PL218691B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania rur preizolowanych przy zastosowaniu kalibratora do metamorfozy kształtu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania rur preizolowanych przy pomocy kalibratora do metamorfozy kształtu. Sposób wytwarzania oraz urządzenie według wynalazku znajduje zastosowanie w wytwarzaniu przewodów stosowanych w systemach grzewczych, ciepłownictwie i przesyle cieczy oraz gazu. Rura wytwarzana według wynalazku jest już na etapie produkcji zaopatrywana w kilka warstw, które pełnią kilka zróżnicowanych funkcji. Wszystkie warstwy łącznie tworzą natomiast integralną całość.

Typowa rura wielowarstwowa składa się z zewnętrznej rury osłonowej, z reguły poprzecznie karbowanej i wykonanej z tworzywa sztucznego, otuliny utworzonej z pianki izolacyjnej, wewnętrznej rury osłonowej oraz rury medialnej którą przesyłane jest medium w postaci cieczy lub gazu. Warstwa zewnętrzna spełnia funkcję ochronną, chroniąc cały przewód przed uszkodzeniami mechanicznymi. Warstwa druga zwana otuliną zapewnia termoizolację rury medialnej i przesyłanego nią medium. Wewnętrzna rura osłonowa, która również może być karbowana, dodatkowo ochrania rurę medialną, nadto umożliwiając jej ewentualną wymianę w razie awarii.

Znane są metody produkcji rur preizolowanych polegające na łączeniu ze sobą kolejnych warstw materiałów, powstających w oddzielnych niezależnych od siebie, procesach technologicznych. Do ich produkcji stosuje się stanowiska montażowe, na których w sposób mechaniczny, przy zastosowaniu specjalnych zabieraków, następuje nawlekanie na siebie kolejnych warstw, a później wepchnięcie do wewnątrz rury medialnej. Metody te mają ograniczenia w postaci długości wytwarzanych odcinków fabrykacyjnych a nadto są czasochłonne.

W polskim opisie patentowym PL 184940 ujawniony został sposób wytwarzania kształtowego elementu przeciętego w kierunku wzdłużnym i mającego pokrycie z folii, na stronie zewnętrznej, zgodnie z którym wytwarza się wydłużony, walcowy, przecięty kształtowy element, mający współosiową cylindryczną wnękę, przy czym wytwarza się też przecięte pokrycie z folii na walcowej powierzchni zewnętrznej. W sposobie według opisu patentowego PL 184940 wydłużony element walcowy przesuwa się osiowo w linii produkcyjnej. Następnie na element walcowy, na tej samej linii produkcyjnej, nasuwa się rękaw z arkusza płaskiej folii którego średnicę stopniowo zmniejsza się z równoczesnym utrzymaniem naprężenia w kierunku osiowym, aż do zetknięcia się folii z zewnętrzną stroną elementu walcowego. Technologia produkcji według opisu PL 184940 jest obarczona szeregiem ograniczeń i niedogodności. Między innymi niedogodnością jest konieczność stałego utrzymywania naprężenia folii przy jednoczesnym zmniejszaniu średnicy rękawa tworzonego przez folię oraz trudności w dokładnym dopasowaniu folii do elementów karbowanych poprzecznie lub elementów pofałdowanych wzdłużnie.

W celu uniknięcia powyższej niedogodności i osiągnięcia wysokiej dokładności dopasowania warstw rury, w sposobie wytwarzania rur preizolowanych według wynalazku, wykorzystuje się do łączenia poszczególnych warstw rury efekt pamięci kształtu indukowanego przez zmianę temperatury. Sposób wytwarzania rur preizolowanych przy zastosowaniu kalibratora do metamorfozy kształtu cechuje się wykorzystaniem zmiany kształtu wejściowego materiału izolacyjnego w postaci rury o kołowym przekroju poprzecznym do kształtu o profilu wieloramiennym wzdłużnie pofałdowanym. Taka zmiana kształtu powoduje zmniejszenie obwodu zewnętrznego elementu stanowiącego materiał izolacyjny nawet o ponad 20%. Po uzyskaniu zmniejszenia obwodu elementu stanowiącego materiał izolacyjny jest on wprowadzany poprzez przelotowy kanał głowicy kątowej do wnętrza wytwarzanej karbowanej rury osłonowej stanowiącej warstwę zewnętrzną. Następnie ciepło pochodzące od gorącej rury osłonowej, która na etapie wtryskiwania surowca przez głowicę kątową do formy (elementów kształtowych) ma temperaturę w przedziale 170°-230°C, indukuje efekt pamięci kształtu materiału izolacyjnego określanego jako otulina. Wskutek oddziaływania wysokiej temperatury otulina stanowiąca wewnętrzną warstwę wytwarzanego przewodu, która przed połączeniem z materiałem rury osłonowej ma temperaturę około 40°C, odkształca się i powraca do pierwotnego kształtu o kołowym przekroju poprzecznym.

