пластиковая труба, ориентированная по окружности или по двум осям, и способ ее формования

Формула изобретения

1. Пластиковая труба, ориентированная по окружности или по двум осям, содержащая корпус с муфтой, выполненной заодно с ним с одного конца, отличающаяся тем, что муфта имеет стенку с меньшей осевой вытяжкой, чем стенка корпуса трубы.

2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что муфта имеет большую степень окружной ориентации, чем корпус трубы.

3. Труба по п.1, отличающаяся тем, что стенка муфты имеет нулевую вытяжку в осевом направлении, а корпус положительную.

4. Труба по п.3, отличающаяся тем, что стенка муфты имеет окружную ориентацию, а корпус ориентацию по двум осям.

5. Труба по п.1, отличающаяся тем, что стенка муфты имеет положительную осевую вытяжку, а корпус трубы большую осевую вытяжку.

6. Труба по п.1, отличающаяся тем, что стенка муфты имеет отрицательную осевую вытяжку, а корпус трубы нулевую или положительную осевую вытяжку.

7. Труба по п.6, отличающаяся тем, что корпус трубы имеет положительную осевую вытяжку.

8. Способ формования пластиковой трубы, ориентированной по окружности или по двум осям, включающий нагрев пластиковой трубы до температуры, необходимой для ориентации, с последующей ориентацией в окружном и осевом направлениях, отличающийся тем, что формуют на одном конце заготовки трубы муфты посредством окружного вытягивания части заготовки трубы с первой степенью осевой вытяжки, формуют корпус трубы с второй степенью осевой вытяжки, при этом первая степень осевой вытяжки меньше второй степени.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что используют заготовку трубы, которая имеет постоянную толщину стенки по ее длине.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что муфту формуют до формования корпуса трубы.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что муфту охлаждают до температуры ниже температуры ориентации для фиксации молекулярной ориентации муфты до формования корпуса.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что окружное вытягивание заготовки для формования корпуса трубы выполнено по длине трубы.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что окружное вытягивание осуществляют по направлению к концу трубы, противоположному концу муфты.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что часть заготовки, из которой формуют корпус трубы, удерживают в ограничительной втулке до окончания окружного вытягивания.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что ограничительную втулку отводят перед выполнением окружного вытягивания.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что часть осевой вытяжки создают за счет трения между заготовкой трубы и опорной втулкой.

17. Способ по п.8, отличающийся тем, что в муфте осуществляют нулевую осевую вытяжку, а в корпусе положительную.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что муфту формуют окружной вытяжкой при свободном конце заготовки трубы.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что корпус трубы формуют окружным вытягиванием при фиксированном конце заготовки трубы.

20. Способ по п.18, отличающийся тем, что корпус трубы формуют окружным вытягиванием при фиксированном конце заготовки с дополнительной осевой вытяжкой.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что дополнительную осевую вытяжку осуществляют посредством зажатия конца заготовки, удаленного от муфты, и его растягивания в течение окружной вытяжки части заготовки для формирования корпуса трубы.

22. Способ по п.17, отличающийся тем, что положительную осевую вытяжку трубы осуществляют одновременно с ее окружным вытягиванием для обеспечения ориентации корпуса по двум осям.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубам из пластмасс, имеющим молекулярную ориентацию, и в частности к изготовлению ориентированных пластиковых труб с муфтами, образованными заодно с ними.

Установлено, что молекулярная ориентация пластмасс может обеспечить повышенные механические свойства. Ориентация достигается посредством вытяжки или растягивания материала при соответствующих температурных условиях.

Известно определенное количество способов, посредством которых этот принцип применяется к пластиковым трубам, в частности, для повышения сопротивления продавливанию при внутреннем давлении посредством окружной вытяжки.

Известно изготовление муфтовой части (на трубе) с увеличенным диаметром посредством расширения заготовки в матрице таким образом, чтобы обеспечить окружную ориентацию [1]

Недостатком данного способа является уменьшение толщины стенки муфтовой части.

Известен способ формования пластиковой трубы, ориентированной по окружности или по двум осям, являющийся наиболее близким к заявленным техническим решениям пластиковой трубе и способу ее формования, включающий нагрев пластиковой трубы до температуры, необходимой для ориентации, с последующей ориентацией в окружном и осевом направлениях [2]

Данный способ характеризуется недостаточным принудительным контролем за степенью осевой вытяжки заготовки и не обеспечивает получение удовлетворительной муфты посредством менее трудоемкого способа, не требующего предварительного утолщения заготовки на муфтовом участке.

