УСТРОЙСТВО ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИПЛАСТМАССОВЫХ ТРУБ

УСТРОЙСТВО ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИПЛАСТМАССОВЫХ ТРУБ
Предполагаемая полезная модель относится к области производства труб и может быть использована для изготовления длинномерных бипластмассовых труб.
Известен способ и устройство изготовления бипластмассовых труб из термопласта и стеклопластика путем намотки стеклопластика на рукав из термопласта с последующим нагревом, расширением изнутри и последующей полимеризацией (см. а. с. СССР №193046, В29 D 23/12). Недостаток известного способа состоит в малой надежности получаемой трубы. Неудовлетворительное сцепление стеклопластика с термопластом (полиэтиленом) ведет при эксплуатации трубы к сдвигу по их стыку (фактически к разрущению трубы).
Известен другой способ и устройство изготовления комбинированной трубы, включающий нанесение на полиэтиленовую трубную заготовку, предварительно надетую на технологическую оправку, праймерного слоя, намотку композиционно-волокнистого материала и термообработку с полимеризацией и замоноличиванием элементов (реализованный в ЗАО «Композит-Нефть в г. Перми при изготовлении трубы по патенту РФ № 2095676, F 16 L 9 / 133). Здесь, благодаря применению праймерного слоя, достигается сцепление полиэтиленовой трубной оболочки со стеклопластиком. Однако надежность этого сцепления очень низкая при изменении температуры окружающей среды или перекачиваемой по трубе жидкости, так как высокая разница коэффициентов теплового расщирения полиэтилена и стеклопластика приводит к отслоению их друг от друга, т.е. фактически к разрушению трубы. Кроме того, недостатком такого способа является высокая трудоемкость, дороговизна и низкая производительность вследствие необходимости бо.11ьшого количества оправок для каждого типоразмера труб, специальных полимеризационных камер, устройств натягивания оболочек на оправки и съема их с оправок, специального экструзионного оборудования для по.11учения точных размеров внутреннего диаметра труб, цикличность процесса.
Известен и принят за прототип способ и устройство изготовления бипластмассовых труб, включающий формование полимерной трубной оболочки путем экструзии, нанесение на ее наружную поверхность волокнистого наполнителя и связующего материала, полимеризацию, при этом для облегчения механической связи между слоями стеклоплатика и полимерной оболочки, поверхность термопластичной оболочки в процессе ее экструзии плакируют слоем не пропитанной связующим стеклоткани путем ее частичного вплавления в термопласт за счет давления сжатого воздуха, подаваемого внутрь экструдируемой, оболочки в зоне плакирования (см. а.с. СССР № 216241, В 29 С 47 / 02). Следовате.11ьно, в этом способе избавляются от предыдущего недостатка: не требуется большого количества оправок, избавляются от цикличности, так как нанесение волокнистого наполнителя и связующего материала вьшолняют непосредственно при экструзии полимерной оболочки. Это дает возможность значительно повысить производительность и снизить трудоемкость и материалоемкость способа. Однако в известном способе обеспечивается механическая связь между трубной оболочкой и стеклопластиком за счет введения дополнительного промежуточного слоя непропиташюй стеклоткани, которая вплавляется в оболочку. То есть вместо праймера в предыдущем способе здесь применяется стеклоткань. Однако недостаток, указанный в анализе предыдущего способа, сохраняется - низкая надежность сцепления при изменении температуры окружающей среды или перекачиваемой по трубе жидкости вследствие высокой разницы коэффициентов теплового расширения оболочки и стеклопластика, что приводит к отслоению их друг от друга и к разрушению трубы.
Цель предполагаемой полезной модели - создание устройства для изготовления бипластмассовых труб повышенной надежности при изменении температуры окружающей среды или перекачиваемой по ним жидкости, а также расширение ассортимента вьшускаеF16L9/12В29С47/02
мых промышленностью бипластмассовых труб, обеспечение непрерывного изготовления бипластмассовых труб в едином технологическом цикле.
Поставленная цель достигается тем, что устройство изготовления бипластмассовых труб, включающее устройство формования термопластичной трубной оболочки, состоящее из экструдера с головкой, калибратора с вакуумной камерой, устройств охлаждения, тяги и резки, и устройство формования стелопластиковой оболочки, состоящее из намоточного устройства волокнистого наполнителя, пропиточного устройства связуюпщм, устройства полимеризации, в предлагаемой полезной модели дополнительно включает устройство формования ребер жесткости на поверхности термопластичной трубной оболочки, устройство формования канавок, пересекающих ребра жесткости, и устройство нанесения связующего на поверхности трубной оболочки, ребер жесткости и в канавки.
