Гибкий трубопровод, способ изготовления фторопластовой трубки и устройство для осуществления способа

 

Использование: изготовление гибких трубопроводов и армированных гибких фторопластовых трубок, предназначенных для гибких трубопроводов общего и специального назначения. Сущность изобретения: гибкий трубопровод, содержит фторопластовую трубку, армирующую оплетку и металлические законцовки. Фторопластовая трубка выполнена многослойной в виде набора функциональных фторопластовых слоев, а армирующая оплетка трубопровода выполнена в виде предварительно сплетенной замкнутой оболочки и заформована в функциональные фторопластовые трубки. Для изготовления гибкой фторопластовой трубки процесс экструзии проводят многократно. При этом осевую подачу армирующего элемента, выполненного в виде предварительно сплетенной замкнутой оболочки, осуществляют сначала совместно с направляющим стержнем, а затем вместе с армированным функциональным слоем фотопластовой трубки. Это позволяет повысить прочность гибкого трубопровода за счет выполнения его многослойным. Устройство для получения фотопластовой трубки содержит цилиндр, поршень, дорн с продольной полостью и сменные концевые насадки на дорне и цилиндре. Кроме того, устройство снабжено подвижным направляющим стержнем для размещения на нем в зависимости от порядкового номера функционального слоя и с зазором к внутренней поверхности дорна армирующего элемента в виде предварительно сплетенной замкнутой оболочки либо фторопластовой трубки с заформованной по ее внутренней поверхности предварительно сплетенной замкнутой оболочкой с надетой на ее наружную поверхность предварительно сплетенной замкнутой оболочкой. Данное решение обеспечивает изготовление гибкого трубопровода с повышенной устойчивостью формы поперечного сечения и повышенным качеством. 3 с. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способам переработки политетрафторэтилена (фторопласт 4Д) и может быть использовано при изготовлении гибких трубопроводов как общего, так и специального назначения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности является гибкий трубопровод, содержащий фторопластовую трубку, металлические законцовки и наружную армирующую оплетку (см.ав.св.СССР N 2033971, кл. F 16 L 33/22, 1976).

Однако фторопластовая трубка, входящая в состав изделия, имеет низкую изгибную жесткость и ограниченную по рабочему давлению прочность.

Известен являющийся наиболее близким к предложенному способ изготовления гибкой фторопластовой трубки, включающий приготовление гомогенной пасты из смеси порошков фторопласта с инертным наполнителем или без него и органической смазки, формование из пасты методом прессования трубчатой цилиндрической таблетки - заготовки, получение из таблетки-заготовки методом поршневой экструзии через концентричную оси экструзии формующую щель фторопластовой трубки с последующей сушкой, спеканием, причем в процессе экструзии осуществляют осевую подачу из полости дорна в формующую щель внутреннего элемента для формования фторопластовой трубки с размещенным на ее внутренней поверхности внутренним элементом (см.Горяинова А.В. Фторопласты в машиностроении. М.: Машиностроение, 1971, с.73-74).

Данный способ не позволяет получать фторопластовые трубки со стенками, армированными металлической и неметаллической сеткой, что снижает эффективность использования трубок за счет их низкой изгибной жесткости.

Известно устройство для изготовления гибкой фторопластовой трубки, являющееся ближайшим по технической сущности к предложенному и содержащее цилиндр и размещенные внутри цилиндра поршень и дорн, причем цилиндр снабжен сменной концевой насадкой произвольного поперечного сечения, расположенной концентрично концевой насадке произвольного поперечного сечения дорна, который выполнен с полостью для прохода внутреннего элемента (см.Горяинова А. В. Фторопласты в машиностроении. М.: Машиностроение, 1971, с.73-74).

Известное устройство имеет ограниченный ассортимент изготавливаемых фторопластовых трубок достаточной изгибной жесткости и стойкости.

