać kształt rury z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami, gdy jest ona spawana ultradźwiękowo elektrodą krążkową. Elektroda krążkowa jest zamontowana niezależnie od trzpienia i może być ona doprowadzona do położenia ponad tuleję ustalającą i opuszczona do szczeliny do spawania dla spawania rury wzdłuż zakładki. W czasie przeprowadzania spawania trzpień działa jako poduszka, a w czasie operacji spawania rura jest zaciśnięta pomiędzy elektrodą krążkową i trzpieniem.

Korzystnie jest przeprowadzić operację spawania przy użyciu dowolnego typu ultradźwiękowej elektrody krążkowej. Jednak takie elektrody są typu wolnobiegowego, a obrót krążka jest powodowany jedynie ruchem zakładkowej części metalowej rury względem obwodu krążka.

Według niniejszego wynalazku stosuje się urządzenie do kształtowania metalowej rury, lub rury ze stopu metali, powleczonej sztucznym tworzywem, typu ogólnie opisanego w europejskim opisie patentowym nr 0 024 220 i w brytyjskim zgłoszeniu patentowym nr 8 625 432, w którym jednak środki do spawania posiadają ultradźwiękową elektrodę krążkową napędzaną w czasie pracy z szybkością obwodową identyczną z szybkością przesuwania się metalowej rury po trzpieniu. Przy napędzaniu elektrody krążkowej, niezależnie od metalowej rury, stwierdzono, że jakość i niezawodność spawu jest znacznie lepsza, i że wystarcza niższe napięcie dla przyłożenia do rury powleczonej sztucznym tworzywem, przez zastosowanie urządzenia umieszczonego za miejscem spawania i nakładania sztucznego tworzywa.

Z tego powodu według niniejszego wynalazku zastosowano urządzenie do kształtowania metalowej rury powleczonej sztucznym tworzywem, posiadające środki do nadania ciągłej metalowej taśmie kształtu ceownika, tuleję do nadania kształtu dla zgięcia tej taśmy w rurę o zachodzących na siebie na zakładkę brzegach, trzpień przechodzący przez tuleję do nadawania kształtu, tuleję ustalającą dla umiejscowienia rury, gdy przechodzi ona po trzpieniu, środki do spawania rury z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami, gdy przechodzi ona przez tuleję ustalającą i środki do wyciskania sztucznego tworzywa z trzpienia na wewnętrzną powierzchnię rury, gdy przechodzi ona po trzpieniu.

Istotę wynalazku stanowi to, że środki do spawania posiadają ultradźwiękową elektrodę krążkową oraz to, że środki napędzają elektrodę krążkową z szybkością obwodową taką samą jak szybkość przesuwania rury pod elektrodą krążkową.

W korzystnej postaci wykonania, zgodnie z urządzeniem opisanym w brytyjskim zgłoszeniu patentowym nr 8 625 432, tuleja nadająca kształt i tuleja ustalająca położenie są zamontowane na trzpieniu tak, że mogą one przesuwać się po nim.

Przedmiot wynalazku jest wyjaśniony poniżej na przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny wykres etapów wymaganych w sposobie kształtowania rury według niniejszego wynalazku, fig. 2 - urządzenie do zastosowania sposobu według niniejszego wynalazku w widoku schematycznym, fig. 3 - urządzenie przedstawione na fig. 2 w widoku perspektywicznym, fig. 4 - szczegół urządzenia pokazanego na fig. 2 i 3 w przekroju, fig. 5 - tuleję nadającą kształt pokazaną na fig. 4 w widoku perspektywicznym , fig 6 - tuleję pokazaną na fig. 5 w widoku od końca, fig. 7 - trzpień urządzenia pokazany na fig. 4 w przekroju, fig. 8 - trzpień pokazany na fig. 7 w przekroju wzdłuż linii VIII-VIII, fig. 9 - urządzenie pokazane na fig. 2 i 3 w przekroju przez dalszą część, zaś fig. 10 przedstawia rurę pokazaną na fig. 9 w przekroju wzdłuż linii Χ-Χ.

