УСТРОЙСТВО НАНЕСЕНИЯ ЛЕНТЫ ДЛЯ СПИРАЛЬНОГО НАНЕСЕНИЯ ЛЕНТЫ НА ТРУБКУ
TAPE APPLICATION DEVICE FOR SPIRAL APPLICATION OF TAPE ON PIPE

Область техники
Изобретение относится к устройству нанесения ленты для спирального нанесения на трубку ленты из рулона наложенных друг на друга витков ленты, содержащему держатель трубки, удерживающий элемент рулона и средство смещения для вращения относительно воображаемой оси и сдвига в направлении этой воображаемой оси держателя трубки и удерживающего элемента рулона друг относительно друга, так чтобы захватывать ленту берут с внутренней стороны рулона и спирально наматывать снаружи трубки.
Уровень техники
Устройство нанесения ленты описано в документе US3296784A. В этом известном устройстве ленту, полученную из подающей катушки, наматывают снаружи рулона ленты, а ленту с внутренней стороны рулона ленты подают с помощью направляющей ленты на трубку и вращают вокруг трубки, при этом устройство нанесения ленты и трубку одновременно перемещают друг относительно друга в продольном направлении трубки. Далее рулон наматывают на множество поддерживающих роликов, которые присутствуют на кольце и перемещаются в радиальном направлении. Это кольцо, содержащее расположенные на нем отклоняющие ролики, вращается вокруг трубки при его относительном сдвиге вместе с отклоняющими роликами, которые также прикреплены к кольцу. Когда лента сматывается с внутренней стороны, внутренний диаметр рулона увеличивается, и поддерживающие ролики перемещаются наружу. Если лента почти закончилась в рулоне, свободный конец рулона временно удерживают неподвижным и конец новой катушки для хранения присоединяют к этому концу, в это время поддерживающие ролики перемещаются внутрь. Далее, во время размотки рулона с внутренней стороны, пока поддерживающие ролики вращаются относительно рулона, ленту, которую берут из подающей катушки, наматывают снаружи, при этом операция намотки более чем в 3 раза быстрее операции размотки. В этом известном устройстве ленту наматывают на трубку и, в случае невращающейся трубки, кольцо с поддерживающими роликами нужно повернуть на один оборот вокруг трубки для намотки ленты на трубку на один оборот, при этом рулон должен вращаться совместно с кольцом при более низкой скорости, так как иначе с рулона смотается слишком большая часть ленты. Благодаря подвижным поддерживающим роликам, известное устройство нанесения ленты обладает сложной конструкцией, а скорость, с которой лента может быть смотана с рулона и намотана на трубку, может быть ограниченной.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в упрощении устройства нанесения ленты, описанного в вводной части, в котором ленту можно захватывать из (с внутренней стороны) рулона с большей скоростью и, соответственно, наматывать ленту на трубку с большей скоростью по сравнению с известным устройством. С этой целью устройство нанесения ленты, согласно изобретению, характеризуется тем, что удерживающий элемент рулона содержит только средство поддержки, которое поддерживает рулон только снаружи. Предпочтительно это средство поддержки содержит чашечные присоски. Таким образом, это средство поддержки образует только средство поддержки устройства нанесения ленты, которое приспособлено для поддержки рулона во время операции нанесения. С внутренней стороны рулон не поддерживают с помощью поддерживающих роликов или другим образом. Благодаря отсутствию поддерживающих роликов с внутренней стороны рулона, получается простая конструкция. Благодаря поддержке рулона только снаружи (его удержанию), лента может быть стянута с рулона, а не смотана с рулона. Стягивание ленты с рулона может быть осуществлено с большими скоростями по сравнению со сматыванием. Более того, лента не испытывает никакого сопротивления во время её стягивания с рулона.