Техническим результатом предложенных изобретений является повышение качества трубопроводов произвольного поперечного сечения за счет увеличения изгибной жесткости фторопластовой трубки и стойкости ее к растрескиванию.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в гибком трубопроводе, содержащем фторопластовую трубку, армирующую оплетку и металлические законцовки, согласно изобретению фторопластовая трубка выполнена в виде набора функциональных слоев, а армирующая оплетка выполнена в виде предварительно сплетенных замкнутых оболочек, заформованных в соответствующие функциональные слои.

Введение предварительно сплетенной замкнутой оболочки обеспечивает непрерывное формирование армирующей сеткой внутренней поверхности каждого слоя трубки в процессе изготовления (экструзии).

Введение предварительно сплетенной замкнутой оболочки во внутреннюю поверхность каждого соя трубки путем формования в процессе поршневой экструзии обеспечивает надежное закрепление армирующей сетки внутри трубки.

Наличие функциональных фторопластовых слоев в составе трубки обеспечивает создание оптимального гибкого трубопровода.

Использование в гибком трубопроводе фторопластовой трубки, составленной из функциональных слоев и предварительно сплетенной армирующей оболочки, заформованных в соответствующие функциональные слои, позволяет повысить прочность гибкого трубопровода.

В способе изготовления гибкой фторопластовой трубки, заключающемся в приготовлении гомогенной пасты из смеси порошка фторопласта с инертным наполнителем или без него и органической смазки, формование из пасты методом прессования трубчатой цилиндрической таблетки-заготовки, получении из таблетки-заготовки методом поршневой экструзии через концентричную оси экструзии формующую щель фторопластовой трубки с последующей сушкой и спеканием, причем в каждом процессе экструзии осуществляют осевую подачу из полости дорна в формующую щель внутреннего элемента для формования фторопластовой трубки с размещенным по ее внутренней поверхности внутренним элементом для достижения указанного выше технического результата процесс экструзии проводят многократно, при этом в процессе экструзии осевую подачу из полости дорна внутреннего элемента, который выполняет в виде армирующих предварительно сплетенных замкнутых оболочек, осуществляют вначале только с направляющим стержнем, а затем совместно с функциональным слоем фторопластовой трубки, армированным предварительно сплетенной замкнутой оболочкой, в концентричную формующую щель переменного наружного диаметра с формованием проходного сечения многослойной трубки с функциональными слоями.

Реализация в процессе изготовления гибкой фторопластовой армированной трубки, отличающихся друг от друга по характеристикам и, следовательно, по свойствам, операций многократной поршневой экструзии и осевой подачи армирующей сетки совместно либо с направляющим стержнем, либо в сочетании с фторопластовой трубкой из продольной полости дорна в формующую щель позволяет получить многослойную трубку с функциональными слоями, что существенно расширяет ассортимент и качество выпускаемой продукции при незначительной доработке существующего оборудования и повышает эксплуатационные характеристики гибкого трубопровода.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для изготовления фторопластовой трубки, содержащее цилиндр и размещенные внутри цилиндра поршень и дорн, причем цилиндр снабжен сменной концевой насадкой произвольного поперечного сечения, расположенной концентрично концевой насадке произвольного поперечного сечения дорна, который выполнен с полостью для прохода внутреннего элемента, согласно изобретению снабжено подвижным направляющим стержнем для размещения на нем с зазором к внутренней поверхности дорна в зависимости от порядкового номера функционального слоя внутреннего элемента в виде армирующей предварительно сплетенной замкнутой оболочки, либо функционального слоя фторопластовой трубки с заформованной по его внутренней поверхности армирующей предварительно сплетенной замкнутой оболочкой и надетой по наружной поверхности функционального слоя армирующей предварительно сплетенной замкнутой оболочкой, при этом концевая насадка дорна также выполнена сменной.

Введение в устройство полого дорна со сменным насадком обеспечивает размещение внутри него либо подвижного направляющего стержня, либо фторопластовой трубки с заформованной сеткой и с надетой на них армирующей оплеткой.

