[**]

1. Способ изготовления трубы из биаксиально-ориентированного термопластического материала, включающий получение экструзией трубы в предварительно отформованном состоянии, в виде заготовки трубы из термопластического материала, при помощи экструдера, оснащенного экструзионной головкой, содержащей внутренний элемент - дорн, формирующий полость в заготовке трубы; приведение заготовки трубы к требуемой температуре, равной температуре ориентирования, подходящей для термопластического материала; и использование расширительного устройства, содержащего недеформируемый расширительный участок с диаметром, постепенно увеличивающимся до максимального диаметра на заднем конце участка, причем указанный расширительный участок находится в контакте с заготовкой трубы и прикладывает к ней расширяющее усилие, чтобы вызвать расширение в окружном направлении заготовки трубы, приведенной к требуемой температуре, участок захода, расположенный перед расширительным участком и имеющий передний конец, при этом в указанном способе протягивают заготовку трубы, приведенную к требуемой температуре, через расширительное устройство при помощи тянущего устройства, которое расположено после расширительного устройства и воздействует на заготовку таким образом, что она трансформируется в трубу из биаксиально-ориентированного термопластического материала, который структурно ориентирован в направлении оси и в окружном направлении трубы, после чего охлаждают эту трубу, при этом используют расширительное устройство, содержащее один или более каналов подачи текучей среды, которые имеют выпускное отверстие на наружной поверхности участка захода и/или расширительного участка расширительного устройства, причем текучую среду вводят в промежуток между расширительным устройством и трубой, в котором она образует объем текучей среды, при этом используют расширительное устройство с участком захода, который оснащен обтюратором, находящимся в плотном контакте с заготовкой трубы, причем указанный обтюратор расположен перед расширительным участком на расстоянии от последнего и имеет диаметр, больший диаметра участка захода, расположенного после обтюратора, при этом обтюратор создает эффективное уплотнение, препятствующее перетеканию текучей среды в полость заготовки трубы, расположенную перед обтюратором, отличающийся тем, что текучая среда, подаваемая в объем, который предназначен для текучей среды и ограничен с одного конца плотным контактом заготовки трубы и обтюратора, а с другого конца - плотным контактом трубы и, по меньшей мере, задней области расширительного участка, например, вблизи перехода или в месте перехода к участку схода, представляет собой газ, например воздух, при этом давление газа в указанном объеме используют для того, чтобы вызвать постепенное расширение трубы прежде, чем труба фактически войдет в контакт с расширительным участком, при этом в расширительном устройстве формируют один или более выпускных каналов для газа, при этом указанные один или более выпускных каналов содержат одно или более впускных отверстий на наружной поверхности расширительного участка расширительного устройства, причем статус впускного отверстия - закрыто, или открыто, или частично закрыто - зависит от того, закрыто или нет и закупорено или нет рассматриваемое впускное отверстие трубой или какая часть впускного отверстия закрыта трубой, при этом газовый выпускной канал обеспечивает сброс давления газа из объема для текучей среды, когда одно или более соответствующих впускных отверстий оказываются, по меньшей мере частично, открытыми; тем самым осуществляют контроль расширения трубы, вызываемого внутренним давлением газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный обтюратор расположен на переднем конце участка захода.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что используют одно или более устройств наружного нагрева, которыми управляют для оказания влияния на температуру заготовки трубы и, тем самым, на плотность контакта трубы с обтюратором участка захода расширительного устройства.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют первое устройство нагрева, которым управляют для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, и второе устройство нагрева, которым управляют для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, причем управление первым и вторым устройствами нагрева осуществляют независимым образом, при этом первое устройство нагрева расположено перед обтюратором участка захода, а второе устройство нагрева расположено после указанного обтюратора.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что управление первым устройством нагрева осуществляют с целью контроля контакта между трубой и обтюратором.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на разных диаметрах наружной поверхности расширительного участка предусматривают несколько впускных отверстий, связанных с соответствующим выпускным каналом, располагая указанные впускные отверстия на разных радиальных расстояниях от центральной продольной оси расширительного участка, причем с выпускными каналами связывают один или более управляемых клапанов, так что выбранное впускное отверстие и связанный с ним выпускной канал можно задействовать для сброса давления газа, когда труба не закрывает и не закупоривает полностью указанное впускное отверстие, в то время как одно или более выпускных отверстий и связанные с ними выпускные каналы, которые не были выбраны для сброса давления, оставлять незадействованными и тем самым осуществлять управление внутренним диаметром трубы, по мере того как труба расширяется под действием внутреннего давления газа в объеме, предназначенном для текучей жидкости, и прежде, чем труба достигнет недеформируемого расширительного участка.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что обтюратор представляет собой кольцевой уплотнительный элемент, установленный на участке захода, например металлический элемент, причем обтюратор содержит конусную поверхность для захода трубы, при этом диаметр поверхности постепенно возрастает в направлении движения трубы.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что используют расширительное устройство, содержащее после расширительного участка участок схода.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что организуют второй объем для текучей среды между участком схода расширительного устройства и ориентированной трубой, предпочтительно между областью уменьшенного диаметра участка схода и ориентированной трубой, при этом предпочтительно, чтобы текучая среда, подаваемая в указанный второй объем, представляла собой сжатый газ, например воздух и возможно нагретый газ.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что участок схода содержит область уменьшенного диаметра, диаметр которой меньше максимального диаметра расширительной части, причем вокруг указанной области уменьшенного диаметра располагают по меньшей мере один кольцевой элемент калибровки наружного диаметра, при этом кольцевой элемент калибровки наружного диаметра располагают так, что ориентированная труба проходит сквозь кольцевой элемент, касаясь последнего, а размеры кольцевого элемента калибровки наружного диаметра и области уменьшенного диаметра выбирают так, чтобы исключить захват ориентированной трубы между участком схода и указанным по меньшей мере одним кольцевым элементом калибровки наружного диаметра, при этом предпочтительно обеспечивают, чтобы внутренняя поверхность ориентированной трубы была радиально отнесена от области уменьшенного диаметра, чтобы расширительное устройство содержало один или более каналов подачи текучей среды, одно или более выпускных отверстий в области уменьшенного диаметра и чтобы производилась подача газа в пространство между областью уменьшенного диаметра и ориентированной трубой с целью формирования между ними второго объема текучей среды, при этом используют первое устройство наружного охлаждения, которым управляют, чтобы охлаждать ориентированную трубу с наружной стороны при ее прохождении через участок схода.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на расширительном устройстве предусматривают один или более датчиков температуры предпочтительно в месте расположения обтюратора или вблизи него, позволяющих измерять температуру заготовки в указанной зоне, при этом, например, один или более датчиков связывают с первым и/или вторым устройством наружного нагрева, которые используют в целях влияния на плотность контакта заготовки с обтюратором, чтобы способствовать обеспечению надлежащей работы.

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что расширительный участок содержит первую конусную поверхность, диаметр которой увеличивается в направлении движения трубы, причем к заднему концу первой конусной поверхности примыкает цилиндрическая поверхность первого диаметра, к заднему концу которой примыкает вторая конусная поверхность, диаметр которой увеличивается в направлении движения трубы, при этом диаметр обтюратора участка захода предпочтительно больше, чем указанный первый диаметр расширительного участка.

13. Установка для изготовления трубы из биаксиально-ориентированного термопластического материала при помощи способа по п.1, содержащая экструдер, оснащенный экструзионной головкой с внутренним элементом - дорном и выполненный с возможностью получения экструзией трубы в предварительно отформованном состоянии, в виде заготовки трубы из термопластического материала, причем указанный дорн формирует полость в заготовке трубы, одно или более устройств для приведения заготовки трубы к требуемой температуре, равной температуре ориентирования, подходящей для термопластического материала, расширительное устройство, расположенное после экструдера и содержащее недеформируемый расширительный участок с диаметром, увеличивающимся до максимального диаметра на заднем конце участка, причем указанный расширительный участок находится в контакте с заготовкой трубы и прикладывает к ней расширяющее усилие, чтобы вызвать расширение в окружном направлении заготовки трубы, приведенной к требуемой температуре, участок захода, расположенный перед расширительным участком и имеющий передний конец, один или более каналов подачи текучей среды, которые имеют выпускное отверстие на наружной поверхности участка захода и/или расширительного участка, так что между расширительным устройством и трубой может быть образован объем текучей среды, тянущее устройство, которое расположено после расширительного устройства и выполнено с возможностью воздействия на заготовку таким образом, что она трансформируется в трубу из биаксиально-ориентированного термопластического материала, который структурно ориентирован в направлении оси и в окружном направлении трубы, устройство охлаждения для охлаждения указанной трубы, причем участок захода оснащен обтюратором, который выполнен с возможностью плотного контакта с заготовкой трубы, причем указанный обтюратор расположен на расстоянии перед расширительным участком расширительного устройства и имеет диаметр, больший диаметра участка захода, расположенного после обтюратора, при этом обтюратор создает эффективное уплотнение, препятствующее перетеканию текучей среды в полость заготовки трубы, расположенную перед обтюратором, причем указанный обтюратор предпочтительно расположен на переднем конце участка захода, отличающаяся тем, что в расширительном устройстве сформированы один или более выпускных каналов для газа, при этом указанные один или более выпускных каналов содержат одно или более впускных отверстий на наружной поверхности расширительного участка расширительного устройства, причем статус впускного отверстия - закрыто или открыто - зависит от того, закрыто или нет рассматриваемое впускное отверстие трубой, при этом газовый выпускной канал обеспечивает в процессе использования установки сброс давления газа из объема для текучей среды, когда одно или более соответствующих впускных отверстий оказываются открытыми, тем самым снижая степень расширения трубы, вызываемого внутренним давлением газа, причем сброс давления газа продолжается до тех пор, пока одно или более соответствующих впускных отверстий снова не окажутся закрытыми и закупоренными трубой.

14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что содержит одно или более устройств наружного нагрева, которые выполнены с возможностью управления для оказания влияния на температуру заготовки трубы и тем самым на плотность контакта трубы с обтюратором участка захода расширительного устройства.

15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что содержит первое устройство нагрева, расположенное перед обтюратором участка захода, которое адаптировано для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, и второе устройство нагрева, расположенное после обтюратора, которое адаптировано для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, причем установка содержит управляющее устройство для независимого управления первым м вторым устройствами нагрева.

16. Установка по любому из пп.13-15, отличающаяся тем, что на разных диаметрах наружной поверхности расширительного участка предусмотрено несколько впускных отверстий, связанных каждое с соответствующим выпускным каналом и расположенных на разных радиальных расстояниях от центральной продольной оси расширительного участка, причем с выпускными каналами связаны один или более управляемых клапанов, так что в процессе использования установки выбранное впускное отверстие и связанный с ним выпускной канал задействуются для сброса давления газа, когда труба не закрывает и не закупоривает указанное впускное отверстие, в то время как одно или более выпускных отверстий и связанные с ними выпускные каналы, которые не были выбраны для сброса давления, не задействованы, и тем самым осуществляется управление внутренним диаметром трубы, по мере того как труба расширяется под действием внутреннего давления газа в объеме для текучей среды и прежде, чем труба достигнет недеформируемого расширительного участка.

17. Установка по любому из пп.13-16, отличающаяся тем, что на расширительном устройстве предусмотрены один или более датчиков температуры предпочтительно в месте расположения обтюратора или вблизи него, позволяющих измерять температуру заготовки в указанной зоне, при этом, например, один или более датчиков связаны с первым и/или вторым устройством наружного нагрева, которые используются в целях влияния на плотность контакта заготовки с обтюратором, чтобы способствовать обеспечению надлежащей работы.

(57) Реферат / Формула:

1. Способ изготовления трубы из биаксиально-ориентированного термопластического материала, включающий получение экструзией трубы в предварительно отформованном состоянии, в виде заготовки трубы из термопластического материала, при помощи экструдера, оснащенного экструзионной головкой, содержащей внутренний элемент - дорн, формирующий полость в заготовке трубы; приведение заготовки трубы к требуемой температуре, равной температуре ориентирования, подходящей для термопластического материала; и использование расширительного устройства, содержащего недеформируемый расширительный участок с диаметром, постепенно увеличивающимся до максимального диаметра на заднем конце участка, причем указанный расширительный участок находится в контакте с заготовкой трубы и прикладывает к ней расширяющее усилие, чтобы вызвать расширение в окружном направлении заготовки трубы, приведенной к требуемой температуре, участок захода, расположенный перед расширительным участком и имеющий передний конец, при этом в указанном способе протягивают заготовку трубы, приведенную к требуемой температуре, через расширительное устройство при помощи тянущего устройства, которое расположено после расширительного устройства и воздействует на заготовку таким образом, что она трансформируется в трубу из биаксиально-ориентированного термопластического материала, который структурно ориентирован в направлении оси и в окружном направлении трубы, после чего охлаждают эту трубу, при этом используют расширительное устройство, содержащее один или более каналов подачи текучей среды, которые имеют выпускное отверстие на наружной поверхности участка захода и/или расширительного участка расширительного устройства, причем текучую среду вводят в промежуток между расширительным устройством и трубой, в котором она образует объем текучей среды, при этом используют расширительное устройство с участком захода, который оснащен обтюратором, находящимся в плотном контакте с заготовкой трубы, причем указанный обтюратор расположен перед расширительным участком на расстоянии от последнего и имеет диаметр, больший диаметра участка захода, расположенного после обтюратора, при этом обтюратор создает эффективное уплотнение, препятствующее перетеканию текучей среды в полость заготовки трубы, расположенную перед обтюратором, отличающийся тем, что текучая среда, подаваемая в объем, который предназначен для текучей среды и ограничен с одного конца плотным контактом заготовки трубы и обтюратора, а с другого конца - плотным контактом трубы и, по меньшей мере, задней области расширительного участка, например, вблизи перехода или в месте перехода к участку схода, представляет собой газ, например воздух, при этом давление газа в указанном объеме используют для того, чтобы вызвать постепенное расширение трубы прежде, чем труба фактически войдет в контакт с расширительным участком, при этом в расширительном устройстве формируют один или более выпускных каналов для газа, при этом указанные один или более выпускных каналов содержат одно или более впускных отверстий на наружной поверхности расширительного участка расширительного устройства, причем статус впускного отверстия - закрыто, или открыто, или частично закрыто - зависит от того, закрыто или нет и закупорено или нет рассматриваемое впускное отверстие трубой или какая часть впускного отверстия закрыта трубой, при этом газовый выпускной канал обеспечивает сброс давления газа из объема для текучей среды, когда одно или более соответствующих впускных отверстий оказываются, по меньшей мере частично, открытыми; тем самым осуществляют контроль расширения трубы, вызываемого внутренним давлением газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный обтюратор расположен на переднем конце участка захода.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что используют одно или более устройств наружного нагрева, которыми управляют для оказания влияния на температуру заготовки трубы и, тем самым, на плотность контакта трубы с обтюратором участка захода расширительного устройства.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют первое устройство нагрева, которым управляют для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, и второе устройство нагрева, которым управляют для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, причем управление первым и вторым устройствами нагрева осуществляют независимым образом, при этом первое устройство нагрева расположено перед обтюратором участка захода, а второе устройство нагрева расположено после указанного обтюратора.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что управление первым устройством нагрева осуществляют с целью контроля контакта между трубой и обтюратором.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на разных диаметрах наружной поверхности расширительного участка предусматривают несколько впускных отверстий, связанных с соответствующим выпускным каналом, располагая указанные впускные отверстия на разных радиальных расстояниях от центральной продольной оси расширительного участка, причем с выпускными каналами связывают один или более управляемых клапанов, так что выбранное впускное отверстие и связанный с ним выпускной канал можно задействовать для сброса давления газа, когда труба не закрывает и не закупоривает полностью указанное впускное отверстие, в то время как одно или более выпускных отверстий и связанные с ними выпускные каналы, которые не были выбраны для сброса давления, оставлять незадействованными и тем самым осуществлять управление внутренним диаметром трубы, по мере того как труба расширяется под действием внутреннего давления газа в объеме, предназначенном для текучей жидкости, и прежде, чем труба достигнет недеформируемого расширительного участка.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что обтюратор представляет собой кольцевой уплотнительный элемент, установленный на участке захода, например металлический элемент, причем обтюратор содержит конусную поверхность для захода трубы, при этом диаметр поверхности постепенно возрастает в направлении движения трубы.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что используют расширительное устройство, содержащее после расширительного участка участок схода.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что организуют второй объем для текучей среды между участком схода расширительного устройства и ориентированной трубой, предпочтительно между областью уменьшенного диаметра участка схода и ориентированной трубой, при этом предпочтительно, чтобы текучая среда, подаваемая в указанный второй объем, представляла собой сжатый газ, например воздух и возможно нагретый газ.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что участок схода содержит область уменьшенного диаметра, диаметр которой меньше максимального диаметра расширительной части, причем вокруг указанной области уменьшенного диаметра располагают по меньшей мере один кольцевой элемент калибровки наружного диаметра, при этом кольцевой элемент калибровки наружного диаметра располагают так, что ориентированная труба проходит сквозь кольцевой элемент, касаясь последнего, а размеры кольцевого элемента калибровки наружного диаметра и области уменьшенного диаметра выбирают так, чтобы исключить захват ориентированной трубы между участком схода и указанным по меньшей мере одним кольцевым элементом калибровки наружного диаметра, при этом предпочтительно обеспечивают, чтобы внутренняя поверхность ориентированной трубы была радиально отнесена от области уменьшенного диаметра, чтобы расширительное устройство содержало один или более каналов подачи текучей среды, одно или более выпускных отверстий в области уменьшенного диаметра и чтобы производилась подача газа в пространство между областью уменьшенного диаметра и ориентированной трубой с целью формирования между ними второго объема текучей среды, при этом используют первое устройство наружного охлаждения, которым управляют, чтобы охлаждать ориентированную трубу с наружной стороны при ее прохождении через участок схода.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на расширительном устройстве предусматривают один или более датчиков температуры предпочтительно в месте расположения обтюратора или вблизи него, позволяющих измерять температуру заготовки в указанной зоне, при этом, например, один или более датчиков связывают с первым и/или вторым устройством наружного нагрева, которые используют в целях влияния на плотность контакта заготовки с обтюратором, чтобы способствовать обеспечению надлежащей работы.

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что расширительный участок содержит первую конусную поверхность, диаметр которой увеличивается в направлении движения трубы, причем к заднему концу первой конусной поверхности примыкает цилиндрическая поверхность первого диаметра, к заднему концу которой примыкает вторая конусная поверхность, диаметр которой увеличивается в направлении движения трубы, при этом диаметр обтюратора участка захода предпочтительно больше, чем указанный первый диаметр расширительного участка.

13. Установка для изготовления трубы из биаксиально-ориентированного термопластического материала при помощи способа по п.1, содержащая экструдер, оснащенный экструзионной головкой с внутренним элементом - дорном и выполненный с возможностью получения экструзией трубы в предварительно отформованном состоянии, в виде заготовки трубы из термопластического материала, причем указанный дорн формирует полость в заготовке трубы, одно или более устройств для приведения заготовки трубы к требуемой температуре, равной температуре ориентирования, подходящей для термопластического материала, расширительное устройство, расположенное после экструдера и содержащее недеформируемый расширительный участок с диаметром, увеличивающимся до максимального диаметра на заднем конце участка, причем указанный расширительный участок находится в контакте с заготовкой трубы и прикладывает к ней расширяющее усилие, чтобы вызвать расширение в окружном направлении заготовки трубы, приведенной к требуемой температуре, участок захода, расположенный перед расширительным участком и имеющий передний конец, один или более каналов подачи текучей среды, которые имеют выпускное отверстие на наружной поверхности участка захода и/или расширительного участка, так что между расширительным устройством и трубой может быть образован объем текучей среды, тянущее устройство, которое расположено после расширительного устройства и выполнено с возможностью воздействия на заготовку таким образом, что она трансформируется в трубу из биаксиально-ориентированного термопластического материала, который структурно ориентирован в направлении оси и в окружном направлении трубы, устройство охлаждения для охлаждения указанной трубы, причем участок захода оснащен обтюратором, который выполнен с возможностью плотного контакта с заготовкой трубы, причем указанный обтюратор расположен на расстоянии перед расширительным участком расширительного устройства и имеет диаметр, больший диаметра участка захода, расположенного после обтюратора, при этом обтюратор создает эффективное уплотнение, препятствующее перетеканию текучей среды в полость заготовки трубы, расположенную перед обтюратором, причем указанный обтюратор предпочтительно расположен на переднем конце участка захода, отличающаяся тем, что в расширительном устройстве сформированы один или более выпускных каналов для газа, при этом указанные один или более выпускных каналов содержат одно или более впускных отверстий на наружной поверхности расширительного участка расширительного устройства, причем статус впускного отверстия - закрыто или открыто - зависит от того, закрыто или нет рассматриваемое впускное отверстие трубой, при этом газовый выпускной канал обеспечивает в процессе использования установки сброс давления газа из объема для текучей среды, когда одно или более соответствующих впускных отверстий оказываются открытыми, тем самым снижая степень расширения трубы, вызываемого внутренним давлением газа, причем сброс давления газа продолжается до тех пор, пока одно или более соответствующих впускных отверстий снова не окажутся закрытыми и закупоренными трубой.

14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что содержит одно или более устройств наружного нагрева, которые выполнены с возможностью управления для оказания влияния на температуру заготовки трубы и тем самым на плотность контакта трубы с обтюратором участка захода расширительного устройства.

15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что содержит первое устройство нагрева, расположенное перед обтюратором участка захода, которое адаптировано для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, и второе устройство нагрева, расположенное после обтюратора, которое адаптировано для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, причем установка содержит управляющее устройство для независимого управления первым м вторым устройствами нагрева.

16. Установка по любому из пп.13-15, отличающаяся тем, что на разных диаметрах наружной поверхности расширительного участка предусмотрено несколько впускных отверстий, связанных каждое с соответствующим выпускным каналом и расположенных на разных радиальных расстояниях от центральной продольной оси расширительного участка, причем с выпускными каналами связаны один или более управляемых клапанов, так что в процессе использования установки выбранное впускное отверстие и связанный с ним выпускной канал задействуются для сброса давления газа, когда труба не закрывает и не закупоривает указанное впускное отверстие, в то время как одно или более выпускных отверстий и связанные с ними выпускные каналы, которые не были выбраны для сброса давления, не задействованы, и тем самым осуществляется управление внутренним диаметром трубы, по мере того как труба расширяется под действием внутреннего давления газа в объеме для текучей среды и прежде, чем труба достигнет недеформируемого расширительного участка.

17. Установка по любому из пп.13-16, отличающаяся тем, что на расширительном устройстве предусмотрены один или более датчиков температуры предпочтительно в месте расположения обтюратора или вблизи него, позволяющих измерять температуру заготовки в указанной зоне, при этом, например, один или более датчиков связаны с первым и/или вторым устройством наружного нагрева, которые используются в целях влияния на плотность контакта заготовки с обтюратором, чтобы способствовать обеспечению надлежащей работы.

