PL222800B1

PL222800B1 - Sposób gięcia i podpora urządzenia do gięcia rur i profili drążonych z powłoką ochronną

Info

Publication number: PL222800B1
Application number: PL407221A
Authority: PL
Inventors: Bogdar Tymkiewicz
Original assignee: Bogdar Tymkiewicz
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2016-09-30
Also published as: PL407221A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób gięcia i podpora urządzenia do gięcia rur i profili drążonych z powłoką ochronną.

Rury i profile drążone z powłoką ochronną są przeznaczone do instalacji, zwłaszcza przydomowych, np. gazowych, wodnych lub CO, a ich stosowanie w postaci zagiętej pozwala na prowadzenie instalacji po linii łukowej, jak również jest przydatne do omijania przeszkód terenowych.

Gięcie jest procesem sprężysto-plastycznego kształtowania materiałów, polegającym na ich trwałym odkształceniu pod wpływem momentu zginającego, bez naruszenia jego spójności, którego cechą charakterystyczną jest zmiana krzywizny osi kształtowanego przedmiotu. Proces gięcia może być realizowany na zimno lub na gorąco, a odkształcenia gięcia można przeprowadzać do pewnej wartości naprężenia, po przekroczeniu której następuje uszkodzenie giętego przedmiotu - po stronie rozciągania powstać mogą pęknięcia a po stronie ściskanej fałdy. Problem ten jest szczególnie widoczny w przypadku rur izolowanych, gdzie poddane odkształceniom warstwy charakteryzują zróżnicowane wartości dopuszczalnych naprężeń, ponadto w trakcie gięcia uszkodzeniu mechanicznemu może ulec powierzchnia zewnętrzna izolacji wskutek działania urządzenia.

Znane sposoby gięcia różnią się zasadniczo od siebie sposobem przykładania sił lub momentów odkształcających oraz sposobem utwierdzania giętego przedmiotu, zazwyczaj za pomocą ręcznych narzędzi gnących lub urządzeń np. pras o odpowiednich wymiarach i kształtach. W prasach gięcie prowadzi się za pomocą stempla wywierającego nacisk na gięty przedmiot, podparty ruchomo w dwóch lub więcej odległych miejsc. Przedmiot gięty prowadzony jest za pomocą rolek, elementów kołyskowych jednoczęściowych lub dwuczęściowych połączonych przesuwnie, w których położenie punktu lub powierzchnia ich styku przemieszcza się.

Z opisu opublikowanego wynalazku JPH08141658 znane jest gięcie na gorąco rur metalowych z wewnętrzną warstwą z polietylenu, przy czym rurę podgrzewa się przez wtłoczenie do jej wnętrza ciepłej wody a gięcie giętarką prowadzi się z zastosowaniem wewnętrznego rdzenia. Znane jest również gięcie rur dwuwarstwowych z opisu opublikowanego wynalazku JPH0819821, gdzie rura stalowa jest połączona przez wewnętrzne sklejenie z rurą z tworzywa PCV lub podobnych. Gięcie prowadzi się w giętarce, a do wnętrza rury wprowadza się wypełniacz w postaci materiału wiórowego lub proszku, lub stosuje się rdzeń.

Z opisu patentu US3662580A znane jest również gięcie różnego rodzaju rur, zwłaszcza rur z tworzywa sztucznego z powłoką ochronną, za pomocą giętarki. Giętarka zawiera wychylne dwa uchwyty, w rodzaju szczypiec, przystosowane do uchwycenia rury, przy czym szczypce są przegubowo przymocowane do osi obrotu z rolką lub kołem, wokół których gięta jest rura. Gięcie odbywa się pod działaniem wałka, który obracając się na łożysku kulkowym zagina rurę wokół koła lub rolki. Sposób gięcia za pomocą giętarki znany jest również z opisu patentowego EP0504488 (B1). Wynalazek dotyczy giętarki do gięcia rur, w szczególności do rur z tworzywa sztucznego lub z kompozytu, mającą urządzenie zaciskowe do mocowania rury w pobliżu obszaru zginania, matrycę do gięcia dopasowaną do profilu w przekroju poprzecznym rury i wałek gięcia, którego profil jest dopasowany do przekroju rury oraz jest podtrzymywany na wychylnej dźwigni. Dźwignia podczas ruchu obrotowego wałka gnącego przemieszcza się po łuku wokół szablonu gięcia i rozciąga się koncentrycznie na powierzchni formującej.

