УСТАНОВКА ДЛЯ ВАКУУМНОГО РАСШИРЕНИЯ ТЕРМОУСАЖИВАЕМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к области изготовления изделий из полимерных материалов и может быть использовано для производства термоусаживаемых изделий, преимущественно трубок, которые предназначены для использования в качестве покрывного материала, обладающего защитными, изоляционными, антикоррозийными свойствами. Термоусаживаемые трубки применяются для герметизации жил проводов и кабелей, в том числе силовых, мест пайки проводов, для выполнения бандажей жгутов, декоративных целей, а также для механической защиты изделий, для защиты от грязи, для цветовой маркировки изделий и т.д. Благодаря простоте в использовании и наличию широкой цветовой гаммы трубка применяется и в декоративных целях.
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, невозможность осуществления непрерывности процесса, а также низкая безопасность и экологичность, связанная с применением для нагрева заготовки жидкости нагретой до температуры 160-170 градусов по Цельсию, в качестве которой обычно применяется глицерин. Горячий глицерин испаряется, а пары является вредными для здоровья обслуживающего персонала. Для использования глицерина необходима организация и установка дополнительного оборудования: ванна с глицерином, система нагрева и контроля температуры глицерина, система очистки готовой трубки от глицерина, система вентиляции и отсоса вредных испарений, 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. Кроме того, применение глицерина в данном устройстве имеет недостатки, описанные выше для предыдущего аналога.
Задачей настоящего изобретения является повышение качества изготовления термоусаживаемых полимерных изделий путем обеспечения неравномерности нагрева стенок исходной заготовки в соответствии с толщиной стенки.
Поставленная задача решается тем, что в установке для вакуумного расширения термоусаживаемых полимерных изделий, включающем устройство для нагрева заготовок, вакуумно-калибрующее устройство для расширения нагретой заготовки и устройство охлаждения расширенного изделия, в соответствии с предлагаемым изобретением устройство для нагрева заготовок выполнено в виде кольцевого секционного нагревателя, в котором каждая секция выполнена с возможностью регулирования степени ее нагрева.
Поставленная задача решается также тем, что кольцевой секционный нагреватель содержит от 3-х до 6-ти радиальных секций.
Использование секционного кольцевого нагревателя, в котором каждая секция выполнена с возможностью регулирования степени ее нагрева, позволяет регулировать
температуру нагрева по периметру заготовки, что приводит к созданию более равнозначных условий для растяжения в вакуумно-калибрующем устройстве вследствие неравномерного нагрева заготовки с неравномерной толщиной стенки, при этом более толстая стенка нагревается до больших температур, чем более тонкая. Неравномерность нагрева заготовки приводит к получению более качественного изделия из термоусаживаемого полимерного материала.
Термоусаживаемые полимерные изделия изготавливают из радиационно-модифицированных полимеров, предельная температура текучести которых составляет около 170 градусов по Цельсию. Получение качественных изделий при вакуумном расширении заготовки возможно в случае нагрева исходной заготовки с высокой точностью с учетом неравномерности толщины стенки по периметру заготовки. 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 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. Использование секционного кольцевого нагревателя, в котором каждая секция выполнена с возможностью регулирования степени ее нагрева, позволяет достичь необходимой степени нагрева с учетом неравномерности толщины стенки по периметру заготовки, что приводит к изготовлению изделий высокого качества. Разогретая предложенным способом радиационно-модифицированная трубка, 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.
Кольцевой секционный нагреватель инфракрасного излучения состоит из 3-6 радиальных секций, образующих кольцо, через которое пропускается для нагрева полимерная трубчатая заготовка, полученная методом экструзии. Количество секций зависит от размеров нагреваемой заготовки. Внутренний диаметр кольцевого нагревателя зависит от диаметра разогреваемой трубки, и должен быть не более двух диаметров нерасширенной трубки. Каждая секция кольца имеет свой блок управления
температурой. Панели блоков управления располагаются на пульте управления установки. Температура секций кольцевого нагревателя может достигать 400 градусов по Цельсию и устанавливается таким образом, чтобы температура нерасширенной радиационно-модифицированной трубчатой заготовки на входе в вакуумнокалибрующее устройство составляла 170±5°С на поверхности трубки.
Предложенное изобретение поясняется схемой и чертежом. На Фиг.1 схематично изображен общий вид установки для вакуумного расширения термоусаживаемых полимерных изделий. На Фиг.2 изображен трехсекционный кольцевой нагреватель в разрезе.
Предложенная установка состоит из следующих частей (см. Фиг.1):
1 - отдающее устройство (отдатчик),
2 - нерасширенная трубка,
3 - подающее тяговое устройство,
4 - кольцевой секционный нагреватель инфракрасного действия,
5 - вакуумнокалибрующее устройство,
6 - вакуумный насос,
7 - ванна охлаждения,
8 - компенсатор натяжения расширенной трубки,
9 - вытяжное тяговое устройство,
10 - счетчик метража,
11 - расширенная трубка,
12 - стол для резки трубки на мерные длины.
Кольцевой секционный нагреватель инфракрасного излучения (4, Фиг.1) состоит из 3-6 радиальных секций (13, Фиг.2), образующих кольцо, через которое пропускается для нагрева полимерная трубчатая заготовка, полученная методом экструзии. Каждая секция содержит нагревательные элементы (14), связанные с блоком управления. Количество секций зависит от размеров нагреваемой заготовки. Внутренний диаметр кольцевого нагревателя зависит от диаметра разогреваемой трубки, и должен быть не более двух диаметров нерасширенной трубки. Каждая секция кольца имеет свой блок управления температурой. Панели блоков управления располагаются на пульте управления установки. Температура секций кольцевого нагревателя может достигать 400 градусов по Цельсию и устанавливается таким образом, чтобы температура
нерасширенной радиационно-модифицированной трубчатой заготовки на входе в вакуумнокалибрующее устройство составляла +170±5°С на поверхности трубки.
Установка работает следующим образом.
Подающее тяговое устройство (3) подает трубчатую заготовку из радиационно-модифицированного полимера (2) в кольцевой секционный нагреватель инфракрасного типа (4), где она нагревается до предельной температуры +170 град.С±1 град.С. 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.С. 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 расширительную камеру вакуумнокалибрующего устройства (4), расширяется 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). Расширенная 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 термоусаживаемые изделия, преимущественно трубки, имеющих широкое применение в различных областях человеческой деятельности. При этом данная установка является экологически безвредной.