Благодаря вращающим и сдвигающим перемещениям трубки и рулона друг относительно друга, ленту стягивают с внутренней стороны рулона и спирально наматывают вокруг трубки, так что ленту не нужно направлять между внутренней стороной рулона и наружной стороной трубки. Тем не менее, лучше осуществлять операцию стягивания ленты с рулона и нанесения на трубку, предпочтительно устройство нанесения ленты согласно изобретению содержит направляющее средство для направления ленты от внутренней стороны рулона на наружную сторону трубки. В зависимости от разности внутреннего диаметра рулона и внешнего диаметра трубки и в зависимости от шага ленты, подлежащей спиральной намотке на трубку, рулон необходимо вращать по часовой стрелке или против часовой стрелки во время намотки ленты на трубку для получения желаемой спиральной формы. Так как внутренний диаметр рулона увеличивается во время операции, то скорость вращения рулона во время операции нужно постоянно регулировать. С этой целью устройство нанесения ленты должно быть снабжено средством управления. Для этой цели могут быть использованы подходящие, известные в технике, средства управления.
Предпочтительно, чтобы это направляющее средство содержало упругую спиральную направляющую ленты, которая во время работы упруго толкает один конец, который находится на наибольшем диаметре спиральной формы, к внутренней поверхности рулона, а другой конец располагают близко к трубке во время работы. Направляющая ленты соединена близко к этому другому концу со средством смещения, которое в этом варианте осуществления изобретения, не только вращает и сдвигает рулон и трубку друг относительно друга, но сдвигает и вращает как удерживающий элемент рулона, так и держатель трубки и направляющее средство друг относительно друга.
Предпочтительно направляющая лента является спиральной, при этом спираль проходит в одной плоскости. Спираль также может быть трехмерной (винтообразной) с непрерывно увеличивающимся (или уменьшающимся, в зависимости от направления просмотра) диаметром (или двумерной спиралью, разделенной в осевом направлении), так что ленту можно лучше направлять к трубке. Указанное частично зависит от свойств ленты.
Предпочтительно, чтобы средство смещения было выполнено с возможностью сдвига держателя трубки в осевом направлении относительно удерживающего элемента рулона и направляющего средства, а также выполнено с возможностью вращения удерживающего элемента рулона и направляющего средства с разными скоростями в одном и том же направлении.
Согласно варианту выполнения устройство нанесения ленты характеризуется тем, что дополнительно содержит блок крепления для крепления ленты к трубке, содержащий отклоняющий ролик, расположенный параллельно и на расстоянии от трубки и ленты трубки и направляющий ленту снова назад к трубке, при этом блок крепления дополнительно содержит крепежные элементы, расположенные между трубкой и отклоняющим роликом и между частями ленты, проходящими от трубки до отклоняющего ролика и оттуда назад к трубке, и обрабатывающие направленную к трубке сторону ленты, причем крепежные элементы содержат средство вращения для вращения вокруг трубки отклоняющего ролика вместе со средством нагревания. В блоке крепления ленту побуждают отойти от трубки и обрабатывают её сторону, которая снова будет прилеплена к трубке (например, сторону, снабженную клеящим слоем) и далее снова наматывают на трубку.
Следует отметить, что крепежные элементы могут быть использованы не только с описанным выше блоком крепления, но могут быть использованы в любом другом устройстве нанесения ленты, где лента спирально расположена на трубке, как, например, в известном устройстве нанесения ленты.
Предпочтительно крепежные элементы выполнены в виде средства нагревания, которое размягчает или расплавляет ленту с внутренней стороны, так что лента прилипает к трубке. Предпочтительно блок крепления дополнительно содержит прижимной ролик для прижатия ленты к трубке после нагревания, при этом прижимной ролик вместе с отклоняющим роликом и средством нагревания вращаются вокруг трубки. Предпочтительно крепление ленты к трубке осуществлялось в вакуумной камере, в которой расположены отклоняющий ролик и крепежные элементы. Так как крепление обычно не осуществляется во время перемещения ленты от рулона к трубке, а осуществляется после намотки ленты на трубку, крепление может быть выполнено в сравнительно малой вакуумной камере, при этом в противном случае весь рулон должен присутствовать в гораздо большей вакуумной камере.