Gięciu poddawane są również rury z powłoką ochronną o dużej średnicy i grubszych ściankach, charakteryzujące się większą odpornością na wyboczenie, jednakże przy wyższym współczynniku stosunku średnicy do grubości ściany rury zwiększa się ryzyko owalizacji kształtu oraz powstania zmarszczek na powierzchni. W znanych technikach gięcia prowadzonych za pomocą urządzeń, do gięcia, zaleca się dla tego rodzaju rur np. wypełnienie wnętrza piaskiem lub stosowanie wewnątrz podwyższonego ciśnienia. Rozwiązanie takie znane jest z opisu zgłoszeniowego wynalazku EP0099714 (A1), jak również opisu wynalazku JPS58138523.

Sposób gięcia rury pokrytej powłoką ściśliwego materiału w urządzeniu z matrycą do gięcia, działającą jako punkt podparcia, znany jest z opisu patentowego US4446713 (A). Gięcie rury prowadzi się z zastosowaniem dużej ilości prętów do przenoszenia sił gnących, przy czym pręty są oddalone od siebie w celu zmniejszenia naprężenia w powłoce i określają, w kierunku wzdłużnym, powierzchnię pożądanego promienia krzywizny w rurze.

Sposób gięcia rur i profili drążonych z powłoką ochronną, w którym gięcie prowadzi się za pomocą przemieszczającej się pionowo matrycy wywierającej nacisk na zewnętrzną powierzchnię rury

PL 222 800 B1 lub profilu, podpartą poprzez prowadnice podporami rozmieszczonymi w odległości od poddawanej gięciu powierzchni, przy czym matryca i podpory są ruchome względem siebie, a prowadnica w każdej podporze jest osadzona przesuwnie, charakteryzuje się tym, że tworzy się stałe strefy podparcia rury lub profilu przez pasowane osadzenie w rowku każdej prowadnicy wstępnym naciskiem P_w matrycy, a następnie prowadzi gięcie siłą nacisku P, której wielkość ustala się tak, że nieprzemieszczające się względem rury lub profilu i ułożyskowane liniowo na podporach prowadnice przez czas działania tego nacisku P pozycjonują obrotowo osadzone podpory. W stałej strefie podparcia wartości naprężeń w rurze lub profilu oraz w powłoce ochronnej przez czas działania wstępnej siły nacisku P_w oraz siły nacisku P nie przekraczają granicy sprężystości.

Osadzona w rowku matrycy rura lub profil jest z nim spasowana w co najmniej 40% obwodu, natomiast osadzona w rowku prowadnicy rura lub profil jest z nim spasowana w co najmniej 40% obwodu.

Przed gięciem do wnętrza rury lub profilu wprowadza się trzpień prowadzący.

Gięcie prowadzi się na zimno do uzyskania styku zewnętrznej powierzchni giętej rury z powierzchnią rowka matrycy odpowiadającemu kątowi gięcia β.

Podpora urządzenia do gięcia rur i profili drążonych, zwłaszcza z powłoką ochronną, wyposażona w kołyskową prowadnicę osadzoną przesuwnie w górnej części podpory, przy czym podpora w części dolnej połączona jest obrotowo z ramieniem konstrukcji ramowej, charakteryzuje się tym, że podpora w górnej części ma wgłębienie w którym na łożyskach liniowych jest osadzona stopką prowadnica.

Prowadzenie zginania rur sposobem oraz z wykorzystaniem podpory według wynalazku, pozwala na znaczne obniżenie sił wywieranych na powierzchnię rury w trakcie gięcia i chroni powłokę ochronną przed zniszczeniem lub przemieszczeniem, zapewnia również uzyskanie powtarzalnie zagiętych rur, cechujących się wymaganymi normą parametrami. Sposób umożliwia gięcie rur z powłoką ochronną z wykorzystaniem prasy hydraulicznej, co wpływa na zwiększenie możliwości produkcyjnych przy równoczesnym obniżeniu kosztów.

Sposób gięcia rur i profili drążonych z powłoką ochronną jest zilustrowany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia etap wyjściowy gięcia rury z powłoką ochronną w urządzeniu do gięcia, fig. 2 przedstawia etap po gięciu wstępnym, fig. 3 przedstawia etap końcowy gięcia, fig. 4 przedstawia odmianę sposobu gięcia rury z powłoką ochronną w urządzeniu do gięcia, a fig. 5 przedstawia, w widoku z boku, podporę urządzenia do gięcia.

