PL176243B1

PL176243B1 - Przewód rurowy z wytłaczanej rury warstwowej z tworzywa sztucznego mający złącze kielichowe

Info

Publication number: PL176243B1
Application number: PL95323600A
Authority: PL
Inventors: Manfred Hoffmann
Original assignee: Becker Plastics Gmbh
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1999-05-31
Also published as: WO1996036830A1; EP0826122B1; ES2152402T3; DE59508796D1; EP0826122A1; ATE197087T1; PL323600A1

Abstract

1. Przewód rurowy z wytlaczanej rury war- stwowej z tworzywa sztucznego majacy zlacze kieli- chowe, rure rdzeniowa, na której jest nalozona perforowana warstwa wzmacniajaca i korzystnie przytwierdzona srodkiem zwiekszajacym przycze- pnosc, warstwa zewnetrzna zas jest w szczególnosci wykonana z tego samego tworzywa sztucznego z jakiego jest wykonana rura rdzeniowa, przy czym ewentualnie warstwa zewnetrzna jest przytwier- dzona za pomoca tworzywa sztucznego przecho- dzacego pomiedzy warstwa wzmacniajaca i warstwa zewnetrzna do rury rdzeniowej przez perforacje w warstwie wzmacniajacej, znamienny tym, ze war- stwa wzmacniajaca wykonana z oplotu (11) z wló- kien ma otwarte oczka (23) pomiedzy pasmami (10) oplotu (11) z wlókien, przez które to oczka (23) material, z którego jest wykonana warstwa zewnetrzna (22) jest polaczona z materialem, z któ- rego jest wykonana rura rdzeniowa (20), przy czym konce (24, 25) rury czolowo stykaja sie z koncami (26,27) kielicha zgrzewanego (21) i sa w nich umo- cowane z wytworzeniem czolowych garbów zgrzew- czych (30) na koncach ( 2 6 , 27). F IG . 4 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest przewód rurowy z wytłaczanej rury warstwowej z tworzywa sztucznego mający złącze kielichowe, rurę rdzeniową, na której jest nałożona perforowana warstwa wzmacniająca i korzystnie przytwierdzona środkiem zwiększającym przyczepność, warstwa zewnętrzna zaś jest w szczególności wykonana z tego samego tworzywa sztucznego z jakiego jest wykonana rura rdzeniowa, przy czym ewentualnie warstwa zewnętrzna jest przytwiedz.ona za pomocą tworzywa sztucznego przechodzącego pomiędzy warstwą wzmacniającą i warstwą zewnętrzną do rury rdzeniowej przez perforację w warstwie wzmacniającej.

Znana jest z opisu patentowego Wielkiej Brytanii nr 747732 rura z tworzywa sztucznego zawierająca oplot na rurze rdzeniowej. W tym przypadku oplot wprowadza się razem z tworzywem warstwy zewnętrznej w procesie wytłaczania.

Znany jest także z niemieckiego opisu patentowego nrl226842 rurowy kielich łączący z termoplastycznego tworzywa sztucznego, połączony drogą klejenia lub zgrzewania z rurami z tego samego materiału, mający kanał pierścieniowy dla zapobieżenia powstawaniu mikropęknięć pochodzących od rur wklejonych lub zgrzanych w tym kielichu łączącym. Ten kanał pierścieniowy albo pozostaje pusty albo jest wypełniony materiałem wzmacniającym.

Ponadto jest znane wytwarzanie warstwy wzmacniającej z folii aluminiowej. Zwykle grubość tej folii wynosi 150 - 200 μ m. Folia ta jest nakładana na rurę rdzeniową i jest zgrzewana na gorąco na wzdłużnych krawędziach albo łączona w inny sposób metodą zgrzewania. W tych przypadkach użycie środka zwiększającego przyczepność jest konieczne dla uzyskania optymalnego połączenia warstwy wzmacniającej z tworzywem sztucznym, z którego jest wykonany przewód rurowy. Zwiększona wytrzymałość przewodu rurowego osiągnięta dzięki zastosowaniu folii aluminiowej jest ograniczona jedynie ze względu na skuteczność połączenia z cienką folią aluminiową. Średnica płaszcza rury jest z tego powodu jeszcze stosunkowo duża.

Z tego względu, że folia aluminiowa nie daje się zgrzewać z tworzywem sztucznym, z którego wykonany jest kielich zgrzewany rury, łączenie końców rury z kielichem wymaga wykonania dodatkowej operacji technologicznej. Operacja ta polega na tym, że przed zgrzaniem należy zewnętrzną warstwę pokrytą folią aluminiową odwinąć odkrywając materiał rury rdzeniowej, wskutek czego powstaje możliwość połączenia z materiałem kielicha zgrzewanego rury. Z tego powodu w złączu kielichowym przewód rurowy nie jest uzbrojony.