Для нанесения дополнительной ленты, помимо указанной ленты, на трубку и/или поверх уже присутствующей ленты с таким же или другим шагом (например, для нанесения в противоположном направлении), дополнительный вариант выполнения устройства нанесения ленты согласно изобретению снабжен дополнительным удерживающим элементом рулона и дополнительным средством смещения для вращения вокруг воображаемой оси и сдвига в направлении воображаемой оси держателя трубки и дополнительного удерживающего элемента рулона относительно друг друга, так чтобы захватывать дополнительную ленту с внутренней стороны дополнительного рулона и спирально наносят снаружи трубки и/или поверх уже намотанной на трубку ленты, при этом блок крепления содержит дополнительный отклоняющий ролик, параллельный и расположенный на расстоянии от трубки и направляющий дополнительную ленту от трубки и ведущий её снова назад к трубке, а также содержит дополнительные крепежные элементы между трубкой и дополнительным отклоняющим роликом, причем средство вращения способно вращать дополнительный отклоняющий ролик вместе с дополнительными крепежными элементами вокруг трубки.
Согласно другому варианту выполнения устройство нанесения ленты в соответствии с изобретением характеризуется тем, что дополнительно содержит блок намотки, содержащий расширяющуюся оправку, на которую может быть намотана лента, полученная с подающей катушки, и которая содержит средство намотки для вращения расширяющейся оправки. Когда лента смотана из рулона, новую ленту сматывают в новый рулон. Когда один рулон почти пуст, ленту, намотанную на расширяющуюся оправку, перемещают к средству поддержки и внутренний конец нового рулона прикрепляют к внешнему концу старого рулона, который почти пуст и расположен в удерживающем элементе рулона. Далее расширяющуюся оправку сжимают и так перемещают назад, что новый рулон можно наматывать на расширяющуюся оправку.
Лента может быть жесткой, при этом, при сматывании в рулон, в котором лента упруго изогнута, она прижимается к витку, который присутствует на большем диаметре. В этом случае достаточно удерживать только внешний виток. Тем не менее, предпочтительно, чтобы блок намотки дополнительно содержал средство точечной сварки для взаимного соединения витков ленты, так что получается рулон, который лучше удерживает форму, и могут быть использованы даже более мягкие ленты. Во время намотки ленты на трубку, ленту стягивают изнутри рулона, и слабые швы точечной сварки разрушаются.
Далее изобретение будет подробно описано со ссылками на пример варианта осуществления устройства нанесения ленты, которое будет пояснено чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано устройство нанесения ленты во время работы, когда направляющая ленты изогнута вдоль двумерной спирали, вид в перспективе;
на фиг. 2 - блок подачи ленты устройства нанесения ленты, показанного на фиг. 1, во время установки нового, полного рулона;
на фиг. 3 - блок подачи ленты по фиг. 2 с почти размотанным рулоном;
на фиг. 4 - блок крепления устройства нанесения ленты, показанного на фиг. 1, вид в разрезе;
на фиг. 5 - другой вариант выполнения блока крепления, с которым на трубку можно намотать более одной ленты;
на фиг. 6 - блок намотки устройства нанесения ленты, показанного на фиг. 1; и
на фиг. 7 - блок подачи ленты согласно альтернативному варианту выполнения направляющей для ленты.
Описание осуществления изобретения
На фиг. 1 показан вид в перспективе варианта выполнения устройства 1 нанесения ленты, которое соответствует изобретению и которой выполнено с возможностью спирального нанесения ленты 3, 3' на трубку 5 во время работы. Лента, например, является клеевым термопластичным композиционным материалом, который сматывают в неотцентрированный рулон 7, 7'. Устройство нанесения ленты содержит держатель 9 трубки для удерживания трубки и удерживающий элемент 11 рулона для удерживания рулона во время операции нанесения. Устройство нанесения ленты дополнительно содержит средство смещения для вращения и сдвига держателя трубки и удерживающего элемента рулона друг относительно друга. Это средство смещения образовано средством 13 сдвига, которое может сдвигать держатель трубки в направлении, которое параллельно оси трубки, и средством 15 вращения, которое может вращать удерживающий элемент рулона относительно оси трубки. Благодаря вращению рулона 7 и смещению трубки 5, ленту 3 берут изнутри 7а рулона и спирально наматывают снаружи трубки.