W celu realizacji sposobu według wynalazku gięcie rur i profili drążonych z powłoką ochronną, prowadzi się za pomocą urządzenia do gięcia, którego wymienna i przemieszczająca się pionowo matryca 1 przystosowana jest do współpracy z prasą hydrauliczną (niepokazaną na rysunku). Powierzchnię matrycy 1 wyznaczają łukowo-wklęsłe krawędzie dolne i górne a wewnątrz ma wykonany otwarty wzdłużny łukowy rowek 2 o promieniu R, odpowiadający założonemu kątowi gięcia β z zakresu 45° do 135°. Matrycą 1 wywiera się nacisk na zewnętrzną powierzchnię rury, jako przykładowego półwyrobu dla objaśnienia wynalazku, wykonaną ze stali i pokrytą powłoką ochronną preizolacji PE lub taśmy izolującej, z granicą plastyczności R_e 290 MPa - wypełniającą w tym zakresie zalecenia normy PN-EN253, gdzie dopuszcza się również stosowanie rur z powłokami ochronnymi wykonanymi z innych materiałów np. pianki poliuretanowej. Rura 3 podparta jest dwiema podporami 4 rozmieszczonymi w odległości od poddawanej gięciu powierzchni, i w części dolnej połączonymi obrotowo z ramieniem 8 konstrukcji ramowej, niepokazaną na rysunku. Matryca 1 i podpory 4 są ruchome względem siebie, a podpora wykonuje ruch obrotowy wokół osi 4b, wymuszony zginaniem rury 3 przez matrycę 1. Dla możliwości wykonania tego ruchu obrotowego oraz ze względu na ochronę zewnętrznej powłoki 3' rury 3, prowadnica 5 jest przesuwnie osadzona w podporze 4 na łożyskach liniowych 6. Podpora 4 w górnej części ma wgłębienie 4a w którym na łożyskach liniowych 6 jest osadzona stopką prowadnica 5. Ponadto prowadnice 5 dla osadzenia rury 3 posiadają wzdłużny rowek 7, którego kształt, w razie potrzeby, można dostosować do kształtu innego giętego półwyrobu. Zarówno rowek 7 prowadnicy 5, jaki i rowek 2 matrycy 1 są spasowane w co najmniej 40% z obwodem rury 3, najkorzystniej w 50% obwodu.

Prowadnice 5 rozmieszczone są w ustalonej początkowej odległości L|, która zmniejsza się wraz postępem uzyskiwania założonego kąta gięcia β, do odległości końcowej L₂. Pozostałe uwarunkowania ochrony powłoki są związanie ze sposobem prowadzenia gięcia.

W sposobie postępowania według wynalazku, przedstawionym kolejno na fig. 1 do fig. 3, przemieszczenie giętej rury wymusza się działaniem pionowo przemieszczającej się matrycy 1, a dla swo4

PL 222 800 B1 bodnie ułożonej na prowadnicach 5 rury 3 tworzy się trwałe strefy podparcia przez pasowane osadzenie jej w rowku 7 każdej prowadnicy 5 wstępnym naciskiem P_w. Powstałe w tej strefie w rurze 3 oraz w powłoce ochronnej 3' wartości naprężeń nie przekraczają granicy sprężystości przez cały czas gięcia, ale naprężenia wywołane wstępnym naciskiem matrycy 1 mają na celu zmniejszenie wartości naprężeń w strefie ściskanej, tworząc stan dla redukcji tych naprężeń, przez wywołanie dodatkowych naprężeń rozciągających powstających w wyniku przyłożenia tego wstępnego nacisku, co na późniejszym etapie gięcia wpływa na minimalizowanie owalizacji ścianki rury, zapobiega również marszczeniu powłoki ochronnej. Następnie prowadzi się gięcie siłami nacisku P, którego wielkość ustala się tak, że nieprzemieszczające się względem rury 3 i ułożyskowane liniowo na podporach 4 prowadnice 5 pozycjonują obrotowo osadzone podpory 4, wskutek zamierzonego spowodowania działania sił tarcia, które między powierzchnią prowadnicy 5 i powierzchnią rury 3 jest większe od siły tarcia między ułożyskowanym liniowym stykiem każdej podpory 4 i prowadnicy 5. Wielkością charakteryzującą siłę tarcia ślizgowego jest współczynnik tarcia kinetycznego μ, który dla liniowych łożysk kulkowych wynosi «0,003, natomiast dla materiałów stal-tworzywo 0,3-0,35.

Gięcie prowadzi się na zimno do uzyskania wymaganego obwodowego styku powierzchni giętej rury 3 z powierzchnią rowka 2 matrycy 1 odpowiadającemu kątowi gięcia β. W odmianie sposobu gięcia rury 3, można stosować rdzeń prowadzący 9, który wprowadza się do wnętrza rury 3, która ma być gięta, w celu dodatkowego podtrzymania ścianek wewnętrznych samej rury.