Технический результат изобретения состоит в создании способа изготовления ориентированной пластиковой трубы, имеющей на одном конце выполненную заодно с ней муфту с требуемой увеличенной прочностью и толщиной стенки без необходимости предварительного утолщения заготовки на муфтовом участке. Изобретение отличается применением контролируемой осевой вытяжки заготовки, так что к муфте и корпусу трубы прилагается разная степень вытяжки в осевом направлении с тем, чтобы обеспечить желаемые свойства и относительную толщину пластиковой трубы.

Технический результат обеспечивается тем, что формуют на одном конце заготовки трубы муфту посредством окружного вытягивания части заготовки трубы с первой степенью осевой вытяжки, формуют корпус трубы со второй степенью первой вытяжки, при этом первая степень осевой вытяжки меньше второй тем, что используют заготовку трубы, которая имеет постоянную толщину стенки по ее длине, тем, что муфту формуют до формования корпуса трубы, тем, что муфту охлаждают до температуры ниже температуры ориентации для фиксации молекулярной ориентации муфты до формования корпуса, тем, что окружное вытягивание заготовки для формования корпуса трубы выполняют по длине, тем, что окружное вытягивание осуществляют по направлению к концу трубы, противоположному концу муфты, тем, что часть заготовки, из которой формуют корпус, трубы, удерживают в ограничительной втулке до окончания окружного вытягивания, тем, что ограничительную втулку отводят перед выполнение окружного вытягивания, тем, что часть осевой вытяжки создают за счет трения между заготовкой трубы и опорной втулкой, тем, что в муфте осуществляют положительную осевую вытяжку, тем, что муфту формуют окружной вытяжкой при свободном конце заготовки трубы, тем, что корпус трубы формуют окружным вытягиванием при фиксированном конце заготовки трубы, тем, что корпус трубы формуют окружным вытягиванием при фиксированном конце заготовки с дополнительной осевой вытяжкой, тем, что дополнительную осевую вытяжку осуществляют посредством зажатия конца заготовки, удаленного от муфты, и его растягивания, в течение окружной вытяжки части заготовки для формирования корпуса вытяжки трубы, осуществляют одновременно с ее окружным вытягиванием для обеспечения ориентации корпуса по двум осям.

Способ, выполняемый согласно изобретению, обеспечивает окружную ориентацию или ориентацию по двум осям пластиковой трубы, содержащей корпус с выполненной заодно с ним муфтой, расположенной на его конце, при этом муфта имеет стенку, менее вытянутую в осевом направлении, т.е. с меньшей осевой вытяжкой, чем стенка корпуса трубы, или муфта имеет большую степень окружной ориентации, чем корпус трубы. Кроме того, предложенный способ обеспечивает формирование муфты посредством окружного вытягивания части заготовки трубы с первой степенью осевой вытяжки и формирование корпуса трубы посредством окружного вытягивания заготовки трубы со второй степенью осевой вытяжки, при этом первая степень вытяжки меньше упомянутой второй степени.

Используемый здесь термин "осевая вытяжка" относится к удлинению по отношению к той длине, которая была бы достигнута окружной вытяжкой свободного конца. При окружной вытяжке свободного конца концы заготовки не ограничиваются в осевом направлении и материал вытягивается из длины и толщины стенки, что приводит к получению трубы, имеющей длину и толщину стенки, уменьшенные на коэффициент, который фактически равен квадратному корню из степени увеличения диаметра.

Напротив, при окружной вытяжке с фиксированным концом длина остается постоянной, а толщина стенки уменьшается на коэффициент, равный увеличению диаметра. Таким образом, вытягивание в случае фиксированного конца приводит к более тонкой стенке и положительной осевой вытяжке по сравнению с вытяжкой в случае свободного конца, а также приводит к осевой молекулярной ориентации пластикового материала, когда вытяжка выполняется при соответствующей температуре ориентации.

В одном случае муфта может иметь нулевую осевую вытяжку, а в то время, как корпус трубы имеет некоторую положительную осевую вытяжку. В другом случае муфта может иметь некоторую положительную осевую вытяжку, в то время как корпус трубы имеет большую степень положительной вытяжки. Еще в другом случае муфта может иметь отрицательную осевую вытяжку или сжатие, в то время, как корпус трубы имеет нулевую или положительную осевую вытяжку.

На фиг. 1-6 схематично изображено устройство для формования трубы, осуществляемого согласно изобретению.