Ideę wynalazku oparto na wspomnianych na wstępie znanych przewodach rurowych z wytłaczanych rur warstwowych z tworzywa sztucznego mających złącze kielichowe i rurę rdzeniową. Wynalazek ten opiera się na odmiennym rozwiązaniu, którego istota polega na tym, że warstwa wzmacniająca wykonana z oplotu z włókien ma otwarte oczka pomiędzy pasmami oplotu z włókien, przez które to oczka materiał, z którego jest wykonana warstwa zewnętrzna, jest połączony z materiałem, z którego jest wykonana rura rdzeniowa, przy czym końce rury czołowo stykają się z końcami kielicha zgrzewanego i są w nich umocowane z wytworzeniem czołowych garbów zgrzewczych na końcach.

Korzystnie garby zgrzewcze końców rur są zgrzane w kielichach na powierzchni cylindrycznej rur z wewnętrzną powierzchnią cylindryczną otworów kielicha, przy czym

176 243 garby zgrzewcze powstają z nadwyżki wymiarowej zewnętrznej średnicy końców rury i naddatku materiału w otworach kielicha, które te końce przyjmują.

Korzystnie otwarte oczka są utworzone pomiędzy skrzyżowanymi pasmami włókien.

Korzystnie otwarte oczka są utworzone pomiędzy włóknami pasm włókien.

Korzystnie pasma włókien są na siebie nawinięte.

Korzystnie materiał na warstwę zewnętrzną i/lub osłona rury rdzeniowej zawierają środek zwiększający przyczepność pomiędzy oplotem rury rdzeniowej i warstwą zewnętrzną.

Korzystnie udział wagowy środka zwiększającego przyczepność w materiale warstwy zewnętrznej i osłony rury rdzeniowej wynosi 1-5% wag., przy czym środek zwiększający przyczepność stanowi środek zawierający zaszczepione przyczepne ugrupowania bezwodnika kwasu maleinowego.

Korzystnie pasma włókien oplotu są wykonane z materiałów nieorganicznych - mineralnych lub organicznych albo metalu.

Korzystnie włókna oplotu mają klejonkę całkowicie zwilżającą materiał ruiy.

Korzystnie warstwa zewnętrzna ma wymiar promieniowy dopasowany do wymiaru kielicha zgrzewanego, przy czym w temperaturze zgrzewania materiał warstwy zewnętrznej łączy się wielopunktowo z materiałem kieliciha jako materiał zgrzeiny, przy czym oplot nie dający się zgrzewać pozostaje pod zgrzeiną.

Korzystnie czołowy garb zgrzewczy jest wykonany z materiału wyciskanego przy wsuwaniu końców rury do kielicha zgrzewanego i pokrywa powierzchnię czołową rury.

- Korzystnie oplot jest usytuowany w zewnętrznej części stanowiącej jedną trzecią grubości ścianki rury.

Zgodnie z wynalazkiem stosowaną w znanych przewodach rurowych perforowaną folię metalową, zwłaszcza folię aluminiową uzupełnia się oplotem z włókien, który to oplot jest tak ukształtowany, że zapewnia poprzez oczka pomiędzy włóknami tego oplotu połączenie tworzywa sztucznego, z którego jest wykonana warstwa zewnętrzna z tworzywem sztucznym, z którego jest wykonana rura rdzeniowa. Podwyższoną wytrzymałość przewodu rurowego osiąga się dzięki dużej, w porównaniu ze znanymi rurami, liczbie wolnych obszarów powierzchni rury znajdujących się pomiędzy włóknami, a ponadto uzyskania podwyższonej wytrzymałości można dopatrywać się w rodzaju włókien użytych do oplatania.

Taką rurę warstwową można wytłaczać w znany sposób z termoplastycznego tworzywa sztucznego, jak np. z polipropylenu, polietylenu albo polibutenu, jako rurę rdzeniową. Rurę rdzeniową można bezpośrednio po jej wyjściu z próżniowej głowicy kalibrującej i następującej po tym kąpieli chłodzącej podgrzać na jej zewnętrznej powierzchni do temperatury powyżej temperatury mięknienia za pomocą ogrzewania podczerwienią lub ciepłym powietrzem i następnie krzyżując splot lub układając jedynie w kierunku diagonalnym względem siebie nakłada się oplot z włókien w postaci pasm, korzystnie włókien szklanych, tak zwanego rovingu, które to włókna korzystnie mają klejonkę ’ i zatapia się ten oplot w zmiękczonej powierzchni zewnętrznej rury. Na zakończenie przepuszcza się oplecioną rurę przez głowicę powlekającą (poprzeczną głowicę nawijarki) dalszej wytłaczarki i powleka się stosunkowo grubą warstwą z takiego samego termoplastycznego tworzywa sztucznego, która to warstwa pokrywa oplot i przez otwarte oczka skrzyżowanych splotów lub zwojów łączy się z materiałem wewnętrznej rury drogą zgrzania się w stopionym materiale.