Na figurze 1 przedstawiono schematyczny wykres sposobu i urządzenia do kształtowania rury powleczonej sztucznym tworzywem według niniejszego wynalazku, który obejmuje przejście płaskiej taśmy aluminiowej, o grubości mniej więcej 0,2 mm, z walca zasilającego 10 do stanowiska 11 wstępnego kształtowania, na którym płaska taśma jest przekształcana w taśmę o kształcie ceownika. Ze stanowiska 11 wstępnego kształtowania taśma w kształcie ceownika przechodzi przez stanowisko 12, na którym nadaje się kształt rury z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami, która przechodzi następnie do stanowiska 13 spawania, a z niego do stanowiska 14 wewnętrznego powlekania sztucznym tworzywem. Na stanowisku spawania aliminiowa rura z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami jest spawana i natychmiast po spawaniu jest wyciskana na wewnętrzną powierzchnię rury sztuczne tworzywo do wewnętrznego powlekania. Następnie częściowo powleczona rura przechodzi na stanowisko 15 zewnętrznego powlekania, gdzie sztuczne tworzywo do zewnętrznego powlekania jest wyciskane na zewnętrzną powierzchnię rury. Następnie powleczona rura przechodzi przez stanowisko 16 chłodzenia i stamtąd na stanowisko 17 odbioru, gdzie rura jest nawijana na walec odbiorczy.

Urządzenie według niniejszego wynalazku będzie obecnie opisane bardziej szczegółowo. Aluminiowa taśma 20 jest ściągana z walca zasilającego 10 i następnie przechodzi przez szereg klocków 21 nadających kształt, gdzie jest ona przekształcana w taśmę 22 o przekroju ceownika. Grubość taśmy aluminiowej zależy od ciśnienia, które wykończona rura ma wytrzymać, lecz normalnie taśma będzie bardzo cienka. Z tego powodu operacja nadawania kształtu postępuje

161 575 stopniowo, żeby zmniejszyć jak najbardziej naprężenia i odkształcenie metalu. Taśma o przekroju w kształcie ceownika przechodzi następnie na jeden koniec trzpienia 23 i do nadającej kształt tulei 24 zamontowanej na trzpieniu 23. Tuleja 24 nadająca kształt jest pokazana w większej skali na fig. 5. Jest ona wykonana z twardej żywicy poliamidowej i posiada stożkowy lejkowaty otwór 25 prowadzący do wylotu 26, zazwyczaj kołowego. Jak można zobaczyć na fig. 6 , wylot 26 jest asymetryczny, na skutek czego aluminiowa taśma ma, gdy wychodzi z tulei 24, kształt rury z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami. Iz zrozumiałych powodów długość stożkowego otworu 25 jest rzędu dwu- do trzykrotnej wielkości średnicy wylotu 26, korzystnie 2,5 razy większa od średnicy, na skutek czego taśma o przekroju w kształcie ceownika jest przekształcana na względnie krótszej drodze w rurę 27 o zachodzącym na siebie na zakładkę brzegach. Normalnie wewnętrzna średnica rury będzie wynosić 10 do 75 mm.

Trzpień 23 wystaje z ramienia 28, na którym jest zamontowany. Ramię 28 stanowi część zespołu 29 rur. Jak najlepiej widać na fig. 4 ramię 28 podtrzymując trzpień 23 wchodzi do otworu 25 tulei 24 nadającej kształt i następnie trzpień przechodzi przez wylot 26, na skutek czego taśma zostaje zagięta do postaci rury 27 z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami dokoła trzpienia 23, gdy wychodzi z wylotu 26 tulei 24 nadającej kształt.

