ПЛАСТМАССОВАЯ СЛИВНАЯ ТРУБА, СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F16L9/16 F16L11/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к пластмассовой сливной трубе, армированной стальными лентами, а также к устройству для изготовления сливной трубы и способу изготовления. В частности, изобретение относится к сливной трубе, изготовленной из композитного профиля, полученного путем объединения пластмассы со стальными лентами в станке интегрирующей формовки посредством навивки и сварки профиля в специальном намоточно-сварочном агрегате.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Все известные пластмассовые сливные трубы предназначены для работы в условиях низкого давления. С целью экономии материалов были предложены различные конструкции труб, обеспечивающие высокую кольцевую жесткость трубы в процессе эксплуатации, например, с двухслойной гофрированной стенкой или с намотанной спиралью полой стенкой. Современные трубы с пустотелыми стенками, которые значительно легче труб со сплошными стенками, имеют достаточно хорошие характеристики и широко применяются. Недостаток подобных пластмассовых труб состоит в том, что они должны изготавливаться на заводе и затем транспортироваться к месту установки. Кроме того, пластмассовые трубы этого типа с пустотелыми стенками состоят только из пластмассы, что требует больших расходов на сырье и транспортировку. По опубликованным данным, известно два способа изготовления навивных пластмассовых труб. Согласно одному способу трубу получают из слоя расплавленной пластмассы, который непрерывно навивается, сваривается и охлаждается. Согласно другому способу сначала формуют пластмассовый профиль, который охлаждают и затем навивают и сваривают специальным намоточным агрегатом, в результате чего получают трубу с гладким внутренним отверстием. Оба эти способа достаточно совершенны, но пока с их помощью можно изготавливать только чисто пластмассовые трубы.

В японском патенте JP 9310788A раскрывается труба, изготовленная путем навивки пластмассового профиля, армированного сталью (или иным армирующим элементом), где профиль изготовлен в двухступенчатом технологическом процессе. Первый этап включает формование чисто пластмассового профиля с выступающими из основания ребрами, а у ребер имеются щели с внутренней стороны будущей трубы. На втором этапе производится навивка и введение в щели стальных лент с образованием композитного профиля, армированного стальными лентами. Двухступенчатый процесс изготовления профиля слишком сложен и неэффективен. Кроме того, стальная лента и пластмасса не интегрированы в профиле. Труба из такого профиля не обладает достаточной прочностью и кольцевой жесткостью, и требуются меры для предотвращения соприкосновения оголенной стальной ленты со средой внутри трубы.

В патенте WO 2003/089226 раскрыта аналогичная навивная пластмассовая труба, армированная стальной лентой, отличающаяся от описанной в японском патенте JP 9310788 A трубы тем, что щели открыты с наружной стороны будущей трубы, но композитный профиль все еще изготавливается в двухступенчатом процессе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является пластмассовая сливная труба, армированная стальными лентами, в которой пластмассовые ребра охватывают стальную ленту и составляют с ней единое целое.

Другой целью настоящего изобретения является способ изготовления пластмассовой сливной трубы, армированной стальными лентами, и устройство для изготовления такой трубы.

Для достижения указанных целей сливная труба, предложенная в настоящем изобретении, содержит пластмассовый корпус трубы и ребра жесткости, составляющие единое целое с пластмассовым корпусом трубы, в которой ребра пластмассовой трубы армированы стальными лентами, которые охватываются пластмассой. Корпус трубы дополнительно включает замковый стык с одного конца трубы для соединения труб друг с другом. Замковый стык содержит соединительную часть, где должно устанавливаться герметизирующее резиновое кольцо или использоваться герметик.

Способ изготовления пластмассовой сливной трубы, армированной стальными лентами, предложенный в настоящем изобретении, включает следующие стадии:

1. Стальные ленты объединяют с пластмассой в ходе одноступенчатого процесса, в результате чего образуется композитный профиль, ребра которого армированы стальными лентами;

2. Композитный профиль транспортируют к месту установки;

3. Производят навивку композитного профиля с одновременным нагреванием краев профилей и сварки профилей с формированием пластмассовой трубы, армированной стальными лентами;

4. На одном из концов трубы выполняют замковый стык.