- Dzięki temu przewód rurowy według wynalazku, w przeciwieństwie do znanych ze stanu techniki rur z tworzywa sztucznego, z użyciem takiego samego materiału podstawowego przy takiej samej grubości ścianki, odznacza się znacznie zwiększoną wytrzymałością w próbie pełzania, próbie na ciśnienie wewnętrzne albo próbie na ciśnienie rozrywające. Takie wyniki prób osiąga się z tego względu, że oplot dzięki swojemu diagonalnie czyli ukośnie skrzyżowanemu układowi splotu wytrzymuje większe naprężenia wzdłużne i poprzeczne występujące w rurze pod ciśnieniem, niż rura wykonana wyłącznie z tworzywa sztucznego. Dzięki temu jest możliwe znaczne zmniejszenie grubości ścianki rury według wynalazku, stosowanej w danym przypadku, w stosunku do grubości ścianki przewidzianej

176 243 dla tego przypadku normą techniczną DIN. W porównaniu do ustalonych normami DIN klasami ciśnienia dla różnych rur z tworzywa sztucznego o przewidzianych dla nich grubościach ścianek przy takim samym obciążeniu ciśnieniem w czasie, w zależności od temperatury można stosować przykładowo rury zaklasyfikowane o dwie klasy niżej, o mniejszej grubości ścianki i ze wzmocnieniem włóknem. Wiąże się z tym nie tylko oszczędność materiału, ale też przy takiej samej średnicy zewnętrznej dzięki zmniejszeniu grubości ścianki otrzymuje się zwiększenie średnicy wewnętrznej, co oznacza zwiększenie wydatku. Gdy w ten sposób obliczy się i zwymiaruje instalację wody pitnej z uwzględnieniem wydatku, to w miejscach zmiany kierunku można zastosować wzmocnione włóknem rury o mniejszej średnicy zewnętrznej, wymagające mniej miejsca dla szybów rurowych i innych elementów konstrukcyjnych, jak izolacja kompensatorów na powierzchni rur w instalacji na kondygnacjach i wymagają cieńszych materiałów izolacyjnych przy zachowaniu wymaganej izolacji cieplnej zgodnie z zaostrzonymi przepisami dotyczącymi oszczędności energii cieplnej. W sumie uzyskuje się dzięki temu oszczędność nakładów konstrukcyjnych.

Przewód rurowy według wynalazku odznacza się małymi zmianami długości w wyniku działania ciepła w porównaniu do znanych rur z tworzywa termoplastycznego. Zależy to od rodzaju materiału i zastosowanego włókna, jak też ilości włókien i ich układu geometrycznego. W odróżnieniu od niewzmocnionych rur z tworzywa sztucznego przy użyciu takiego samego materiału podstawowego osiąga się mniejsze o współczynnik 5 do 10 zmiany długości pod wpływem ciepła. We wszystkich przypadkach uzyskuje się tę zaletę, że przy montażu nie są już potrzebne, tak jak w innych wypadkach, elementy kompensujące zmiany długości, takie jak łuki lub pętle wydłużeniowe. Dzięki większej sztywności rur według wynalazku, przy eksploatacji w warunkach podwyższonej temperatury, to znaczy jako przewodów do ciepłej wody nie występują zwisy, a zatem można zastosować mniej podpór w postaci opasek nośnych.

Łączenie rur według wynalazku drogą zgrzewania, zwłaszcza za pomocą zwykłych, dostępnych w handlu, znormalizowanych kielichów zgrzewanych lub kształtek tzw. T-Fittings, łuków, kątów i kształtek redukcyjnych wykonanych z takiego samego materiału jest możliwe dzięki temu, że stosuje się na oplocie z włókien warstwę zewnętrzną, a oplot jest umieszczony w zewnętrznej części stanowiącej jedną trzecią grubości ścianki rury. W praktyce odległość oplotu od powierzchni zewnętrznej warstwy, może wynosić około 1 do 3 mm. Dzięki temu powstaje warstwa zewnętrzna o odpowiedniej grubości z dającego się zgrzewać tworzywa sztucznego, co pozwala na prawidłowe zgrzanie kielicha elementem grzejnym. Możliwe jest też zrezygnowanie w celu zgrzewania z uzbrojenia z włókna, realizowane drogą odwijania w odpowiedniej operacji technologicznej.