На фиг. 1 изображено устройство изготовления бипластмассовых труб; на фиг. 2 устройство формования канавок; на фиг. 3 - поперечное сечение трубной оболочки с ребрами жесткости; на фиг.4 - внещний вид трубной оболочки с ребрами жесткости; на фиг. 5 первый слой намотанного наполнителя; на фиг. 6 - второй слой намотанного наполнителя.
Устройство изготовления бипластмассовых труб (фиг. 1) состоит из экструдера 1 с головкой 2, калибратора 3 с вакуумной камерой 4, устройств охлаждения 5, тяги 6, резки 7, намоточных устройств 8 и 9, пропиточного устройства 10, устройств полимеризации 11, устройства формования ребер жесткости 12, устройств формования канавок 13 и 14, устройства 15 нанесения связующего. Устройство формования канавок (фиг. 2) состоит из канавок 16 на калибраторе 3. На трубной оболочке 17 (фиг. 3) сформованы ребра жесткости 18 и канавки 19 и 20 (фиг. 4). На трубной оболочке 17 намотаны первый 21 и второй 22 слои волокнистого наполнителя (фиг. 5 и 6).
Устройство работает следующим образом. Из экструдера 1 (фиг. 1) и головки 2 выходит сформованная трубная оболочка 17, которая проходит калибратор 3 и вакуумную камеру 4, где на ее поверхности формуются продольные ребра 18 (фиг. 3,4). Оболочка 17 с ребрами 18 протягивается через охлаждающее устройство 5. Продольное перемещение трубной оболочки обеспечивается тянущим устройством 6, благодаря которому она поступает в устройства вьшолнения канавок 13 и 14. Устройства 13 и 14 снабжены механическими фрезами и вращаются в противоположные стороны, выполняя канавки 19 и 20 (фиг. 4) с углами ai и аа к оси . Далее трубная оболочка 17 протягивается через камеру 15 со связующим, благодаря чему связующее наносится на поверхности оболочки, ребер 18 и в канавки 19 и 20. Потом оболочка 17 поступает в узел намотки 8, где на оболочку с ребрами 18 и канавками 19 и 20 наматьтается волокнистый наполнитель 21 под углом ai к оси трубы, направление которого совпадает с направлением канавок 19 (фиг. 5), затем - в узел намотки 9, имеющий противоположное вращение узлу 8, где наматьшается волокнистый наполнитель 22 по углом 02, совпадающим с направлением канавок 20 (фиг. 6). Оболочка 17с намотанными на нее 2мя слоями волокнистого наполнителя протягивается через камеру 10 со связующим, находящимся там под давлением. Благодаря давлению происходит пропитка волокнистого наполнителя 21 к 22 связующим. Излишки связующего снимаются с поверхности наполнителя 22 скребком 23 и сливаются в ванну 24, откуда насосом 25 подаются в камеру 10 под давлением. Далее сформованная бипластмассовая труба, состоящая из оболочки 17 с ребрами 18 и канавками 19 и 20 и с намотанными на нее слоями 21 и 22 волокнистого наполнителя, пропитанными связующим, поступает в кольцевые камеры нагрева 11, где осуществляется полимеризация и замоноличивание элементов бипластмассовой трубы. После этого труба разрезается на отрезки отрезным устройством 7 и поступает на участок окончательной полимеризации. Для выполнения ребер жесткости 18 на оболочке 17 на внутренней поверхности калибратора 3 (фиг. 2) вьщолняются канавки 16. Такие же канавки могут быть вьшолнены в конце матрицы головки 2, или в специальной сменной вставке в конце матрицы головки.
качиваемой по трубе жидкости диаметры оболочки 17 и армирующих элементов 21,22 изменяются на разные величины, так как их материалы имеют разные коэффициенты теплового расширения. Например, при охлаждении перекачиваемой жидкости диаметр оболочки 17 уменьшится больше, чем диаметр армирующих элементов 21, 22, поэтому между оболочкой и армирующим элементом 21 появится зазор. Однако благодаря канавок 19 и 20 оболочка 17 и армирующие элементы 21, 22 будут находиться в зацеплении, для этого необходимо, чтобы высота ребер h была всегда больше зазора: h(0i-02)-At-D, где 9ь 02 - коэффициенты линейного теплового распшрения соответственно материала оболочки 17 и армирующего элемента 21, At - уменьшение температуры перекачиваемой жидкости, D - наружный диаметр оболочки 17.
Таким образом, введение дополнительных устройств 12,13,14,15 в известное устройство изготовления бипластмассовых труб обеспечивает формование ребер жесткости 18 на поверхности трубной оболочки 17 и канавок 19, 20, пересекающих ребра жесткости, благодаря чему обеспечивается надежное сцепление трубной оболочки со сформированной стеклопластиковой оболочкой, повьш1ая надежность работы изготавливаемой трубы. Имеющееся трубное оборудование при дополнении его вышеуказанными устройствами обеспечит изготовление бипластмассовых труб в едином технологическом цикле.