Rura 27 z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami przechodzi z tulei 24 nadającej kształt przez tuleję ustalającą 30, wykonana z tego samego materiału co tuleja 24 nadająca kształt. Tuleja ustalająca 30 posiada po jednej stronie szczelinę 31 do spawania, i zazwyczaj jest okrągła, żeby utrzymywać postać rury 27 z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami, gdy jest ona spawana ultradźwiękową elektrodą krążkową 32. Elektroda krążkowa 32 jest zamontowana niezależnie od trzpienia 23 i zespołu 29 rur, na skutek czego można ją doprowadzić do położenia pracy poprzez tuleję ustalającą 30 i opuścić do szczeliny 31 do spawania, dla spawania rury wzdłuż zakładki. W czasie spawania trzpień 23 działajak poduszka, rura 27 jest w czasie operacji spawana ściśnięta pomiędzy krążkiem 32 i trzpieniem 23. Elektroda krążkowa 32 jest napędzana niezależnie, na przykład (nie pokazanym) silnikiem elektrycznym, z szybkością obwodową dopasowaną do szybkości przechodzenia rury 27 z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami pomiędzy obwodem krążka 32 i trzpieniem 23.

Zarówno tuleja 24 nadająca kształt, jak i tuleja ustalająca 30 są umieszczone w obudowie 33 i znajdującej się na trzpieniu 23. Obudowa 33 posiada otwór przelotowy 34 oraz kilka elementów grzejnych 35, które utrzymują temperaturę obudowy 33 i w ten sposób temperaturę dokoła trzpienia.

Jak najlepiej widać na fig. 7, trzpień 23 posiada zewnętrzną cylindryczną ściankę 36 i rdzeń 37, a luz pomiędzy rdzeniem 37 i ścianką 36 tworzy pierścieniową drogę przelotową 38, która kończy się pierścieniowym wylotem 39 w pobliżu prowadzącego końca lub zakończenia 40 trzpienia. Pierścieniowa droga przelotowa jest połączona i zasilana dwoma przewodami 41 i 42, które łączą się przez ramię podtrzymujące 28 - z zespołem 29 rur. Sztuczne tworzywo dla powleczenia wewnętrznej powierzchni spawanej rury 27 jest doprowadzone z zespołu 29 rur do przewodu 41, a sztuczne tworzywo 44, dla związania sztucznego tworzywa 43 z wewnętrzną powierzchnią aluminiowej rury, jest dostarczane do trzpienia 23 przewodem 42.

Ramię 28 posiada kilka elementów grzejnych dla utrzymania sztucznego tworzywa i przyczepnego sztucznego tworzywa w postaci gorącej i płynnej, tak żeby one mogły łatwo płynąć przewodami 41 i 42 i wzdłuż pierścieniowej drogi przelotowej 38 do trzpienia 23. Dobrze jest gdy sztuczne tworzywo 43 jest polietylenem a przyczepny materiał 44 dla związania polietylenu z wewnętrzną powierzchnią aluminiowej rury może być szczepionym polietylenem. Jednak można zastosować dowolne, nadające się, sztuczne tworzywa i przyczepne sztuczne tworzywo dla zapewnienia dobrego związania na wewnętrznej powierzchni aluminiowej rury. Gdy spawana rura 27 przechodzi przez pierścieniowy wylot 39 w pobliżu zakończenia 40 trzpienia, przyczepny materiał 44 jest wyciskany na wewnętrzną powierzchnię rury, a sztuczne tworzywo 43 jest wyciskane przed przyczepnym sztucznym tworzywem. Jak można zobaczyć na fig. 7 otwór 47 dla powietrza przechodzi przez rdzeń 37 trzpienia i powietrze pod ciśnieniem jest wdmuchiwane do rury od końca trzpienia dla stworzenia stałego ciśnienia wewnątrz rury, które pomaga przy rozkładaniu się sztucznego tworzywa na wewnętrznej powierzchni rury i służy

161 575 również w sposób, który będzie opisany w dalszym ciągu, do wykrywania ewentualnych błędów, które mogły wystąpić przy spawaniu aluminiowej rury.

Tuleja 24 nadająca kształt i tuleja ustalająca 30 są przenoszone obudową 33, która razem z tuleją 24 i tuleją 30 jest przemieszczana przez trzpień 23, dzięki czemu poruszają się one razem z trzpieniem. Na fig. 9 można zobaczyć, że obudowa ma kształt litery . L i posiada dolną część 48, na której jest osadzona tuleja 24 nadająca kształt oraz górną część 49 wykonana z otworem 34, przez który przechodzi trzpień 23.