Устройство для изготовления пластмассовой сливной трубы, предложенной в настоящем изобретении, содержит:

1. Устройство интегрирующей формовки для изготовления в одноступенчатом процессе интегрирующей формовки композитного профиля с ребрами, армированными стальными лентами;

2. Намоточно-сварочное устройство для навивки и сварки композитного профиля для формования пластмассовой сливной трубы, армированной стальными лентами;

3. Устройство для формования замкового стыка с одного конца трубы.

По сравнению с известными пластмассовыми трубами того же диаметра труба, изготовленная способом и с использованием устройств, предложенных в настоящем изобретении, имеет меньший вес и, следовательно, обеспечивается экономия сырья при обеспечении необходимых эксплуатационных характеристик. Кроме того, предложенная в настоящем изобретении труба может быть изготовлена на месте ее установки, что обеспечивает снижение транспортных расходов.

Другие цели и преимущества настоящего изобретения иллюстрируются приведенными ниже вариантами выполнения и приложенными чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вид сверху оборудования для изготовления композитного профиля в одноступенчатом процессе в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.2 - вид поперечного сечения композитного профиля, армированного стальными лентами;

Фиг.3 - вид намоточно-сварочного устройства, используемого для навивки и сварки композитного профиля с формированием пластмассовой сливной трубы, армированной стальными лентами;

Фиг.4 - вид по линии А-А на Фиг.3;

Фиг.5 - вид приспособления для формования замкового стыка на конце трубы в соответствии с настоящим изобретением.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже, со ссылкой на фиг.1, приводится описание одноступенчатого процесса формования.

На фиг.1 можно видеть разматывающее устройство 1, направляющий ролик 2, экструдер 3, интегрирующую пресс-форму 4, вакуумную калибрующую пресс-форму 5, бак 6 с охлаждающей водой, вытяжную машину 7, намоточную машину 8, стальную ленту 9 и композитный профиль 10.

Как показано на фиг.1, стальные ленты 9 сматываются с разматывающего устройства 1 вытяжной машиной 7 и подаются в интегрирующую пресс-форму 4 (главное устройство в процессе интегрирующего горячего прессования) посредством направляющего ролика 2. Интегрирующая пресс-форма 4 присоединена к головке экструдера 3 под прямым углом. Форма внутренней полости интегрирующей пресс-формы 4 соответствует форме композитного профиля 10. Когда стальные ленты 9 проходят через интегрирующую пресс-форму 4, из экструдера 3 экструдируется расплав пластмассы в интегрирующую пресс-форму 4 так, что расплав пластмассы внутри интегрирующей пресс-формы 4 обволакивает стальные ленты 9. Мягкий композитный профиль 10 вытягивается из интегрирующей пресс-формы 4 тянущей силой вытяжной машины 7. Непрерывно вытягиваемый вытяжной машиной, мягкий композитный профиль продолжает двигаться и охлаждается, проходя сквозь вакуумную калибрующую пресс-форму 5, после чего охлаждается окончательно до комнатной температуры, проходя через охлаждающий бак 6 с водой, превращаясь в композитный профиль 10 с армирующими стальными лентами, показанный на фиг.2. Далее композитный профиль 10 сматывается в рулон в намоточной машине 8. Теперь рулоны профиля готовы для изготовления из них трубы в намоточно-сварочном агрегате.

На фиг.3 и 4 показан намоточно-сварочный агрегат для навивки и сварки композитного профиля для получения пластмассовой сливной трубы 33, армированной стальной лентой. Намоточно-сварочный агрегат, показанный на фиг.3 и 4, включает раму 25, гладкий ролик 26, ролик 27 с пазами, прижимной валик 28, подающий ролик 29, нагнетатель 30 горячего воздуха, небольшой экструдер 31, композитный профиль 32 и пластмассовую сливную трубу 33, изготовленную навивкой и сваркой.

Как показано на фиг.3 и 4, процесс изготовления посредством навивки и сварки пластмассовой сливной трубы 33, армированной стальными лентами, сводится к следующим основным стадиям.