Przykłady wykonania gięcia rury 3 zestawiono w postaci tabelarycznej. Zgodnie z przedstawionym sposobem, gięcie rury dla kąta gięcia β prowadzi się promieniem gięcia R, z określoną dla tego celu wielkością siły nacisku P i nacisku wstępnego P_w, które ustala się dla rury o podanej średnicy i grubości ścian, wykonanej z materiału z określonym współczynnikiem plastyczności R_e 290 MPa oraz grubością i rodzajem warstwy ochronnej (polietylen PE), zdefiniowaną przez gęstość p=0,910,96 g/cm , wytrzymałość na rozciąganie 32 MPa i moduł sprężystości z próby zginania 1000 MPa, z uwzględnieniem parametrów urządzenia zginającego.

Lp.	kąt β	Rura stalowa Re min. 290 MPa [mm]	Grubość minimalna powłoki PE lub taśmy izolacyjnej [mm]	Wymagana siła nacisku P [N]	Siła wstępnego nacisku Pw [N]	Rozstaw prowadnic górnych początkowy L1 [m]	Rozstaw prowadnic górnych końcowy L2 [m]	Minimalna powierzchnia matrycy (dla rury w powłoce PE) [m²]	Minimalna powierzchnia matrycy (dla rury z nawiniętą taśmą izolującą) [m²]	Promień matrycy R [m]	Rdzeń prowa- dzący
1	90°	21.3x2.9	2	1638	1146	1,09	0,83	0,18	0,18	0,20
2	90°	26.6x2.9	2	2099	1469	1,09	0,85	0,22	0,22	0,21
3	45°	26.6x2.9	2	2099	1469	1,09	0,85	0,22	0,22	0,21	19,7
4	90°	32x3.2	2	2815	1970	1,09	0,875	0,24	0,24	0,27
5	90°	46x3.2	2	5140	3598	1,09	0,90	0,29	0,29	0,28
6	90°	50x3.2	2	5984	4189	1,09	0,91	0,56	0,56	0,30
7	120°	50x3.2	2	5984	4189	1,09	0,91	0,56	0,56	0,30	41,4
8	90°	60.3x3.2	2	9486	6640	1,09	0,94	0,63	0,63	0,32
9	90°	60.3x3.2	2	9486	6640	1,09	0,94	0,63	0,63	0,32	51,2
10	90°	89.8x4.0	2	21288	14902	1,29	0,97	0,88	0,88	0,36
11	100°	89.8x4.0	2	21288	14902	1,29	0.97	0,88	0,88	0,36	77,7

PL 222 800 B1

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób gięcia rur i profili drążonych z powłoką ochronną, w którym gięcie prowadzi się za pomocą przemieszczającej się pionowo matrycy wywierającej nacisk na zewnętrzną powierzchnię rury lub profilu, podpartą poprzez prowadnice podporami rozmieszczonymi w odległości od poddawanej gięciu powierzchni, przy czym matryca i podpory są ruchome względem siebie, a prowadnica w każdej podporze jest osadzona przesuwnie, znamienny tym, że tworzy się stałe strefy podparcia rury lub profilu (3) przez pasowane osadzenie w rowku (7) każdej prowadnicy (5) wstępnym naciskiem P_w matrycy (1), a następnie prowadzi gięcie siłą nacisku P, której wielkość ustala się tak, że nieprzemieszczające się względem rury lub profilu (3) i ułożyskowane liniowo na podporach (4) prowadnice (5) przez czas działania tego nacisku P pozycjonują obrotowo osadzone podpory (4).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w stałej strefie podparcia wartości naprężeń w rurze lub profilu (3) oraz w powłoce ochronnej (3'), przez czas działania wstępnej siły nacisku P_woraz siły nacisku P, nie przekraczają granicy sprężystości.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że osadzona w rowku (2) matrycy (1) rura lub profil (3) jest z nim spasowana w co najmniej 40% obwodu.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że osadzona w rowku (7) prowadnicy (5) rura lub profil (3) jest z nim spasowana w co najmniej 40% obwodu.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed gięciem do wnętrza rury lub profilu (3) wprowadza się rdzeń prowadzący (9).
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że gięcie prowadzi się na zimno do uzyskania styku zewnętrznej powierzchni giętej rury (3) z powierzchnią rowka (2) matrycy (1) odpowiadającemu kątowi gięcia β.
7. Podpora urządzenia do gięcia rur i profili drążonych, zwłaszcza z powłoką ochronną, wyposażona w kołyskową prowadnicę osadzoną przesuwnie w górnej części podpory, przy czym podpora w części dolnej połączona jest obrotowo z ramieniem konstrukcji ramowej, znamienna tym, że podpora (4) w górnej części ma wgłębienie (4a) w którym na łożyskach liniowych (6) jest osadzona stopką prowadnica (5).