/
Author: Масенко Л.Я.
Tags: промышленность высокомолекулярных веществ резиновая промышленность промышленность пластмасс транспортирование, распределение и хранение жидкостей и газов установки, оборудование и аппаратура химическая промышленность конструирование пластмассы инженерное дело трубы
ISBN: 5-7245-0303-4
Year: 1989
Text
I.ПК ыпм
'/МЛ г- л ✓> О
VJU* h/Н 1*4»Л21.643 . 5 - Ч Ь
Рецензенты:
। паяный инженер Борисовского завода пластмассовых изделий В. П.ГУРИН
и доцент кафедры МХТИ им. Д. И. Менделеева канд. техн, наук А. А. ПОЛЯКОВ
Масенко Л. Я.
М31 Гофрированные грубы из пластмасс. - М.: Химия,
1989.-88 с.: ил.
ISBN 5-7245-0303-4
Описана технология производства гофрированных труб из
термопластов, рассмотрено соответствующее оборудование. Даны
краткие сведения о материалах, используемых для изготовления
гофротруб. Приведена номенклатура гофротруб и комбинирован-
ных труб на их основе, указаны области применения, а также про-
анализированы условия их нагружения.
Для специалистов, занятых проектированием, конструирова-
нием, изготовлением, монтажом и эксплуатацией трубопроводных
систем, включающих гофрированные трубы из пластмасс. Книга
может быть использована для обучения рабочих на производстве,
а также студентов вузов и техникумов соответствующих специаль- , .
костей. -'О
2804070100
050(01)—89
_аукоь« 1
.лзського лол!.-
институту
ББК6П755
МАСЕНКО Леонид Яковлевич
ГОФРИРОВАННЫЕ ТРУБЫ ИЗ ПЛАСТМАСС
Редактор Л.И. Галицкая. Художник И.К. Капралова.
Художественный редактор В.В. Бордунова. Технический редактор С.Ю. Титова.
Корректор М.В. Черниховская. Оператор З.В. Васина
ИБ№2398
Подп. в печ. 16.06.89. Т-10476. Формат бумаги 60 х 88 1/16. Бумага офсетная № 2.
Гарнитура Пресс-Роман. Печать офсетная. Усл. печ.л. 5,39.
Усл. кр.-отт. 5,64. Уч.-изд. л. 6,18. Тираж 4250 экэ. Заказ 2178. Цена 30 к.
Ордена "Знак Почета’ издательство ’Химия’
107076, Москва, Стромынка, 21, корп. 2
Московская тип. № 9 Союзполиграфпрома, Москва, Волочаевская ул. дом 40
ISBN 5— 7245— 0303— 4 © Издательство ’Химия*, 1989
рМ
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. Конструкции и области применения пластмассовых гофротруб 6
и комбинированных труб на их основе
1.1. Общая характеристика гофротруб 6
1.2. Электротехнические гофрированные трубы 9
1.3. Гофротрубы для теплообменников 12
1.4. Гофрошланги 14
1.5. Дренажные гофрированные трубы 15
1.6. Комбинированные трубы 26
1.7. Соединение гофротруб 27
1.8. Изделия, изготавливаемые по технологии гофротруб 29
1.9. Оценка качества гофротруб 29
1.10. Области применения гофротруб 32
Глава 2. Условия нагружения и расчет пластмассовых гофрированных труб 33
2.1. Типы нагружения гофротруб 33
2.2. Внешнее нагружение 34
2.3. Нагружение внутренним давлением 39
2.4. Влияние конструкции гофротрубы на ее продольную жесткость 39
2.5. Выбор профиля гофра 44
2.6. Особенности расчета комбинированных труб 46
Технология изготовления пластмассовых гофротруб
3.1. Способы изготовления гофротруб 48
3.2. Технологические особенности изготовления гофротруб 55
3.3. Дефекты гофротруб 60
3.4. Способы изготовления комбинированных труб и трубообраз- 62
ных изделий
Глава 4. Оборудование для изготовления гофротруб 66
4.1. Технологическая линия для производства гофротруб 66
4.2. Экструзионные головки 67
4.3. Гофраторы 72
4.4. Перфораторы 80
4.5. Типовое оборудование 84
Библиографический список
86
ПРЕДИСЛОВИЕ
Гофрирование широко Используется в природе и в технике как способ
повышения жесткости конструкций [1,2]. При введении в конструкцию
гофрированных элементов приходится решать как минимум две задачи:
определения рациональных параметров гофров и выбора оптимальной
технологии изготовления. Эти задачи тесно связаны между собой и ре
шение их в значительной степени зависит от используемого материала
[3]. Изготовление металлических гофрированных конструкций, начав-
шееся еще в прошлом веке [4], сдерживалось сложностью технологии
и свойствами металлов. Уникальные технологические свойства пласт-
масс, особенно термопластов, позволили сравнительно легко решить за-
дачу массового изготовления гофрированных изделий, и в первую оче-
редь труб.
Начало мирового производства гофротруб из пластмасс относится
к концу 50-х годов. Хотя первые гофротрубы были созданы для удовле-
творения нужд электротехники (трубы для изоляции кабелей), впослед-
ствии основной объем производства этих изделий составляли дренажные
трубы. Это положение сохраняется и до настоящего времени. Тенденция
развития производства гофротруб заключается в расширении их номен-
клатуры и областей примёнения.
Главным стимулом к развитию производства гофрированных труб
из пластмасс в нашей стране явилась огромнай потребность сельского
хозяйства в дренажных трубах для мелиорации, без которой немыслим
(дальнейший прогресс сельского хозяйства и обеспечение населения про-
довольствием. Успешное использование пластмассовых дренажных гоф-
рированных труб в мелиорации обусловило применение их и в других
сферах агропромышленного комплекса, в строительстве, машинострое-
нии, при изготовлении бытовой техники;
Производство дренажных гофрированных труб в СССР было органи-
зовано во второй половине 60-х годов на Вильнюсском и Борисовском
заводах пластмассовых изделий [5]. С тех пор значительно увеличилось
производство и повысилось качество этих труб. Благодаря улучшению
обеспеченности полимерным сырьем стала возможной организация
производства электротехнических гофрированных труб на Броварском
заводе пластмасс, а также некоторых других видов гофротруб на различ-
ных заводах.
В настоящее время около 20 % по массе всех выпускаемых пласт-
массовых труб составляют гофрированные [6]. Если учесть при этом, что
масса 1 м гофротрубы в несколько раз меньше массы 1 м гладкостенной
пластмассовой трубы, то можно считать, что по меньшей мере каждая
вторая пластмассовая труба является гофрированной. К сожалению,
несмотря на это, литература по гофрированным пластмассовым трубам
продолжает оставаться крайне ограниченной [7].
Гофрированные пластмассовые трубы находят широкое применение
в различных областях народного хозяйства благодаря удачному
сочетанию продольной гибкости с поперечной жесткостью. Как-
уже было сказано, наиболее эффективно их использование в ка-
честве дренажных и электротехнических труб, а также в качестве шлан-
гов различного назначения. Кроме того, гофротрубы могут служить
основой при создании сложных конструкций труб, например для ка-
пельного полива растений и канализации. При этом необходимо отме-
тить, что в условиях безнапорного или низконапорного применения они
с успехом заменяют гладкостенные пластмассовые трубы. Малая масса
гофротруб, резкое сокращение числа соединений, уменьшение необходи-
мого количества труб за счет возможности прокладывания их по крат-
чайшему пути, облегчение монтажа — все эти преимущества гофротруб
по сравнению с гладкостенными дают значительный экономический эф-
фект, что и определяет устойчивый интерес к конструкции и технологии
их изготовления.
Технология изготовления гофротруб разработана около 30 лет тому
назад, но конструкции изделий и оборудования для их производства
непрерывно совершенствуются. Этот процесс находит свое отражение
в разнообразии видов гофротруб, изготавливаемых фирмами для одних
и тех же целей и в многочисленных вариациях конструкций оборудова-
ния для изготовления гофротруб. Остаются не до конца решенными
проблемы конструирования изделий и оценки их качества, конструиро-
вания экструзионных головок, гофраторов, перфораторов в производстве
дренажных труб, Технологии намотки и упаковки труб и т. д. Поэтому
цель настоящей работы заключается также в том, чтобы на основании
критического анализа предложить подходы к решению указанных проб-
лем или во всяком случае дать необходимый импульс для их решения.
Уместно подчеркнуть также, что гофротрубы занимают особое место
среди других экструзионных погонажных изделий из пластмасс. Для них
характерно формование не только в направлении экструзии, но и в
плоскости, перпендикулярной этому направлению. Эта особенность
формования представляет интерес для изготовления других экструзион-
ных изделий, так как может быть использована для их совершенство-
вания, иначе говоря, технология производства гофротруб может при-
обрести значение, выходящее за рамки их получения.
ГЛАВА 1
КОНСТРУКЦИИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАСТМАССОВЫХ
ГОФРОТРУБ И КОМБИНИРОВАННЫХ ТРУБ НА ИХ ОСНОВЕ
1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОФРОТРУБ
Пластмассовая гофрированная труба представляет собой тонкостенную
оболочку из полимерного материала. Толщина гофротрубы обычно зна-
чительно меньше других ее размеров. Продольное сечение гофра может
быть прямоугольным, трапециевидным, полукруглым и т. д., т. е. может
иметь практически любую повторяющуюся конфигурацию. Обязатель-
ным является лишь соблюдение условия, чтобы внешние углы профиля
гофра были равны или больше 90°, в противном случае труба не может
быть отформована. Размеры и конфигурация гофра для данной гофротру-
бы должны быть постоянны. Для различных видов труб они могут широко
варьироваться в зависимости от условий применения и используемого
полимерного материала. Высота профиля и шаг гофра оказывают боль-
шое влияние на свойства гофротрубы [7]. При высоте профиля, равной
нулю, гофротруба вырождается в гладкостенную пластмассовую трубу.
