МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ТРУБКА И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТАКОЙ ТРУБКИ
METAL TUBE AND METHOD OF PRODUCING IT

[01] Настоящее изобретение относится к металлическим трубкам малого диаметра. Более конкретно, настоящее изобретение относится к металлическим трубкам с нестандартно большой толщиной стенки, а также к способу производства таких трубок.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[02] Металлические трубки широко применяют в качестве защитной конструкции для защиты оптоволоконных и медных кабелей. Как правило, существенными параметрами трубки являются ее диаметр и толщина. Производство толстостенных трубок, способных выдерживать сжимающие или растягивающие нагрузки, сопряжено с определенными трудностями, поскольку формовка и сварка металла нестандартной толщины может повлечь за собой повышенный износ оборудования, а также значительно сократить его производственную мощность.
[03] На заводах, использующих лазерную сварку, возможность сваривания, поддержание скорости сварки в заданных пределах, а также уменьшение диаметра прокаткой или волочением возможны лишь при ограниченной толщине металла. Увеличение толщины стенки вдвое с 0,008 дюймов до 0,016 дюймов существенно снижает скорость обработки и вызывает значительный износ оборудования, которое может быть не предназначено для работы с металлом такой толщины.
[04] В патенте США No 4.759.487, который в полном объеме включен в настоящее описание, раскрыт способ и устройство для непрерывного производства оптоволоконного кабеля, волокна которого помещены в защитную металлическую трубку, сформированную из металлической полосы, как показано на фиг.1 и 2. Устройство 10 частично формирует трубку 12 из металлической полосы 11, которая проходит через первое валковое устройство 24. Волокна 13 оптоволоконного кабеля помещают в трубку 12. Затем указанное устройство смыкает края трубки, пропуская ее через второе валковое устройство 65, после чего трубку сваривают лазером 74 для сварки. Затем для уменьшения диаметра сваренной трубки ее протягивают колесом 98 через отверстия волоки 95, как показано на фиг.2.
[05] На фиг.3 показан вид сверху металлической трубки 300, произведенной согласно описанному выше технологическому процессу. Как видно из чертежа, трубка имеет однослойную стенку 310.
[06] По мере уменьшения диаметра трубки и увеличения толщины ее стенки значительно усложняется процесс формирования такой трубки из металлической полосы. Кроме того, при уменьшении диаметра трубки прокаткой или волочением трубка может не выдержать нагрузки. Кроме того, оборудование не всегда может обеспечить сжимающее усилие необходимой величины, и, следовательно, может потребоваться модернизация такого оборудования или его замена.
[07] Кроме того, металлическая трубка, произведенная указанным способом, может иметь скрытые дефекты сварки. При неблагоприятных условиях эксплуатации изделия, например, в условиях высокого давления или в коррозийной среде, подобные скрытые дефекты могут привести к его поломке.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[08] Применение настоящего изобретения в различных вариантах его реализации позволяет устранить вышеупомянутые недостатки, а также иные недостатки, о которых не сказано выше. Следует отметить, что использование настоящего изобретения не обязательно приводит к устранению вышеуказанных недостатков.
[09] Целью настоящего изобретения является разработка устройств для производства металлической трубки с увеличенной толщиной стенки, а также способов производства таких трубок.
[10] Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложена металлическая трубка, содержащая первый цилиндрический патрубок, сформированный из первой металлической полосы, и второй цилиндрический патрубок, сформированный из второй металлической полосы. Цилиндрические патрубки выполнены с возможностью установки первого цилиндрического патрубка во втором цилиндрическом патрубке.
[11] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения внутренний диаметр второго цилиндрического патрубка и внешний диаметр первого цилиндрического патрубка образуют посадку с натягом.
[12] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения толщина стенок первого и второго цилиндрических патрубков по существу одинакова.
[13] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения толщина стенки первого цилиндрического патрубка не равна толщине стенки второго цилиндрического патрубка.
[14] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения первый и второй цилиндрические патрубки изготовлены из разных металлов.
[15] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения первый и второй цилиндрические патрубки изготовлены из одного и того же металла.
[16] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ производства металлической трубки, согласно которому из первой металлической полосы формируют первый цилиндрический патрубок, а из второй металлической полосы формируют второй цилиндрический патрубок, после чего первый цилиндрический патрубок с натягом устанавливают во второй цилиндрический патрубок.