Istotą urządzenia według wynalazku jest zaopatrzenie go w szereg sekcji kształtowych wykonanych z metalu o dobrym przewodnictwie cieplnym. Poszczególne sekcje mają kształt pierścieni o jednakowej średnicy zewnętrznej, które są montowane we wspólnym korpusie. Pierścienie posiadają otwory płynnie i liniowo przechodzące od kształtu kołowego do kształtu wieloramiennego, korzystnie czteroramiennego, nadającego wzdłużne pofałdowanie kształtowanemu materiałowi izolacyjnemu.

PL 218 691 B1

Korzystnym jest wyposażenie kalibratora do produkcji rur preizolowanych w kanały doprowadzające środek smarny do sekcji prostych i kształtowych. Zastosowanie środka smarnego jest korzystne z uwagi na zmniejszenie tarcia przy przeciąganiu przez pierścienie kalibrujące materiału izolacyjnego, przykładowo polietylenu.

Opcjonalnie pierścienie wchodzące w skład sekcji kształtowych kalibratora według wynalazku mogą mieć różną temperaturę i być nagrzewane oraz termoregulowane w celu uzyskania zróżnicowanych temperatur na poszczególnych pierścieniach. Wyższa temperatura pierścieni w początkowych sekcjach kształtowych jest korzystna z uwagi na zmiękczenie i uplastycznienie materiału izolacyjnego otuliny, przykładowo polietylenu. Uplastycznienie materiału izolacyjnego ułatwia z kolei jego przeprofilowanie do kształtu wieloramiennego. Natomiast niższa temperatura sekcji końcowych, powoduje obniżenie temperatury materiału izolacyjnego na wyjściu z kalibratora, przed połączeniem otuliny z rurą osłonową. Obniżenie temperatury materiału izolacyjnego zwiększa jego podatność na wywołanie efektu pamięci kształtu w kolejnym etapie procesu technologicznego, w którym materiał izolacyjny styka się z gorącą rurą osłonową. Większa różnica temperatur rury osłonowej oraz materiału izolacyjnego ułatwia zaindukowanie efektu pamięci kształtu otuliny.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku z boku, linię produkcyjną do realizacji sposobu według wynalazku oraz urządzenie według wynalazku.

Sposób i urządzenie do wytwarzania rur preizolowanych przy zastosowaniu kalibratora do metamorfozy kształtu według wynalazku w przykładowym wykonaniu pokazane są na fig. 1, gdzie wykorzystuje się zmianę kształtu wejściowego materiału izolacyjnego otuliny w postaci rury (1) do kształtu o profilu wieloramiennym - wzdłużnie pofałdowanym (2), przez co następuje redukcja jego obwodu zewnętrznego powyżej 20%. Umożliwia to wprowadzenie materiału izolacyjnego poprzez głowicę kątową (3) do wnętrza produkowanej karbowanej rury osłonowej (4). W procesie wykorzystywane jest zjawisko pamięci kształtu wywoływane wysoką temperaturą rury osłonowej (4) która na tym etapie produkcji ma temperaturę 180°C. Konstrukcja urządzenia według wynalazku oparta jest o zastosowanie szeregu term uregulowanych sekcji kształtowych (5) wykonanych z metalu o dobrym przewodnictwie cieplnym. Poszczególne sekcje mają kształt pierścieni o jednakowej średnicy zewnętrznej montowanych we wspólnym korpusie (6). Poszczególne pierścienie posiadają otwory płynnie przechodzące od kształtu kołowego do kształtu wieloramiennego nadającego wzdłużne pofałdowanie. Uzyskanie pierścieni o pożądanym kształcie otworów zmieniających się liniowo jest możliwe przy uzyskaniu obrabiarki sterowanej numerycznie. W celu umożliwienia płynnego przebiegu procesu wytwarzania został zastosowany system kanałów (7) doprowadzających środek smarny do poszczególnych sekcji kształtowych (5).