Строгой классификации конструкций гофротруб в настоящее время
не существует. В первом приближении все конструкции гофротруб мож-
но условно разделить по технологическим признакам на три группы.
К первой группе следует отнести гофротрубы, формуемые из одной
оболочки (трубной заготовки).
Ко второй группе относятся комбинированные изделия, например
трубы, формуемые из двух оболочек с последующим соединением их
между собой, причем одна из труб является гофрированной (кабели
с изоляцией в виде гофротрубы и т. п.).
К третьей группе можно условно отнести изделия, технология фор-
мования которых подобна технологии формования гофротруб (напри-
мер, ребристые трубы, непрерывно формуемые, соединенные между со-
бой выдувные изделия и т. п.).
Внутри каждой группы наиболее целесообразно классифицировать
гофротрубы по конструктивным признакам или по назначению. В табл.
1.1 приведены некоторые данные по конструкциям, материалам и обла-
стям применения гофротруб, которые выпускаются или подго! а влива-
ются к выпуску зарубежными фирмами. Изделия расположены в поряд-
ке усложнения конструкции: просто гофротрубы, перфорированные
гофротрубы, неперфорированные гофротрубы нецилиндрической формы
нт. д. В таблицу не вошли некоторые конструкции гофротруб, о произ-
водстве или о подготовке производства которых нет четких данных.
Ниже дается краткое описание наиболее распространенных типов
гофротруб и областей их применения в соответствии с предложенной
классификацией.
Б
§.
85
5°^
S ’2
Is!
i
зз
Я
5s
аблица 1.1. Гофротрубы,
i«
il
Г
hh|M
4! Hill
X
8
L
я г
? ?
И
1
f
I
Ig
i=
Bg
s
I
a
* M h
s| S<1 гД
hiuSiH
IsHsgHfbiS
£ s 53sisSilis
1
is 1
1.2. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ ГОФРИРОВАННЫЕ ТРУБЫ
Электротехнические гофрированные трубы (ЭГТ) предназначены для за-
щиты электропроводок в строительстве, машиностроении и судострое-
нии (рис. 1.1). Основные технические требования к ним разработаны
Международной электротехнической комиссией (МЭК). По этим требо-
ваниям ЭГТ классифицируются в основном по степени горючести (него-
рючие и горючие трубы), а также по термостойкости (табл. 1.2).
По прочности МЭК рекомендует выпускать ЭГТ пяти типов по со-
противлению деформации сжатия в поперечном направлении и энергии
разрушения при ударе (табл. 1.3).
Таким образом, по требованиям МЭК ЭГТ можно характеризовать
тремя параметрами: горючестью, термостойкостью и механической на-
грузкой.
Методы испытаний ЭГТ будут описаны ниже в соответствующем
разделе.
ЭГТ изготавливают наружным диаметром от 16 до 63 мм (в зави-
симости от условий монтажа и эксплуатации) из жесткого ПВХ (него-
рючие трубы) или из ПЭВП (горючие трубы). В перспективе для изго-
товления ЭГТ возможно применение полипропилена (ПП) и полибуте-
на (ПБ).
Хотя ЭГТ выпускается во многих странах, стандартизированы они
в национальном масштабе в настоящее время только в ФРГ и Бельгии.
В стандартах ряда стран на дренажные трубы имеется указание о воз-
можности их использования для защиты кабелей в случае выполнения
без перфорации.
В нашей стране освоен выпуск ЭГТ из ПВХ (ТУ 6-19-061-6-87 „Тру-
бы для электропроводок гофрированные из жесткого поливинилхлори-
да”) и полиэтилена (ТУ 6-19-051-518-87 „Трубы для электропроводок
Рис. 1.1. Электротехнические гофрированные трубы (ЭГТ):
а — общий вид ЭГТ общего назначения; б - прямоугольное поперечное сечение
ЭГТ; в — поперечное сечение ЭГТ с „замком" в раскрытом (слева) и закрытым
(справа) виде; г - продольный разрез комбинированной ЭГ Г
Таблица 1.2. Классификация ЭТТ по термостойкости
Тип труб Нижняя температура,0 С Диапазон температур при длительной эксплуатации, °C
складирования и транспортировки эксплуатации и монтажа
-5 -5 -5 -5 ++60
-25 -25 -15 -15 ++60
+90 -5 -5 -5 ++60
+105 “ -25 15 -15++60
• Числа, обозначающие тип труб, соответствуют либо минимальной темпера-
туре, при которой разрешается проведение монтажных работ, либо температуре,
при которой ведется пропарка бетонных панелей.
** Трубы типа +105 в классификации МЭК отсутствуют, но имеются в стан-
дарте ФРГ DIN 49019/3.
гофрированные из полиэтилена”), которые в основном применяются при
замоноличивании в бетон как на домостроительных комбинатах в кру-
пнопанельном домостроении, так и непосредственно на стройплощадке
взамен стальных и гдадкостенных пластмассовых труб. По классифика-
ции МЭК эти трубы относятся примерно к легкому типу труб по степени
нагружения (см. табл. 1.3). Для удобства монтажа ряд наружных диаме-
тров выбран так, чтобы каждая меньшая труба входила в следующую
большую. Это позволяет отказаться от гладкостенных труб, применяе-
мых для соединения отрезков ЭГТ между собой, заменив муфты куском
гофротрубы следующего, большего диаметра. Для большей технологич-
ности формования ЭГТ из ПВХ выполняются с профилем гофра трапе-
циевидной формы (см. рис. 1.1,а).
ЭГТ из ПВХ предназначены для применения при открытой проклад-
ке и в тех случаях, когда по условиям пожароопасности использование
ЭГТ из полиэтилена не допускается. ЭГТ из полиэтилена наиболее целе-
сообразно применять при замоноличивании в бетон на домостроитель-
ных комбинатах, так как эти трубы лучше выдерживают условия про-
парки (+105 °C по аналогии с классификацией МЭК по термоустойчи-
вости) . Эксплуатационные возможности ЭГТ из полиэтилена в какой-то
мере характеризуются кривыми, приведенными на рис. 1.2, где физико-
механические показатели даны в зависимости от М - изменения массы
Таблица 1.3. Классификация ЭГТ по механической нагрузке
Тип трубы | Сила сжатия, Н | Энергия разрушения, Н* м
Весьма легкие 125 0,5
Легкие 320 1,0
Средние 750 2,0
Тяжелые 1250 6,0
Весьма тяжелые 4000 20,0
Рис, 1.2. Результаты физико-механических испытаний ЭГТ диаметром 32 мм из
ПЭВП:
а — разрушающее давление рр при кратковременном (в течение 1 мин) внутреннем
гидравлическом нагружении; б - разрушающее усилие F при скорости деформа-
ции 50 мм/мин (• - при сжатии до 50 %-ной овалнзации сечения, + - при растяже-
нии до разрыва)
1 м труб, причем меньшее значение массы ограничено прочностью труб-
ной заготовки, а большее - наплывами внутри трубы. Испытание на
кратковременное внутреннее гидравлическое нагружение нетипично для
ЭГТ, но все же представляет определенный интерес.
По данным треста „Киеворгтехстрой”, применение ЭГТ из ПВХ на
____домостроительных комбинатах дает по сравнению с гладкостенными
I пластмассовыми трубами экономию примерно 1 000 руб. на тонну труб
t в основном за счет сокращения потребности в трубах и кабелях на
! J 20-30%.
Опыт использования ЭГТ показывает, что преимущества пластмас-
| совых ЭГТ перед стальными и гладкостенными пластмассовыми труба-
ми заключаются в следующем.
меньшая материалоемкость за счет снижения массы труб, сокраще-
ния числа соединительных деталей и прокладки труб по кратчайшему
пути, что приводит также к экономии кабеля;
меньшая трудоемкость монтажа за счет устранения работ по соеди-
нению отрезков труб и возможности предварительной подготовки мон-
тажных заготовок вне строительной площадки;
сменяемость электропроводки, так как гофротрубы сохраняют фор-
му сечения при изгибе, что позволяет извлечь поврежденные провода
и ввести новые.
Эти преимущества с учетом огромных масштабов строительства в на-
шей стране указывают на большую перспективность применения ЭГТ.
Кроме того, ЭГТ могут быть широко использованы в сельскохозяйст-
венном и транспортном машиностроении, а также в судостроении для
защиты электропроводок. Для этих же целей в некоторых случаях мо-
гут быть применены термоусаживающиеся гофрошланги, выполненные
11
в виде относительно широкого рукава, в который сравнительно легко
могут быть введены кабели и провода. После прогрева рукава с введен-
ными в него проводами он превращается благодаря „эффекту памяти”
в гофрошланг, плотно охватывающий провода, т. е. образуется полно-
стью готовый к монтажу жгут проводов. Однако такие гофрошланги
значительно дороже ЭГТ обычного типа.
Описанные конструкции ЭГТ не исчерпывают всех видов таких труб.
Особо следует остановиться на ЭГТ прямоугольного сечения (см. рис.
1.1, б). Во многих случаях ЭГТ применяются при открытой прокладке
без каких-либо внешних нагрузок на трубы (например, когда проводка
идет по стенам и потолкам, в разборных колодцах и т. п.). Применение
в этих условиях ЭГТ из ПВХ квадратного сечения позволяет в 1,2 раза
увеличить пропускную способность трубы, в 1,18 раза повысить ее жест-
кость (что соответственно в 1,4 раза уменьшает количество креплений и
трудозатраты на их установку) при сохранении габаритов и массы 1 м,
которые имеет аналогичная круглая труба. В настоящее время МЭК
рассматривает требования к трубам прямоугольного сечения, что также
указывает на их перспективность. Дополнительным преимуществом ЭГТ
прямоугольного сечения является возможность компоновать их в блоки,
что ведет к значительному выигрышу в габаритах при прокладке ком-
муникаций.