Композитный профиль 32 подается конвейерными средствами, состоящими из ряда подающих роликов 29 и прижимного валика 28, с постоянной скоростью в устройство для навивки и сварки типа «беличьего колеса», которое включает раму 25, ряд гладких роликов 26 и ряд роликов 27 с пазами. Ребра жесткости композитного профиля 32 движутся вдоль спирального канала, образованного пазами роликов 27 с пазами, в результате чего производится спиральная навивка. Поскольку эта спиральная навивка представляет собой непрерывный процесс, композитный профиль 32 непрерывно подается в навивочное устройство по касательной снизу «беличьего колеса». Перед тем, как композитный профиль 32 будет наложен с перекрытием на край наружных поверхностей полуфабриката сливной трубы 33, стыкуемые поверхности краев нагреваются и слегка расплавляются горячим воздухом от нагнетателя 30, а небольшой экструдер 31 при этом экструдирует полосу расплава пластмассы на перекрывающуюся поверхность, после чего две поверхности соединяются с наложением, и соединение внахлест сдавливается регулируемым прижимным роликом, и поверхности надежно свариваются. В результате описанного процесса соединенные внахлест края композитных профилей 32 свариваются, образуя единое целое. В итоге после охлаждения на воздухе при комнатной температуре получается законченная пластмассовая сливная труба, армированная стальными лентами.

Ролики 27 с пазами и гладкие ролики 26 равномерно распределены по окружности, соответствующей диаметру трубы, а пазы всех роликов 27 с пазами, распределенными по окружности, могут быть объединены друг с другом, образуя спираль. Расстояние между соседними пазами равно расстоянию между ребрами на профиле, а ширина паза соответствует ширине ребра.

На фиг.5 изображены средства для создания замкового стыка 35 на одном конце сливной трубы 33. Средства для создания замкового стыка 35, показанного на фиг.5, включают опорную раму 36, ролик 34 привода вращения трубы, экструдер 37 пластмассы, прижимной валик 38, замковый стык 35 и пластмассовую сливную трубу 33. После того как была отформована пластмассовая сливная труба 33 со стальной арматурой, на одном конце сливной трубы 33 делается центрирующий наконечник трубы, обеспечивающий надежное и удобное соединение сливных труб 33 друг с другом. Сначала изготавливается полоса из чистой пластмассы из того же материала, что используется для изготовления сливной трубы. Затем пластмассовая полоса сваривается в трубку, наружный диаметр которой должен быть равен внутреннему диаметру трубы. Далее трубка закрепляется на конце трубы. Когда сливной трубе посредством ролика 34 сообщается вращение с постоянной скоростью, экструдер 37 пластмассы непрерывно экструдирует полосу расплавленной пластмассы на стык (А), после чего прижимной валик 38 сжимает стык, в результате чего трубка надежно приваривается в концевой части сливной трубы.

Кроме того, для обеспечения надежной связи между стальными лентами и пластмассовым профилем в стальных лентах могут быть пробиты прямоугольные или круглые отверстия, с тем чтобы расплав пластмассы по обеим сторонам стальных лент мог сплавляться через отверстия, образуя конструктивную монолитность. При использовании относительно толстой стальной ленты (например, толщиной, равной или превышающей 2,5 мм) поверхности обеих боковых сторон стальной ленты могут быть сделаны шероховатыми для повышения надежности соединения между стальной лентой и пластмассой. Для обеспечения надлежащей кольцевой жесткости ширина и толщина стальных лент, а также расстояние между соседними стальными лентами может быть выбрано в соответствии с техническими требованиями.

Для того чтобы предотвратить опасность повреждения пластмассы между ребрами, острыми предметами, например выступами породы, камнями и др. при укладке трубы, часть пластмассы между ребрами предполагается делать не плоской, а придать ей выпуклую форму или сделать более толстой, чем остальная часть сливной трубы.

Для обеспечения скорости изготовления для изготовления труб с разными диаметрами могут быть использованы профили различной ширины.