Korzystnie w przewodzie rurowym według wynalazku zgrzewa się nie tylko płaszcz rury z kielichem, ale też powierzchnie czołowe końców rur za pomocą czołowego garbu zgrzewczego, powstającego poprzez wstawienie czołowych końców rury do kielicha zgrzewanego. Następuje to samoczynnie dzięki temu, że garby zgrzewcze końców rur są zgrzane w kielichach na powierzchni cylindrycznej rur z wewnętrzną powierzchnią cylindryczni! otworów kielicha, przy czym garby zgrzewcze powstają z nadwyżki wymiarowej zewnętrznej średnicy końców rury i naddatku materiału w otworach kielicha, które te końce przyjmują. Otrzymuje się w ten sposób garb niezbędny do zgrzania z materiału, z którego jest wykonany kielich, i który -to garb powstaje z nadwyżki wymiarowej średnicy rury i naddatku materiału w otworze kielicha obejmującego rurę.

Zgrzewanie końców rur w kielichach jest zoptymalizowane dzięki temu, że warstwa zewnętrzna ma wymiar promieniowy dopasowany do wymiaru kielicha zgrzewanego, przy czym w temperaturze zgrzewania materiał warstwy zewnętrznej łączy się wielopunktowo z materiałem kielicha jako materiał zgrzeiny, przy czym oplot nie dający się zgrzewać pozostaje pod zgrzeiną. W tym przypadku warstwa zewnętrzna ma tak dobraną wielkość promienia do kielicha zgrzewanego, że materiał, z którego jest wykonana warstwa zewnętrzna jest wciskany w materiał, z którego jest wykonany kielich, a nie dający się zgrzewać z

176 243 kielichem oplot pozostaje pod zgrzewem. Dzięki temu uzyskuje się znaczne podwyższenie wytrzymałości, także w obszarze kielicha.

W przypadku krzyżujących się pasm włókien, uzyskuje się pomiędzy pasmami włókien wolne powierzchnie w płaszczu, tworzące otwarte oczka, w których powstaje połączenie warstwy zewnętrznej z rurą rdzeniową. Natomiast, gdy ze względu na poszerzenie oplotu włóknem zmniejszy się powierzchnie, to wytwarza się dodatkowe otwarte oczka pomiędzy włóknami pasm włókien. Gdy włókna w pasmach włókien są od siebie oddzielone, to jest możliwe także nawijanie pasm jedno na drugie, z pozostawieniem oczek między zwojami.

Ponadto dla uproszczenia wytwarzania rur według wynalazku celowe jest nie stosowanie osobnej operacji nanoszenia środka zwiększającego przyczepność lecz korzystnie zmieszanie tego środka z materiałem, z którego jest wykonana warstwa zewnętrzna, zanim tę warstwę się naniesie.

Zgodna z wynalazkiem wytłaczana rura warstwowa z tworzywa sztucznego jest wykonana przeważnie z tworzywa poliolefinowego np. polipropylenu. Rura rdzeniowa dzięki zastosowaniu warstwy wzmacniającej, która podwyższa znacznie wytrzymałość, ma zmniejszoną grubość w porównaniu do grubości podawanych w normach przemysłowych (DIN). Przewód rurowy według wynalazku może składać się z pojedynczych rur, łączonych ze sobą za pomocą złączy kielichowych. Szczególnie chodzi tu o kielichy zgrzewane elementem grzejnym. W tym rozwiązaniu przewód rurowy według wynalazku służy korzystnie do przesyłania zimnej i ciepłej wody w domowej instalacji wody pitnej, ale też może być wykorzystywany jako przewód dla przesyłania chemikalii w przemyśle chemicznym.

Warstwa wzmacniająca w przewodzie rurowym według wynalazku nie jest ciągła, a część powierzchni zewnętrznej rur pozostaje wolna. To znaczy warstwa ta jest perforowana. W miejsach perforowania powierzchni osłonowej tworzywo sztuczne, z którego jest wykonana rura rdzeniowa łączy się z tworzywem sztucznym, z którego jest wykonana warstwa zewnętrzna pokrywająca warstwę wz uacniającą. Dzięki tym połączeniom uzyskuje się unieruchomienie warstwy wzmacniającej w kierunku osiowym. Jest ono warunkiem wyrównania współczynników rozszerzalności elementów z tworzywa sztucznego i warstwy wzmacniającej. Te współczynniki rozszerzalności mogą różnić się w mniejszym lub większym stopniu. Otrzymane w ten sposób połączenie różnych, wcześniej opisanych materiałów przewodu według wynalazku daje także możliwość dyfuzji wody na zewnątrz w miejscach połączeń tworzyw sztucznych, z którego są wykonane, rura rdzeniowa i warstwa zewnętrzna, gdy tworzywo sztuczne pochłania wodę w czasie eksploatacji przewodu.

