УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОРАСШИРЯЕМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к области изготовления изделий из полимерных материалов и может быть использовано для производства термоусаживаемых изделий, преимущественно труб, которые предназначены для использования в качестве покрывного материала, в качестве покрывного материала для внутренних поверхностей трубопроводов, обладающего защитными, изоляционными, антикоррозийными свойствами. Терморасширяемые трубы применяются для защиты сварных швов и внутренней поверхности трубопроводов различного назначения.
В основе технического решения производства терморасширяемых и термоусаживаемых полимерных изделий лежит свойство «память формы», принадлежащее радиационно-модифицированным полимерным изделиям, в том числе труб и рукавов, подвергающихся пластической деформации при нагревании до температуры пластификации и фиксации формы.
Известна «Установка для растяжения полых фасонных изделий из термоусаживающихся материалов» по а.с. СССР №1232492, содержащая основание, контейнеры для нагревательной и охлаждающей жидкостей, каретку с приводом, установленную на опоре с возможностью вертикального перемещения, и расположенное на каретке растягивающее устройство. Недостатком данной установки является ее сложность, а также невозможность осуществления непрерывности процесса, что ведет к усложнению и удорожанию установки. Кроме того, растягивающее устройство выполнено в виде механической системы тяг и рычагов, установленных на каретке. Изделие нагревается и охлаждается вместе с частями растягивающего устройства, что ведет к перерасходу энергии.
Наиболее близким по технической сущности аналогом, выбранным в качестве прототипа, является устройство для изготовления термоусаживаемых втулок, описанное в а.с. СССР №806439, на «Способ изготовления термоусаживаемых втулок». Описанное устройство, содержит узел для нагрева трубчатых заготовок, выполненный в виде ванны с глицерином, нагретым до температуры 170+1 градусов по Цельсию и вакуумно-калибрующее устройство для расширения нагретой трубчатой заготовки. Недостатком данного устройства является невозможность применения его в непрерывном процессе производства термоусаживаемых трубок. Это связано с тем, что в качестве заготовки для вакуумного расширения применяется трубка, полученная методом экструзии. Такие заготовки, как правило, имеют разную толщину стенок по периметру трубки. Равномерный нагрев таких заготовок в ванне с глицерином до предельной температуры текучести и последующее расширение заготовки в вакуумно-калибрующем устройстве приводит к тому, что в первую очередь расширяются части заготовки с наиболее тонкими стенками, что приводит к получению еще большей разнотолщинности стенок трубки, а иногда и к браку, вследствие того, что тонкая стенка раздувается, как шарик.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение качества изготовления терморасширяемых полимерных изделий, преимущественно полимерных труб, путем обеспечения неравномерности нагрева стенок исходной заготовки в соответствии с толщиной стенки.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для изготовления терморасширяемых полимерных труб, включающем устройство для нагрева заготовок, вакуумно-калибрующее устройство для профилирования нагретой заготовки и устройство охлаждения профилированного изделия, в соответствии с предлагаемой полезной моделью устройство для нагрева заготовок выполнено в виде емкости для жидкого теплоносителя с установленными внутри этой емкости по периметру трубчатыми электронагревателями, выполненными с возможностью регулирования степени их нагрева.
В частном случае выполнения в качестве жидкого теплоносителя использован глицерин.
Использование емкости, заполненной теплоносителем в виде разогретого глицерина или, который в свою очередь нагревается трубчатыми электронагревателями, установленными по периметру емкости и выполненными с возможностью регулирования степени их нагрева, позволяет регулировать температуру нагрева по периметру заготовки с учетом неравномерности толщины стенки, что приводит к созданию равнозначных условий для растяжения в вакуумно-калибрующем устройстве, а также приводит к получению более качественного изделия.