Разновидностью конструкций ЭГТ являются гофрированные трубы с
„замком по длине” (см. рис. 1.1, в). Такая труба представляет собой
гофротрубу, разрезанную по образующей таким образом, чтобы она мо-
гла быть соединена вновь за счет упругости стенок [8, 83]. Такие трубы
предназначены для защиты электропроводок в станкостроении, транс-
портном и сельскохозяйственном машиностроении. Удобство примене-
ния их заключается в возможности надеть или снять защитную трубу,
не отсоединяя концов электропроводки, что в некоторых случаях очень
удобно. Недостатки быстросъемных ЭГТ заключаются в меньшей гибко-
сти из-за наличия „замка по длине” и возможности проникновения вла-
ги внутрь трубы.
Комбинированные ЭГТ будут рассмотрены в соответствующем
разделе.
Таким образом, ЭГТ представляют собой весьма ценные электро-
монтажные материалы, применение которых способствует экономии
трудовых и материальных ресурсов в строительстве и машиностроении.
1.3. ГОФРОТРУБЫ ДЛЯ ТЕПЛООБМЕННИКОВ
Эти трубы применяются в основном в сельском хозяйстве для обогрева
почвы и для утилизации тепла.
Наиболее известны (под фирменным названием „Агротерм”) гофро-
трубы для прокладки в парниках и теплицах с целью подогрева почвы
[9]. Они изготавливаются из специального полипропилена, который
может эксплуатироваться при температурах от -20 до +120 °C. Конст-
12
рукция трубы должна обеспечивать развитую поверхность теплообмена,
длительную статическую прочность при давлении 0,25 МПа и при темпе-
ратуре эксплуатации до 70 °C. Гофротрубы производятся двух диамет-
ров - 20 и 25 мм со средней толщиной стенки 0,9 мм и максимальной
строительной длиной 100 м и поставляются в бухтах с длиной труб в них
200 и 500 м. Поверхность гофротруб примерно вдвое больше поверхно-
сти гладкостенных труб такого же пропускного сечения.
Прокладку труб в большинстве случаев производят непосредственно
на земле, а не под землей. При этом достигается оптимальный обогрев
надземной части растений, причем температура воздуха в теплице может
быть ниже, чем при использовании обычного обогрева. Для оптимальной
работы отопительной системы с применением гофротруб разность темпе-
ратур подводящей и обратной линий не должна превышать 5-7 °C. Эконо-
мия тепла при использовании гофротруб в этом случае может дости-
гать 30 %.
По данным объединения .Дромтеплица”, особенно эффективно
применение пластмассовых гофрированных труб для подогрева почвы
в теплицах при использовании геотермальных источников, вода которых
вызывает сильную коррозию металлических труб.
Гофротрубы, используемые в теплообменниках для утилизации
тепла, могут быть изготовлены из различных полимерных материалов
в зависимости от условий эксплуатации. В основном они применяются
в помещениях для содержания животных. В летнее время может быть
использована энергия солнца, в зимнее время — тепло, выделяемое
животными; в обоих случаях уменьшается расход топлива.
Гофротрубы в низконапорных теплообменниках могут использо-
ваться также для подогрева водоемов для разведения рыбы, полов
животноводческих ферм, гаражей и других помещений, тротуаров и
площадей в местах большого скопления людей и т. д. Понятно, что не-
которое повышение температуры воды, особенно в зимнее время, спо-
собствует повышению жизнедеятельности рыбы и тем самым росту
производительности рыбопитомника. Использование гладкостенных
пластмассовых труб для подогрева полов и тротуаров путем замоноли-
чивания труб в бетон широко известно. Однако применение гофрирован-
ных труб для этой цели должно быть более эффективно вследствие их
более развитой поверхности.
К трубам для теплообменников можно отнести также гофротрубы,
используемые в конструкциях теплопроводов, т. е. трубопроводов для
передачи тепла на сравнительно большое расстояние. Теплопровод состо-
ит из внутренней трубы из полибутена, на которую надеты шарнирно
соединенные муфты из твердого вспененного полиуретана, и наружной
гофрированной оболочки из полиэтилена или из полипропилена. Тепло-
провод имеет следующие технические характеристики: максимальная
рабочая температура воды - 90 °C, максимальное давление воды -
0,5 МПа, потери тепла — 16 Вт/м, передаваемая мощность — от 50 до
1000 кВт, минимальный радиус изгиба - 1 м, строительная длина - 100 м.
13
В некоторой степени условно к гофротрубам, рассматриваемым в
данном разделе, можно отнести и гофротрубы, используемые в качестве
насадки в различных теплообменниках. В частности, перспективно вы-
полнение оросителей градирен в виде блоков, собранных из гофротруб
[10], с целью замены деревянных конструкций насадок в градирнях.
Однако серьезную конкуренцию гофротрубам в этом случае могут со-
ставить гофрированные листы из пластмасс.
Таким образом, гофротрубы из пластмасс только начинают широко
использоваться для комплектации низконапорных теплообменников.
В перспективе они могут найти применение во многих отраслях агро-
промышленного комплекса и в коммунальном хозяйстве.
1.4. ГОФРОШЛАНГИ
Под этим названием объединяют большое количество разнообразных
по конструкции технологических трубопроводов, которые широко ис-
пользуются в транспортном и сельскохозяйственном машиностроении,
в медицине, бытовой технике и т. д. В основном гофрошланги приме-
няются для транспортирования газов под небольшим избыточным дав-
лением или под вакуумом. Первые изготавливают из жестких материа-
лов - тех же, которые применяются для производства гофротруб (ПВХ,
ПП, ПЭВП), вторые - из более эластичных материалов типа ПЭНП.
По конструкции гофрошланги довольно разнообразны (рис. 1.3).
Наиболее распространенной является конструкция гофрошланга с вы-
соким и частым гофром (рис. 1.3, а) [11]. В такой конструкции дости-
гается одновременно высокая жесткость и гибкость, а кроме того,
благодаря минимальной ширине гофра образуется достаточно гладкая
внутренняя поверхность, что способствует снижению гидравлического
сопротивления. Описанные шланги используются главным образом в ка-
честве тукосемяпроводов в сельскохозяйственном машиностроении
Рис. 1.3. Конструкции гофрошлангов (продольный разрез):
а - с высокими и частыми гофрами; б - с редкими гофрами; в — с гофрами (2)
и ужесточающими кольцами (2); г — со стреловидным профилем гофра (стрелкой
показано направление движения среды)
и в качестве вентиляционных шлангов в некоторых областях машино-
строения.
В другой конструкции гофрошланга исходят из принципов, обрат-
ных описанным выше: гофрошланг выполняют с редкими и сравнитель-
'НО узкими гофрами (рис. 1.3, б). Такие шланги, изготовленные из ПЭНП,
iприменяются в качестве вакуумных, так как благодаря гофрам они
имеют достаточную жесткость и в то же время сохраняют эластичность,
необходимую для самоуплотнения их в местах присоединения.
I В какой-то мере сочетанием описанных конструкций является гоф-
рошланг, в котором гофры чередуются с ужесточающими кольцами
, (рис. 1.3, в) [12]. Этот шланг рекомендуется для работы в пылесосах,
так как при этом возможна смена вакуума на небольшое избыточное дав-
ление. Однако данных о реальных результатах использования такой
iконструкции гофрошланга нет.
| Представляет интерес также конструкция гофрированного тукосе-
мяпровода со стреловидным профилем гофра (рис. 1.3, г), предложен-
ная А. А. Вухрером (завод „Казахсельмаш”, г. Целиноград). Этот гофро-
шланг обеспечивает продвижение туков и семян в направлении умень-
шения высоты гофра. Изготовленный из ПЭНП такой тукосемяпровод
диаметром 40 мм неплохо зарекомендовал себя при эксплуатационных
испытаниях. К его достоинствам следует отнести дешевизну, сравни-
тельную недефицитность сырья, легкость изготовления и монтажа.
Основным недостатком, характерным, кстати, и для других гофрошлан-
гов, является задержка семян и туков в гофрах, что приводит к запазды-
ванию высева в начальный момент и выбросу семян на поворотах сеялки.
Гофрошланги из полиэтилена применяются в качестве поливочных.
IК конструкциям этих шлангов в большинстве случаев не предъявляется
специальных требований, они носят случайный характер и определяются
имеющейся оснасткой.
Таким образом, для гофрошлангов характерно разнообразие кон-
струкций, используемых материалов и областей применения. Опыт,
необходимый для обобщения и выработки каких-либо ограничивающих
требований к использованию гофрошлангов, в настоящее время еще не
накоплен.
1.5. ДРЕНАЖНЫЕ ГОФРИРОВАННЫЕ ТРУБЫ
Дренажные гофрированные трубы (ДГТ) предназначены для устройства
закрытого дренажа при мелиорации и в строительстве (рис. 1.4). В СССР
для этих целей в значительных объемах используют керамические дре-
нажные трубы [13], которые обладают рядом недостатков: большая мас-
са, ограниченная длина, хрупкость и т. д. Однако самым главным и су-
щественным недостатком керамических дренажных труб является вы-
сокая трудоемкость их укладки, что ограничивает возможность прове-
дения мелиоративных работ.
15
Рис. 1.4. Дренажные гофрированные трубы (ДГТ) :
а - продольный разрез ДГТ общего назначения; б — поперечное сечение ДГТ для
транспортного строительства (труба-лоток) ; в - поперечное сечение ДГТ с ужесто-
чающей крестовиной (фирма ,,Хеслер”, ФРГ); г — продольный разрез комбиниро-
ванной ДГТ
ДГТ представляет собой гофрированные трубы, во впадинах кото-
рых размешены отверстия для входа дренируемой воды (рис. 1.4, а).
К ДГТ предъявляются следующие требования: стойкость при хранении
на открытом воздухе в течение двух лет; возможность укладки при
температуре около О °C; прочность при растяжении, необходимая для
восприятия усилий со стороны трубоукладочного оборудования; стой-
кость к ударным нагрузкам, действующим при засыпке труб грунтом;
жесткость, необходимая для восприятия.нагрузки грунта после засыпки
и оседания; достаточная водовводящая поверхность; стойкость к дли-
тельному совместному действию растрескивающих напряжений и ми-
кроорганизмов.