---

Евразийское 020834 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2015.02.27
(21) Номер заявки 201290207
(22) Дата подачи заявки 2010.10.18
(51) Int. Cl. B29C 55/26 (2006.01)
(54) СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЫ ИЗ БИАКСИАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
(31) 2003666 (56) US-B1-6214283
(32) 2009.10.19 WO-A1-0053392
(33) NL
(43) 2012.11.30
(86) PCT/NL2010/050687
(87) WO 2011/049436 2011.04.28
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ХОППМАНН ИНТЕРНЕШНЕЛ Б.В.
(NL)
(72) Изобретатель:
Виссер Ян, Янсен Кломп Хендрик Ян Карел, Бош Ян-Марк (NL)
(74) Представитель:
Хмара М.В., Рыбаков В.М., Дощечкина В.В., Новоселова С.В., Липатова И.И. (RU)
(57) Изобретение относится к способу изготовления трубы из биаксиально-ориентированного термопластического материала, в котором посредством экструзии термопластического материала получают трубу в предварительно отформованном состоянии - заготовку трубы, используя экструдер, содержащий экструзионную головку с внутренним элементом - дорном, который формирует полость заготовки трубы. Заготовку трубы приводят к требуемой температуре. Далее используют расширительное устройство, содержащее недеформируемый расширительный участок, диаметр которого постепенно увеличивается до максимального диаметра, при этом расширительный участок находится в контакте с трубой и прикладывает к трубе расширяющее усилие, вызывающее расширение в окружном направлении трубы, температура которой была предварительно снижена и выровнена. Способ содержит протяжку трубы, температура которой была предварительно снижена и выровнена, через расширительное устройство при помощи тянущего устройства таким образом, что труба превращается из заготовки в трубу из биаксиально-ориентированного термопластического материала которой структурно ориентирован в направлении оси трубы и в окружном направлении.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для производства труб из биаксиаль-но-ориентированного термопластичного материала.
Предшествующий уровень техники
Изобретение в целом касается вопроса создания технологических процессов и производственных установок для изготовления биаксиально-ориентированных труб (труб с биаксиально-ориентированной молекулярной структурой) из термопласта, которые обладают требуемым постоянством размеров, а также хорошими прочностными свойствами, например, для изготовления жестких труб, таких как трубы, предназначенные для работы под давлением, для транспортирования воды или газа.
Проверено, что при изготовлении биаксиально-ориентированных труб из термопласта, например из поливинилхлорида, трудно обеспечить постоянство размеров готовой трубы. А такое постоянство желательно, например, потому, что биаксиально-ориентированные трубные элементы, такие как трубы для работы под давлением, к примеру для транспортирования воды, соединяют в торец друг другу, например, посредством раструба.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к способу изготовления трубы из биаксиально-ориентированного термопластического материала, включающему получение экструзией трубы в предварительно отформованном состоянии, в виде заготовки трубы из термопластического материала, при помощи экструдера, оснащенного экструзионной головкой, содержащей внутренний элемент - дорн, формирующий полость в заготовке трубы; приведение заготовки трубы к требуемой температуре, равной температуре ориентирования, подходящей для термопластического материала; и использование расширительного устройства (оправки), содержащего недеформируемый расширительный участок с диаметром, постепенно увеличивающимся до максимального диаметра на заднем конце участка, причем указанный расширительный участок находится в контакте с заготовкой трубы и прикладывает к ней расширяющее усилие, чтобы вызвать расширение в окружном направлении заготовки трубы, приведенной к требуемой температуре, участок захода, расположенный перед расширительным участком и имеющий передний конец.
Способ содержит действие, при котором протягивают заготовку трубы, приведенную к требуемой температуре, через расширительное устройство при помощи тянущего устройства, которое расположено после расширительного устройства и воздействует на заготовку таким образом, что она трансформируется в трубу из биаксиально-ориентированного термопластического материала (биаксиально-ориентированную трубу), который структурно ориентирован в направлении оси и в окружном направлении трубы. Такую трубу затем охлаждают.
В данном способе, соответствующем изобретению, применяют расширительное устройство, содержащее один или более каналов подачи текучей среды. У указанных одного или более каналов подачи текучей среды имеется выпускное отверстие на наружной поверхности участка захода и/или на расширительном участке расширительного устройства, при этом текучую среду вводят между расширительным устройством и трубой.
Кроме того, в способе, соответствующем изобретению, в его первом аспекте используют расширительное устройство с участком захода, который оснащен обтюратором, находящимся в плотном контакте с заготовкой трубы, причем указанный обтюратор расположен перед расширительным участком на расстоянии от последнего и имеет диаметр, больший диаметра участка захода, расположенного после обтюратора, при этом обтюратор создает эффективное уплотнение, препятствующее перетеканию текучей среды в полость заготовки трубы, расположенную перед обтюратором.
Далее будут рассмотрены некоторые подходы, отвечающие существующему уровню техники.
В европейском патенте ЕР 823873 раскрыт способ получения биаксиально-ориентированных труб. Согласно способу используют жесткую оправку, у которой имеется расширительный участок и участок захода, расположенный перед расширительным участком и выполненный с ним как единое целое. Перед передним концом участка захода, на расстоянии от него, на анкерной штанге закрепляют пробку, которая определяет камеру в полости заготовки трубы. Жидкость, например горячую воду, под давлением подают в пространство между трубой и оправкой через один или более каналов, которые сформированы в оправке и у которых имеется выпускное отверстие на наружной поверхности оправки. Затем жидкость течет встречно направлению движения трубы, в сторону указанной камеры, которая расположена перед передним концом расширительного устройства, а затем выводится через один или более выпускных каналов в анкерной штанге.
В патенте ЕР 823873 также предложено оснащать оправку участком схода, расположенным после расширительного участка. Между трубой и участком схода создают пленку холодной жидкости, для чего в оправке предусматривают один или более подводящих и выпускных каналов для холодной жидкости. В частности, предложено заставить холодную жидкость в виде пленки двигаться навстречу движению трубы, т.е. из подводящего отверстия, которое находится на внешней поверхности участка схода дальше от расширительного участка, в сторону выпускного отверстия, которое находится на внешней поверхности участка схода ближе к расширительному участку.
В указанном патенте ЕР 823873 предусмотрено, чтобы труба плотно облегала оправку в области
или вблизи области перехода от расширительного участка к участку схода, чтобы холодная жидкость не могла попасть на расширительный участок.
В европейском патенте ЕР 1159122 раскрыт способ получения биаксиально-ориентированных труб. Согласно способу используют жесткую оправку, у которой имеется расширительный участок и участок захода, расположенный перед расширительным участком и выполненный с ним как единое целое. Участок захода имеет одинаковый диаметр по всей своей длине. Между расширительным участком и трубой создают пленку жидкости. Жидкость подают на дальний (от экструдера) конец расширительного участка. Жидкость течет встречно движению трубы в направлении одного или более выпускных отверстий, расположенных на участке захода расширительного устройства. Заготовка трубы плотно облегает передний конец участка захода, поскольку внутренний диаметр заготовки меньше диаметра участка захода.
Задачей настоящего изобретения является принятие мер, которые позволят улучшить существующие технические решения или, по меньшей мере, предложить полезную альтернативу.
Другой задачей изобретения является принятие мер, позволяющих обеспечить надлежащее снижение и выравнивание температуры (tempering) внутри заготовки трубы, возможно, путем использования жидкости, циркулирующей в полости трубы, например, в сочетании с нагревом или охлаждением наружной стороны заготовки трубы.
Еще одной задачей изобретения является принятие мер, позволяющих обеспечить надлежащее снижение и выравнивание температуры внутри заготовки трубы, возможно, путем использования жидкости, циркулирующей в полости трубы, а также путем ввода текучей среды, например жидкости или газа, в промежуток между расширительным устройством, например его расширительным участком, и трубой, при этом ввод текучей среды и снижение и выравнивание температуры внутри трубы можно осуществлять независимо друг от друга.
Другой задачей изобретения является создание способа, позволяющего обеспечить повышенную однородность трубы, в частности, в отношении толщины стенки, и формы поперечного сечения, как в окружном направлении, так и по длине трубы.
Еще одной задачей изобретения является обеспечение способа, при котором не производится никакой передачи холодной жидкости через анкерную штангу к расширительному устройству.
Другой задачей изобретения является обеспечение способа, позволяющего просто и надежно осуществлять запуск процесса.
Еще одной задачей изобретения является обеспечение способа, позволяющего увеличить максимальный диаметр расширительного участка, а также достигнуть значительной степени молекулярной ориентации в направлении окружности трубы. Это даст возможность изготовлять биаксиально-ориентированные трубы большого диаметра без чрезмерных тянущих усилий, которые необходимо прикладывать к трубе, и без проблем при запуске процесса.
Для решения одной или более из указанных выше задач настоящее изобретение обеспечивает способ, соответствующий п. 1 формулы изобретения, при котором текучая среда, подаваемая в объем, который предназначен для текучей среды и ограничен с одного конца плотным контактом заготовки трубы и обтюратора, а с другого конца - плотным контактом трубы и, по меньшей мере, задней областью расширительного участка, например, вблизи перехода или в месте перехода к участку схода, представляет собой газ, например воздух, при этом давление газа в указанном объеме используют для того, чтобы вызвать постепенное расширение трубы прежде, чем труба фактически войдет в контакт с расширительным участком. Кроме того, в расширительном устройстве формируют один или более выпускных каналов для газа, при этом указанные один или более выпускных каналов содержат одно или более впускных отверстий на наружной поверхности расширительного участка расширительного устройства, причем статус впускного отверстия - закрыто, или открыто, или частично закрыто - зависит от того, закрыто или нет и закупорено или нет рассматриваемое впускное отверстие трубой или какая часть впускного отверстия закрыта трубой, при этом газовый выпускной канал обеспечивает сброс давления газа из объема для текучей среды, когда одно или более соответствующих впускных отверстий оказываются, по меньшей мере, частично открытыми; тем самым осуществляют контроль расширения трубы, вызываемого внутренним давлением газа.
В предпочтительном варианте обтюратор располагают на переднем конце участка захода.
Обтюратор можно представить, как область участка захода, утолщенную по сравнению с той частью участка захода, которая расположена после обтюратора.
Согласно изобретению допустимо использование участка захода значительной длины и, тем самым, усиление поддержки заготовки трубы изнутри со стороны участка захода, расположенного перед расширительным участком. Это способствует повышению однородности биаксиального растяжения заготовки трубы. Такое построение также позволяет получить надежный и стабильный объем текучей среды, например в виде пленки, между участком захода и заготовкой трубы. Плотный контакт обтюратора с заготовкой трубы создает надежный барьер в полости трубы между зоной перед обтюратором и зоной после обтюратора, так что в одной из указанных зон можно создавать условия и/или производить действия совершенно независимо или, по меньшей мере, в большой степени независимо от другой зоны.
В возможном варианте осуществления изобретения текучая среда в указанном объеме, предназна
ченном для текучей среды, между участком захода и/или участком расширения расширительного устройства и трубой образует пленку, которая действует главным образом в качестве смазки между трубой и расширительным устройством, при этом текучая среда в указанной пленке предпочтительно является жидкостью, например водой, предпочтительно нагретой.
По сравнению с существующим способом, описанным в европейском патенте ЕР 823873, настоящее изобретение позволяет обеспечить стабильную пленочную смазку между расширительным устройством и заготовкой трубы предпочтительно как на участке захода, так и на расширительном участке.
По сравнению с существующим способом, описанным в европейском патенте ЕР 1159122, настоящее изобретение позволяет обеспечить более длинный участок захода со стабильной пленкой между участком захода и заготовкой трубы.
При практическом осуществлении изобретения текучая среда может представлять собой жидкость. В предпочтительном варианте практического осуществления используют воду, оптимально - некипящую нагретую воду, при этом для получения и подачи нагретой (например, до температуры приблизительно 100°С) воды при надлежащем давлении к расширительному устройству используют водяной нагреватель и насос. Давление выбирают так, чтобы между расширительным устройством и трубой могла образоваться пленка жидкости.
В другом варианте осуществления текучая среда представляет собой газ, например воздух, подаваемый от компрессора или иного источника сжатого газа к одному или более каналам подачи в расширительном устройстве. Использование газа, например воздуха, имеет некоторые преимущества по сравнению с жидкостью, например, состоящие в том, что исключаются все проблемы, связанные с жидкостью, которая увлекается вместе с трубой за пределы расширительного устройства.
Изобретение также относится к вариантам осуществления, в которых текучая среда в объеме между расширительным устройством и трубой используется для того, чтобы вызвать постепенное расширение трубы за счет внутреннего давления текучей среды, прежде чем труба войдет в контакт с расширительным участком. В таких вариантах осуществления текучей средой предпочтительно является газ, например воздух.
Использование газа, например воздуха, в качестве текучей среды позволяет осуществить способ изготовления труб так, что определенный объем сжатого газа запирается между трубой, с одной стороны, и участком захода и расширительным участком расширительного устройства, с другой стороны, при этом заготовка трубы находится в плотном контакте с уплотнительным элементом на участке захода, а также в плотном контакте, по меньшей мере, с задней областью расширительного участка, например в месте перехода или вблизи места перехода к участку схода расширительного устройства. Давление в объеме запертого газа создает внутреннее давление на трубу и вызывает постепенное расширение трубы еще до того, как труба фактически входит в контакт с расширительным участком. Прохождение трубы, по меньшей мере, через заднюю область расширительного участка расширительного устройства тогда определяет возможно конечную стадию окружного ориентирования структуры термопластического материала. Ясно, что газовый объем не оказывает никакого фрикционного сопротивления движению трубы, что может являться преимуществом. Следует понимать, что данный подход может быть реализован также и в сочетании с использованием газа в качестве текучей среды.
В предпочтительном варианте осуществления газ, например воздух, подают в объем, предназначенный для текучей среды. Тогда данный объем текучей среды будет ограничен с одной стороны по оси трубы плотным контактом между заготовкой трубы и уплотнительным элементом, а с другой стороны по оси трубы - плотным контактом между трубой и, по меньшей мере, задней областью расширительного участка, например в месте или вблизи места перехода к участку схода. Согласно предпочтительному варианту давление газа в указанном объеме для текучей среды затем используется для того, чтобы вызвать постепенное расширение трубы внутренним давлением газа еще до того, как труба фактически будет входить в контакт с недеформируемым расширительным участком во время изготовления биаксиально-ориентированной трубы.
Присутствие уплотнительного элемента и его герметизирующее действие позволяют создавать в объеме для текучей среды значительное и стабильное давление и, тем самым, эффективно использовать постепенное расширение трубы внутренним давлением газа, прежде чем труба войдет в контакт с расширительным участком. Труба, испытав некоторое расширение, например определенную степень расширения, о чем будет сказано ниже, затем входит в контакт с расширительным участком и затем подвергается расширению под влиянием недеформируемого расширительного участка.