Предпочтительно, чтобы стенка муфты имела окружную ориентацию, а корпус имел ориентацию по двум осям, процесс, посредством которого может быть достигнута такая дифференциальная вытяжка в осевом направлении, объединенная с окружной вытяжкой, представлен на фиг.1. Форма 1 имеет внутренний диаметр, точно равный окончательному внутреннему диаметру, который желателен для готовой трубы. Концевой или муфтовой участок 2 формы имеет конфигурацию, по существу отвечающую внешней конфигурации, желательной в отношении муфты трубы, как вариант с канавкой (не показана) для формирования канавки в муфте для размещения в ней эластомерного уплотнения. Муфтовой участок конструируется таким образом, чтобы он мог открываться в боковом или осевом направлении для обеспечения возможности удаления готовой трубы.

Заготовка 3 трубы, которая частично или полностью может быть предварительно нагрета до желаемой температуры ориентации, удерживается или охватывается втулкой или другим опорным устройством 4 и вводится в форму. К концу втулки крепится конический фланец 5, плотно установленный и способный скользить внутри формы. Втулка вначале перемещается в положение, при котором фланец примыкает к задней части муфтового участка 6 формы, как показано на фиг. 1. Конец заготовки зажимается в патроне 8, прикрепленному к штоку 9, причем с помощью этих средств заготовка перемещается внутри втулки для вхождения в соприкосновение с концевым колпаком 10, который плотно насажен вокруг внешнего диаметра заготовки.

Жидкость, имеющая соответствующую температуру, циркулирует внутри и вне заготовки 3 через отверстия 11, 12, 13, 14, 15, чтобы привести заготовку к необходимой и равномерной температуре, требуемой для надлежащим образом контролируемого вытягивания материала. Давление, прилагаемое к жидкости через отверстие 11, затем увеличивается до величины, требуемой для осуществления вытяжки или растягивания материала, который расширяется в муфтовом участке формы, как показано на фиг.2, удаляя нагревательную жидкость через отверстия 13, 14, 16 и 17. В течение этого процесса материал вытягивается из концевого колпака 10 и втулки 4 без ограничения, так что при этом не происходит вытягивание материала муфты трубы в осевом направлении. Как вариант конец 7 заготовки может быть зажат в патроне и напряжение прилагается к заготовке через патрон 8 и шток 9 для обеспечения какой-либо желаемой степени осевой вытяжки в муфте. Так же, как вариант, к концам заготовки может быть приложено сжатие для обеспечения отрицательной вытяжки и дополнительного утолщения муфты.

Эластомерные уплотнения самоуплотняющегося типа или приводимые в действие гидравлически могут быть введены во втулку 4 и концевой колпак 10 с тем, чтобы способствовать расширению муфты.

При завершении расширения муфты холодная жидкость вводится через отверстие 17 к охлаждающей рубашке 18 вокруг муфтового участка формы для фиксации или застывания ориентированного материала муфты трубы. После этого давление внутри заготовки уменьшается с тем, чтобы обеспечить релаксацию корпусной части заготовки внутри втулки. Втулка 4 в течение этого процесса может быть отведена частично или полностью, как показано на фиг.3. Затем давление увеличивается через отверстие 11 с тем, чтобы расширить корпус заготовки, как показано на фиг.4, причем такое расширение естественно начинается от уже расширенного муфтового участка и перемещается к другому концу. Растягивающее усилие, приложенное к заготовке через шток 9 посредством патрона 8, препятствует уменьшению длины заготовки в течение окружного расширения, что приводит к утончению стенки и положительной осевой вытяжке.

При завершении расширения трубы холодная жидкость вводится через отверстия 11, 12 с тем, чтобы зафиксировать ориентацию, а затем патрон освобождается и форма открывается у концевого колпака 10 и муфтового участка 2 с тем, чтобы обеспечить удаление трубы. После этого концы трубы зачищаются с тем, чтобы образовать готовый продукт.

В одном из вариантов осуществления способа, показанном на фиг.5, к заготовке посредством патрона 8 прилагается дополнительное растяжение с тем, чтобы получить желаемую величину дополнительной осевой вытяжки. Эта дополнительная вытяжка может быть выполнена до или в течение окружного расширения (окружной вытяжки).

В другом варианте способа, показанного на фиг.6, может быть использовано трение между заготовкой 3 и опорным устройством 4 втулки, снабженным уплотнением 19 для осуществления и регулирования осевой вытяжки, путем сохранения давления внутри заготовки в течение отвода втулки. В этом процессе шток 9 и патрон 8 также могут быть исключены и перемещение втулки 4 и фланца 5 в осевом направлении внутри формы до или в течение расширения муфты может быть использовано для получения любой желательной осевой вытяжки муфты.