Gdy pomiędzy warstwą wzmacniającą i materiałem rury rdzeniowej i warstwy zewnętrznej zastosuje się środek zwiększający przyczepność, to uzyska się połączenie z warstwą wzmacniającą także w tych miejscach, które znajdują się pomiędzy perforacją tej warstwy wzmacniającej. Dlatego jest korzystne, zgodnie z wynalazkiem, stosowanie środków zwiększających przyczepność, ale nie zawsze jest to konieczne.

Stosowane w porównywanych przypadkach średnice rur przewodu według wynalazku są mniejsze niż średnice podawane w DIN, gdyż dzięki warstwie wzmacniającej podwyższa się wytrzymałość przewodu.

Mając na uwadze powyższe cechy, wynalazek odróżnia się od znanych wzmacnianych włóknem rur z utwardzalnych tworzyw sztucznych, np. nienasyconych żywic poliestrowych (UP) lub żywic epoksydowych (EP). Wzmocnienie włóknem wykonuje się zasadniczo z włókien szklanych w postaci wiązek lub pasm (tak zwanego rovingu) lub mat i jest nanoszone na ściany rury rdzeniowej. Powiązanie włókien z tworzywem sztucznym, z którego jest wykonana rura, jest zapewnione dzięki klejonce włókien szklanych. Przewody rurowe tego typu wyposażone są w kielichy lub kształtki, które wykonuje się z takiego samego jak rury materiału wzmacnianego włóknem. Przy łączeniu końce rur musi się wklejać w kielichy. Wklejanie to realizuje się z użyciem żywicy rdzeniowej i wymaganych utwardzaczy. Zgrzanie rury nie jest możliwe ze względu na użyte tworzywo utwardzalne, stanowiące materiał nie dający się topić.

176 243

Od tych należących do stanu techniki przewodów rurowych wykonanych z utwardzalnych tworzyw sztucznych odróżniają się inne znane rury z tworzywa sztucznego, w przypadku których zamiast włókna szklanego stosuje się włókna węglowe, aramidowe lub typu Kevlar, które zatapia się w tłoczywie po tak zwanym procesie Pulwind w kierunku wzdłużnym i na krzyż, względnie jako plecionkę. Rury te nie mają warstwy zewnętrznej dającej się zgrzewać, dlatego też nie można łączyć ich z kielichami zgrzewanymi.

Rury z termoplastycznego tworzywa sztucznego, takiego jak polietylen (PE) i polipropylen (PP) są wprawdzie znane, które to rury w celu zwiększenia ich wytrzymałości, zwłaszcza na działanie ciepła i chemikalii, uzbraja się na zewnątrz warstwą wzmocnioną włóknem z rovingu włókna szklanego lub mat z włókna szklanego zanurzonych w żywicy poliestrowej, ale wytwarzanie tego typu rur jest trudne i odpowiednio drogie. Stosuje się je zatem tylko w przemyśle chemicznym.

Mając na względzie podane na wstępie cechy, wynalazek różni się także od innych znanych wzmacnianych włóknem giętkich węży z termoplastycznych tworzyw sztucznych zawierających zmiękczacze (np. zmiękczony polichlorek winylu) albo z naturalnego lub syntetycznego kauczuku. W odpowiedniej dziedzinie techniki określa się je ogólnie jako węże gumowe. Stosowanymi włóknami do wzmacniania są włókna z materiałów nieorganicznych, mineralnych i metalu, np. włókna szklane lub metalowe, albo włókna na bazie organicznej z konopi lub, juty. Włókna węglowe, typu Kevlar, lub aramidowe stosuje się tylko w szczególnych przypadkach, ze względu na stosunkowo duże koszty ich uzyskania.

Z tego względu, że te węże nie mają rury rdzeniowej, są one w porównaniu do rur sztywnych giętkie we wszystkich kierunkach i nie nadają się do stosowania na przewody do przesyłania gorącej wody w instalacji domowej wody pitnej, a jedynie tylko w gospodarstwie domowym jako węże do prysznica lub przewody olejowe i gazowe w kotłach.