Указанным требованиям удовлетворяют ДГТ из полиэтилена высо-
кой плотности (ПЭВП) и непластифицированного поливинилхлорида
(ПВХ), которые регламентируются национальными стандартами почти
всех стран (табл. 1.4).Представляет интерес краткий анализ этих данных.
Большинство стандартов регламентируют требования к материалу.
Например, в стандарте ФРГ указывается, что ПВХ не должен содержать
пластификаторов, в стандарте Великобритании оговаривается содержание
16
I I наполнителей и г. д. Почти все европейские страны, включая северные,
применяют ДГТ из ПВХ вопреки распространенному мнению, что ДГТ
из ПВХ можно укладывать только в районах с умеренным климатом.
Й-—। Напротив, США применяют в основном ДГТ из ПЭВП, хотя имеется
। тенденция к переходу на ПВХ как более дешевый материал [6]. Однако
1 вопрос конкуренции этих материалов при изготовлении ДГТ остается
I открытым.
Применяется классификация ДГТ как по внутреннему, так и.по на-
I * ружному диаметрам. Проект ISO на ДГТ из ПЭВП рекомендует измерять
В трубы по внутреннему диаметру, хотя с технологической точки зрения
| проще контролировать наружный диаметр, который целиком опреде-
I В ляется размером оснастки и не зависит от толщины стенки трубы.
Совершенно разный подход наблюдается в стандартах указанных
стран к оценке площади водоприемных отверстий, что, однако, вполне
объяснимо с точки зрения аграрных условий в этих странах. Так, напри-
мер, стандарты Австралии и Франции регламентируют очень высокую
площадь водоприемных отверстий, что характерно для применения ДГТ
в режиме отвода избытка влаги при орошении. Для северных стран, где
. > ДГТ используются для осушения заболоченных земель, типична сравни-
тельно малая площадь водоприемных отверстий, которая к тому же эа-
Г^висит и от диаметра ДГТ: при меньших значениях диаметра - меньшая
LB; площадь водоприемных отверстий. В ряде стран значение площади водо-
'’*»приемных отверстий оставляется на усмотрение потребителя и изгото-
\^вителя (см.табл. 1.4).
. S Помимо площади водоприемных отверстий большинство стандар-
1 v"tob регламентируют также их размеры, форму и расположение (число
рядов). Обычно рекомендуются плоские отверстия шириной не менее
1,0-1,5 мм и длиной 2-25 мм при числе рядов не менее трех. Круглые
1 отверстия допускаются, но не рекомендуются. Обращается внимание на
то, что отверстия не должны быть закрыты кусками перфорируемого ма-
териала и располагаться на выступах гофров.
Однако наибольшие расхождения в национальных стандартах воз-
никают при оценке устойчивости ДГТ к действию внешних нагрузок,
1 причем эти расхождения относятся в основном к способу оценки резуль-
татов испытаний. Стандарты ряда стран предписывают измерение жест-
кости € (кН/м2):
е = Гу/ду, (1.1)
где Fy - сила, приходящаяся на 1 м трубы, необходимая для овализаиии трубы
! соответственно на 5 или 10 % от исходного диаметра; Ду - степень овализации
1 трубы (м) соответственно при 5-или 10 9Wt овализации (1/20 или 1/10 от исход-
ного диаметра D).
Сила Fy рассчитывается путем приведения силы, полученной в опы-
те на ограниченном отрезке трубы, к трубе метровой длины. Таким обра-
зом, качество труб оценивается по нагрузке, соответствующей опреде-
! ленной деформации. _
паукова 616. тогека
.нзського ,1э;д .гггрч.ой
; iHcrai *
Таблица 1.4. Требовании некоторых
Наименование требования ASTM F-405-77® (США) BS4962- 1982 (Вели- кобритания) AS2439- 1981 (Австралия) SNS3063— 1975 (Швеция)
Материал труб ПЭВП ПЭВП,ПВХ ПЭВП, ПВХ ПЭВП, ПВХ
Диаметры труб, мм:
наружный — До 200 40-200 —
внутренний 75-200 — — 50-120
Площадь водоприемных отверстий на 1 м трубы, н/р* >4-10 >15 >10-12
СМ'
Жесткость, кН/м3,
не менее:
при динамическом нагружении для обычных условий 170 при 0/20** 200 при 250 при
D/20 О = 80
130 при — 400 при —
О/10 D/20
для усложненных 210 при 400 при —
условий D/20 D/20
175 приО/10 а* 300 приО/10 —
при статическом н/р н/р 70 при D = 50
нагружении Овализация под воздейст- вием внешней нагрузки (Я = 2 Н/см’), %: 40 при D > 65
при кратковременном статическом нагруже-
для обычных — —- — —
условий для усложненных условий - - - -
при длительном стати- ческом нагружении -
Стойкость к удару н/р н/р н/р н/р
Удлинение при растяже-
для обычных условий <10 <10 <10 —
для усложненных условий <5
Масса 1 м трубы н/р н/р н/р н/р
•н/р — не регламентируется, р - регламентируется.
*•0/20 и D/10 соответствует от 5 и 10%-й овализацни трубы.
••• q= 2,S Н/см3.
18
стандартов к ДГТ
CSN138740- 1977 DIN 1187— 1975 TGL32981 — 1976 NF-U-51101- 1981 Примечание
(Чехословакия) (ФРГ) (ГДР) (Франция)
1 ПЭВП, ПВХ ПВХ ПВХ ПВХ В некоторых стандартах ма- териал не ука-
50-200 >10-15 40-200 >6-10 63; 125 н/р 50-200 >20 Диапазоны зна- чений указа- ны для разных диаметров
- - - -
- - -
1 7 - -
<7,5 и,
- - <10*” - В течение 2 ч
<12 <12 - <10% В течение 20 сут
Р Р Р Р Разные методы испытаний
1' " - - <10 -
н/р н/р Р н/Р
19
По стандартам других стран, наоборот, задается нагрузка, как пра-
вило, в виде отношения силы к единице площади поверхности трубы,
перпендикулярной направлению действия силы внешнего нагружения,
и регламентируется овализация трубы. Лучшей представляется оценка
устойчивости ДГТ к внешним нагрузкам по жесткости е, так как такой
метод физически более оправдан.
Испытания действием внешней нагрузки характеризуются также
скоростью воздействия силы на трубу. Различают динамическое нагру-
жение (как правило, на разрывной машине при заданной скорости),
кратковременное статическое нагружение (до 1 ч) и длительное стати-
ческое нагружение (20 сут и более). В деталях эти методы испытаний
будут рассмотрены ниже в соответствующем разделе.
Из других требований к ДГТ национальными стандартами ого-
варивается стойкость к удару и удлинение при растяжении. На стой-
кость к удару обязательно нужно испытывать ДГТ из ПВХ, однако ме-
тодики такой оценки во многих стандартах различны. Хотя удлине-
ние при растяжении является более общим требованием к ДГТ, чем
стойкость к удару, оно оценивается, как правило, лишь для ДГТ
из ПЭВП (см. табл. 1.4).
Масса ДГТ национальными стандартами не регламентируется. Исклю-
чение составляет стандарт ГДР (см. табл. 1.4).
Для ДГТ, укладываемых в некоторые грунты, весьма актуальной
задачей является защита от заиливания. В практике применения ДГТ
сложились два способа защиты от заиливания: засыпка уложенной тру-
бы гравием или другим подобным материалом и нанесение защитного
фильтрующего слоя на трубу в процессе ее изготовления или перед
укладкой в грунт. В процессе изготовления ДГТ чаще всего используют
обмотку трубы фильтрующими материалами в виде ленты, причем
приклеивание фильтрующего материала к трубе сравнительно просто
решается только в случае изготовления ДГТ из ПВХ.
Из других конструкций ДГТ заслуживают внимание трубы, ниж-
няя часть которых выполнена в виде лотка (рис. 1.4, б). Эти трубы
применяются в основном в транспортном строительстве для отвода
ливневых потоков и паводковых вод. В отличие от обычных ДГТ
(см. рис. 1.4, а) они применяются не в бухтах, а в коротких отрез-
ках длиной 6—12 м.
К сравнительно новому виду ДГТ относятся трубы с ужесточающей
крестовиной (рис. 1.4, в). Изготовление таких труб [8,84] значительно
сложнее, чем обычных, поэтом}' эффективность их будет определяться
экономичностью конструкции, которая не является бесспорной, так как
материал, находящийся в центре трубы, мало нагружен в конструкциях,
работающих на изгиб.
В нашей стране выпускаются ДГТ из ПЭВП (ПЭНД) по ТУ 6-19-
224-83 и из ПВХ по ТУ 33-291-84 (рис. 1.5).
ДГТ из ПЭВП по ТУ 6-19-224—83 производятся в зависимости от
глубины заложения трех типов:
20
По К
Рис. 1.5. Продольный профиль гофра дренажных гофрированных труб (ДГТ) из
ПЭВП (я) и ПВХ (6)
тип I - трубы наружными диаметрами 50, 63 и 75 мм на глубину
заложения до 2 м и трубы наружными диаметрами 90, 110 и 125 мм на
глубину заложения до 2,5 м;
тип II — трубы наружными диаметрами 90, 110 и 125 мм на глуби-
ну заложения до 5 м;
тип III - трубы наружными диаметрами 50, 63 и 75 мм на глубину
заложения до 1,8 м.
Трубы типа III являются устаревшими по конструктивным и тех-
нологическим соображениям и подлежат постепенной замене трубами
типа I, поэтому данные о трубах типа III в настоящей работе не приво-
дятся. По существу, трубы типов I и II отличаются друг от друга только
толщиной стенки и, следовательно, массой 1 м. Конструкция ДГТ из
ПЭВП показана на рис. 1.5, а, а технические требования к этим трубам
приведены в табл. 1.5 и 1.6. Трубы должны изготавливаться из полиэти-
лена высокой плотности марок 203-03, 203-20, 204-03, 204-20, 273-79
по ГОСТ 16338—85. Допускается использование сырья других марок,
соответствующих по техническим характеристикам указанным.