W przykładzie wykonania urządzenie według wynalazku posiada zespół głowic z umieszczonym pomiędzy nimi systemem kalibratorów. Zasada działania tego układu wykorzystuje zjawisko pamięci kształtu produkowanej rury izolacyjnej. Tuż po wstępnym uformowaniu materiału izolacyjnego, za pomocą głowicy do produkcji spienionego polietylenu (PE), następuje jego wprowadzenie do kalibratora dokonującego metamorfozy kształtu. Kalibrator schładza do określonej temperatury oraz formuje materiał wejściowy o przekroju okrągłym w postaci rury (1) na kształt pośredni zbliżony do kwadratu z mocno zaokrąglonymi rogami, następnie przechodzący liniowo w docelowy profil czteroramienny wzdłużnie pofałdowany (2), a w konsekwencji dokonuje całkowitej metamorfozy kształtu materiału izolacyjnego. Cała ta transformacja kształtu powoduje uzyskanie mocno wzdłużnie pofałdowanego czteroramienny profilu (2) przy redukcji wymiaru zewnętrznego w przedziale 15-25%. Po wyjściu z kalibratorów kształt ten zostaje ponownie schłodzony i utrwalony. Materiał izolacyjny w postaci czteroramiennego profilu (2), po zredukowaniu jego rozmiarów zewnętrznych, zostaje wprowadzony do przelotowego kanału głowicy kątowej, wtryskującej do form uplastyczniony materiał zewnętrznej karbowanej rury osłonowej. Czteroramienny profil wzdłużnie pofałdowany (2) trafia następnie do wnętrza formowanej podciśnieniowo karbowanej rury osłonowej (4). Dostarczone ciepło pochodzące od gorącej, jeszcze niewystudzonej rury osłonowej (4) posiadającej, na tym etapie produkcji, temperaturę w zakresie 170°-230°C powoduje indukcję efektu pamięci kształtu materiału izolacyjnego. W wyniku efektu pamięci kształtu otulina ze spienionego PE stanowiąca wewnętrzną rurę (1) posiadająca na tym etapie postać czteroramiennego profilu wzdłużnie pofałdowanego (2) odkształca się i powraca do pierwotnego przekroju kołowego w postaci rury (1). Rura (1) ta po rozprostowaniu się, szczelnie dolega do wewnętrznej powierzchni rury osłonowej (4) wciskając się do wnętrza jej karbów.

PL 218 691 B1

Sposób wytwarzania według wynalazku umożliwia produkcję odcinków o dowolnej długości fabrykacyjnej, poprawia jakość uzyskanego wytworu z uwagi na maksymalne wykorzystanie przestrzeni wewnętrznej rury osłonowej i brak konieczności pozostawiania luzu technologicznego. Nadto wynalazek znacznie zwiększa wydajność produkcyjną przy znacznym obniżeniu energochłonności. Urządzenie według wynalazku łączy produkcję dwóch niezależnych półproduktów to jest: warstwy izolacyjnej tzw. otuliny oraz rury osłonowej - odbywającej się w znanym stanie techniki, na różnych liniach produkcyjnych - w jedną linię produkcyjną.

Claims (5)

1. Sposób wytwarzania rur preizolowanych przy zastosowaniu kalibratora do metamorfozy kształtu, znamienny tym, że wykorzystuje zmianę kształtu wejściowego materiału izolacyjnego w postaci rury (1) do kształtu o profilu wieloramiennym - wzdłużnie pofałdowanym (2), następnie materiał izolacyjny w kształcie profilu wieloramiennego wzdłużnie pofałdowanego (2) wprowadza się poprzez głowicę kątową (3) do wnętrza wytwarzanej rury osłonowej (4).

2. Sposób wytwarzania rur preizolowanych według zastrz. 1, znamienny tym, że do połączenia materiału izolacyjnego w kształcie profilu wieloramiennego wzdłużnie pofałdowanego (2) z rurą osłonową (4) wykorzystuje się efekt pamięci kształtu materiału izolacyjnego indukowany nagrzewaniem materiału izolacyjnego.

3. Urządzenie do wytwarzania rur preizolowanych przy zastosowaniu kalibratora do metamorfozy kształtu, znamienne tym, że kalibrator posiada szereg sekcji kształtowych (5) wykonanych z metalu o dobrym przewodnictwie cieplnym, a poszczególne sekcje kształtowe (5) mają kształt pierścieni o jednakowej średnicy zewnętrznej montowanych we wspólnym korpusie (6) i są zaopatrzone w otwory przechodzące od kształtu kołowego do kształtu wieloramiennego.

4. Urządzenie do wytwarzania rur preizolowanych przy zastosowaniu kalibratora do metamorfozy kształtu według zastrz. 3, znamienne tym, że kalibrator posiada kanały (7) doprowadzające środek smarny do sekcji prostych i kształtowych.

5. Urządzenie do wytwarzania rur preizolowanych przy zastosowaniu kalibratora do metamorfozy kształtu, znamienne tym, że poszczególne sekcje kalibratora są termoregulowane.