Использование подвижного перфорированного направляющего стержня обеспечивает установку на него предварительно сплетенной замкнутой оболочки, а также легкий съем армированной оболочки после термообработки.

Наличие сменных кольцеобразных насадков цилиндра и дорна обеспечивает изготовление многослойной трубки с армирующей сеткой.

Использование в устройстве для изготовления многослойной трубки с функциональными слоями полого дорна и подвижного направляющего пустотелого стержня, установленного с зазором внутри дорна, а также набора концевых насадков цилиндра и дорна позволят расширить ассортимент изготавливаемых изделий и качество продукции.

На фиг. 1 изображен гибкий трубопровод в разрезе; на фиг.2 - гибкий трубопровод с наружной оплеткой в разрезе; на фиг.3 - технологическая последовательность операций реализации предложенного способа; на фиг.4 - устройство для изготовления гибкой фторопластовой трубки с функциональными слоями.

Гибкий трубопровод (фиг.1) содержит металлические законцовки - ниппель 1, вкладыш 2, внутренний функциональный слой 3 фторопластовой трубки, внутреннюю предварительно сплетенную замкнутую оболочку 4, заформованную в функциональный слой 3, наружный функциональный слой 5 фторопластовой трубки, среднюю предварительно сплетенную замкнутую оболочку 6, составляющую армирующую оплетку гибкого трубопровода, заформованную в функциональный слой 5. Кроме того, гибкий трубопровод (фиг.2) может иметь наружную оплетку 7 и муфту 8.

Технологическая последовательность реализации предлагаемого способа (фиг.3) включает следующие основные операции.

Операция 1 - приготовление гомогенной пасты из смеси порошков фторопласта, инертного наполнителя (при необходимости и органической смазки.

Операция 2 - таблетирование, заключающееся в формовании таблетки-заготовки полностью или частично последовательным наращиванием цилиндрических слоев (или их фрагментов) из неуплотненной пасты, сопровождающимся уплотнением каждого слоя (или его фрагментов) в отдельности преимущественно изостатическим или компрессионно-изостатическим прессованием.

Операция 3 - получение из цилиндрической таблетки-заготовки методом поршневой экструзии через концентричную оси экструзии формующую щель первого функционального слоя армированной замкнутой оплетенной оболочкой трубки-экструдата с подвижным перфорированным направляющим стержнем.

Операция 4 - термообработка армированного экструдата (сушка, спекание, закалка).

Операция 5 - получение из таблетки-заготовки методом поршневой экструзии через измененную концентричную формующую щель второго функционального слоя армированной трубки-экструдата с первым функциональным слоем и подвижным перфорированным направляющим стержнем.

Операция 6 - термообработка армированного экструдата (сушка, спекание, закалка).

Операция 7 - съем подвижного перфорированного направляющего стержня путем подачи воздуха в полость стержня.

Т.о. в предлагаемом способе процесс экструзии проводят многократно, при этом в процессе экструзии осевую подачу из полости дорна внутреннего элемента, который выполнен в виде армирующих предварительно сплетенных замкнутых оболочек, осуществляют вначале только с направляющим стержнем, а затем совместно с функциональным слоем фторопластовой трубки, армированным предварительно сплетенной замкнутой оболочкой, в концентричную формующую щель переменного наружного диаметра с формованием проходного сечения многослойной фторопластовой трубки с функциональными слоями.

Устройство для изготовления гибкой фторопластовой трубки для гибкого трубопровода содержит цилиндр 9 со смежным концевым насадком 10, внутри которого установлены поршень 11, дорн 12 с продольной полостью 13 и со сменными концевыми насадками 14.

Концевые насадки 10, 14 могут иметь произвольное поперечное сечение и расположены концентрично друг другу. Устройство снабжено подвижным направляющим стержнем 15 с заглушкой 16 и отверстием 17 для подачи сжатого воздуха. В направляющем стержне 15 выполнены перфорации - отверстия 18 для выхода сжатого воздуха. На выходе из цилиндра 9 образована формующая щель 19.