Blisko końca obudowy 33 jest umieszczona tuleja 50 do powlekania, którajest rozłączalnie przytwierdzona do zespołu 29 rur, i która posiada otwór 51, przez który przechodzi spawana rura, gdy wychodzi ona z obudowy 33. Tuleja 50 do powlekania posiada pierścieniowe kanały przelotowe 52 i 53, które łączą się opowiednio z przewodami 54 i 55 w zespole 29 rur. Pierścieniowe kanały przelotowe 52 i 53 wchodzą do pierścieniowego otworu 56, który ma wylot do otworu 51. Sztuczne tworzywo, takie jak polietylen, jest doprowadzane z zespołu 29 rur drogą przelotową 54, a przyczepne tworzywo, takie jak szczepiony polietylen, jest dostarczane z zespołu 29 rur kanałem przelotowym 55. Na fig. 9 można zobaczyć, że pierścieniowy kanał przelotowy 53 jest usytuowany promieniowo wewnątrz drugiego pierścieniowego kanału przelotowego 52, a przyczepne tworzywo jest przenoszone na ewnętrzną powierzchnię aluminiowej rury, gdy rura przechodzi przez otwór 51 za otworem 56, i w ten sposób sztuczne tworzywo przepływa przed tworzywem przyczepnym. Gdy rura wychodzi z tulei 50 do powlekania, posiada ona wewnętrzną powłokę z polietylenu związaną z wewnętrzną powierzchnią rury za pomocą szczepionego polietylenu i podobnie zewnętrzną powłokę z polietylenu, również związaną z zewnętrzną powierzchnią rury za pomocą szczepionego polietylenu.

Z tulei 50 do powlekania rura przechodzi przez kąpiel 60 z wody chłodzącej i stamtąd do walca odbiorczego, który nie jest pokazany.

Jednym z zagadnień, które należy opanować przy powlekaniu wewnętrznej powierzchni rury sztucznym tworzywem, jest utrzymywanie takiej temperatury sztucznego tworzywa, żeby łatwo przepływało ono wzdłuż trzpienia. Ponieważ trzpień musi mieć zewnętrzną średnicę mniejszą od wewnętrznej średnicy rury, nie można umieścić elementów grzejnych, jak również przewodów dla sztucznego tworzywa, wewnątrz trzpienia. Rozwiązano to zagadnienie przede wszystkim przez zastosowanie względnie krótkiego trzpienia, a następnie przez ogrzewanie obudowy 33 przed tuleją 24 do nadawania kształtu i tuleją ustalającą 30, na skutek czego temperatura otoczenia trzpienia jest utrzymywana na wystarczająco wysokim poziomie.

Ponadto dla zmniejszenia długości trzpienia, taśma aluminiowa jest przekształcana z przekroju o kształcie ceownika w rurę o zachodzących na siebie na zakładkę brzegach, gotową do spawania, na bardzo krótkim odcinku. Następnie rura o zachodzących na siebie na zakładkę brzegach jest spawana i równocześnie sztuczne tworzywo jest wyciskane na wewnętrzną powierzchnię rury. Osiągnięto to tworząc tuleję 24 nadającą kształt z lejkowatym otworem, który przekształca taśmę aluminiową o przekroju w kształcie ceownika w niesymetryczną rurę z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami na krótkim odcinku o długości odpowiadającej w przybliżeniu dwukrotnej średnicy gotowej rury. Rura z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami jest następnie bezpośrednio po ukształtowaniu spawana, a wewnętrzna powierzchnia zostaje powleczona sztucznym tworzywem wyciskanym z trzpienia bezpośrednio ze stanowiskiem spawania.