ДГТ из ПЭВП поставляются в бухтах, размеры которых указаны
ниже (ширина этих бухт - 0,4 м):
21
Номинальный наружный
диаметр ДГТ, мм
Внутренний диаметр бухты, м
Минимальная длина трубы в бухте, м
50 63 75 90 110 125
0,8 0,8 0,9 0,9 1,0 1,0
200 160 120 100 70 60
Бухты могут содержать не более трех отрезков длиной не менее
20 м. Отрезки труб соединяются между собой муфтами, при этом торцы
соединяемых отрезков должны плотно прилегать друг к другу.
Муфта представляет собой отрезок трубы длиной не менее трех
диаметров, разрезанный по образующей и перевязанной шпагатом по
ГОСТ 17308-71 или другим материалом, не наносящим механических
повреждений.
По согласованию с потребителем допускается поставка труб, намо-
танных на барабаны. В этой связи представляет интерес разборный (для
удобства транспортировки) барабан конструкции ВНИИводполимер,
который вмещает до 2 км ДГТ диаметром 63 мм. Такой барабан можно
непосредственно устанавливать на дреноукладчик, обеспечивая длитель-
ную бесперебойную работу последнего.
ДГТ из ПЭВП испытывают на сжатие под действием статической на-
грузки и нагрузки, прикладываемой со скоростью деформации 5 мм/мин.
Деформация трубы осуществляется между двумя параллельными пла-
стинами, причем в первом случае деформация не должна превышать 10 %
первоначального диаметра при нагружении в течение 1 ч, а во втором
случае — 5 % под действием испытательной нагрузки Ри, равной
= (1-2)
где q - удельная нагрузка, действующая на трубу, Н/см2; DH - наружный диа-
метр, см; I — длина испытываемого отрезка трубы, см.
Значения удельной испытательной нагрузки q для ДГТ из ПЭВП
составляют: для ДГТ типа I — 1,5 Н/см2 (для DK от 50 до 125 мм) и
для ДГТ типа II — 2,5 Н/см2 (для DH от 90 до 125 мм).
Таблица 1.5. Основные размеры и глубина заложения ДГТ из ПЭВП
Тип Номи- нальный наружный диаметр, мм Глубина заложения, Внутр ек- диаметр, Средняя толщина стенки 8Ср, мы Размеры профи- ля гофра, мм Радиусы за- кругления, мм
, 1. 'Т
I 50 2,0 42 0.8 10,0 4,3 1.5 1,0
63 2,0 54 0,9 11,0 5,0 1,5 1,0
75 2,0 64 0,9 13,75 6,0 1.5 1,5.
90 2,5 75 0,9 16,0 6,0 2.0 1,5
110 2,5 93 0,9 19,5 6,0 2,0 2,0
125 2,5 106 1,0 22,0 6,0 2.5 2,0
И 90 75 16,0 6,0 2.0 1Л
110 5,0 92 13 19,5 6,0 2,0 13
125 103 1,9 22,0 6,0 2,5 М
Примечание: 8Ср — (8, + 64)/2; t — шаг гофра; Ь - ширина впадины гофра
22
Таблица 1.6. Основные технические характеристики ДГТ из ПЭВП
Число отверстий на 1 м трубы Площадь
Тип D„, мм Диаметр водопри- емных стай, мм общее тых,не более гофров, водо при- емных отверстий, Масса 1 м
5о+«й 3,1 *0,3 200 10 10; 20 14; 12 160+30: 63+1Л 3,6 *0,3 182 9 9; 18 17; 15 22О+40; 22О«й I 75-о’я 4,1 *0,3 145 7 7; 14 18; 16 290+4S: 9О+2’2 4,1 *0,3 188 10 10; 20 23; 20 370+SO; 370+6d 11О+2’2 4,1 *0,3 154 8 8; 16 19; 17 45O+so: ~0’9 450+6* 12517-2 4,1 *0,3 136 7 7; 14 17; 15 560+б°; 560+80 901g-j 4,1 *0.3 188 10 10;'20 23; 20 560+50; 560+80 II НО12-2 4,1 *0,3 154 8 8; 16 19; 17 740+™; ‘ 740+100 1251?’§ 4,1 *0,3 136 7 7; 14 17; 15 1050+1о°; ’ 1050+150 • Первое число - для изделий высшей категории качества, второе — первой категории качества.
Длительный срок службы ДГТ из ПЭВП и главное - стойкость к
растрескиванию под действием поверхностно-активных сред гаранти-
руется правильным выбором используемых для изготовления этих
гофротруб марок полиэтилена.
По большинству показателей ДГТ из ПЭВП, выпускаемые по
ТУ 6-19-224-83, соответствуют международным стандартам. Однако
ряд показателей этих труб нуждается в улучшении. Прежде всего это
относится к продольной гибкости труб, которая не регламентируется
техническими условиями. Недостаточная гибкость труб затрудняет их
использование, особенно при минусовых температурах, при которых
как раз преимущественно и применяются полиэтиленовые гофротрубы.
Причиной недостаточной гибкости ДГТ из ПЭВП является большой шаг
гофра этих труб (см. табл. 1,5).
Другой недостаток ДГТ из ПЭВП заключается в наличии круглых
водовводящих отверстий (см. рис. 1.5, а). Хотя круглые отверстия
с позиций гидравлики являются оптимальными, с технологической точ-
ки зрения они наименее выгодны. Это легко понять в историческом пла-
не. В начальный период освоения производства гофротруб дренажные
отверсхия сверлили, что давало возможность получать безупречные со
всех точек зрения отверстия. Однако сверление отверстий оказалось
23
непроизводительной и сложной операцией, поэтому перешли к пробива-
нию отверстий острозаточенной изнутри трубкой - пробойником. Этот
метод при внешней простоте и доступности характеризуется рядом
неудобств: невысокой стойкостью пробойников; трудностью обнаруже-
ния момента затупления пробойника; при работе затупившимся пробой-
ником вырубленный материал повисает в отверстии, образуя своего
рода клапан, препятствующий проходу воды; вырубленный материал
остается в трубе и теряется безвозвратно. Поэтому в последнее время пе-
решли к овальным или прямоугольным отверстиям, при которых,
помимо всего прочего, благодаря большей площади одного отверстия
можно уменьшать число рядов перфорации, например, с шести до четы-
рех, что упрощает оборудование.
Третий недостаток выпускаемых ДГТ из ПЭВП заключается в боль-
шой массе труб. Хотя в ТУ 6-19-224-83 впервые в нашей стране введены
ограничения на массу изготавливаемых труб, тем не менее они могут
быть изготовлены из меньшего количества полимерного сырья, чем ука-
зано в ТУ. Эксперименты показали, что трубы диаметром 63 мм (наибо-
лее распространенные) могут отвечать всем необходимым требованиям
при массе 1 м, равной 210—220 г, в то время как по техническим усло-
виям 1 м трубы э!ого диаметра высшей категории качества может ве-
сить 260 г, что с точки зрения рационального использования полимер-
ного сырья недопустимо. При этом следует учитывать, что качество
выпускаемого полиэтилена постоянно улучшается.
ДГТ из ПВХ выпускаются по ТУ 33-291-84 „Трубы дренажные
гофрированные из поливинилхлорида”. Основные данные этих труб
приведены на рис. 1.5, би в табл. 1.7.
В отличие от ДГТ из ПЭВП типы I, II и III ДГТ из ПВХ отвечают
глубине заложения соответственно 2,0; 2,5 и 5,0 м. Типы труб II и III
разнятся лишь толщиной стенки. Контрольные физико-механические
показатели для дренажных труб из ПВХ и ПЭВП совпадают. Трубы из
ПВХ (тип I) не имеют преимуществ перед такими же трубами из ПЭВП
(см. табл. 1.6), так как их массовые показатели одинаковы, а укладка
первых сложнее из-за большей хрупкости ПВХ. Однако, как показывает
зарубежный опыт [43], даже в северных условиях (например, в Швеции,
Финляндии, Канаде) имеется тенденция перехода от дренажных груб из
полиэтилена к трубам из поливинилхлорида, что объясняется большей
жесткостью последнего и, следовательно, экономией материала, которая
при этом достигается. Особенно это относится к ДГТ сравнительно
больших диаметров, где преимущества ПВХ проявляются сильнее. К то-
му же трубы больших диаметров используют при траншейной укладке
их в грунт, когда можно обеспечить сравнительно благоприятные усло-
вия монтажа дренажных систем.
Потребность в ДГТ чрезвычайно высока. Так, например, в США в
1978 году было произведено около 200 тыс. т таких труб при ежегодном
приросте в 10 % [4]. В СССР в настоящее время производится значитель-
ное количество керамических дренажных труб по ГОСТ 8411—74 [13].
25
Для замены этих труб на пластмассовые необходимо также довести
производство ДГТ до нескольких сот тысяч тонн в год. При этом ре
учтены потребности строительства, которые могут достигать нескольких
десятков тысяч тонн в год. Таким образом, ДГТ представляют собой
одно из самых массовых изделий в производстве пластмассовых труб.
1.6. КОМБИНИРОВАННЫЕ ТРУБЫ
Комбинированные конструкции с использованием гофротруб позволяют
наиболее полно удовлетворять потребности практики. В принципе воз-
можны два сочетания гофрированной и гладкостенной труб: последняя
может быть снаружи или внутри гофрированной оболочки.
Известны защитные трубы (см. рис. 1.1, г), используемые при от-
крытой прокладке кабелей, состоящие из внутренней гофрированной
трубы из непластифицированного ПВХ и наружной оболочки из пласти-
фицированного ПВХ (пластиката). .Преимуществом такой конструкции
ЭГТ (помимо относительно хорошей свариваемости слоев благодаря
изготовлению их из однородных материалов) является то, что наружный
слой пластиката предохраняет основную внутреннюю трубу от поврежде-
ний при ударе, существенно не уменьшая ее гибкости.