В блоке 17 намотки ленту 3' преобразуют в неотцентрированный рулон 7'. На фиг. 4 блок намотки показан отдельно. Этот блок намотки содержит расширяющуюся оправку 19, на которую наматывают ленту 3', которая берется с подающей катушки 21. Лента является, например, лентой-термопластом, армированным волокном (FRT лентой). С этой целью блок намотки снабжен средством 22 намотки, которое выполнено с возможностью вращения расширяющейся оправки. Блок намотки присутствует на направляющем элементе 23, как показано фиг. 1, и может быть сдвинут по направлению к удерживающему элементу 11 рулона и от удерживающего элемента 11 рулона с помощью дополнительного средства 25 смещения. В удерживающем элементе рулона рулон 7 поддерживают только снаружи с помощью средства 26 поддержки. Это средство поддержки образовано с помощью чашечных присосок 27, которые удерживают рулон снаружи. Приближаясь к удерживающему элементу 11 рулона диаметр расширяющейся оправки 19 уменьшается, после чего блок 17 намотки перемещают назад. Для взаимного соединения витков ленты блок намотки снабжен средством 29 точечной сварки, смотри фиг. 6, которое локально приваривает вновь намотанную ленту 3' к расположенному ниже витку с помощью слабых швов точечной сварки, которые легко разрушить.
Спиральное расположение ленты на трубке реализуют с помощью блока 31 подачи ленты, смотри фиг. 1, который, помимо чашечных присосок 27 для удержания рулона 7 и средства 15 вращения для вращения кольца 33, на котором расположены чашечные присоски 27, дополнительно содержит направляющее средство 35, которое выполнено с возможностью направления ленты изнутри 7а рулона наружу трубки 5. Это направляющее средство образовано упругой спиральной направляющей 37 ленты, которое изогнуто по двумерной спирали. Во время выполнения операции, направляющая ленты, содержащая упругий конец 37а, приспосабливается к внутренней поверхности 7а рулона 7. Другой конец 37b направляющей ленты расположен близко к трубке 5. Направляющая 37 ленты соединена с дополнительным средством вращения (присутствует в средстве 15 вращения и, следовательно, не видно на фиг. 1), которое образует часть указанного средства смещения.
Во время операции нанесения средство смещения вращает и сдвигает удерживающий элемент рулона, держатель трубки и направляющее средство друг относительно друга. Далее удерживающий элемент 11 рулона и направляющая 37 ленты вращают в одном и том же направлении, но с разной скоростью. Спиральный шаг, с которым лента 3 расположена на трубке 5, может изменяться при изменении скоростей сдвига трубки 5 и вращения рулона 7. Например, может иметь место вариант нанесения ленты с шагом, который равен двум величинам ширины ленты, после чего дополнительное устройство нанесения ленты аналогичным образом наматывает дополнительную ленту на трубку в зазор между уже присутствующими витками ленты. В дальнейшем могут быть установлены два дополнительных устройства нанесения ленты для намотки двух дополнительных лент в противоположных направлениях поверх уже присутствующих лент. Указанное может быть расширено произвольным образом. Например, нанесение лент на трубку может быть осуществлено непосредственно после экструзии трубки. С помощью устройства нанесения ленты, которое соответствует изобретению, нанесение ленты может быть выполнено с высокой скоростью, так что можно успевать за процессом экструзии. Указанное невозможно для известного устройства нанесения ленты.
В блоке 31 подачи ленты ленту подают на трубку 5 с помощью спиральной направляющей 37 ленты и один раз прикрепляют к трубке. Линейное перемещение трубки тянет ленту из центра спиральной направляющей ленты и, таким образом, образуется спираль. Гибкая направляющая 37 ленты непрерывно и упруго контактирует с лентой изнутри 7а рулона и скребет по внутренней поверхности и, таким образом, разрушает швы точечной сварки. Так как внутренний диаметр рулона увеличивается, то тоже самое происходит с внешним диаметром спиральной направляющей. Указанное показано на фиг. 2 - 3, при этом на фиг. 2 показан блок подачи ленты во время нанесения нового, полного рулона 7, а на фиг. 3 показан блок подачи ленты с почти размотанным рулоном.