Stwierdzono również, że przy skróceniu trzpienia do absolutnego minimum ruch trzpienia na jego zakończeniu jest zmniejszony, jakkolwiek niekoniecznie wyeliminowany. Ruch zakończenia trzpienia w miejscu, w którym sztuczne tworzywo jest wyciskane na wewnętrzną powierzchnię rury, powoduje powstawanie rożnie grubości warstwy sztucznego tworzywa wyciskanego na wewnętrzną powierzchnię rury, lecz stwierdzono, że te różnice zmniejsza się przez zamontowanie obudowy 33, tulei 24 i tulei 30 na trzpieniu w ten sposób, żeby poruszały się one razem z trzpieniem. Tuleja 24 nadająca kształt, jakkolwiek jest wykonana ze względnie twardego materiału, jednak podlega zużyciu. Jednak można ją względnie wymienić przez usunięcie tulei 50 do powlekania i zsunięcie obudowy 33 z trzpienia. Następnie można wymienić tuleję 24 i tuleję 30.

161 575

Z różnych powodów może się zdarzyć, że źle będzie wykonany spaw rury z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami. Niedoskonałość spawania rury można wykryć, jeżeli na początku zaciśnie się i zamknie się koniec rury, gdy przechodzi ona przez urządzenie, w ten sposób żeby była poddana wewnętrznemu ciśnieniu powietrza przez przewód powietrzny 47. Ewentualnie błędy spawania rury spowodują wydobywanie się powietrza z rury, gdy przechodzi ona przez kąpiel chłodzącą 60, i łatwo można wówczas zauważyć bańki powietrza wskazujące miejsce złego spawania. W innym przypadku można zastosować przyrząd wskazujący spadek ciśnienia w rurze w dowolnym miejscu za stanowiskiem spawania. Ponieważ sztuczne tworzywo na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni rury jest zawsze względnie miękkie, gdy rura wchodzi do kąpieli chłodzącej, ciśnienie powietrza w rurze bedzie przedmuchiwało poprzez miękkie sztuczne tworzywo w dowolnym miejscu, gdzie występuje błąd w spawaniu. W innym przypadku stosuje się przyrząd wskazujący spadek ciśnienia wewnątrz rury w dowolnym miejscu za stanowiskiem spawania.

Operację spawania przeprowadza się ultradźwiękową elektrodą krążkową przechodzącą poprzez szczelinę 31 w tulei ustalającej 30 i dociskając zachodzące na siebie brzegi rury do trzpienia 23, który w ten sposób działa jako poduszka dla krążka spawającego w czasie operacji spawania. W przeciwieństwie do znanych typów ultradźwiękowych elektrod krążkowych, które są oparte na ruchu materiału, który ma być spawany względem obwodu krążka, elektroda krążkowa zastosowana w urządzeniu według wynalazku jest roboczo połączona z oddzielnym mechanizmem napędzającym, na przykład silnikiem elektrycznym, który obraca elektrodę krążkową z szybkością obwodową odpowiadającą szybkości przesuwania się zachodzących na siebie brzegów rury po trzpieniu.

Claims (2)

1. Urządzenie do kształtowania rur metalowych powleczonych sztucznym tworzywem, posiadające środki do nadawania ciągłej taśmie metalowej kształtu o przekroju ceownika, tuleję kształtującą dla przekształcenia taśmy w rurę o zachodzących na siebie na zakładkę brzegach, trzpień przechodzący przez tuleję do nadawania kształtu, tuleję ustalającą dla ustalania położenia rury gdy przechodzi ona po trzpieniu, środki do spawania rury z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami, gdy przechodzi ona przez tuleję ustalającą i środki do wyciskania sztucznego tworzywa z trzpienia na wewnętrzną powierzchnię rury, gdy przesuwa się ona po trzpieniu, znamienne tym, że środki do spawania posiadają ultradźwiękową elektrodę krążkową i środki napędzające elektrodę krążkową, przy czym te środki napędzające przemieszczają elektrodę krążkową z szybkością obwodową równą szybkości przesuwania się rury z zachodzącymi na siebie na zakładkę brzegami pod elektrodą krążkową.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że środki napędzające elektrodę krążkową są silnikiem elektrycznym.