Комбинированная канализационная труба (см. табл. 1.1) предста-
вляет собой гофрированную трубу, к которой изнутри приварена гладко-
стенная труба. Такое сочетание гофрированной и гладкостенной труб
дает, с одной стороны, увеличение жесткости при действии внешних
нагрузок, а с другой стороны, - снижение до минимума гидравлическо-
го сопротивления. В итоге экономия сырья, при применении таких труб
достигает 30 % [4]. Чаще всего эти трубы изготавливают из ПВХ. Пер-
спективность подобной конструкции не вызывает сомнений. Потреб-
ность в комбинированных канализационных трубах в масштабах нашей
страны ориентировочно составляет несколько тысяч тонн в год.
Аналогичные по конструкции комбинированные трубы, изготовлен-
ные из сравнительно низкомодульных материалов, например из ПЭНП,
могут найти применение в виде пылесосных шлангов и трубопроводов
для комплектации текстильных, сельскохозяйственных и других машин.
Комбинированные гофротрубы описанной конструкции целым ря-
дом фирм [8, 9] используются как ДГТ, для чего они выполняются пер-
форированными (см. рис. 1.4, г). Эффективность применения ДГТ на
основе комбинированных труб в мелиоративном строительстве оценить
трудно, так как хотя эти трубы обладают повышенной несущей спо-
собностью, их значительно сложнее укладывать в грунт.
Другим типом комбинированной трубы является труба для капель-
ного полива растений — так называемая труба типа „Аквадроп”
(рис. 1.6) [14]. Эта труба состоит из внутренней гофрированной трубы 4,
на которой чередуются участки с кольцевыми и винтовыми гофрами,
и гладкостенной наружной трубы 1. Внутренняя гофрированная труба 4
имеет калиброванные отверстия 2, а наружная — прорези 5 для каплевы-
26
Рис. 1.6. Комбинированная труба для капельного полива растений типа „Аквадроп”.
Пояснения в тексте
деления. Вода или питающая среда, текущая внутри гофрированной
трубы, через калиброванные отверстия 2 поступает внутрь винтового
канала 3, образованного в пространстве между трубами, откуда выда-
вливается затем через прорезь 5 в виде капли б. Основное преимущество
этих трубопроводов перед другими, применяемыми для капельного
полива, заключается в полном отсутствии ручного труда при изготовле-
нии и монтаже капельного трубопровода (не считая, конечно, монтажа
соединительных деталей, фильтров, редукторов и другой арматуры, что
неизбежно во всех случаях). Чтобы наружная гладкая труба не снижала
гибкости трубопровода, ее изготавливают из ПЭНП, а внутреннюю
гофротрубу — из ПЭВП.
К комбинированным изделиям на основе гофротруб можно отнести
также кабели с изоляцией в виде гофрированной оболочки [15]. При-
менение их весьма перспективно, так как позволяет снизить затраты на
изготовление кабелей без ухудшения их электрических показателей, а
также вместо менее жестких и прочных материалов использовать более
жесткие и прочные, например, заменив ПЭНП на ПЭВП и т. п. Наиболее
простым решением в данном случае [16] является гофротруба типа ЭГТ,
внутрь которой при изготовлении закладывают кабель; соответственно
исключается эта трудоемкая операция при монтаже. Усовершенствова-
ние описанной конструкции заключается в нанесении на нее изоляции
в виде гофротрубы [15]. Аналогичный результат может быть достигнут
с помощью термоусаживающейся гофрированной трубки, однако это
решение не всегда оправданно при изготовлении кабеля, так как термо-
усаживающиеся композиции дороже обычных.
1.7. СОЕДИНЕНИЕ ГОФРОТРУБ
Одним из существенных преимуществ гофротруб по сравнению с гладко-
стенными является сокращение необходимого числа соединительных
деталей - фитингов. Тем не менее такие детали нужны, хотя требования
27
к соединениям гофротруб несколько отличаются от требований к соеди-
нениям гладкостенных пластмассовых труб [17]. Если для последних
наиболее важными показателями являются прочность, жесткость и гер-
метичность, то для большинства видов гофротруб, в том’числе для ДГТ
и ЭГТ, требования к этим показателям могут быть значительно снижены,
а герметичность для ДГТ вообще не существенна. Для некоторых других
видов гофротруб, например для гофротруб, работающих под внутрен-
ним гидростатическим давлением или вакуумом (трубы для теплооб-
менников, для капельного полива растений, гофрошланги), требования
к конструкциям соединений остаются такими же, как и для гладкостен-
ных труб с учетом специфики геометрии гофротруб.
Наиболее просто соединяют ЭГТ. Для этого обычно используют
отрезки гладкостенных труб или гофрированных труб большего диа-
метра, надеваемые на концы стыкуемых труб в виде муфты. Аналогич-
ным образом соединяют ЭГТ со стальными или гладкостенными пласт-
массовыми трубами. Специальные соединительные детали (переходники,
отводы, тройники) широкого применения при монтаже ЭГТ пока не по-
лучили. По-видимому, большинство фирм применяют для соединения
ЭГТ те же фитинги, которые используются для пластмассовых гладко-
стенных электротехнических труб.
Массовый характер применения ДГТ немыслим без соединительных
деталей, которые должны быть легкими, относительно дешевыми,
позволять быстро и просто осуществлять необходимые монтажные опе-
рации. Фитинги для соединения ДГТ (рис. 1.7) представляют собой срав-
нительно тонкостенные литые детали из пластмасс примерно того же
состава, что и трубы. Конструктивной их особенностью являются защел-
ки в местах присоединения к гофротрубам, заходящие во впадины гоф-
ров за счет упругости и удерживающие тем самым фитинг на трубе.
Минимальная номенклатура соединительных деталей для ДГТ вклю-
чает в себя [9] муфты, угольники, отводы под различными углами
к основной трубе, переходники и заглушки. Кроме того, существу-
ет менее распространенная арматура, используемая при промыв-
ке ДГТ.
Рис. 1.7. Соединение дре-
нажных гофрированных
труб (ДГТ):
I — ДГТ; 2 — муфта;
28
Конструкции соединительных деталей для гофротруб, работающих
под избыточным давлением, в том числе для комбинированных труб,
окончательно не определились. В этом случае каждая фирма предлагает
свои решения, исходя из поставленных задач и своих возможностей.
Наиболее просто эти задачи решаются для гофрошлангов ограниченной
длины, которые используются, например, в бытовой и медицинской
технике (стиральные машины, пылесосы, респираторы). Эти гофро-
шланги выполняются с концами в виде отрезков гладкостенных труб,
соединяемых обычным образом.
1.8. ИЗДЕЛИЯ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫЕ ПО ТЕХНОЛОГИИ ГОФРОТРУБ
К этим изделиям можно отнести изделия, приведенные в табл. 1.1 в
третьей группе по принятой классификации. Их ьржно условно разде-
лить на погонажные изделия с периодически изменяющимся профилем,
непрерывно формуемые выдувные и непрерывно формуемые литьевые
изделия. Соответствующие технологические процессы находятся на
различных стадиях разработки.
Наиболее близки к предмету данной книги ребристые трубы [8,19],
которые могут быть применены в теплообменной аппаратуре без сущест-
венных ограничений по давлению, характерных для гофротруб.
Значительный интерес представляют непрерывно формуемые выдув-
ные [20, 21,85,86] и литьевые изделия [22]. Если разработка технологии
изготовления непрерывно формуемых выдувных изделий находится на
стадии патентных и рекламных описаний [8, 86], то разработка техно-
логии непрерывно формуемых литьевых изделий прошла стадию опыт-
ных работ, но пока не получила должного развития, по-видимому, из-за
ограниченности номенклатуры и низкого качества изделий.
Тем не менее сама тенденция получения дискретных изделий по
непрерывной технологии заслуживает серьезного внимания.
1.9. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ГОФРОТРУБ
При оценке качества гофротруб в той или иной степени моделируются
условия, характерные для их эксплуатации.
Наиболее полно разработаны методы оценки качества ЭГТ и ДГТ.
Вопросы оценки качества других видов гофротруб и особенно комбини-
рованных труб на их основе остаются открытыми. Можно предполагать,
что некоторые виды гофротруб (например, гофротрубы, работающие
под давлением) необходимо испытывать так же, как гладкостенные
трубы, с учетом неравномерности толщины стенки.
При анализе различных методов оценки качества гофротруб следует
иметь в виду, что эти методы делятся на заводские и приемочные. Завод-
ские методы оценки качества являются необходимыми и достаточными
для проверки качества продукции в условиях установившегося произ-
водства. Они указывают на пригодность выпускаемой продукции, но
29
не отражают их потребительские, эксплуатационные свойства. Приемоч-
ные методы, напротив, направлены на дифференциальную оценку наибо-
лее важных эксплуатационных показателей. В настоящем разделе изла-
гаются в основном именно приемочные методы оценки качества гофро-
труб, поскольку именно они дают полную информацию об эксплуата-
ционных свойствах изделия.
Количество методов оценки качества ЭГТ чрезвычайно велико.
Однако многие из них, связанные с определением электрических, тепло-
вых и других показателей, фактически отражают свойства материала,
а не изделия, поэтому в настоящей работе не рассматриваются. Некото-
рые другие методы рекомендуются для труб вообще и применительно
к гофротрубам также интереса не представляют.
Наиболее характерными для ЭГТ являются испытания на динами-
ческое сжатие, стойкость к удару, загиб и теплостойкость.
Испытание на динамическое сжатие проводят следующим
образом. Образец трубы длиной около 200 мм укладывают на плиту
испытательной машины и к нему через промежуточную стальную деталь
(кубик размерами 50X50X50) прикладывают усилие сжатия. Для
этого используют машину для испытания материалов на сжатие или
разрывную машину, оснащенную реверсивным приспособлением. Пред-
варительно измеряют наружный диаметр образца и кондиционируют его
при температуре 20 ± 1°С в течение не менее 10 ч. Непосредственно после
кондиционирования к образцу прикладывается сила сжатия, возрастаю-
щая за 30 с до значения, соответствующего типу данной трубы (табл. 1.8).