Изобретение относится к способу изготовления пластмассовой сливной трубы, армированной стальными лентами, содержащему следующие стадии: (1) объединение стальных лент и пластмассы с образованием композитного профиля с ребрами, армированными стальными лентами; (2) транспортировка композитных профилей к месту установки; (3) навивка композитных профилей спиралью с одновременным расплавлением и сваркой края профиля с формованием пластмассовых сливных труб, армированных стальными лентами; и (4) изготовление на одном конце трубы замкового стыка. Изобретение также относится к пластмассовой сливной трубе, изготовленной упомянутым способом, содержащей пластмассовый корпус трубы и ребра жесткости, составляющие единое целое с пластмассовым корпусом трубы, в которой ребра пластмассовой трубы армированы стальными лентами, охваченными пластмассой. В изобретении также предлагается устройство для изготовления пластмассовой сливной трубы, армированной стальными лентами. Техническим результатом изобретения является то, что при формировании композитного профиля стальные ленты объединяются с пластмассой в ходе одноступенчатого процесса. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ изготовления пластмассовой сливной трубы, армированной стальными лентами, включающий следующие стадии:
стадия 1: стальные ленты и пластмассу интегрируют в одноступенчатом процессе, в результате чего формируется композитный профиль с ребрами, армированными стальными лентами;
стадия 2: композитные профили транспортируют к месту установки;
стадия 3: композитные профили свивают спиралью и одновременно края профиля расплавляют и сваривают, в результате чего формируются пластмассовые сливные трубы, армированные стальными лентами; и
стадия 4: на одном конце трубы выполняют замковый стык.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стальные ленты (9) сначала сматывают с разматывающего устройства (1) вытяжной машиной (7) и подают в интегрирующую пресс-форму (4) посредством направляющего ролика (2); когда стальные ленты (9) проходят через интегрирующую пресс-форму (4), из экструдера (3) экструдируется расплав пластмассы в интегрирующую пресс-форму (4) так, что расплав пластмассы внутри интегрирующей пресс-формы (4) обволакивает стальные ленты (9), образуя мягкий композитный профиль (10); мягкий композитный профиль (10) вытягивают из интегрирующей пресс-формы (4) тянущей силой вытяжной машины (7); непрерывно вытягиваемый вытяжной машиной, мягкий композитный профиль продвигается дальше и охлаждается, проходя сквозь вакуумную калибрующую пресс-форму (5), после чего он охлаждается окончательно до комнатной температуры, проходя через охлаждающий бак (6) с водой, превращаясь в композитный профиль (10) с армирующими стальными лентами; далее композитный профиль (10) сматывают в рулон в намоточной машине (8);
при этом упомянутая интегрирующая пресс-форма (4) присоединена к экструдеру (3) под прямым углом, и форма внутренней полости интегрирующей пресс-формы (4) соответствует форме композитного профиля (10).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на стадии 3 композитный профиль (32) подают конвейерными средствами, состоящими из ряда подающих роликов (29) и прижимного валика (28), с постоянной скоростью в устройство для навивки и сварки типа «беличьего колеса», которое включает раму (25), ряд гладких роликов (26) и ряд роликов (27) с пазами; ребра жесткости композитного профиля (32) продвигают вдоль спирального канала, образованного пазами роликов (27) с пазами, в результате чего производится спиральная навивка; поскольку спиральная навивка представляет собой непрерывный процесс, то композитный профиль (32) непрерывно подают в навивочное устройство по касательной снизу «беличьего колеса»; перед тем, как наложить композитный профиль (32) с перекрытием на край наружных поверхностей сливной трубы (33), стыкуемые поверхности нагревают и слегка расплавляют горячим воздухом от нагнетателя (30), а небольшой экструдер (31) при этом экструдирует полосу расплава пластмассы на место наложения, после чего две поверхности соединяют внахлест, и соединение внахлест сдавливается регулируемым прижимным валиком (28), в результате чего перекрывающиеся поверхности краев композитных профилей (32) соединяются, формируя единое целое; и после естественного охлаждения получают законченную пластмассовую сливную трубу с ребрами, армированными стальными лентами.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что на стадии 4 изготавливают полосу из чистой пластмассы из того же материала, что используется для изготовления сливной трубы; затем пластмассовую полосу сваривают в трубку, наружный диаметр которой равен внутреннему диаметру трубы; трубку закрепляют на конце сливной трубы; с помощью экструдера (37) пластмассы осуществляют непрерывную экструзию полосы расплавленной пластмассы на стык (А), после чего стык (А) сжимают прижимным валиком (38), в результате чего трубка надежно закрепляется в концевой части сливной трубы с образованием замкового стыка (35).