Wynalazek różni się ponadto od rur wzmacnianych włóknem, wykonanych z termoplastycznego tworzywa sztucznego, w których włókna szklane o długości mniejszej od 0,3 do 0,6 mm są zawarte w tłoczywie już w czasie wytwarzania granulatu, a tworzywo to jest przerabiane znanym sposobem wytłaczania na rury. W tym wypadku włókna wzmacniające w rurze są ukierunkowane na wskutek płynięcia roztopionej masy w wytłaczarce zgodnie z kierunkiem płynięcia, to znaczy w kierunku wzdłużnym rury. Takie wzmocnienie włóknem powoduje podwyższenie wytrzymałości w kierunku wzdłużnym, a obniżenie wytrzymałości w kierunku poprzecznym. W przewodach poddawanych obciążeniom termicznym, o które tutaj chodzi, rozszerzalnpść liniowa rur jest ograniczona i dlatego rury takie mogą być rzadko stosowane.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do wytwarzania przewodu rurowego według wynalazku, fig. 2 - inny przykład wykonania takiego urządzenia, fig. 3 - rurę przewodu rurowego według wynalazku w przekroju poprzecznym, fig. 4 - połączenie kielichowe dwóch rur wzajemnie połączonych w przewód rurowy.

Urządzenie pokazane na fig. 1 służy do wytwarzania metodą tak zwaną on-line wytłaczanych rur warstwowych z tworzywa sztucznego, w którym to urządzeniu całą operację wytwarzania realizuje się w urządzeniu zespołowym. W tym przypadku najpierw wytwarza się z tworzywa poliolefinowego rurę rdzeniową w wytłaczarce ślimakowej 1 z głowicą rurową 2 i próżniową głowicą kalibrującą 3, przy czym rura ta ma średnicę wewnętrzną równą średnicy wewnętrznej gotowej rury. Grubość ścianki wynosi jednak tylko 75 - 90% wymaganej grubości ścianki według normy DIN.

Wytłaczana rura przechodzi przez kąpiele chłodzące 5, 6, w których ochładza się ją do osiągnięcia przez nią trwałości formy. Następnie przyłącza się urządzenie 7 do ogrzewania podczerwienią, za pomocą którego podgrzewa się rurę z tworzywa sztucznego na jej powierzchni zewnętrznej do temperatury nieco poniżej temperatury mięknienia, bez utraty całkowitej stateczności. Urządzenie 7 można zastąpić kanałem gorącego powietrza, przez który przechodzi rura.

176 243

Po podgrzaniu rura przechodzi przez skręcarkę 8, mającą dwa obiegające przeciwnie względem siebie wieńce. Na tych wieńcach znajdują się szpule 9 z nawiniętymi pasmami 10 włókien szklanych (rovings). Pasma włókien szklanych mają klejonkę. Służy ona do równomiernego nawilżania powierzchni włókien i zapewnia odporność na rozwarstwienie z poliolefinowym materiałem, z którego jest wykonana rura.

Gdy wymaga się bardzo dużej wytrzymałości połączenia włókien w materiale polimerowym podłoża, to można zastosować środek zwiększający przyczepność, np. kopolimer stochastyczny polipropylenu szczepiony bezwodnikiem kwasu maleinowego, który to kopolimer dodaje się w małej ilości (około 2% wag.) do tworzywa polimerowego, np. kopolimeru stochastycznego propylenu, z którego jest wykonana warstwa zewnętrzna Tury rdzeniowej. Następnie można za pomocą dwu wytłaczarek ślimakowych i jednej dwuwarstwowej głowicy rurowej wytwarzać rurę dwuwarstwową, stanowiącą· rurę rdzeniową ze środkiem zwiększającym przyczepność.

Obroty wieńców, w przeciwnych kierunkach z jednoczesnym przeplataniem rovingu diagonalnie po powierzchni rury rdzeniowej 20 (fig. 3) prowadzi do utworzenia oplotu 11 ' z włókien, wykonanego z krzyżujących się pasm 10 włókien. Pomiędzy pasmami 10 włókien oplotu 11 występują wolne powierzchnie stanowiące otwarte oczka 23 pomiędzy pasmami 10 włókien oplotu 11. W następnym kroku oplecioną w ten sposób rurę rdzeniową 20 przeprowadza się przez poprzeczną głowicę wrzecionową 12 następnej wytłaczarki ślimakowej 13 i wytwarza się drugą zewnętrzną warstwę 22 z tworzywa poliolefinowego. Tworzywo sztuczne, z którego jest wykonana ta warstwa, wchodzi przez oczka 23 i łączy się z tworzywem sztucznym, z którego jest wykonana rura rdzeniowa 20. Grubość warstwy zewnętrznej 22 dobiera się tak, że przy dodaniu do grubości ścianki rury rdzeniowej osiąga się całkowitą grubość ścianki odpowiadającą danemu rzędowi rur według normy. Tworzywo sztuczne, z którego jest wykonana warstwa zewnętrzna 22 otacza oplot 11 z włókien, wskutek czego powstaje trwałe połączenie rury (kompozyt) z polimeru, termoplastycznego tworzywa rdzeniowego i warstwy zewnętrznej 22.