[17] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ производства металлической трубки, согласно которому из металлических полос изготавливают цилиндрические патрубки разных диаметров и формируют многослойную трубку путем установки с натягом цилиндрических патрубков друг в друге в последовательности от цилиндрических патрубков меньшего диаметра до цилиндрических патрубков большего диаметра. Количество цилиндрических патрубков в трубке ограничено только техническими характеристиками применяемого производственного оборудования.
[18] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения по меньшей мере два из указанных цилиндрических патрубков изготавливают из разных металлов, и по меньшей мере две из указанных металлических полос имеют разную толщину.
[19] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения все цилиндрические патрубки изготавливают из одного и того же металла.
[20] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения указанные металлические полосы имеют одинаковую толщину.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[21] Все вышеперечисленные, а также иные аспекты настоящего изобретения станут более очевидными из нижеследующего описания примеров его реализации, проиллюстрированных на приведенных чертежах, на которых:
[22] фиг.1 показывает вид сбоку первой части типового станка для производства металлических трубок;
[23] фиг.2 показывает вид сбоку второй части типового станка для производства металлических трубок;
[24] фиг.3 показывает вид сверху стандартной однослойной металлической трубки;
[25] фиг.4 показывает вид сверху двухслойной металлической трубки согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения;
[26] фиг.5 показывает вид сверху многослойной металлической трубки согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения; и
[27] фиг.6 иллюстрирует технологический процесс производства металлической трубки согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ
[28] Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения формируют многослойную металлическую трубку.
[29] На фиг.4 показан вид сверху двухслойной трубки 400, где для демонстрации слоистости удалена часть внешнего слоя. Указанная трубка включает первый патрубок 401, в котором размещено оптоволокно 403, и второй патрубок 402, внутренняя поверхность которого плотно прилегает к внешней поверхности патрубка 401.
[30] Кроме того, патрубок 401 может быть выполнен из алюминия, нержавеющей стали, меди, сплавов на никелевой основе и т.д. В приведенном варианте реализации настоящего изобретения толщина патрубка 401 составляет 0,008 дюймов.
[31] Патрубок 402 может быть выполнен из тех же металлов, что и патрубок 401, или из другого металла. В приведенном варианте реализации настоящего изобретения толщина патрубка 402 равна толщине патрубка 401 и составляет 0.008 дюймов. Совокупная толщина обеих патрубков равна 0,016 дюймов. Следует отметить, что толщины патрубков 402 и 401 могут не совпадать, т.е. толщина патрубка 402 может быть больше или меньше толщины патрубка 401.
[32] Таким образом, двухслойная трубка согласно приведенному варианту реализации работает аналогично однослойной трубке с толщиной стенки 0,016 дюймов. Также существует возможность дальнейшего увеличения количества трубок, которая ограничена только возможностями производственного оборудования. В результате толщина стенки трубки, равная 0,032 дюйма, достигается при диаметрах менее 1/8 дюйма. Следует отметить, что производство путем использования лазерной сварки трубки с такой толщиной стенки при диаметрах трубки менее 1/4 дюйма раньше было невозможным.
[33] Толщины указанных стенок зависят от используемых материалов и применяемых технологических процессов. Например, при лазерной сварке нержавеющей стали толщина стенки трубки, как правило, варьируется от 0,004 дюймов до 0,013 дюймов, хотя может отклоняться как в большую, так и в меньшую сторону. Например, согласно настоящему изобретению трубка с толщиной стенки 0,018 дюймов может быть сформирована путем установки трубки толщиной 0,008 дюймов в трубку толщиной 0,010 дюймов. Использование оборудования для изготовления алюминиевых трубок позволяет получить трубку с еще большей толщиной стенки. В отдельных случаях толщина стенки трубки может находиться в пределах 0,020-0,100 дюймов. Кроме того, для увеличения толщины стенки трубки может использоваться тот же способ, что и при лазерной сварке нержавеющей стали. Принимая во внимание разнообразие материалов и технологических процессов, выбор оборудования для производства трубок конкретных размеров следует осуществлять специалисту в данной области техники.