Устройство работает следующим образом. Пластичная таблетка-заготовка 20 под действием сжатия поршнем 11 выдавливается через кольцевую щель 19 и, взаимодействуя на участке 21 с внутренним элементом, который выполнен в виде армирующей предварительно сплетенной замкнутой оболочки - сетки 22, осуществляет осевое перемещение последней совместно либо с перфорированным направляющим стержнем 15, либо с фторопластовой трубкой с заформованной сеткой 22 из полости 13 дорна 12 в кольцевую щель 19, с переменным наружным диаметром, формируя поперечное сечение многослойной трубки. На выходе из кольцевой щели 19 получают армированный экструдат 23 с перфорированным направляющим стержнем 15. После первой термообработки экструдат 23 направляется на повторное экструдирование в качестве направляющего стержня. После окончательной термообработки во внутреннюю полость направляющего стержня 15 подают через отверстие 17 сжатый воздух, который через перфорированные отверстия 18 поступает в стыки стержня 15 с многослойной трубкой, обеспечивая съем последней со стержня.

Пpимер реализации способа. Изготовление многослойной трубки 12, толщиной слоев: наружного 0,4 мм, внутреннего 0,4 мм). Реализация способа производилась в последовательности, приведенной выше (см.операции 1-7) на устройстве, приведенном на фиг.4.

Операция 1 - приготовление гомогенной пасты. Составы пасты: порошок фторопластовый 4Д марки III ГОСТ 14906-77 (100 мас.ч.), органическая смазка (18 мас.ч.).

Операция 2 - таблетирование. Оборудование - таблетировочный пресс 0-1387. Давление прессования пасты - 20 кгс/см²).

Операция 3 - поршневая экструзия. Оборудование - экструзионный пресс УЗСС-I. Давление прессования 150 кгс/см². Полученную на таблетировочном прессе таблетку 20 с дорном 12 устанавливают в цилиндр 9 экструзионного пресса, как показано на фиг.4. Во внутреннюю полость 13 дорна 12 предварительно помещают направляющий перфорированный стержень 15, поверх которого надевают армирующую оплетку 22, изготовленную из медных проволок диаметром 0,1 мм. Пластичную таблетку-заготовку 20 под действием сжатия поршня 11 выдавливают через кольцевую щель 19. В результате взаимодействия на участке 21, материала таблетки-заготовки 20 с армирующей сеткой 23 и перфорированным направляющим стержнем 15 осуществляют осевую подачу последних, из внутренней полости 13 дорна 12 в кольцевую щель 19, на выходе из кольцевой щели 19 получают армированный экструдат 23 с перфорированным направляющим стержнем 15.

Операция 4- термообработка. Полученный армированный экструдат с перфорированным направляющим стержнем 15 подвергают сушке при температуре 40-100^оС, спеканию при температуре 380-400^оС и последующей закалке с нагревом до 345-378^оС и охлаждением в водяной ванне.

Операция 5 - поршневая экструзия. Оборудование - экструзионный пресс УЭСС-I. Давление прессования - 150 кгс/см². Последовательность действий аналогична приведенным в описании операции 3, за исключением следующих особенностей. Таблетка-заготовка 20 отличается от предыдущих материалов, в данном случае использовался фторопласт с наполнителем (коксом). Во внутреннюю полость 13 дорна 12 предварительно установленным насадком 14 предварительно помещают экструдат 23 с перфорированным направляющим стержнем 15, поверх которого надевают армирующую оплетку 22, изготовленную из медных проволок диаметром 0,1 мм. Кольцевую щель 19 образуют сменным насадком 10. В результате взаимодействия материала таблетки-заготовки 20 с армирующей сеткой 22 и экструдатом 23 с перфорированным направляющим стержнем 15 на участке 21 осуществляется осевая подача последних на внутренней полости 13 дорна 12 в изменяемую по ее размерам кольцевую щель 19.