5. Устройство для изготовления сливной трубы, армированной стальными лентами, содержащее:
(1) устройство интегрирующей формовки для изготовления в одноступенчатом процессе формовки композитного профиля с ребрами, армированными стальными лентами;
(2) намоточно-сварочное устройство для навивки и сварки композитного профиля для формования пластмассовой сливной трубы, армированной стальными лентами;
(3) устройство для формования замкового стыка с одного конца сливной трубы.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что устройство интегрирующей формовки содержит:
вытяжную машину (7) для вытягивания стальных лент (9) из разматывающего устройства (1) и подачи стальных лент в интегрирующую пресс-форму (4) посредством направляющего ролика (2); экструдер (3), расположенный под прямым углом к интегрирующей пресс-форме (4) и соединенный с ней; калибрующую пресс-форму (5) и бак (6) охлаждения с водой для калибровки размера и охлаждения композитного профиля (10), армированного стальными лентами; и намоточную машину (8) для сматывания охлажденного композитного профиля (10) в рулон.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что намоточно-сварочное устройство содержит:
ряд подающих роликов (29) для подачи композитного профиля (32) в намоточно-сварочное устройство; прижимной валик (28) для создания давления на композитный профиль (32) для закручивания его в спираль и плотного прижима друг к другу перекрывающихся краев композитного профиля (32); нагнетатель (30) горячего воздуха для нагревания и незначительного расплавления поверхности перекрывающихся краев композитного профиля (32) и сливной трубы (33); небольшой экструдер (31) для экструзии полосы расплава пластмассы к стыку внахлест; ряд гладких роликов (26) и ряд роликов (27) с пазами, образующих часть намоточно-сварочного устройства типа «беличьего колеса», для непрерывного перемещения композитного профиля (32) вдоль спирального канала, образуемого пазами роликов (27) с пазами и выталкивания готовой пластмассовой сливной трубы (33), армированной стальной лентой, из намоточно-сварочного устройства.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что устройство для изготовления замкового стыка содержит:
опорную раму (36), ролик (34) привода вращения трубы, пластмассовую трубу (33), армированную стальными лентами, замковый стык (35), закрепленный в концевой части сливной трубы (33), экструдер (37) для экструзии полосы расплава пластмассы к стыку (А) внахлест и прижимной валик (38) для сжатия стыка (А).

9. Пластмассовая сливная труба, армированная стальными лентами, изготовленная согласно способу по п.1, содержащая пластмассовый корпус трубы и ребра жесткости, составляющие единое целое с пластмассовым корпусом трубы, в которой ребра пластмассовой трубы армированы стальными лентами, охватываемыми пластмассой;
причем корпус трубы дополнительно включает замковый стык с одного конца трубы для соединения труб друг с другом; и замковый стык содержит соединительную часть, где должно устанавливаться герметизирующее резиновое кольцо или использоваться герметик;
пластмассовая часть между ребрами имеет выпуклую форму; в стальных лентах могут быть пробиты прямоугольные или круглые отверстия, а поверхности обеих боковых сторон стальной ленты могут быть выполнены шероховатыми для повышения надежности соединения между стальной лентой и пластмассой.

10. Пластмассовый профиль, армированный стальной лентой, изготовленный согласно способу по п.1, отличающийся тем, что ребра пластмассового профиля армированы стальными лентами, которые охвачены пластмассой; часть пластмассы между ребрами имеет выпуклую форму; в стальных лентах могут быть пробиты прямоугольные или круглые отверстия, а поверхности обеих боковых сторон стальной ленты могут быть сделаны шероховатыми для повышения надежности соединения между стальной лентой и пластмассой.