Затем усилие снимается и через 15 мин измеряется наружный диаметр
в том месте трубы, где она была сплющена. Разность между диаметра-
ми до и после испытаний должна составлять не более 10 % начального
диаметра. При этом образец не должен иметь трещин, видимых невоо-
руженным глазом.
Испытание на удар производится с помощью падающего груза.
Для этого 12 образцов трубы длиной около 200 мм термостатируют в
течение 10 сут при температуре 60 ± 2 °C. Затем их помещают в холо-
дильную камеру, где поддерживают температуру —5 ± 1 С для труб
типов „-5” и „+90” и -25 °C для труб типа „-25” (см. табл. 1.2).
Когда температура образцов достигает температуры воздуха в холо-
Таблица 1.8. Условия испытания ЭГТ на удар
Тип трубы Энергия разрушения, Н* м Масса ударника, Высота падения,
Весьма легкая 0,5 0,5 100 ±1
Легкая 1,0 1,0 100 ±1
Средняя 2,0 2,0 100 ±1
Тяжелая 6,0 2,0 300 ±1
Весьма тяжелая 20 6,8 300 ±1
30
дальней камере (но не менее, чем через 2 ч), каждый образец пооче-
редно испытывается при условиях, приведенных в табл. 1.8.
После испытания образцы не должны иметь трещин, видимых невоо-
руженным глазом.
Испытание ЭГТ на загиб заключается в гнутье трубы вручную
при одном закрепленном конце вокруг ролика диаметром 6D, где D - на-
ружный диаметр ЭГТ, причем в согнутом положении сквозь трубу под
действием собственного веса пропускается калибр. После гнутья на тру-
бе не должно быть трещин, видимых невооруженным глазом. Испытание
на загиб проводится при нормальной и пониженной температуре: для
труб типов „—5” и „+90” пониженная температура составляет —5 °C,
для труб типа „—25” она должна быть равна —15 °C.
Испытание на теплостойкость проводят под нагрузкой,
прикладывая ее к трубе извне в поперечном направлении через стальной
пруток диаметром 6 мм. Для этого образцы длиной примерно 100 мм
каждый вместе с испытательным приспособлением выдерживают в тер-
мостате при температуре 60±2 °C для труб типов „—5” и „—25” и при
90±2 °C для труб типа „+90” в течение 4 ч. Затем образец нагружается
не более чем на 30 с и в течение 24 ч охлаждается до комнатной темпера-
туры. В зависимости от типа трубы масса груза (кг) при испытании ЭГТ
на теплостойкость составляет
Весьма легкая 0,5
Легкая 1,0
Средняя 2,0
Через деформированный образец, установленный в вертикальном
положении, должен под действием собственного веса проходить калибр.
Наиболее важными методами испытания ДГТ являются измерение
водоприемной поверхности, испытание на изгиб, выпрямление, проч-
ность при повышенной температуре, удар, жесткость и удлинение.
Измерение водоприемной поверхности осуществляют
следующим образом. Произвольно выбирают образец, содержащий не
менее 40 отверстий и, не прикладывая внешних усилий, измеряют разме-
ры всех отверстий с точностью до 0,1 мм. После чего рассчитывают раз-
мер водоприемной поверхности на 1 м образца трубы.
Испытание на изгиб проводят на трех образцах, длина каждо-
го из которых должна быть достаточной, чтобы образец можно было
обернуть вокруг цилиндрического сердечника радиусом в 3 раза боль-
ше номинального диаметра трубы. Перед испытанием образец трубы
выдерживают при температуре 0±1 °C в течение 4 ч, затем быстро извле-
кают его из холодильной камеры и в течение 30 с изгибают на полобо-
рота вокруг цилиндрического сердечника. Согнутый образец выдержи-
вают в течение 10 мин, а затем проверяют его на наличие трещин.
Испытание на выпрямление проводят на образцах, описан-
ных выше. При комнатной температуре образец оборачивают вокруг ци-
линдрического сердечника, также описанного выше, и закрепляют его
в этом положении. Затем сердечник с образцом помещают в холодиль-
31
ную камеру и выдерживают его там при температуре -20 ±1 °C не ме-
нее 12 ч. После извлечения образца из камеры его выпрямляют в тече-
ние 30 с и проверяют на наличие трещин.
Испытание на прочность при повышенных темпера-
турах осуществляется с помощью копра на пяти образцах длиной
200±5 мм, выдержанных перед испытанием при температуре 50±1 °C
не менее 24 ч. Не позднее чем через 1 мин после извлечения образца из
термостата на него бросают груз массой 2,5 кг с высоты 550 мм. Удар
наносится в середину образца. После испытания образец не должен иметь
трещин или значительных вмятин.
Испытание на удар проводится также с помощью копра на
десяти образцах, описанных выше, но выдержанных в холодильной
камере при температуре 0±1 °C не менее 4 ч. Не позднее чем через
15 с после извлечения образца из камеры на него бросают груз массой
0,4 кг с высоты 750 мм. На образце не должно быть трещин, видимых
невооруженным глазом.
Испытание ДГТ на жесткость заключается в сжатии образца
длиной 300±5 мм между двумя параллельными пластинами со скоро-
стью 10±0,05 мм/мин до деформации, равной 15 % от фактического
внутреннего диаметра. Испытание проводят на шести образцах, повора-
чивая каждый последующий образец относительно предыдущего на 30 0.
Рассчитывают жесткость при 5 и 10%-м прогибе по формуле (1.1).Жест-
кость считается равной наименьшему из всех полученных значений.
Испытание ДГТ на удлинение производится на трех образ-
цах длиной 1,25 ±0,01 м при начальной нагрузке (в Н), равной номи-
нальному диаметру (в мм), умноженному на 0,15, и испытательной на-
грузке, в 6 раз большей. После приложения начальной нагрузки фикси-
руют длину образца на базе 750 мм. Затем осторожно прикладывают
испытательную нагрузку, которая действует в течение 3 мин, после чего
измеряют деформацию трубы и рассчитывают процент удлинения.
Анализ методов испытания ДГТ и ЭГТ показывает, что хотя описан-
ные методы достаточно хорошо характеризуют потребительские свойст-
ва изделий, они не пригодны для заводского контроля из-за сложности
и трудоемкости, поэтому в условиях установившегося производства
при наличии входного, контроля сырья применяют более простые мето-
ды контроля качества, изложенные в соответствующих технических
условиях.
1.10. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГОФРОТРУБ
Анализ потребления пластмассовых гофротруб показывает, что они ис-
пользуются в основном в строительстве, сельском хозяйстве и машино-
строении.
В строительстве можно выделить четыре направления применения
гофротруб: 1) дренаж (мелиоративное, дорожное, промышленное и
32
гражданское строительство); 2) защита кабелей и электропроводок;
3) канализация; 4) обогрев полов, тротуаров, открытых автостоянок.
Для сельского хозяйства характерны пока только три направления
применения гофротруб: 1) подогрев почвы в теплицах и в открытом
грунте; 2) утилизация тепла; 3) капельный полив растений.
Применение гофротруб в машиностроении хотя и невелико по
объему, но чрезвычайно многообразно. По-видимому, нет ни одного
сколь угодно сложного объекта в машиностроении, где они не могли
бы быть использованы. Однако пока главными направлениями примене-
ния гофротруб в машиностроении остаются: 1) защита кабелей и электро-
проводок; 2) подача жидкостей и газов под низким избыточным давле-
нием или вакуумом.
Таким образом, изготовление гофрированных труб представляет
собой значительное и бурно развивающееся направление в производстве
пластмассовых труб. Особенно перспективно применение гофротруб в
областях, связанных с агропромышленным комплексом и строительст-
вом, так как здесь наиболее полно реализуются преимущества гофро-
труб. Возможности их использования для решения технологических за-
дач в других отраслях народного хозяйства далеко не исчерпаны. Основ-
ная тенденция развития производства гофротруб заключается в непре-
рывном расширении их номенклатуры и сортамента.
ГЛАВА 2
УСЛОВИЯ НАГРУЖЕНИЯ И РАСЧЕТ ПЛАСТМАССОВЫХ
ГОФРИРОВАННЫХ ТРУБ
2.1. ТИПЫ НАГРУЖЕНИЯ ГОФРОТРУБ
Пластмассовая гофрированная труба в общем виде представляет собой
тонкостенную цилиндрическую оболочку типа изображенной на рис. 1,1, а.
Как известно, подобные оболочки, к которым относятся пластмассовые
трубы вообще и гофрированные в частности, при внешнем нагружении
рассчитывают по предельным деформациям, а при нагружении внутрен-
ним давлением -- по допускаемым напряжениям [17]. Таким образом,
можно выделить два принципиальных типа нагружения гофротруб:
усилиями, приложенными к трубе снаружи и изнутри. Внешнее нагруже-
ние гофротруб можно условно свести к четырем видам: усилия прило-
жены в плоскости поперечного сечения трубы; усилия приложены в
продольном сечении трубы; усилия приложены вдоль оси трубы; равно-
мерно распределенное давление, приложенное к трубе снаружи. Исходя
из этих соображений, рассмотрим по отдельности действие на гофротру-
бы внешних нагрузок и внутреннего давления, что, конечно, в некоторых
33
случаях не исключает совместного действия указанных факторов. При
этом основное внимание сосредоточим на анализе возможных расчет-
ных схем, а не на конкретных условиях нагружения, так как последнее
является делом специалистов, занимающихся соответствующей областью
использования гофротруб.