Для крепления ленты 3, которая спирально намотана на трубку 5, устройство нанесения ленты содержит блок 41 крепления. На фиг. 4 показан вид в разрезе блока крепления из устройства нанесения ленты. Блок крепления содержит отклоняющий ролик 43, который параллелен трубке и который находится на расстоянии от нее. Отклоняющий ролик направляет ленту от трубки и снова назад к трубке. Между трубкой и отклоняющим валком и между частями 3а и 3b ленты, которые проходят от трубки до отклоняющего ролика и назад до трубки, предусмотрены крепежные элементы 45. Эти крепежные элементы образованы средством 47 нагревания (инфракрасный нагреватель) и они нагревают сторону ленты, направленную к трубке, так что лента становится липкой (до температуры плавления). Далее лента прилипает к трубке, при этом прижимные ролики 49 обеспечивают необходимое давление. Крепежные элементы 45 вращаются вокруг трубки 5 вместе с отклоняющим роликом 43 и прижимными роликами 49. Для этого они соединены с зубчатыми колесами 51, которые вращают с помощью средства 52 вращения. Крепежные элементы 45 с отклоняющим роликом 43 и прижимные ролики 49 и зубчатые колеса 51 расположены в вакуумной камере 53 для предотвращения попадания воздуха и грязи между лентой и трубкой во время нагревания и прижатия.
Для нанесения дополнительной ленты на трубку и/или на ленту, которая уже намотана на трубку, помимо упомянутой выше ленты, устройство нанесения ленты может быть снабжено дополнительным удерживающим элементом рулона, а также дополнительным средством смещения, которое выполнено с возможностью вращения относительно воображаемой оси и сдвига в направлении воображаемой оси держателя трубки и дополнительного удерживающего элемента рулона относительно друг друга, так что дополнительную ленту берут изнутри дополнительного рулона и спирально наматывают снаружи трубки и/или на ленту, которая уже присутствует на трубке. В этом случае устройство нанесения ленты может быть дополнительно снабжено дополнительным блоком крепления. Тем не менее, в качестве альтернативы, возможно использовать блок крепления, который может крепить к трубке 5 как ленту 3, так и дополнительную ленту 4. На фиг. 5 показана внутренняя структура такого блока крепления. Этот блок 41' крепления содержит, помимо отклоняющего ролика 43, дополнительный отклоняющий ролик 43', который параллелен и расположен на расстоянии от трубки и который направляет дополнительную ленту 4 от трубки 5 и снова назад к трубке 5. Блок 41' крепления содержит дополнительные крепежные элементы (не показаны на фиг. и, например, снова реализованы в виде средства нагревания), которые расположены между трубкой 5 и дополнительным отклоняющим роликом 43'. Средство 52 вращения также вращает дополнительный отклоняющий ролик 43' вместе с дополнительными крепежными элементами вокруг трубки 5.
Трубку 5 линейно перемещают через центр блока 17 намотки, блока 31 подачи ленты и блока 41 крепления во время операции намотки. Благодаря установке блоков намотки по очереди, один позади другого, формируют линию изготовления, которая может обеспечивать трубку с несколькими слоями ленты, при этом два последовательных слоя наматывают в противоположных направлениях.
Хотя выше изобретение описано со ссылками на чертежи, следует отметить, что изобретение никоим образом не ограничено вариантом осуществления изобретения, который показан на чертежах. Изобретение также относится к любым вариантам осуществления изобретения, отклоняющимся от варианта осуществления изобретения, который показан на чертежах, в рамках, ограниченных формулой изобретения.
Например, спиральная направляющая ленты может обладать спиральной формой с непрерывно увеличивающимся диаметром, если смотреть вдоль оси. Блок 31 подачи ленты с направляющей 37' ленты, которая изогнута вдоль трехмерной спирали, показан на фиг. 7 для иллюстрации. В качестве альтернативы, рулон и/или направляющую ленты можно остановить, и трубка также может осуществлять вращение помимо сдвигающего перемещения, или трубку можно остановить и рулон, помимо вращения, может перемещаться по оси вдоль трубки.
Благодаря упругому действию ленты, крепление витков друг к другу не является обязательным; это зависит от упругих свойств ленты. Крепление витков друг к другу вообще не является обязательным или может быть закреплен только самый наружный виток или самые наружные витки.