Запуск изготовления трубы на установке и способ, соответствующий изобретению, также значительно облегчается благодаря наличию уплотнительного элемента, его герметизирующему действию и возможности подачи газа под давлением между участком захода и трубой, расположенной после уплот-нительного элемента. При запуске процесса изготовления заготовку трубы заставляют пройти через уп-лотнительный элемент, а затем войти в контакт с расширительным участком. Затем в область между участком захода и трубой подают газ, и под действием внутреннего давления газа труба расширяется. Согласно предпочтительному варианту во время запуска процесса трубу на отрезке между уплотнительным элементом и максимальным диаметром расширительного участка заставляют испытать местное расши
рение до большого диаметра, который, по меньшей мере, равен максимальному диаметру расширительного участка, так что при продолжении движения расширенного участка трубы в направлении протяжки указанный участок большого диаметра легко проходит через область максимального диаметра расширительного устройства. Как только в процессе запуска изготовления движение трубы через расширительное устройство стабилизируется, давление газа в указанном объеме можно снизить так, чтобы при нормальном изготовлении биаксиально-ориентированной трубы давление газа создавало более слабое расширение, а остальное расширение вызывалось контактом с расширительным участком.
В рассматриваемом варианте осуществления сама труба в сочетании с простым впускным отверстием или впускными отверстиями (например, распределенными по окружности) в принципе работает в качестве клапана и позволяет обойтись без сложного клапана регулирования давления газа. Такой вариант осуществления позволяет обеспечить отказоустойчивость установки, поскольку давление газа в объеме для текучей среды никогда не может стать чрезмерным. Для выпускного канала может быть предусмотрен простой клапан, работающий на открывание-закрывание, например для закрывания выпускного канала во время запуска способа, поскольку, как говорилось выше, тогда можно полезно использовать увеличенное расширение трубы за счет внутреннего давления газа.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения на разных диаметрах наружной поверхности расширительного участка предусматривают несколько впускных отверстий, связанных с соответствующим выпускным каналом, располагая указанные впускные отверстия на разных радиальных расстояниях от центральной продольной оси расширительного участка. С выпускными каналами связывают один или более управляемых клапанов, например клапаны с двумя состояниями "открытым-закрытым", так что выбранное впускное отверстие и связанный с ним выпускной канал можно задействовать для сброса давления газа, когда труба не закрывает и не закупоривает полностью данное впускное отверстие. В то же самое время одно или более выпускных отверстий и связанные с ними выпускные каналы, которые не были выбраны для сброса давления, можно путем запирания соответствующего клапана или клапанов оставлять незадействованными. Данный вариант позволяет осуществлять управление внутренним диаметром трубы по мере того, как труба расширяется под действием внутреннего давления газа в объеме, предназначенном для текучей жидкости, и достигает расширительного участка расширительного устройства. Это позволяет простым образом выбирать степень расширения, которая должна быть получена за счет внутреннего давления газа, по сравнению с остальным расширением за счет контакта с расширительным участком.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа настоящего изобретения используют одно или более устройств наружного нагрева, которые адаптированы к задаче и которыми управляют с целью оказания влияния на температуру заготовки трубы и тем самым на плотность контакта трубы с уплотнительным элементом (обтюратором) участка захода расширительного устройства. При практическом осуществлении изобретения используют первое устройство нагрева, которое адаптировано к задаче и которым управляют для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, и второе устройство нагрева, которое адаптировано к задаче и которым управляют для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, причем управление первым и вторым устройствами нагрева осуществляют независимым образом, при этом первое устройство нагрева расположено перед обтюратором участка захода, а второе устройство нагрева расположено после указанного обтюратора. Данный вариант осуществления позволяет использовать первое устройство нагрева для управления плотностью контакта с обтюратором, а второе устройство нагрева - для влияния на трубу непосредственно перед прохождением и/или во время прохождения трубы через расширительный участок расширительного устройства. Одно или более указанных устройств нагрева могут содержать множество нагревательных элементов, распределенных вокруг пути движения трубы, например множество инфракрасных нагревательных элементов.
В возможном варианте осуществления способа в целях приведения температуры заготовки трубы к требуемому значению формируют отсек для циркуляции жидкости в полости трубы между запирающим элементом, который располагают перед передним концом участка захода на некотором расстоянии от последнего, с одной стороны, и обтюратором, с другой стороны, при этом осуществляют циркуляцию жидкости через указанный отсек. Такой способ позволяет установить эффективные температурные условия внутри заготовки трубы непосредственно перед расширительным устройством. На практике влиять на температурные условия внутри трубы можно посредством горячей воды, например, с температурой близкой к температуре ориентирования, например близкой к температуре кипения воды. Запирающий элемент располагают так, чтобы получить подходящую длину отсека для циркуляции жидкости. Запирающий элемент может быть устроен на экструзионной головке или вблизи экструзионной головки, например, как показано в международной заявке 95/25626, фиг. 3. В другом варианте конструкции запирающий элемент располагают между экструзионной головкой и расширительным устройством, или же можно представить возможность использования нескольких отсеков для циркуляции жидкости между экструзионной головкой и расширительным устройством путем применения нескольких запирающих элементов и соответствующих каналов для циркуляции жидкости.
Когда способ настоящего изобретения осуществляют так, что перед расширительным устройством выполняют снижение и выравнивание температуры (tempering) заготовки трубы или усиливают этот
процесс путем создания отсека для внутренней циркуляции жидкости, и так, что между расширительным устройством и трубой устраивают объем текучей среды путем ее подачи через один или более каналов подачи в расширительном устройстве, тогда обтюратор и его плотный контакт с заготовкой трубы действуют, предотвращая потерю давления в объеме текучей среды и нестабильность этого давления, которое предпочтительно должно быть больше давления жидкости в отсеке внутренней циркуляции.
Согласно одному варианту осуществления обтюратор представляет собой кольцевой уплотнитель-ный элемент, установленный на участке захода расширительного устройства, причем обтюратор содержит конусную поверхность для захода трубы, при этом диаметр поверхности постепенно возрастает в направлении движения трубы.
Обтюратор предпочтительно должен быть недеформируемым элементом, например металлическим. В предпочтительном варианте не должно быть предусмотрено никакой подачи смазки непосредственно на наружную поверхность обтюратора. Однако в более сложных вариантах осуществления обтюратор может быть приспособлен для управления фрикционным взаимодействием с заготовкой трубы, например он может быть оснащен встроенным и специализированным смазочным устройством, которое, например, позволяет подавать газ, например воздух, непосредственно между областью уплотнения и заготовкой трубы. Согласно другому варианту осуществления обтюратор может обладать изменяемым диаметром и содержать соответствующие средства управления, например может иметь наружную металлическую оболочку, например, расширяемую под действием гидравлического или пневматического давления, и тем самым может осуществляться управление плотностью контакта с заготовкой трубы.
В возможном варианте осуществления с обтюратором связывают устройство контроля усилия, приспособленное для измерения осевого усилия на обтюраторе, например, содержащее один или более электронных датчиков силы, например тензодатчиков. Указанное устройство контроля, если оно присутствует, может быть связано с одним или более устройствами наружного нагрева, которые используются для влияния на плотность контакта заготовки трубы с обтюратором.
В возможном варианте осуществления на расширительном устройстве предусматривают один или более датчиков температуры, предпочтительно в месте расположения или вблизи места расположения обтюратора, наиболее предпочтительно на обтюраторе и в прямом контакте с внутренней поверхностью трубы, позволяющих измерять температуру заготовки трубы в указанной зоне, например указанные один или более датчиков связывают с первым и/или вторым устройствами наружного нагрева, которые используют для оказания влияния на плотность контакта заготовки трубы с обтюратором и обеспечения надлежащей работы. Указанные один или более датчиков температуры воспринимают температуру внутренней поверхности заготовки трубы. Тесный контакт между заготовкой трубы и обтюратором полезен с точки зрения надежности и точности измерения температуры, когда указанные один или более датчиков встроены в обтюратор.
В сочетании с одним или более датчиками температуры (например, несколькими датчиками, распределенными по окружности), которые воспринимают температуру наружной поверхности заготовки трубы, возможно получение данных о температурном профиле в стенке заготовки трубы, например, чтобы задавать и/или поддерживать желаемый температурный профиль в указанной стенке. Это может быть полезным для получения требуемой биаксиальной ориентации структуры пластического материала, поскольку результат зависит от фактической температуры пластического материала в стенке, когда заготовка подвергается ориентирующим нагрузкам в процессе растяжения.
Например, один или более датчиков температуры, установленных на внутренней поверхности заготовки трубы, могут быть завязаны на управление производительностью экструдера и/или управление устройством охлаждения, которое охлаждает экструдированную заготовку трубы (например, устройством внутреннего охлаждения) с целью оказания влияния на температурный профиль стенки трубы.
Предпочтительно, чтобы указанные один или более датчиков температуры для внутренней поверхности трубы были встроены в обтюратор или располагались перед обтюратором на анкерной штанге, например, на расстоянии не более 2 м от обтюратора.
Можно представить себе наличие нескольких датчиков температуры для внутренней поверхности заготовки трубы, каждый из которых измеряет температуру некоторого сектора внутренней поверхности в окружном направлении.
Предпочтительно, чтобы указанные один или более датчиков температуры для внутренней поверхности заготовки трубы находились в непосредственном контакте с внутренней поверхностью.
Указанные один или более датчиков, воспринимающих температуру внутренней поверхности, могут быть подключены проводами к одному или более соответствующим устройствам управления или могут быть подключены посредством беспроводной связи.
В возможном варианте осуществления анкерная штанга может быть выполнена в виде цепи или троса.
Возможно, чтобы один или более трубопроводов подачи текучей среды были выполнены в виде шлангов или трубок, например, закрепленных на цепи или тросе через интервалы.
Согласно возможному предпочтительному варианту осуществления изобретения расширительный участок содержит первую конусную поверхность, диаметр которой увеличивается в направлении движе
ния трубы, причем к заднему концу первой конусной поверхности примыкает цилиндрическая поверхность первого диаметра, к заднему концу которой примыкает вторая конусная поверхность, диаметр которой увеличивается в направлении движения трубы, при этом диаметр обтюратора участка захода предпочтительно больше, чем указанный первый диаметр расширительного участка.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения расширительное устройство содержит участок схода, расположенный после расширительного участка, причем участок схода предпочтительно соответствует изобретению в его втором аспекте.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения участок схода содержит область уменьшенного диаметра, диаметр которой меньше максимального диаметра расширительной части, вокруг указанной области уменьшенного диаметра располагают по меньшей мере один кольцевой элемент калибровки наружного диаметра, при этом кольцевой элемент калибровки наружного диаметра располагают так, что ориентированная труба проходит сквозь кольцевой элемент, касаясь последнего, а размеры кольцевого элемента калибровки наружного диаметра и области уменьшенного диаметра выбирают так, чтобы исключить захват ориентированной трубы между участком схода и указанным по меньшей мере одним кольцевым элементом калибровки наружного диаметра, при этом предпочтительно обеспечивают, чтобы внутренняя поверхность ориентированной трубы была радиально отнесена от области уменьшенного диаметра, чтобы расширительное устройство содержало один или более каналов подачи текучей среды, одно или более выпускных отверстий в области уменьшенного диаметра и чтобы производилась подача газа в пространство между областью уменьшенного диаметра и ориентированной трубой с целью формирования между ними второго объема текучей среды.
В предпочтительном варианте используют первое устройство наружного охлаждения, которое адаптируют к задаче и которым управляют, чтобы охлаждать ориентированную трубу с наружной стороны при ее прохождении через участок схода.
Предполагается, что кольцевой элемент калибровки наружного диаметра или передний кольцевой элемент калибровки наружного диаметра, если используются два разнесенных друг от друга кольцевых элемента, мог бы быть использован как средство, способствующее плотному контакту трубы с расширительным устройством в области перехода от расширительного участка к участку схода, например как средство поддержания надежного, плотного контакта в данной области. Можно себе представить, что указанный кольцевой элемент калибровки наружного диаметра прикладывает сжимающее усилие к трубе, чтобы получить эффект уплотнения или улучшить его.
Предполагается, что в процессе изготовления трубы можно с высокой надежностью и стабильностью добиться постепенного расширения трубы за счет внутреннего давления газа и действия недефор-мируемого расширительного участка, когда обтюратор, расположенный на переднем конце или вблизи переднего конца расширительного устройства, обеспечивает надежную герметичность указанного газового объема с передней стороны расширительного устройства, а кольцевой элемент калибровки наружного диаметра вместе с областью уменьшенного диаметра помогают обеспечить высоконадежное уплотнение с задней стороны. Как указывалось выше, такие меры, предпринимаемые на задней стороне газового объема, также являются частью изобретения в его втором аспекте и более подробно будут рассмотрены ниже.
Изобретение также касается способа, при котором в расширительном устройстве формируют один или более выпускных каналов для текучей среды, у которых имеется одно или более впускных отверстий на наружной поверхности расширительного устройства, например, чтобы осуществить циркуляцию жидкости через объем для текучей среды в процессе изготовления трубы.
Изобретение также относится к установке, охарактеризованной в п.13 формулы изобретения, а также в зависимых пп.14-17.
Соответствующие изобретению способы являются пригодными, например, для изготовления индивидуальных трубных элементов, которые впоследствии на операции раструбирования оснащают раструбом, который позволяет соединять трубы в торец друг другу, вставляя конец одной трубы в раструб на конце другой трубы, при этом раструб предпочтительно содержит уплотнительное кольцо.
Способы, соответствующие изобретению, могут также содержать операцию изготовления индивидуальных биаксиально-ориентированных трубных элементов путем отделения трубного элемента от трубы, которая выходит из экструдера, проходит через расширительное устройство и за пределы тянущего устройства, которое расположено после расширительного устройства, например, трубных элементов длиной 5-15 м, например 6 м, и операцию формовки раструба на конце каждого индивидуального трубного элемента, так что индивидуальные трубные элементы можно соединять в торец друг другу через раструб.
Перечень чертежей
Изобретение в его аспектах и предпочтительные варианты его осуществления будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых
фиг. 1а, 1b, 1с схематически изображают пример установки для изготовления биаксиально-ориентированной трубы из термопласта, который заключает в себе первый, второй, четвертый, пятый и шестой аспекты настоящего изобретения,
фиг. 2 - продольное сечение части установки, соответствующей фиг. 1а, 1b, 1с,
фиг. 3а и 3b в перспективной проекции и в продольном сечении схематически изображают компоненты части установки фиг. 2,
фиг. 4 схематически в продольном сечении изображает часть компонентов фиг. 3, фиг. 5 схематически в продольном сечении изображает часть установки для изготовления биакси-ально-ориентированной трубы из термопласта в соответствии с шестым и седьмым аспектами изобретения,
фиг. 6 схематически в продольном сечении изображает часть установки для изготовления биакси-ально-ориентированной трубы из термопласта в соответствии с несколькими аспектами изобретения,