Następnie w linii wykańczającej rurę chłodzi się w natryskowej kąpieli chłodzącej 14 i doprowadza się poprzez urządzenie odprowadzające do piły 16, tnącej rurę na odcinki o długości dostępnej w handlu. ^Ί

Na figurze 2 pokazano, również schematycznie, linię produkcyjną różniącą · się od urządzenia pokazanego na fig. 1 tym, że pracuje jako linia typu off-line. Zamiast wytłaczarki ślimakowej 1 z próżniową głowicą kalibrującą 3 i kąpielami chłodzącymi 5, 6 zastosowano urządzenie odwijające 17, z zamocowanym bębnem 18 z już gotową poliolefinową rurą rdzeniową 19. Ta rura rdzeniowa wytworzona najpierw o mniejszej średnicy zewnętrznej przechodzi przez urządzenie, opisane wyżej i pokazane na fig. 1 zaczynając od urządzenia 7 ogrzewającego podczerwienią. ’

Gotowa rura pokazana na fig. 3 jest wykonana z tworzywa poliolefinowego, np. kopolimeru stochastycznego polipropylenu (PP-R). Dla uwidocznienia oplotu 11 z włókien odjęto częściowo zewnętrzną warstwę. Można zauważyć, że włókna są rozłożone w zewnętrznej strefie brzegowej ścianki rury rdzeniowej 20 i są splecione · diagonalnie, względnie nawinięte jedne na drugie, dzięki czemu powstały wystarczająco duże oczka 23, zapewniające połączenie tworzywa sztucznego, z którego jest wykonana warstwa zewnętrzna 22 z tworzywem sztucznym, z którego jest wykonana rura rdzeniowa 20. ’

Na figurze 4 pokazano połączenie z użyciem kielicha zgrzewanego 21 dwóch rur warstwowych według wynalazku, takich jak rura pokazana na fig. 3. Końce rur 24' i 25 są zwrócone do siebie. Końce rur z zewnątrz, a kielich zgrzewany od we^T^iftr^ zostają ogrzane elementem grzejnym zgrzewarki kielichowej do temperatury zgrzewania wynoszącej np. 260°C i następnie te końce czołowe rur zostają wbite' w kierunku wzdłużnym, bez obrotu, w końce 26, 27 kielicha. Każdy koniec czołowy rury wbity w kielich zgrzewany 21 przesuwa garb /.grzewczy przed sobą, który to garb przesuwa się w pustej przestrzeni 30. Jest ona utworzona przez powierzchnię czołową 28 odpowiednich końców 24 i 25 rur i na początku stożkowych końców 26 albo 27 kielicha zgrzewanego 21. Przestrzeń ta zostaje

176 243 wypełniona tym garbem zgrzewczym 30, dzięki czemu całe wzmocnienie włóknem zostaje zatopione w kielichu 21. Ponadto zapobiega się wpłynięciu roztopionego materiału do otwartego przekroju kielicha i końców rury, a zatem ich zwężeniu. Rury i kielichy w stanie stopionym wchodzą w nierozłączne połączenie na swoich powierzchniach styku, tworząc wewnętrzne wzajemne połączenie dzięki wzajemnemu oddziaływaniu materiału, z którego jest wykonana rura rdzeniowa 20 i warstwa zewnętrzna 22. Wzmocnienie włóknem jest dzięki temu chronione garbami zgrzewczymi także na powierzchniach czołowych przed oddziaływaniem czynnika przepływającego w przewodzie rurowym. Po zgrzaniu końce 26 i 27 kielicha łączą się wielopunktowo z powierzchnią zewnętrznego przekroju poprzecznego 31 (fig. 3 końców) 24 i 25 rury.

Opisana wyżej budowa i wytwarzanie złącza kielichowego pozwala na zmiany i określanie grubości zewnętrznej warstwy 22, tj. jej wymiaru w kierunku promieniowym. Ten wymiar dopasowuje się do wymiaru kielicha zgrzewanego, aby w temperaturze zgrzewania reagował z materiałem kielicha, jako materiał zgrzeiny tak, aby oplot 11 nie dający się zgrzewać pozostał pod zgrzeiną.

Nie pokazano przykładu wykonania wynalazku, w którym środek zwiększający przyczepność pomiędzy oplotem 11 rury rdzeniowej 20 i warstwą zewnętrzną 22 miesza się z materiałem, z którego jest wykonana warstwa zewnętrzna i wykonanej z tego materiału osłony rury rdzeniowej 20. W tym przypadku udział wagowy środka zwiększającego przyczepność w materiale na warstwę zewnętrzną 22 i osłonę rury rdzeniowej 20 wynosi 1-5% wag., przy czym środek zwiększający przyczepność stanowi środek zawierający zaszczepione przyczepne ugrupowania bezwodnika kwasu maleinowego.