Терморасширяемые полимерные изделия изготавливают из радиационно-модифицированных полимеров, предельная температура текучести которых составляет около 170 градусов по Цельсию. В качестве заготовки для вакуумного расширения применяется труба, полученная методом экструзии. Такие заготовки, как правило, имеют разную толщину стенок по периметру трубки. Равномерный нагрев таких заготовок до предельной температуры текучести и последующее расширение заготовки в вакуумно-калибрующем устройстве приводит к тому, что в первую очередь расширяются части заготовки с наиболее тонкими стенками, что приводит к получению еще большей разнотолщинности стенок трубки, а иногда и к браку. Использование емкости, заполненной теплоносителем в виде разогретого глицерина, который в свою очередь нагревается трубчатыми электронагревателями, установленными по периметру емкости и выполненными с возможностью регулирования степени их нагрева, позволяет достичь необходимой степени нагрева заготовки с учетом неравномерности толщины стенки по периметру заготовки, что приводит к изготовлению изделий высокого качества. При этом части заготовки с большей толщиной стенки будут нагреты до более высокой температуры, чем части заготовки с меньшей толщиной стенки, что позволит в результате получить одинаковую степень текучести всех частей трубчатой заготовки с неравномерной толщиной стенки. Разогретая предложенным способом радиационно-модифицированная труба, попадая в расширительную камеру вакуумно-калибрующего устройства, расширяется до величины калибрующего отверстия на выходе (коэффициент расширения может иметь значение 1:2, 1:3, 1:3,5 и др.) за счет разряжения вакуума, создаваемого вакуумно-гидравлической системой и вакуумным насосом.
Предложенная полезная модель поясняется схемой и чертежом. На Фиг.1 схематично изображен общий вид установки для изготовления терморасширяемых полимерных труб.
Предложенная установка состоит из следующих частей (см. Фиг.1):
1 - отдающее устройство (отдатчик),
2 - полимерная заготовка,
3 - подающее тяговое устройство,
4 - емкость для жидкого теплоносителя,
5 - вакуумнокалибрующее устройство,
6 - вакуумный насос,
7 - ванна охлаждения,
8 - компенсатор натяжения профилированной трубки,
9 - вытяжное тяговое устройство,
10 - счетчик метража,
11 - профилированная трубка,
12 - стол для резки трубки на мерные длины.
Емкость для жидкого теплоносителя с установленными внутри этой емкости трубчатыми электронагревателями (4, Фиг.1) состоит из цилиндра, заполненного, глицерином. Внутри емкости расположены трубчатые электронагреватели таким образом, чтобы не задевать проходящую через емкость полимерную заготовку. Трубчатые электронагреватели разогреваются таким, чтобы температура радиационно-модифицированной трубчатой заготовки на входе в вакуумнокалибрующее устройство составляла +170±5°C на поверхности трубки.
Установка работает следующим образом.
Подающее тяговое устройство (3) подает трубчатую заготовку из радиационно-модифицированного полимера (2) в емкость для жидкого теплоносителя (4), где она нагревается до предельной температуры +170 град.C±1 град.C. Температура каждой секции (13) кольцевого нагревателя устанавливается на пульте управления и определяется опытным путем исходя из скорости подачи трубки, диаметра, толщины стенки заготовки и необходимой температуры нагрева заготовки на входе в вакуумно-калибрующее устройство. Степень точности регулирования температуры секций (13) равна ±0,1 гр.C. Для трубчатой заготовки из полиэтилена диаметром 63 мм разнотолщинность стенок может составлять до 0,5 мм, при этом разница температуры их нагрева может составлять ±5 градусов, при этом более тонкие стенки нагревают до более низких температур. Внутренний диаметр и количество секций кольцевого нагревателя должны согласовываться с диаметром разогреваемой трубки: так для трубок диаметром от 2 мм до 30 мм - применяют 3х-секционный кольцевой нагреватель, а для трубок диаметром от 30 мм до 100 мм - 6 секционный. Возможны варианты с 4-х и 5-ти секционными нагревателями.
Разогретая предложенным способом радиационно-модифицированная трубка, попадая в профилированную камеру вакуумнокалибрующего устройства (4), ссужает по внешнему диаметру трубку до величины калибрующего отверстия на выходе (коэффициент расширения может иметь значение 1:2, 1:3, 1:3,5 и т.д) за счет разряжения вакуума, создаваемого вакуумно-гидравлической системой и вакуумным насосом (6).
Профилированная трубка под воздействием вытяжного тягового устройства (9) попадает в ванну охлаждения с водой (7), где остывает до комнатной температуры и через вытяжное тяговое устройство (9) направляется на стол (12) для резки на мерные длины.
Предложенная установка позволяет получать высококачественные терморасширяемые изделия, преимущественно трубы, рукава и трубки, имеющих широкое применение в различных областях человеческой деятельности. При этом данная установка является экологически безвредной.