фиг. 7а и 7b схематически в продольном сечении изображает часть установки для изготовления би-аксиально-ориентированной трубы из термопласта, иллюстрируя предпочтительный вариант осуществления изобретения в его первом аспекте,
фиг 7с изображает фрагмент варианта установки, соответствующей фиг. 7а и 7b.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Фиг. 1а, 1b, и 1с выполнены не в масштабе - они схематически и последовательно по частям показывают пример установки для получения биаксиально-ориентированных труб из термопластического материала. Установка изображена так, чтобы рассмотреть все аспекты настоящего изобретения, при этом некоторые аспекты подробно не показаны или не рассмотрены в предположении замены какой-то части данной установки другой частью, например объяснены со ссылками на фиг. 5 и 6.
Установка содержит экструдер 1, в котором имеются один или более шнеков 2, посредством которых обеспечивается течение термопластического материала, например поливинилхлорида (ПВХ).
Термопластический материал подается в экструзионную головку 3, установленную на экструдере 1. Экструзионная головка 3 имеет внешний корпус 4 и внутренний элемент - дорн 5, который вместе с внешним корпусом 4 образует кольцевой канал, из которого выходит экструдированная труба 10 из термопластического материала в предварительно отформованном состоянии (заготовка трубы), и, по существу, в горизонтальном направлении, что является предпочтительным. Дорн 5 формирует просвет или осевую внутреннюю полость заготовки 10 трубы. Как принято в данной технологии, происходит экструзия заготовки 10 трубы с довольно толстыми стенками, однако в дальнейшем толщина стенки будет уменьшена, а диаметр увеличен за счет процесса биаксиального растяжения.
Другим вариантом осуществления экструзионной головки 3 может служить экструзионная головка 3 со смещенной подачей расплава, в которой впускное отверстие для экструдируемого материала находится на боковой стороне головки, и при этом имеется центральный осевой канал, проходящий через экструзионную головку 3, по существу, через дорн 5.
Предпочтительно, чтобы экструзионная головка 3 была оснащена средствами контроля и регулирования кольцевого канала для управления толщиной стенки и/или формой поперечного сечения заготовки 10 трубы, выходящей из головки 3. Экструзионные головки 3 такого типа известны в технике. Предпочтительно, чтобы непосредственно после экструзионной головки 3 было установлено соответствующее измерительное устройство 6, которое бы производило обмер выходящей заготовки 10 трубы для формирования управляющих сигналов для экструзионной головки 3.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления после экструдера 1 и экструзионной головки 3 установлено устройство 8 наружного охлаждения, предназначенное для выравнивания и снижения температуры толстостенной заготовки 10 трубы, например, от приблизительно 200 до приблизительно 100°С для ПВХ. Устройство 8 наружного охлаждения может, например, состоять из ряда следующих друг за другом отсеков, через которые циркулирует охлаждающая вода, причем заготовка 10 трубы в каждом отсеке находится в непосредственном контакте с охлаждающей водой. Температура охлаждающей воды может варьировать от одного отсека к другому. Если требуется, то можно устроить так, чтобы циркуляцию охлаждающей воды в каждом отсеке можно было включать и выключать.
На входной стороне устройства 8 наружного охлаждения может быть предусмотрен калибратор 8а наружного диаметра.
После устройства 8 наружного охлаждения установлено первое тянущее устройство 15, которое можно также рассматривать в качестве устройства управления скоростью заготовки. Предпочтительно, чтобы устройство 15 включало в себя несколько тянущих гусеничных лент, находящихся в контакте с наружной поверхностью заготовки 10 трубы, при этом управление скоростью гусениц осуществляется соответствующей системой привода. Такие тянущие устройства 15 стандартно используются для экструзии пластмассовых труб.
В варианте осуществления, который в данном описании не показан, между устройством 8 наружного охлаждения и первым тянущим устройством 15 установлено устройство наружного нагрева для заготовки трубы, причем указанное устройство нагрева приспособлено для нагревания регулируемым образом одного сектора окружности заготовки 10 трубы или, возможно, нескольких определенных секторов окружности заготовки 10, например только нижнего участка заготовки 10, без нагревания остальной части окружности заготовки 10, прежде чем заготовка 10 дойдет до первого тянущего устройства 15. Установлено, что нагрев только нижнего участка заготовки 10 трубы в указанном месте полезен для получе
ния одинаковой толщины стенки у готовой трубы. Такое устройство наружного нагрева может состоять из одного или более инфракрасных нагревательных элементов.
На фиг. 1b схематически изображено расширительное устройство 20. Расширительное устройство 20 удерживается на месте посредством анкерной штанги 21, которая одним концом прикреплена к расширительному устройству 20. Анкерная штанга 21 соединена с экструзионной головкой 3.
Если требуется, то для измерения тянущего усилия на анкерной штанге 21 при работе установки предусматривают силоизмерительное устройство 22.
Если требуется, то анкерная штанга 21 может содержать один или более внутренних каналов, например, для подачи и выпуска текучей среды - жидкости и/или газа (например, воздуха) в места, находящиеся в просвете трубы и/или на расширительном устройстве 20. Анкерная штанга 21 может также содержать один или более каналов для электрической проводки, например, для подключения одного или более датчиков (например, давления и/или температуры), установленных в просвете трубы и/или на расширительном устройстве, или, например, для управления одним или более клапанами или другими электрическими элементами, которые могут быть размещены на конце расширительного устройства, дальнем от экструдера.
В целом, представленное расширительное устройство 20 включает в себя (от "переднего" конца -ближнего к экструдеру к "заднему" концу - дальнему от экструдера) участок 20а захода, расширительный участок 20b и участок 20с схода. Расширительный участок 20b в предпочтительном варианте содержит по меньшей мере один недеформируемый или жесткий участок с монотонно возрастающим диаметром в направлении протяжки трубы, например, конической формы, например, с наружной поверхностью в форме усеченного конуса, такой, чтобы указанный участок входил в контакт с заготовкой 10 трубы и оказывал на заготовку 10 расширяющее действие, т.е. вызывал диаметральное расширение заготовки. Расширительный участок 20b имеет максимальный диаметр на заднем конце, а диаметр участка 20с схода в данном случае не превосходит указанного максимального диаметра, а фактически предпочтительно меньше указанного максимального диаметра на участке с уменьшенным диаметром, что будет разъяснено ниже.
Расширительный участок 20b, а также предпочтительно участок 20а захода и участок 20с схода обладают жесткой, недеформируемой конструкцией.
Участок 20а захода в данном случае представляет собой удлиненный участок, в общем, цилиндрической формы. Диаметр участка 20а захода, по существу, соответствует диаметру просвета заготовки 10 трубы, какой она имеет перед расширительным устройством 20. Участок 20с схода в данном случае имеет в целом цилиндрическую форму.
Ниже будут подробно рассмотрены предпочтительные особенности расширительного устройства 20 или сопутствующих деталей.
После расширительного устройства 20 на некотором расстоянии от него, как это принято в рассматриваемой технологии, установлено следующее тянущее устройство 50. Тянущее устройство 50 выполнено с возможностью создания значительной силы натяжения на биаксиально-ориентированной трубе 10'. В целом, протяжка заготовки 10 трубы, которая доведена до соответствующей температуры, через расширительное устройство 20 за счет силы натяжения, создаваемой тянущим устройством 50, заставляет заготовку 10 расширяться диаметрально, а также растягиваться в значительной степени в осевом направлении, при этом в ходе процесса толщина стенки трубы значительно сокращается, в результате чего получается биаксиально-ориентированная (биаксиально-тянутая) труба 10'. Максимальный диаметр расширительной части 20b в данном примере определяет ориентирование в окружном направлении, которому подвергается заготовка трубы.
Согласно предпочтительному варианту вскоре после диаметрального расширения заготовки 10 трубы осуществляют внешнее охлаждение ориентированной трубы 10', предпочтительно, как в данном случае, в то время как труба 10' проходит по участку 20с схода, и оптимально начинают близко к расширительному участку 20, хотя и не на самом расширительном участке. По этой причине предусматривают первое устройство 60 наружного охлаждения. Данное первое устройство 60 наружного охлаждения предпочтительно содержит одну или более форсунок, разбрызгивающих воду или орошающих струями воды наружную поверхность ориентированной трубы, причем устройство 60 обладает значительной охлаждающей способностью, чтобы получить интенсивное внешнее охлаждение. Подробнее устройство охлаждения будет рассмотрено ниже.
Предпочтительно, чтобы после расширительного устройства 20 на сравнительно коротком расстоянии от него было расположено по меньшей мере одно дополнительное или второе устройство 70 наружного охлаждения. Данное второе устройство 70 наружного охлаждения предпочтительно содержит одну или более форсунок, разбрызгивающих воду или орошающих струями воды наружную поверхность ориентированной трубы 10'.
Предпочтительно, чтобы для охлаждения ориентированной трубы 10' до конечной температуры, например, температуры окружающей среды, после устройства 70, но перед тянущим устройством 50 было предусмотрено еще одно или третье устройство 80 наружного охлаждения, предпочтительно выполненное с одним или более отсеками, описание которого будет приведено ниже.
После тянущего устройства 50 ориентированную трубу 10' можно нарезать на индивидуальные трубные элементы при помощи, например, пилы, отрезного или фрезерного устройства или наматывать на барабан, когда необходимо. Такое оборудование известно в данной области техники.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения предполагается не осуществлять никакой калибровки наружного диаметра биаксиально-ориентированной трубы после расширительного устройства 20 путем пропускания трубы через отверстие калибровочного устройства. Это делается, чтобы не допустить потери прочности готовой трубы из-за воздействия на трубу со стороны калибратора.
В данном случае используется расширительное устройство 20 с участком 20а захода, оснащенным уплотнительным элементом - обтюратором 30, который плотно контактирует с заготовкой 10 трубы. Обтюратор 30 расположен на расстоянии перед расширительным участком 20b расширительного устройства 20. В предпочтительном варианте обтюратор 30 расположен в непосредственной близости от переднего конца участка 20а захода или в том месте, где расположен передний конец.
В предпочтительном варианте в установке отсутствует какая-либо внешняя деталь на высоте обтюратора 30, которая поджимала бы заготовку 10 трубы к обтюратору 30, поскольку это создавало бы риск повреждения заготовки трубы, нарушало бы процесс расширения и влекло за собой риск захвата заготовки трубы между обтюратором 30 и такой внешней деталью.
Наличие обтюратора 30 и контакт обтюратора с заготовкой 10 трубы в процессе изготовления трубы являются полезными качествами, поскольку создают барьер между зоной до обтюратора и зоной после обтюратора в полости заготовки 10 трубы, так что в указанных зонах можно создавать условия и/или выполнять действия, которые полностью или, по меньшей мере, в большой степени независимы друг от
друга.
В полости заготовки 10 трубы между запирающим элементом 26, установленным на расстоянии перед передним концом участка 20а захода, с одной стороны, и обтюратором 30, с другой стороны, сформирован отсек 25 для циркуляции жидкости, являющийся полезным для приведения температуры заготовки 10 трубы к требуемым значениям температур. Через указанный отсек для циркуляции жидкости прокачивают управляемую по температуре жидкость, например воду, которая находится в непосредственном контакте с внутренней поверхностью заготовки 10 трубы. Это позволяет устанавливать эффективные температурные условия внутри заготовки трубы непосредственно перед расширительным устройством. На практике, при изготовлении биаксиально-ориентированных труб из ПВХ такие температурные условия внутри трубы можно создавать при помощи горячей воды, например, обеспечивать температуру, близкую к температуре ориентирования молекулярной структуры, например температуру, близкую к температуре кипения воды.
Запирающий элемент 26 может быть размещен на анкерной штанге 21, но в данном случае он расположен на дорне 5 экструзионной головки 3. Выбирая местоположение запирающего элемента 26, можно устанавливать эффективную длину отсека 25.
Воду, которая должна циркулировать в отсеке 25, подают от источника водоснабжения, предпочтительно включающего в себя насос и водяной нагреватель, через один или более каналов в штанге 21. Обратный поток воды, выходящий из отсека 25, выпускают через один или более других каналов в штанге
21.
В данном случае используется расширительное устройство 20, содержащее один или более каналов 27 для подачи текучей среды (часть которых показана схематически) для создания объема текучей среды между расширительным устройством 20 и заготовкой 10 трубы. Роль текучей среды может играть вода или иная жидкость или газ. Например, сжатый воздух также можно использовать в качестве текучей среды. Использование газа позволяет избежать проблем, связанных с присутствием остатков воды внутри трубы уже после расширительного устройства. Когда используется вода или иная жидкость (если такое требуется), то должны быть приняты меры для удаления всей воды после расширительного устройства 20, например, может быть предусмотрен дополнительный отсек 73 в полости ориентированной трубы 10', который на своем конце заперт элементом 75, и предусмотрены средства откачки для удаления воды.
На фиг. 2 можно заметить присутствие водяной пленки между участком 20а захода и передней частью расширительного участка 20b, с одной стороны, и заготовкой 10 трубы, с другой стороны. Однако толщина этой водяной пленки по сравнению с толщиной стенки заготовки трубы и диаметром расширительного устройства преувеличена.
Один или более подающих каналов 27а имеют выход на наружную поверхность участка 20а захода и/или расширительного участка 20b расширительного устройства. Текучую среду можно подавать между трубой и расширительным устройством непосредственно после обтюратора 30.
В данном примере предусмотрен выпускной канал 27b для выпуска воды, которая увлекается движущейся заготовкой 10 трубы.
Согласно предпочтительному варианту по всей длине участка 20а захода после обтюратора 30, а более предпочтительно - также и по длине передней части расширительного участка 20b формируется первый или передний объем текучей среды. Также согласно предпочтительному варианту на протяжении по меньшей мере части участка 20с схода формируется второй или задний объем текучей среды, при этом предпочтительно, чтобы в области максимального диаметра расширительного участка или вблизи
его осуществлялся герметичный контакт трубы с расширительным устройством, образующий барьер, отделяющий передний объем текучей среды.
Первый или передний объем текучей среды вместе с обтюратором 30 позволяют иметь в распоряжении сравнительно протяженный участок захода, который полезен для стабилизации заготовки 10 трубы при ее заходе на расширительный участок, причем указанная текучая среда препятствует любому или, по меньшей мере, любому фрикционному контакту заготовки трубы с участком захода, при этом более предпочтительно, чтобы такой контакт был сосредоточен исключительно на обтюраторе 30.
При практическом осуществлении обтюратор 30 мог бы иметь диаметр, на 4-20 мм превышающий диаметр расположенного после него участка захода расширительного устройства.
Обтюратор 30 создает эффективное и надежное уплотнение, которое не дает текучей среде, подаваемой при повышенном давлении, достаточном для формирования объема текучей среды, достигать полости заготовки 10 трубы, находящейся перед обтюратором 30. Когда изготовление труб осуществляется с формированием отсека 25 при сравнительно низком давлении воды в указанном отсеке (что предпочтительно), понятно, что вода будут стремиться проникнуть в находящуюся перед обтюратором зону с еще более низким давлением. Обтюратор надежно исключает такой эффект. Это позволяет иметь стабильный объем текучей среды между расширительным устройством и трубой предпочтительно и на участке захода, и на расширительном участке, поскольку любая утечка текучей среды в область перед обтюратором 30 создавала бы падение давления в указанном объеме и нестабильность.
Как уже говорилось, при практическом осуществлении изобретения текучей средой является жидкость, при этом оптимально, когда текучая среда используется для формирования сравнительно тонкого слоя, основное назначение которого - служить смазкой между трубой и расширительным устройством. В качестве текучей среды можно использовать воду, предпочтительно некипящую нагретую воду, при этом для получения и подачи нагретой воды через один или более каналов в штанге 21 под надлежащим давлением к расширительному устройству 20 используются водяной нагреватель и насос. Давление выбирают так, чтобы между расширительным устройством и трубой могла образоваться пленка жидкости.