[34] На фиг.5 показан вид сверху многослойной трубки 500, где для демонстрации слоистости удалены части нескольких слоев. Трубка 500 изготовлена по тому же принципу, что и трубка, показанная на фиг.4, и включает еще один слой 501 с толщиной twt. Указанная трубка включает металлические патрубки разного диаметра, причем патрубки малого диаметра установлены в патрубках большого диаметра. Как указано выше, толщина патрубков может быть одинаковой. Кроме того, патрубки могут быть изготовлены из одного и того же металла.
[35] На фиг.6 проиллюстрирован алгоритм производства многослойной металлической трубки с помощью оборудования, изображенного на фиг.1 и 2. Способ изготовления металлической трубки, согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения, включает следующие этапы: изготовление первого металлического патрубка, изготовление второго металлического патрубка и установка первого патрубка во второй патрубок. После этого полученную трубку наматывают на катушку.
[36] Первый патрубок 401 формируют путем гибки металлической полосы и придания ей трубчатой формы с использованием ряда роликов - этап 601. Затем указанную полосу, которой придана трубчатая форма, пропускают через сварочную установку, в которой края полосы соединяют с использованием сварки - этап 603. В приведенном варианте реализации настоящего изобретения используется лазерная сварка, однако могут использоваться и иные способы соединения, очевидные для специалиста в данной области техники, такие как сварка металлическим электродом в среде инертного газа, плазменная дуговая сварка, индукционная сварка и т.д.
[37] Перед сваркой в полученном в результате гибки металлическом патрубке может быть размещено оптоволокно, изолированные медные провода или иные необходимые детали - этап 602. Однако патрубок может быть и пустым.
[38] После сварки осуществляют волочение патрубка, уменьшая его диаметр до необходимой величины - этап 604.
[39] Патрубок 402 изготавливают аналогично первому патрубку. Патрубок 402 формируют путем гибки металлической полосы с использованием ряда роликов - этап 605. Затем патрубок 401 устанавливают во втором патрубке - этап 606. После этого патрубок 402 пропускают через сварочную установку, в которой осуществляется сварка шва патрубка 402 - этап 607, в результате чего формируется многослойная трубка 400. Таким образом, наличие незначительных дефектов сварки в одном из патрубков не влечет за собой поломку всей конструкции, поскольку другой патрубок не имеет таких дефектов.
[40] После этого многослойную трубку 400 подвергают волочению для уменьшения диаметра патрубка 402, при этом его внутренняя поверхность плотно прижимают к внешней поверхности патрубка 401 - этап 608. Силовая установка волочильного стана может легко обеспечивать тяговое усилие, необходимое для перемещения многослойной трубки, толщина стенки которой в два раза превышает стандартную, через отверстие волоки, в то время как для перемещения однослойной трубки с аналогичной толщиной стенки может потребоваться более мощное оборудование. После этого многослойную трубку наматывают на катушку - этап 609.
[41] Последующие слои многослойной трубки могут быть образованы путем повторения последовательности действий от этапа 605 до этапа 608, с последующим вложением имеющейся многослойной трубки 400 во вновь созданный патрубок - этап 610. В случае отсутствия необходимости дальнейшего наращивания слоев многослойную трубку 400 наматывают на катушку - этап 611.
[42] Вследствие того, что при формировании многослойной трубки осуществляют сварку шва только последнего патрубка, в процессе сварки потребляется меньше энергии, чем при сварке шва однослойной трубки с толщиной стенки, равной совокупной толщине стенки многослойной трубки.
[43] Величина сжатия второго патрубка определяет то, насколько плотно установлена в ней первая трубка. Чем плотнее указанные первый и второй патрубки прижаты друг к другу, тем больше многослойная трубка по своим характеристикам напоминает однослойную трубку, имеющую толщину стенки, равную совокупной толщине стенок указанных двух патрубков. Однако максимальное усилие сжатия патрубков ограничено, поскольку рост этого усилия приводит к тому, что величина тягового усилия, необходимого для перемещения многослойной трубки через отверстие волоки или сжимающие ролики, будет превышать предел прочности материала многослойной трубки на разрыв, вследствие чего деформация, выполняемая волочильным станом, не сможет быть осуществлена.
[44] Выше приведено подробное описание некоторых вариантов реализации настоящего изобретения, однако для специалистов в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается приведенными вариантами реализации, и в рамках данного изобретения возможны различные модификации. Таким образом, объем настоящего изобретения не ограничивается приведенной ниже формулой изобретения.