176 243

FIG.2

20 22

11

FIG. 3

30 21 22 27 25

FIG.4

28'

176 243

I $

κ c=>

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Przewód rurowy z wytłaczanej rury warstwowej z tworzywa sztucznego mający złącze kielichowe, rurę rdzeniową, na której jest nałożona perforowana warstwa wzmacniająca i korzystnie przytwierdzona środkiem zwiększającym przyczepność, warstwa zewnętrzna zaś jest w szczególności wykonana z tego samego tworzywa sztucznego z jakiego jest wykonana rura rdzeniowa, przy czym ewentualnie warstwa zewnętrzna jest przytwierdzona za pomocą tworzywa sztucznego przechodzącego pomiędzy warstwą wzmacniającą i warstwą zewnętrzną do rury rdzeniowej przez perforację w warstwie wzmacniającej, znamienny tym, że warstwa wzmacniająca wykonana z oplotu (11) z włókien ma otwarte oczka (23) pomiędzy pasmami (10) oplotu (11) z włókien, przez które to oczka (23) materiał, z którego jest wykonana warstwa zewnętrzna (22) jest połączona z materiałem, z którego jest wykonana rura rdzeniowa (20), przy czym końce (24,25) rury czołowo stykają się z końcami (26, 27) kielicha zgrzewanego (21) i są w nich umocowane z wytworzeniem czołowych garbów zgrzewczych (30) na końcach (26,27).
2. Przewód rurowy według zastrz. 1, znamienny tym, że garby zgrzewcze (30) końców rur są zgrzane w kielichach (21) na powierzchni cylindrycznej rur z wewnętrzną powierzchnią cylindryczną otworów kielicha, przy czym garby zgrzewcze powstają z nadwyżki wymiarowej zewnętrznej średnicy (31) końców rury i naddatku materiału w otworach kielicha, które te końce przyjmują.
3. Przewód rurowy według zastrz. 1, znamienny tym, że otwarte oczka (23) są utworzone pomiędzy skrzyżowanymi pasmami (10) włókien.
4. Przewód rurowy według zastrz. 1, znamienny tym, że otwarte oczka (23) są utworzone pomiędzy włóknami pasm (10) włókien.
5. Przewód rurowy według zastrz. 1 albo 3, albo 4, znamienny tym, że pasma (10) włókien są na siebie nawinięte.
6. Przewód rurowy według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał na warstwę zewnętrzną (22) i/lub osłona rury rdzeniowej (20) zawierają środek zwiększający przyczepność pomiędzy oplotem (11) rury rdzeniowej (20) i warstwą zewnętrzną (22).
7. Przewód rurowy według zastrz. 6, znamienny tym, że udział wagowy środka zwiększającego przyczepność w materiale warstwy zewnętrznej (22) i osłony rury rdzeniowej (20) wynosi 1-5% wag., przy czym środek zwiększający przyczepność stanowi środek zawierający zaszczepione przyczepne ugrupowania bezwodnika kwasu maleinowego.
8. Przewód rurowy według zastrz. 1, znamienny tym, że pasma (10) włókien oplotu (11) są wykonane z materiałów nieorganicznych - mineralnych.
9. Przewód rurowy według zastrz. 1, znamienny tym, że pasma (10) włókien oplotu (11) są wykonane z materiałów organicznych.
10. Przewód rurowy według zastrz. 1, znamienny tym, że pasma (10) włókien oplotu (11) są wykonane z metalu.
11. Przewód rurowy według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna oplotu mają klejonkę całkowicie zwilżającą materiał rury (31).
12. Przewód rurowy zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa zewnętrzna (22) ma wymiar promieniowy dopasowany do wymiaru kielicha zgrzewanego, przy czym w temperaturze zgrzewania materiał warstwy zewnętrznej (22) łączy się wielopunktowo z materiałem kielicha jako materiał zgrzeiny, przy czym oplot (11) nie dający się zgrzewać pozostaje pod zgrzeiną.

176 243
13. Przewód rurowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że czołowy garb zgrzewczy (30) jest wykonany z materiału wyciskanego przy wsuwaniu końców (24, 25) rury do kielicha zgrzewanego (21) i pokrywa powierzchnię czołową (28) rury.
14. Przewód rurowy według zastrz. 1, znamienny tym, że oplot (11) jest usytuowany w zewnętrznej części stanowiącej jedną trzecią grubości ścianki rury.