В другом варианте осуществления текучей средой является газ, например воздух, подаваемый от компрессора или иного источника сжатого газа, который должен быть введен между расширительным устройством и трубой. Это предпочтительно, в частности, когда расширение трубы должно быть вызвано, по меньшей мере, частично за счет внутреннего давления текучей среды, создаваемого газом.
Как можно видеть из чертежей, предпочтительно использование по меньшей мере одного устройства 110 наружного нагрева, приспособленного к влиянию на температуру заготовки 10 трубы, поступающей к обтюратору 30, и, тем самым, на плотность контакта между заготовкой 10 трубы и обтюратором 30. Предпочтительно, чтобы такое устройство наружного нагрева было расположено между тянущим устройством 15 и местом расположения обтюратора 30, чтобы там оказывать влияние на температуру заготовки 10 трубы с наружной стороны. Предпочтительно, чтобы указанное устройство, в данном случае устройство 110, было расположено непосредственно перед местом установки обтюратора.
Согласно предпочтительному варианту осуществления между обтюратором 30 и расширительным участком расширительного устройства или даже с перекрытием (частичным) расширительного участка расширительного устройства 20 после того места, где установлен обтюратор 30, расположено второе устройство 120 наружного нагрева.
При таком построении, когда первое устройство 110 наружного нагрева расположено непосредственно перед местом установки обтюратора, а второе устройство 120 наружного нагрева расположено после места установки обтюратора и при независимом управлении каждым из устройств 110, 120 нагрева, первое устройство 110 наружного нагрева может быть использовано главным образом для управления плотностью контакта трубы с обтюратором 30, а второе устройство 120 наружного нагрева - для влияния на заготовку 10 трубы непосредственно перед ее заходом на расширительный участок расширительного устройства и/или во время захода. Каждое из устройств 110, 120 нагрева может включать в себя несколько нагревательных элементов, распределенных по ходу трубы, например несколько инфракрасных нагревательных элементов.
Предпочтительно, чтобы для управления работой каждого из устройств 110, 120 наружного нагрева было предусмотрено управляющее устройство, например электронное. Управление устройством 110 наружного нагрева можно осуществлять по сигналу обратной связи, представляющему фактическую плотность контакта заготовки 10 трубы и обтюратора 30, например, получаемому от устройства контроля усилия, которое приспособлено для измерения осевой силы, действующей на обтюратор (например, тен-зодатчика), или получаемому от устройства контроля, которое приспособлено для измерения локальной деформации в движущейся трубе, вызванной обтюратором 30, например локального вспучивания, что показано на фиг. 2, например, путем измерения диаметра заготовки до обтюратора, в месте установки обтюратора и после обтюратора.
Обтюратор 30 - это элемент, диаметр которого больше диаметра части последующего участка 20а захода. Предпочтительно, чтобы на отрезке между обтюратором 30 и расширительным участком 20b участок 20а захода имел одинаковый диаметр.
Предпочтительно, чтобы обтюратор 30 представлял собой отдельно изготовленный кольцевой эле
мент, устанавливаемый на трубчатый элемент участка захода.
В предпочтительном варианте обтюратор 30 представляет собой металлический элемент, в котором не предусмотрена подача смазочного средства на его наружную поверхность. Однако в более сложных вариантах осуществления обтюратор может быть приспособлен к управлению его фрикционным контактом с заготовкой трубы, например снабжен смазывающим устройством, которое, например, обеспечивает возможность подачи газа, например воздуха, в промежуток между областью уплотнения и заготовкой трубы. Согласно другому варианту осуществления можно представить, что обтюратор обладает изменяемым диаметром и имеются связанные с обтюратором средства управления. Например, обтюратор содержит наружную металлическую оболочку, выполненную с возможностью расширения под действием гидравлического давления, и таким образом управления плотностью контакта с заготовкой трубы.
Согласно настоящему изобретению в его втором аспекте участок 20с схода, расположенный после расширительного участка 20b, содержит область уменьшенного диаметра - меньшего, чем максимальный диаметр расширительной части 20b. Возможно, что область уменьшенного диаметра непосредственно примыкает к сечению максимального диаметра так, что непосредственно за точкой максимального диаметра следует ступенька к уменьшенному диаметру. Это наглядно видно на фиг. 2 и 4.
В рассматриваемой установке используют по меньшей мере один кольцевой элемент калибровки наружного диаметра трубы, или, как в данном предпочтительном варианте, - два кольцевых элемента 90, 91, через которые проходит труба 10' в том месте, где находится участок схода расширительного устройства, а в данном случае - в том месте, где находится область уменьшенного диаметра участка 20с схода. Предпочтительно, чтобы в данном случае каждый из кольцевых элементов 90, 91 был выполнен как кольцевой элемент, сжимающий наружный диаметр. Это значит, что каждый из кольцевых элементов 90, 91 создает радиальное сжимающее усилие на проходящей сквозь них трубе 10', тем самым сокращая наружный диаметр трубы 10', по меньшей мере, на небольшом отрезке в осевом направлении. На практике это означает, что отверстие каждого кольцевого элемента 90, 91 имеет диаметр меньший, чем расчетный наружный диаметр ориентированной трубы 10' в указанном месте при обычном процессе изготовления.
Размеры области уменьшенного диаметра в данном случае выбирают так, чтобы исключить захват трубы между расширительным устройством 20 и по меньшей мере одним кольцом 90, 91 калибровки наружного диаметра.
Область уменьшенного диаметра в предпочтительном случае имеет диаметр, который по меньшей мере на 4 мм меньше максимального диаметра расширительного участка 20b расширительного устройства 20. Предпочтительно, чтобы сокращение диаметра происходило на величину приблизительно удвоенной толщины стенки трубы, проходящей через указанную область.
Если предусмотрена область уменьшенного диаметра, то кольцевые элементы 90, 91 калибровки наружного диаметра могут быть размещены вокруг указанной области уменьшенного диаметра, при этом радиальный зазор между кольцевыми элементами 90, 91 и областью уменьшенного диаметра имеет величину большую, чем расчетная толщина стенки трубы 10' в данном месте, соответствующая процессу изготовления, так что остается некоторый радиальный люфт, допускающий возможные вариации толщины стенки трубы в процессе ее изготовления, без риска заклинивания трубы между кольцевым элементом 90, 91 и областью уменьшенного диаметра участка схода расширительного устройства.
Каждый кольцевой элемент 90, 91 может быть оснащен средствами его охлаждения, например жидкостным каналом внутреннего охлаждения, к примеру, кольцевым каналом.
Каждый кольцевой элемент 90, 91 в предпочтительном варианте состоит из двух полукруглых частей, что позволяет располагать кольцевые элементы 90, 91 вокруг трубы 10', например, на этапе запуска процесса изготовления труб, и снимать, например, для замены кольцевых элементов в ходе процесса изготовления.
Предпочтительно, чтобы каждый кольцевой элемент 90, 91 был выполнен из металла.
Как говорилось выше, чтобы "заморозить" ориентацию молекулярной структуры пластического материала, ориентированную трубу подвергают внешнему охлаждению посредством первого устройства 60 наружного охлаждения, когда труба проходит по участку 20с схода.
Наружное охлаждение трубы при помощи первого устройства 60 наружного охлаждения во время прохождения трубы над участком 20с схода в данном случае выполняется без внутреннего охлаждения трубы 10' при ее прохождении через расширительное устройство 20, и фактически без какого-либо внутреннего охлаждения после расширительного устройства 20.
Установлено, что для того, чтобы получить биаксиально-ориентированную трубу 10' с требуемыми размерами, такими как толщина стенки и форма поперечного сечения, предпочтительно без калибровки наружного диаметра после расширительного устройства 20, можно полагаться только на использование одного или более кольцевых элементов 90, 91 калибровки наружного диаметра и/или на наружное охлаждение ориентированной трубы. Это основано на так называемом эффекте восстановления (snap-back effect). Эффект восстановления известен в данной области техники и проявляется как уменьшение диаметра трубы непосредственно после расширительного устройства 20.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения первое устройство 60 наружного охлаждения выполнено с возможностью регулирования протяженности и местоположения той облас
ти ориентированной трубы 10', на которую воздействует первое устройство 60 наружного охлаждения, относительно расширительного устройства 20. Установлено, что путем соответствующего выбора длины и предпочтительно местоположения указанной области воздействия относительно расширительного устройства, в частности участка 20с схода, можно установить контроль над эффектом восстановления, а следовательно, над диаметром трубы 10'. Естественно, что интенсивностью охлаждения устройством 60 также можно управлять и влиять на эффект восстановления.
В соответствии с удобным вариантом осуществления изобретения первое устройство 60 наружного охлаждения работает с одной или более форсунками, которые разбрызгивают или выпускают в виде струй охлаждающую жидкость, например воду, и содержит переднюю (расположенную ближе к экстру-деру) перегородку 61 и заднюю (расположенную дальше от экструдера) перегородку 62, при этом указанные перегородки 61, 62 ограничивают область ориентированной трубы, которая подвергается действию капель или струй охлаждающей жидкости. По меньшей мере одна из перегородок (предпочтительно обе) выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении, тем самым позволяя регулировать протяженность и/или местоположение той области трубы, на которую воздействует охлаждающая жидкость. Следует понимать, что путем управления протяженностью области воздействия и/или местоположением перегородок можно дополнительно управлять охлаждением ориентированной трубы, когда одновременно производится и стандартное управление интенсивностью струй охлаждения.
Согласно еще более удобному варианту осуществления каждая из перегородок 61, 62, как это показано, выполнена как единое целое с кольцевым элементом 91, 92.
Предусмотрено устройство 65 перемещения, выполненное в виде узла привода с двигателем, для перемещения по меньшей мере одной из перегородок 61, 62 или по меньшей мере одного из кольцевых элементов 90, 91 в осевом направлении вдоль участка 20с схода. В данном примере устройство 65 содержит один или более ходовых винтов 66, например, приводимых в действие общим электрическим двигателем.
Согласно предпочтительному варианту кольцевые элементы 90, 91 и перегородки 61, 62, а также связанное с ними устройство 65 перемещения смонтированы на подвижной опоре 68 (в данном случае с параллельными оси трубы линейными направляющими 69), позволяющей перемещать указанные компоненты вдоль оси трубы, например, в убранное (удаленное от экструдера) положение, за пределы местоположения расширительного устройства 20, например, чтобы предоставить доступ к расширительному устройству, например, при замене расширительного устройства и/или во время запуска установки.
Согласно предпочтительному варианту на некотором расстоянии после первого устройства 60 наружного охлаждения и расширительного устройства 20 расположено второе устройство 70 наружного охлаждения. Второе устройство 70 наружного охлаждения предпочтительно содержит одну или более форсунок, которые разбрызгивают или выпускают в виде струй охлаждающую воду на наружную поверхность ориентированной трубы 10'.
В предпочтительном варианте между устройствами 60 и 70 наружного охлаждения на внешней стороне трубы 10' организована сухая зона. Считается, что это помогает избежать или, по меньшей мере, сократить формирование видимых эффектов, например колец на наружной стороне трубы от охлаждающей воды.
В предпочтительном варианте второе устройство 70 наружного охлаждения содержит переднюю (расположенную ближе к экструдеру) перегородку 71, определяющую на ориентированной трубе 10' переднюю границу области, на которую воздействует устройство 70 наружного охлаждения. Предпочтительно, чтобы передняя перегородка 71 была выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении при помощи связанного с ней устройства перемещения или была соединена с кольцевым элементом 91 или перегородкой 62, которые могут двигаться в осевом направлении.
Передняя перегородка 71 предпочтительно должна содержать высокоэластичную кольцевую манжету 72, которая контактирует с ориентированной трубой 10' и позволяет избежать причинения ориентированной трубе царапин или деформации.
В установке используется измерительное устройство 130 для измерения, по меньшей мере, наружного диаметра ориентированной трубы 10' и предпочтительно также толщины стенки и/или профиля поперечного сечения трубы, при этом измерительное устройство 130 расположено после расширительного устройства 20 и, в данном случае, после второго устройства 70 наружного охлаждения.
Также используется управляющее устройство (не показано), например электронное устройство, которое связано с измерительным устройством для получения входных сигналов, которые позволяют осуществлять управление первым устройством 60 наружного охлаждения и/или вторым устройством 70 наружного охлаждения.
Например, управление устройством 60 осуществляется, по меньшей мере, в отношении протяженности и/или местоположения (относительно расширительного устройства) той области ориентированной трубы, на которую воздействует первое устройство 60 наружного охлаждения, и/или в отношении интенсивности охлаждения.
Управление устройством 70 осуществляется, например, в отношении осевого положения передней перегородки 71 и/или интенсивности охлаждения.
Управляя наружным охлаждением трубы при помощи устройства 60 и/или 70 охлаждения, можно контролировать эффект восстановления и, таким образом, диаметр готовой трубы. Тогда после этого может не потребоваться никакой дополнительной калибровки наружного диаметра после расширительного устройства.
При практическом осуществлении изобретения данное управляющее устройство выполнено таким образом, что для получения более интенсивного эффекта восстановления и, таким образом, большего сокращения диаметра производится уменьшение протяженности области трубы, на которую воздействует первое устройство 60 наружного охлаждения, а для получения менее интенсивного эффекта восстановления и, таким образом, меньшего сокращения диаметра производится увеличение протяженности указанной области воздействия. При практическом осуществлении изобретения производится выбор или регулирование осевого положения первой перегородки второго устройства 70 наружного охлаждения так, чтобы перегородка находилась в области, где проявляется эффект восстановления.
Согласно предпочтительному варианту осуществления должно быть обеспечено наличие первого или переднего объема текучей среды перед тем местом, где расширительное устройство имеет максимальный диаметр, и второго или заднего объема текучей среды в промежутке между областью уменьшенного диаметра участка 20с схода расширительного устройства и ориентированной трубой 10'.
Для подачи во второй указанный объем текучей среды, например воды, предпочтительно газа, более предпочтительно воздуха, а оптимально нагретого воздуха, могут быть предусмотрены один или более специальных каналов подачи, у которых имеется выпускное отверстие на наружной поверхности участка схода. В качестве иного решения или решения, используемого в комбинации с рассматриваемой конструкцией, может быть выполнен коммуникационный канал, предпочтительно канал с клапанным управлением, который сообщается и с указанным первым, и с указанным вторым объемами текучей среды. Такой канал позволяет, когда требуется, уравнивать давления текучей среды в указанных двух объемах и/или вводить текучую среду в один объем через канал подачи, выпускное отверстие которого находится в другом объеме. Хотя это и не показано на чертежах, но специалистам в данной области должно быть понятно, что указанный канал мог бы проходить между выпускными отверстиями по наружной поверхности расширительного устройства, например один - по участку захода и один - по участку схода, а клапан мог бы располагаться между ними, например электроуправляемый клапан, например, смонтированный на задней стороне расширительного устройства.
Наличие двух кольцевых элементов 90, 91 калибровки наружного диаметра, разнесенных один от другого, является полезным качеством, причем еще более полезным, когда на участке 20с схода создана область 20с1 увеличенного диаметра, ограничивающая область уменьшенного диаметра с задней стороны. Предпочтительно, чтобы каждый из кольцевых элементов 90, 91 имел возможность перемещения относительно области уменьшенного диаметра в осевом направлении.
Если кольцевые элементы 90, 91 выполнить надлежащего размера, как ограничительные кольцевые элементы, то может быть получен эффект, при котором кольцевой элемент 90 будет способствовать уплотнению контакта трубы с расширительным устройством в области максимального диаметра расширительного участка 20b или в его окрестности. Это позволит исключить неконтролируемую утечку текучей среды из одного объема в другой объем.