Операция 6 - термообработка. Полученный многослойный экструдат подвергают сушке при температуре 40-100^оС, спеканию при температуре 380-400^оС и последующей закалке с нагревом до 345-378^оС и охлаждением в водяной ванне.

Операция 7 - съем направляющего перфорированного стержня 15 из многослойного экструдата 23 путем подачи воздуха от заводской сети во внутреннюю полость стержня 15.

Изготовление по изложенной технологии фторопластовые трубки в виде набора функциональных слоев с заформованными предварительно сплетенными оболочками используются для сборки гибких рукавов, которые затем подвергаются лабораторно-стендовым испытаниям. По результатам испытаний установлено, что прочность гибкого рукава с фторопластовой трубкой, выполненной в виде набора функциональных слоев с заформованными армирующими оболочками, изготовленного по предлагаемому способу, превосходит прочность известных гибких трубопроводов более, чем в 2 раза.

Использование предлагаемого устройства для изготовления фторопластовой трубки с функциональными слоями обеспечивает по сравнению с известными устройствами существенное расширение ассортимента и качества продукции, достигаемое благодаря повышению общей прочности гибкого трубопровода и его антикоррозионной стойкости, а также снижению стоимости изделия за счет применения в качестве армируемой оплетки любых материалов и повышению стойкости к растрескиванию в условиях действия знакопеременных пульсирующих нагрузок.

Формула изобретения

ГИБКИЙ ТРУБОПРОВОД, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФТОРОПЛАСТОВОЙ ТРУБКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА.

1. Гибкий трубопровод, содержащий фторопластовую трубку, армирующую оплетку и металлические законцовки, отличающийся тем, что фторопластовая трубка выполнена в виде набора функциональных слоев, а армирующая оплетка выполнена в виде предварительно сплетенных замкнутых оболочек, заформованных в соответствующие функциональные слои.

2. Способ изготовления гибкой фторопластовой трубки, заключающийся в приготовлении гомогенной пасты из смеси порошка фторопласта с инертным наполнителем или без него и органической смазки, формовании из пасты методом прессования трубчатой цилиндрической таблетки-заготовки, получении из таблетки-заготовки методом поршневой экструзии через концентричную оси экструзии формующую щель фторопластовой трубки с последующей сушкой и спеканием, причем в процессе экструзии осуществляют осевую подачу из полости дорна в формующую щель внутреннего элемента для формования фторопластовой трубки с размещенным по ее внутренней поверхности внутренним элементом, отличающийся тем, что процесс экструзии проводят многократно, при этом в процессе экструзии осевую подачу из полости дорна внутреннего элемента, который выполнен в виде армирующих предварительно сплетенных замкнутых оболочек, осуществляют вначале только с направляющим стержнем, а затем совместно с функциональным слоем фторопластовой трубки, армированным предварительно сплетенной замкнутой оболочкой, в концентричную формующую щель переменного наружного диаметра с формованием проходного сечения многослойной фторопластовой трубки с функциональными слоями.

3. Устройство для изготовления гибкой фторопластовой трубки, содержащее цилиндр и размещенные внутри цилиндра поршень и дорн, причем цилиндр снабжен сменной концевой насадкой произвольного поперечного сечения, расположенной концентрично концевой насадке произвольного поперечного сечения дорна, который выполнен с полостью для прохода внутреннего элемента, отличающееся тем, что оно снабжено подвижным направляющим стержнем для размещения на нем с зазором к внутренней поверхности дорна в зависимости от порядкового номера функционального слоя внутреннего элемента в виде армирующей предварительно оплетенной замкнутой оболочки либо функционального слоя фторопластовой трубки с заформованной по ее внутренней поверхности армирующей предварительно сплетенной замкнутой оболочкой и надетой по наружной поверхности функционального слоя армирующей предварительно сплетенной замкнутой оболочкой, при этом концевая насадка дорна также выполнена сменной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4