Кольцевой элемент 91 способствует уплотнению контакта ориентированной трубы с областью 20с1 увеличенного диаметра. Это исключает и/или, по меньшей мере, ограничивает утечки текучей среды в полость ориентированной трубы после расширительного устройства 20 и, тем самым, исключает нежелательную нестабильность объема текучей среды. Наиболее предпочтительно, чтобы задний кольцевой элемент 91 был расположен перед областью 20с1 увеличенного диаметра, близко к последней, и, тем самым, увеличивал плотность контакта трубы с областью 20с1 увеличенного диаметра.
Расширительное устройство 20 может содержать один или более выпускных каналов 28 для текучей среды, например, с выпускным отверстием вблизи заднего конца области уменьшенного диаметра участка 20с схода, что является полезным, когда используется жидкость, которая увлекается трубой 10' от переднего отверстия подающего канала к указанному отверстию выпускного канала.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения установку оснащают обоими средствами подачи текучей среды: жидкости - к одному или обоим объемам текучей среды между расширительным устройством и трубой, и газа - к одному или обоим указанным объемам текучей среды, а также системой трубопроводов и одним или более клапанами, позволяющими селективно направлять текучую среду в один или в оба указанных объема. Например, на этапе запуска текучую среду подают только в первый объем, например, сначала нагретую воду, а затем газ, например воздух. Кольцевые элементы 90, 91 на этапе запуска могут отсутствовать, что облегчает первый проход через участок схода. Позже кольцевые элементы 90, 91 устанавливают или вводят в работу и во второй объем подают текучую среду, например нагретый воздух.
Хороший, плотный контакт в зоне максимального диаметра расширительного участка также обеспечивает надежную работу первого объема текучей среды, который, чтобы не создавать трения, не является пленочным, а представляет собой зону повышенного давления внутри трубы, которая вызывает постепенное расширение трубы до внутреннего диаметра, меньшего, чем максимальный диаметр расшири
тельного участка, с целью поддержания надежного, плотного контакта. Использование внутренней зоны повышенного давления для обеспечения постепенного расширения в процессе изготовления биаксиаль-но-ориентированной трубы из термопластического материала известно в данной области техники, например из международной заявки 90/02644. Однако в известных установках, действующих в соответствии с указанным принципом, чтобы ограничить зону повышенного давления с заднего (дальнего от экс-трудера) конца, используется надувная пробка, которая поджимает расширенную трубу к окружающей калибровочной гильзе, чтобы получилось уплотнение, препятствующее потере давления в зоне повышенного давления. Такой подход, как оказалось, дает менее благоприятные результаты, например, в отношении постоянства размеров готовой трубы и стабильности процесса изготовления. Одним фактором, например, является то, что надувная пробка может деформироваться и, таким образом, может не задавать конечную ориентацию структуры столь же жестко, как недеформируемый расширительный участок.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения расширительный участок расширительного устройства 20 имеет ступенчатую форму с первой конусной поверхностью, диаметр которой возрастает в направлении движения трубы и которая примыкает к цилиндрической поверхности с первым диаметром. За первой конусной поверхностью следует вторая конусная расширительная поверхность, увеличивающаяся в диаметре в направлении движения трубы. Предпочтительно, чтобы диаметр обтюратора 30 был больше первого диаметра расширительного участка данной ступенчатой конструкции. Расширительный участок мог бы содержать множество ступенек.
Согласно варианту осуществления изобретения под трубой 10' установлены один или более роликов 125, чтобы поддерживать указанную трубу, например, под участком схода расширительного устройства или, что предпочтительно, после расширительного устройства, например, чтобы исключить трение о любой из кольцевых элементов 90, 91.
При практическом осуществлении данного варианта в области перехода от расширительного участка 20b к участку 20с схода расширительного устройства устанавливают переднее заменяемое кольцо 20b1, формирующее максимальный диаметр расширительного участка 20b. Это позволяет сравнительно легко изменять максимальный диаметр расширительного устройства, а также производить замену кольца в случае износа.
При таком практическом осуществлении область 20с1 увеличенного диаметра формируют задним заменяемым кольцом, которое устанавливают на заднем конце участка схода расширительного устройства, при этом данное заменяемое кольцо имеет диаметр больший, чем диаметр находящейся перед кольцом области участка схода расширительного устройства. Это позволяет сравнительно легко изменять диаметр расширительного устройства в данном месте, а также производить замену указанной зоны в случае износа.
На фиг. 5 схематически изображено продольное сечение установки для изготовления биаксиально-ориентированных труб из термопластического материала в соответствии с настоящим изобретением в его четвертом, пятом и шестом аспектах.
На фиг. 5 показан фрагмент, на котором труба из термопласта проходит через расширительное устройство 100. Расширительное устройство 100, например, может быть интегрировано в установку, описанную согласно фиг. 1а, 1b, 1с, или в установку, содержащую, по меньшей мере, экструдер, одно или более устройств снижения и выравнивания температуры заготовки трубы, тянущее устройство, установленное после расширительного устройства, а также устройство охлаждения ориентированной трубы. Если изображенное на фиг. 5 расширительное устройство 100 рассматривать в связи с фиг. 1а-с, то там оно заменяет расширительное устройство 20.
В предпочтительном варианте в комбинации с расширительным устройством 100 используется первое устройство наружного охлаждения, предпочтительно обладающее одним или более признаками ранее рассмотренного устройства 60 наружного охлаждения. В предпочтительном варианте после расширительного устройства 100 установлено второе устройство наружного охлаждения, предпочтительно обладающее одним или более признаками ранее рассмотренного устройства 70 наружного охлаждения. Следует понимать, что также присутствует и управляющее устройство для указанных первого и/или второго устройств наружного охлаждения, предпочтительно обладающее одним или более признаками ранее рассмотренного управляющего устройства.
Путем надлежащего управления первым и/или вторым устройством наружного охлаждения можно контролировать эффект восстановления, который возникает на коротком расстоянии после расширительного устройства, и тем самым управлять диаметром ориентированной трубы, осуществляя это без использования каких-либо устройств калибровки наружного диаметра, устанавливаемых после расширительного устройства, что является предпочтительным.
Расширительное устройство 100 выполнено с возможностью расширения трубы от состояния заготовки до биаксиально-ориентированной трубы и основано на использовании давления внутренней текучей среды сравнительно большого объема 101, находящейся в полости трубы, между трубой и расширительным устройством. Расширительное устройство 100 в данном случае содержит передний участок уплотнения - обтюратор 103, который плотно прилегает к еще нерасширенной заготовке трубы, например обтюратор, обладающий одним или более признаками обтюратора 30. Передний обтюратор 103 ограни
чивает объем 101 с переднего (ближнего к экструдеру) конца.
Расширительное устройство 100 также содержит задний участок уплотнения - обтюратор 105, который плотно прилегает к расширенной трубе 10 и ограничивает объем 101 текучей среды с заднего (дальнего от экструдера) конца. Предпочтительно, чтобы обтюратор 105 был недеформируемым, например металлическим.
Расширительное устройство 100 содержит один или более каналов 106 подачи текучей среды, которые дают возможность вводить текучую среду, например сжатый газ, например воздух, в объем 101.
На фиг. 5 показано наличие заднего кольцевого элемента 91 калибровки наружного диаметра, который установлен перед задним обтюратором 105 на небольшом расстоянии относительно него. Кольцевой элемент 91 оказывает сжимающее воздействие на трубу, тем самым способствуя плотному контакту между трубой и обтюратором 105. В установке, в том месте по оси трубы, где находится сам обтюратор 105, нет никакого элемента, который бы касался наружной стороны трубы и поддавливал ее к обтюратору 105, и это является предпочтительным условием. Это исключает риск захвата трубы между таким элементом установки и обтюратором 105, а также предотвращает нежелательные повреждения трубы.
В предпочтительном варианте на расстоянии от кольцевого элемента 91 и перед ним установлен передний кольцевой элемент 90 калибровки наружного диаметра. Следует понимать, предпочтительно, чтобы кольцевые элементы были выполнены как единое целое с перегородками первого устройства 60 наружного охлаждения.
Охлаждение, осуществляемое первым устройством 60 наружного охлаждения, также в некоторой степени способствует уплотнению контакта между трубой 10 и обтюратором 105. Однако главная цель охлаждения состоит в "замораживании" биаксиальной ориентации структуры и управлении эффектом восстановления, что в предпочтительном варианте осуществляется в сочетании с использованием второго устройства 70 наружного охлаждения.
Фиг. 6 схематически изображает продольное сечение части установки для изготовления биаксиально-ориентированных труб из термопластов. Фиг. 6 иллюстрирует изобретение в его седьмом аспекте, а также первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой аспекты изобретения.
На фиг. 6 изображен фрагмент, где труба из термопласта проходит через расширительное устройство 200. Расширительное устройство 200 может быть, например, встроено в установку, которая была описана согласно фиг. 1а, 1b и 1с, или в установку, содержащую, по меньшей мере, экструдер, одно или более устройств снижения и выравнивания температуры заготовки трубы, тянущее устройство, расположенное после расширительного устройства, а также устройство охлаждения ориентированной трубы. Если изображенное на фиг. 6 расширительное устройство 200 рассматривать в связи с фиг. 1а-с, то там оно заменяет расширительное устройство 20.
Расширительное устройство 200 выполнено с возможностью расширения трубы за счет смешанного процесса - расширения, вызываемого внутренним давлением текучей среды, и расширения, вызываемого контактом с недеформируемым расширительным участком устройства 200.
В данном случае расширительное устройство включает в себя участок 200а захода, содержащий область 201 уплотнения, которая плотно контактирует с заготовкой трубы, которая еще не подверглась расширению. После указанной области 201 уплотнения, на расстоянии от нее, расширительное устройство 200 содержит недеформируемый расширительный участок 200b, диаметр которого постепенно возрастает до максимального диаметра. После участка 200b расширительное устройство 200 содержит участок 200с схода, у которого имеется область увеличенного диаметра, которая действует в качестве задней области 204 уплотнения.
Между передней областью 201 уплотнения и местом контакта трубы с расширительным участком 200b находится передний или первый объем 210 текучей среды. Объем 210 заполнен текучей средой под давлением, предпочтительно газом, в данном случае воздухом, через канал 206 подачи с целью получения постепенного расширения трубы под действием внутреннего давления текучей среды. Это расширение таково, что при нормальном ходе процесса изготовления биаксиально-ориентированной трубы труба 10 расширяется от состояния заготовки до такого диаметра, при котором она все еще находится в контакте с конусной поверхностью расширительного участка 200b. Такой контакт вызывает дополнительное расширение трубы за счет сил, действующих на трубу со стороны расширительного участка 200b. Как можно видеть, труба сейчас находится в плотном контакте с расширительным устройством в области максимального диаметра расширительного участка 200b или вблизи него.
Между местом контакта трубы с областью максимального диаметра расширительного участка 200b и местом контакта трубы с задней областью 204 уплотнения находится задний или второй объем 220 текучей среды. Объем 220 заполнен текучей средой под давлением, предпочтительно газом, в данном случае воздухом, через канал 207 подачи с целью получения постепенного расширения трубы под действием внутреннего давления текучей среды. Итак, указанное давление текучей среды вызывает дополнительное расширение трубы, в общем, до такой степени, что труба может проходить через область 204 уплотнения, диаметр которой больше максимального диаметра расширительного участка 200b.
В предпочтительном варианте в устройстве подачи текучей среды предусмотрен канал 208 связи с управляющим клапаном 209, который схематически показан на фиг. 6 и который позволяет устанавли
вать сообщение объемов 210 и 220 текучей среды и, таким образом, по команде выравнивать давления в обоих объемах. Как показано на фиг. 6, канал 207 соединен последовательно с каналом 208, однако указанный канал мог бы представлять собой отдельный канал подачи, при этом канал 208 формировал бы управляемое соединение между каналом 206 и каналом 207.
В соответствии с предпочтительным вариантом предусмотрен задний кольцевой элемент 91 калибровки наружного диаметра. Кольцевой элемент 91 способствует плотному контакту трубы с областью 204 уплотнения. Дополнительные предпочтительные характеристики, касающиеся кольцевого элемента 91, уже были рассмотрены ранее, и они могут быть использованы в сочетании с расширительным устройством 200.
В соответствии с предпочтительным вариантом также предусмотрен передний кольцевой элемент 90 калибровки наружного диаметра, установленный после области максимального диаметра расширительного участка 200b.
В соответствии с предпочтительным вариантом предусмотрено первое устройство 60 наружного охлаждения для охлаждения трубы при ее прохождении между расширительным участком и задней областью 204 уплотнения. В предпочтительном варианте первое устройство наружного охлаждения обладает одним или более отличительными признаками охлаждающего устройства, рассмотренного ранее.
В предпочтительном варианте один или более кольцевых элементов 90, 91 выполнены как единое целое с одной или более перегородками первого устройства 60 наружного охлаждения.
При желании заднюю область уплотнения можно выполнить с постепенно увеличивающимся диаметром так, чтобы труба, контактирующая с такой поверхностью области уплотнения, испытывала дополнительное расширение в окружном направлении, а область 204 работала в качестве расширительного участка для получения окончательного расширения трубы.
Задняя область 204 уплотнения может также быть выполнена с возможностью расширения ее собственного диаметра, например, в виде надуваемой области, например в виде надуваемой пробки, известной в данной области техники, что позволяет варьировать диаметр, например, для облегчения процесса запуска установки путем уменьшения диаметра области 204 на этапе запуска, например, самое большее до значения максимального диаметра расширительного участка 200b. В сочетании с расширяемой задней областью уплотнения, жесткий участок схода, как показано на фиг. 6, может быть, например, сокращен по длине, например, в такой степени, чтобы длина была лишь достаточна для контакта с трубой непосредственно после зоны максимального диаметра участка 200b, чтобы, например, цилиндрическая область имела диаметр, равный максимальному диаметру расширительного участка. Между расширяемой областью 204 и недеформируемым телом, включающим в себя, по меньшей мере, участок 200b, мог бы проходить тонкий стержень, служащий для крепления расширяемой области.
На фиг. 7а и 7b показана конструкция, которая в основном соответствует конструкции, изображенной на фиг. 6. Детали конструкции имеют идентичное или подобное строение, и при этом использованы идентичные позиционные обозначения. На фиг. 7с изображен фрагмент варианта указанной конструкции.
В расширительном устройстве 200 теперь также имеется канал 250 выпуска газа, причем канал 250 содержит впускное отверстие 250а на наружной поверхности расширительного участка расширительного устройства, что можно видеть на увеличенном фрагменте фиг. 7а.
На фиг. 7а представлена ситуация, при которой впускное отверстие 250а закрыто и закупорено трубой 10, так что отверстие 250а не сообщается с газовым объемом 210.
На фиг. 7b показана та же конструкция, но под действием давления газа в объеме 210 труба 10 немного расширилась. На увеличенном фрагменте фигуры видно, что отверстие 250а теперь не закрыто трубой 10 и, таким образом, сообщается с газовым объемом 210.
Канал 250 выпуска газа на фиг. 7b обеспечивает сброс давления газа из объема 210, когда соответствующее впускное отверстие полностью или, по меньшей мере частично, открывается, и тем самым осуществляется контроль расширения трубы 10, вызванного внутренним давлением газа.
Сброс давления газа прекращается, когда впускное отверстие 250а полностью закрывается и закупоривается трубой 10 (как на фиг. 7а).
На практике может быть достигнута равновесная ситуация, при которой отверстие 250а остается частично открытым, и имеет место циркуляция газа через объем 210.
Таким образом, взаимодействие трубы 10 с впускным отверстием 250а позволяет очень привлекательным образом осуществлять контроль степени расширения, которое испытывает труба 10 под действием давления газа внутри объема 210. Положение впускного отверстия 250а на конусной наружной поверхности расширительного участка устройства 200 эффективно определяет то место, где труба 10 будет соприкасаться с поверхностью, при этом предполагается, что давления газа в объеме 210 достаточно, чтобы заставить трубу 10 расширяться.
Наличие канала 250 с впускным отверстием 250а также обеспечивает автоматическое предохранение трубы от чрезмерного расширения под давлением газа, например расширения до диаметра большего, чем диаметр расширительного участка, раньше, чем труба достигает указанного расширительного участка, причем такая ситуация на практике могла бы привести к остановке процесса изготовления труб.
Следует отметить, что может быть предусмотрена группа из нескольких впускных отверстий 250а, соединенных с общим газовым выпускным каналом, при этом впускные отверстия могут быть распределены по окружности расширительного участка на одинаковых радиальных расстояниях от продольной оси расширительного участка так, чтобы не возникало чрезмерного расширения трубы в каких-то местах на окружности.
В другом варианте осуществления, представленном на фиг. 7с, на различных диаметрах наружной поверхности расширительного участка предусматривают несколько впускных отверстий 250а, 250b, каждое из которых связано с соответствующим выпускным каналом 250, 260, то есть указанные выпускные отверстия находятся на разных радиальных расстояниях от продольной оси расширительного участка (т.е. в направлении оси расширительного устройства одно отверстие расположено позади другого отверстия). В данном варианте осуществления предусматривается использование одного или более управляемых клапанов 270, 271, связанных с выпускными каналами 250, 260 так, чтобы можно было задействовать выбранное впускное отверстие и связанный с ним выпускной канал для сброса давления газа (в данном случае отверстие 250а), когда труба не закрывает и не закупоривает указанное впускное отверстие, при этом одно или более впускных отверстий, которые не были выбраны для сброса давления (в данном случае отверстие 260а) и связанные с ними выпускные каналы оставлять незадействованными. Это позволяет осуществлять управление внутренним диаметром трубы по мере того, как труба расширяется под действием внутреннего давления газа в объеме, предназначенном для текучей среды, и прежде, чем труба достигнет недеформируемого расширительного участка.
На фиг. 7а также изображен датчик 280 температуры в области 201 уплотнения. Датчик 280 позволяет измерять температуру заготовки в данной зоне. Датчик 280 может быть связан, например, с первым и/или вторым устройствами наружного охлаждения, которые используются для управления плотностью контакта заготовки трубы с областью 201 уплотнения для обеспечения надлежащей работы устройства.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ изготовления трубы из биаксиально-ориентированного термопластического материала, включающий получение экструзией трубы в предварительно отформованном состоянии, в виде заготовки трубы из термопластического материала, при помощи экструдера, оснащенного экструзионной головкой, содержащей внутренний элемент - дорн, формирующий полость в заготовке трубы; приведение заготовки трубы к требуемой температуре, равной температуре ориентирования, подходящей для термопластического материала; и использование расширительного устройства, содержащего
недеформируемый расширительный участок с диаметром, постепенно увеличивающимся до максимального диаметра на заднем конце участка, причем указанный расширительный участок находится в контакте с заготовкой трубы и прикладывает к ней расширяющее усилие, чтобы вызвать расширение в окружном направлении заготовки трубы, приведенной к требуемой температуре,
участок захода, расположенный перед расширительным участком и имеющий передний конец,
при этом в указанном способе протягивают заготовку трубы, приведенную к требуемой температуре, через расширительное устройство при помощи тянущего устройства, которое расположено после расширительного устройства и воздействует на заготовку таким образом, что она трансформируется в трубу из биаксиально-ориентированного термопластического материала, который структурно ориентирован в направлении оси и в окружном направлении трубы, после чего охлаждают эту трубу,
при этом используют расширительное устройство, содержащее один или более каналов подачи текучей среды, которые имеют выпускное отверстие на наружной поверхности участка захода и/или расширительного участка расширительного устройства, причем текучую среду вводят в промежуток между расширительным устройством и трубой, в котором она образует объем текучей среды,
при этом используют расширительное устройство с участком захода, который оснащен обтюратором, находящимся в плотном контакте с заготовкой трубы, причем указанный обтюратор расположен перед расширительным участком на расстоянии от последнего и имеет диаметр, больший диаметра участка захода, расположенного после обтюратора, при этом обтюратор создает эффективное уплотнение, препятствующее перетеканию текучей среды в полость заготовки трубы, расположенную перед обтюратором,
отличающийся тем, что
текучая среда, подаваемая в объем, который предназначен для текучей среды и ограничен с одного конца плотным контактом заготовки трубы и обтюратора, а с другого конца - плотным контактом трубы и, по меньшей мере, задней области расширительного участка, например, вблизи перехода или в месте перехода к участку схода, представляет собой газ, например воздух, при этом давление газа в указанном объеме используют для того, чтобы вызвать постепенное расширение трубы прежде, чем труба фактически войдет в контакт с расширительным участком, при этом
в расширительном устройстве формируют один или более выпускных каналов для газа, при этом указанные один или более выпускных каналов содержат одно или более впускных отверстий на наружной поверхности расширительного участка расширительного устройства, причем статус впускного от
верстия - закрыто, или открыто, или частично закрыто - зависит от того, закрыто или нет и закупорено или нет рассматриваемое впускное отверстие трубой или какая часть впускного отверстия закрыта трубой, при этом газовый выпускной канал обеспечивает сброс давления газа из объема для текучей среды, когда одно или более соответствующих впускных отверстий оказываются, по меньшей мере частично, открытыми; тем самым осуществляют контроль расширения трубы, вызываемого внутренним давлением газа.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный обтюратор расположен на переднем конце участка захода.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что используют одно или более устройств наружного нагрева, которыми управляют для оказания влияния на температуру заготовки трубы и, тем самым, на плотность контакта трубы с обтюратором участка захода расширительного устройства.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют первое устройство нагрева, которым управляют для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, и второе устройство нагрева, которым управляют для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, причем управление первым и вторым устройствами нагрева осуществляют независимым образом, при этом первое устройство нагрева расположено перед обтюратором участка захода, а второе устройство нагрева расположено после указанного обтюратора.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что управление первым устройством нагрева осуществляют с целью контроля контакта между трубой и обтюратором.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на разных диаметрах наружной поверхности расширительного участка предусматривают несколько впускных отверстий, связанных с соответствующим выпускным каналом, располагая указанные впускные отверстия на разных радиальных расстояниях от центральной продольной оси расширительного участка, причем с выпускными каналами связывают один или более управляемых клапанов, так что выбранное впускное отверстие и связанный с ним выпускной канал можно задействовать для сброса давления газа, когда труба не закрывает и не закупоривает полностью указанное впускное отверстие, в то время как одно или более выпускных отверстий и связанные с ними выпускные каналы, которые не были выбраны для сброса давления, оставлять незадействованными и тем самым осуществлять управление внутренним диаметром трубы, по мере того как труба расширяется под действием внутреннего давления газа в объеме, предназначенном для текучей жидкости, и прежде, чем труба достигнет недеформируемого расширительного участка.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что обтюратор представляет собой кольцевой уплотнительный элемент, установленный на участке захода, например металлический элемент, причем обтюратор содержит конусную поверхность для захода трубы, при этом диаметр поверхности постепенно возрастает в направлении движения трубы.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что используют расширительное устройство, содержащее после расширительного участка участок схода.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что организуют второй объем для текучей среды между участком схода расширительного устройства и ориентированной трубой, предпочтительно между областью уменьшенного диаметра участка схода и ориентированной трубой, при этом предпочтительно, чтобы текучая среда, подаваемая в указанный второй объем, представляла собой сжатый газ, например воздух и возможно нагретый газ.
10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что участок схода содержит область уменьшенного диаметра, диаметр которой меньше максимального диаметра расширительной части, причем вокруг указанной области уменьшенного диаметра располагают по меньшей мере один кольцевой элемент калибровки наружного диаметра, при этом кольцевой элемент калибровки наружного диаметра располагают так, что ориентированная труба проходит сквозь кольцевой элемент, касаясь последнего, а размеры кольцевого элемента калибровки наружного диаметра и области уменьшенного диаметра выбирают так, чтобы исключить захват ориентированной трубы между участком схода и указанным по меньшей мере одним кольцевым элементом калибровки наружного диаметра, при этом предпочтительно обеспечивают, чтобы внутренняя поверхность ориентированной трубы была радиально отнесена от области уменьшенного диаметра, чтобы расширительное устройство содержало один или более каналов подачи текучей среды, одно или более выпускных отверстий в области уменьшенного диаметра и чтобы производилась подача газа в пространство между областью уменьшенного диаметра и ориентированной трубой с целью формирования между ними второго объема текучей среды, при этом используют первое устройство наружного охлаждения, которым управляют, чтобы охлаждать ориентированную трубу с наружной стороны при ее прохождении через участок схода.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на расширительном устройстве предусматривают один или более датчиков температуры предпочтительно в месте расположения обтюратора или вблизи него, позволяющих измерять температуру заготовки в указанной зоне, при этом, например, один или более датчиков связывают с первым и/или вторым устройством наружного нагрева, которые используют в целях влияния на плотность контакта заготовки с обтюратором, чтобы
10.
способствовать обеспечению надлежащей работы.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что расширительный участок содержит первую конусную поверхность, диаметр которой увеличивается в направлении движения трубы, причем к заднему концу первой конусной поверхности примыкает цилиндрическая поверхность первого диаметра, к заднему концу которой примыкает вторая конусная поверхность, диаметр которой увеличивается в направлении движения трубы, при этом диаметр обтюратора участка захода предпочтительно больше, чем указанный первый диаметр расширительного участка.
13. Установка для изготовления трубы из биаксиально-ориентированного термопластического материала при помощи способа по п.1, содержащая
экструдер, оснащенный экструзионной головкой с внутренним элементом - дорном и выполненный с возможностью получения экструзией трубы в предварительно отформованном состоянии, в виде заготовки трубы из термопластического материала, причем указанный дорн формирует полость в заготовке трубы,
одно или более устройств для приведения заготовки трубы к требуемой температуре, равной температуре ориентирования, подходящей для термопластического материала,
расширительное устройство, расположенное после экструдера и содержащее
недеформируемый расширительный участок с диаметром, увеличивающимся до максимального диаметра на заднем конце участка, причем указанный расширительный участок находится в контакте с заготовкой трубы и прикладывает к ней расширяющее усилие, чтобы вызвать расширение в окружном направлении заготовки трубы, приведенной к требуемой температуре,
участок захода, расположенный перед расширительным участком и имеющий передний конец,
один или более каналов подачи текучей среды, которые имеют выпускное отверстие на наружной поверхности участка захода и/или расширительного участка, так что между расширительным устройством и трубой может быть образован объем текучей среды,
тянущее устройство, которое расположено после расширительного устройства и выполнено с возможностью воздействия на заготовку таким образом, что она трансформируется в трубу из биаксиально-ориентированного термопластического материала, который структурно ориентирован в направлении оси и в окружном направлении трубы,
устройство охлаждения для охлаждения указанной трубы, причем участок захода оснащен обтюратором, который выполнен с возможностью плотного контакта с заготовкой трубы,
причем указанный обтюратор расположен на расстоянии перед расширительным участком расширительного устройства и имеет диаметр, больший диаметра участка захода, расположенного после обтюратора, при этом обтюратор создает эффективное уплотнение, препятствующее перетеканию текучей среды в полость заготовки трубы, расположенную перед обтюратором, причем
указанный обтюратор предпочтительно расположен на переднем конце участка захода,
отличающаяся тем, что
в расширительном устройстве сформированы один или более выпускных каналов для газа, при этом указанные один или более выпускных каналов содержат одно или более впускных отверстий на наружной поверхности расширительного участка расширительного устройства, причем статус впускного отверстия - закрыто или открыто - зависит от того, закрыто или нет рассматриваемое впускное отверстие трубой, при этом газовый выпускной канал обеспечивает в процессе использования установки сброс давления газа из объема для текучей среды, когда одно или более соответствующих впускных отверстий оказываются открытыми, тем самым снижая степень расширения трубы, вызываемого внутренним давлением газа, причем сброс давления газа продолжается до тех пор, пока одно или более соответствующих впускных отверстий снова не окажутся закрытыми и закупоренными трубой.
14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что содержит одно или более устройств наружного нагрева, которые выполнены с возможностью управления для оказания влияния на температуру заготовки трубы и тем самым на плотность контакта трубы с обтюратором участка захода расширительного устройства.
15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что содержит первое устройство нагрева, расположенное перед обтюратором участка захода, которое адаптировано для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, и второе устройство нагрева, расположенное после обтюратора, которое адаптировано для контролируемого наружного нагрева заготовки трубы, причем установка содержит управляющее устройство для независимого управления первым м вторым устройствами нагрева.
16. Установка по любому из пп.13-15, отличающаяся тем, что на разных диаметрах наружной поверхности расширительного участка предусмотрено несколько впускных отверстий, связанных каждое с соответствующим выпускным каналом и расположенных на разных радиальных расстояниях от центральной продольной оси расширительного участка, причем с выпускными каналами связаны один или более управляемых клапанов, так что в процессе использования установки выбранное впускное отверстие и связанный с ним выпускной канал задействуются для сброса давления газа, когда труба не закрывает и не закупоривает указанное впускное отверстие, в то время как одно или более выпускных отверстий и связанные с ними выпускные каналы, которые не были выбраны для сброса давления, не задейст
14.
вованы, и тем самым осуществляется управление внутренним диаметром трубы, по мере того как труба расширяется под действием внутреннего давления газа в объеме для текучей среды и прежде, чем труба достигнет недеформируемого расширительного участка.
17. Установка по любому из пп.13-16, отличающаяся тем, что на расширительном устройстве предусмотрены один или более датчиков температуры предпочтительно в месте расположения обтюратора или вблизи него, позволяющих измерять температуру заготовки в указанной зоне, при этом, например, один или более датчиков связаны с первым и/или вторым устройством наружного нагрева, которые используются в целях влияния на плотность контакта заготовки с обтюратором, чтобы способствовать обеспечению надлежащей работы.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
020834
020834
- 1 -
- 1 -
(19)
020834
020834
- 1 -
- 1 -
(19)
020834
020834
- 4 -
- 3 -
(19)
020834
020834
- 19 -
- 20 -
020834
020834
- 21 -
- 20 -
020834
020834
- 22 -
- 22 -
020834
020834
- 23 -
- 23 -