2.2. ВНЕШНЕЕ НАГРУЖЕНИЕ
Наиболее распространенная схема внешнего нагружения труб — прило-
жение силы в плоскости поперечного сечения. Условно этот вид нагру-
жения можно назвать поперечным изгибом гофротрубы. Однако такая
схема нагружения является несколько идеализированной, так как в
реальных условиях нагрузка всегда в той или иной степени рассредото-
чена в поперечном направлении. Тем не менее описанный вид нагружения
характерен для гофротруб, укладываемых в грунт, замоноличиваемых
в бетон и т. д. При этом следует отметить, что ошибка, возникающая
из-за идеализации схемы нагружения, создает запас прочности при расче-
те конструкции.
Расчет оболочки, нагруженной внешней сосредоточенной силой Р,
может быть сведен к известной задаче расчета кольца (рис. 2.1), нагру-
женного симметрично приложенными растягивающими или сжимающи-
ми силами [23], которая в некоторых работах [5, 6] рассмотрена приме-
нительно к гофротрубам. Решение этой задачи дает следующее выраже-
ние для изгибающего момента Ми, действующего в различных сечениях
кольца [6,23]
Ми=0ЛЛ-(2/я--со8<р), (2.1)
Максимальный изгибающий момент M]faKC в плоскости действия
силы Р при v>=90° (см. рис. 2.1), таким образом, равен
Af£1KC = «/*= 0,318/V, (2.2)
где г — средний радиус гофротрубы (см. рис. 2.1), т. е.
r= (d+D)/2. (2.3)
Следовательно, максимальное напряжение в стенке трубы будет
равно
<ж= О.318Л7И'/,, (2-4)
где Wl~ момент сопротивления продольного расчетного сечения трубы.
Значения максимальных прогибов в вертикальном (Ду) и горизон-
тальном (Дх) направлениях можно записать в виде следующих выра-
жений:
<’’>
34
0,136-^
(2.6)
гае Е - модуль упругости материала; - момент инерции единицы длины про-
филя продольного сечения гофротрубы.
Для анализа деформации гофротрубы под действием внешней на-
грузки, приложенной в поперечном направлении, наиболее существен-
ными являются два обстоятельства: разные знаки прогибов [выражения
(2.5), (2.6)] и их примерное равенство по абсолютной величине (разни-
ца составляет менее десяти процентов). Действительно, если размеры тру-
бы несколько уменьшаются в направлении действия силы, то почти на
столько же они увеличиваются в перпендикулярном направлении, т. е.
при данных условиях нагружения можно в первом приближении считать,
что гофротруба имеет два опасных сечения, в которых действуют изги-
бающие моменты разного знака. Значение этого факта заключается в
том, что гофротруба рациональной конструкции при описанной выше
схеме нагружения должна иметь профиль продольного сечения, сим-
метричный относительно нейтральной линии при изгибе, тем более, что,
как правило, при применении гофротруб нельзя определенным образом
сориентировать поперечное сечение трубы относительно направления
приложенной силы. Из-за этого обстоятельства также затруднительно
использовать изменение величины изгибающего момента Л?и (см. рис.
2.1) и даже обращение его в нуль при угле ф=50°24', т. е. при указан-
ном характере нагружения приходится мириться с неравномерным рас-
пределением материала трубы относительно действующих нагрузок.
Кроме того, получить при экструзии трубную заготовку с распределе-
нием материала в соответствии с эпюрой изгибающего момента Ми
(см. рис. 2.1) тоже достаточно сложно, хотя подобные попытки извест-
ны [24].
Уместно сделать также несколько замечаний относительно значе-
ния модуля упругости Е. Как известно, изгиб является сложным видом
напряженного состояния, которое может
быть сведено к деформациям растяже- у
ния и сжатия [23]. Для изотропного м р
материала, который одинаково сопро- \хТ"
тивляется деформациям растяжения и
сжатия, этот факт не имеет существен- ///'''
ного значения, так как его модули /К '
упругости при растяжении и сжатии Н/
равны. Однако такое положение при- Ш П х
менительно к пластмассам, из кото- ГГ
Рис. 2.1. Схема нагружения кольца сжимаю- \ у-*' / II
щей силой Р, приложенной в плоскости его \\ '/ //
поперечного сечения, и эпюра изгибающих у/
моментов Мя от действия этой силы (ввиду Х-Х-----------
симметрии схемы нагружения эпюра постро-
ена только на одной четверти кольца)
35
рых изготавливают гофротрубы, представляет собой скорее исключение,
чем правило. Пользуясь терминологией работы [25], можно сказать, что
пластмассы в большинстве случаев являются разно модульными материа-
лами, т. е. для них характерно неравенство модулей упругости при растя-
жении (Ер) и сжатии (Есж).
В первом приближении (считая, что материал подчиняется закону Гу-
ка различным образом при растяжении и сжатии) по данным работ [23,
26] можно записать соотношение, связывающее модули упругости при
сжатии и растяжении с модулем упругости при изгибе:
£'и=4Ер£’сж/(ч/£^+7Ёсж)1. (2.7)
где Еп - приведенный модуль упругости [23], или модуль упругости при изгибе.
Однако трудно рационально использовать неравенство модулей упру-
гости при растяжении и сжатии в условиях внешнего нагружения гофро-
труб, когда имеется два опасных сечения, изгибающие моменты в кото-
рых противоположны по направлению. Поэтому определяющим будет
меньшее значение модуля упругости, т. е., как правило, значение модуля
упругости при растяжении. Следовательно, лучшим материалом для
гофротруб при заданном виде нагружения будет изотропный. Применение
раэномодульного материала ведет к некоторому недоиспользованию его
свойств в конструкции.
Весьма важным видом внешнего нагружения гофротруб является
изгиб усилиями, действующими в плоскости продольного сечения трубы.
Условно такой вид- нагружения можно назвать продольным изгибом
гофротрубы. Описанное нагружение характерно для сматывания и разма-
тывания гофротруб, а также для многочисленных случаев их монтажа
и эксплуатации, так как гибкость гофротруб в продольном направлении
представляет собой одно из их основных преимуществ.
В первом приближении гофротрубу, изгибаемую в продольном сече-
нии, можно рассматривать как балку, нагруженную изгибающим момен-
том Мк- Тогда изогнутая ось балки может быть описана уравнением [23]
1/р=Ми/(етп), (2.8)
где р - радиус кривизны балки в соответствующем сечении, а /п - момент инерции
того же сечения.
В дифференциальной форме уравнение (2.8) будет иметь вид [23]
Е1^гу1<Ьг=Мя, (2.9)
однако его решение применительно к изгибу гофротрубы в продольном
сеченйи затруднительно, так как момент инерции 1п поперечного сечения
периодически изменяется по длине (в направлении оси z). Для гофротру-
бы круглого сечения значение момента инерции /п может быть записано
в виде
7п=0,25*(К4 -г4), (2.10)
где R и г - соответственно большой и малый радиусы в поперечном сечении гофро-
трубы (рис. 2.2).
36
Рис. 2.2. Профиль продольно-
го сечения реальной гофро-
трубы и гистограмма измене-
ния момента инерции се попе-
речного сечения /п (на приме-
ре дренажной гофротрубы
диаметром 63 мм из полиэ-
тилена высокой плотности)
На основании выражения (2.10) можно построить гистограмму
изменения момента инерции /п (или, что то же самое, жесткости гофро-
трубы в поперечном сечении Е1п) по длине трубы (см. рис. 2.2). Пики
на гистограмме соответствуют сечениям гофротрубы по ребру гофра,
для которых момент инерции 2П в несколько раз больше, чем момент
инерции сечений по впадинам и вершинам гофров. Приведенная гисто-
грамма позволяет наглядно объяснить механизм продольного изгиба
гофротрубы, которая при изгибе легко деформируется по участкам,
.имеющим малую жесткость, и практически не деформируется по сече-
ниям ребер, тем самым сохраняя форму своего поперечного сечения,
что является наиболее характерным свойством гофротрубы. Форма
гистограммы момента инерции /п поперечного сечения гофротрубы
соответствует типичному профилю сечения, близкому к прямоуголь-
ному. Для других профилей продольного сечения гофротрубы, например
для волнообразного, гистограмма может превратиться в более или
менее плавную кривую. Однако в этом случае отсутствие на трубе участ-
ков с относительно большой жесткостью ухудшает основное свойство
гофротрубы: сохранять неизменное поперечное сечение при изгибе в
продольном сечении.
Таким образом, в первом приближении можно выделить два конст-
руктивных фактора, содействующих гибкости гофротрубы при про-
дольном изгибе: шаг t профиля гофротрубы в продольном сечении и вы-
соту этого профиля Н. Действительно, чем меньше шаг, тем больше
на единицу длины участков, имеющих относительно малую жесткость,
по которым происходит изгиб гофротрубы. Здесь уместна аналогия
гофротрубы с цепью. Очевидно, чем короче звено цепи, тем легче она
37
принимает заданную форму. Влияние высоты профиля Н носит знали
тельно более сложный характер. В основном благодаря этому фактор;
создаются на трубе участки повышенной жесткости, что и приводит i
выделению участков гофротрубы, за счет которых происходит изгиС
Можно сделать предположение, что наиболее рациональной конструк
дней гофротрубы будет та, при которой жесткости участков с пониже#
ной жесткостью примерно равны и значительно меньше жесткости в пс
перечном сечении ребер гофротрубы (см. рис. 2.2):
Е1т >EIta и£^пЗ- (2.11
или с учетом выражения (2.10)
(2.11
Еще одним видом внешнего нагружения гофротруб является прил(
жение растягивающих сил к их концам. Такое нагружение примет
тельно к гофротрубам носит, как правило, кратковременный характс
и встречается при укладке труб в грунт, при монтажных работах, в пр<
цессе намотки и размотки и т. д. Нагружение растягивающей сило
весьма опасно для гофротруб. Так, например, отмечается [5] что пр
5%-м удлинении гофротрубы ее жесткость в поперечном направленИ
снижается более чем на 11 %. Поэтому расчет гофротруб на раст|
жение также ведут по предельным деформациям, аналогично том]
как это имеет место при расчете гладкостенных пластмассовь]
труб [17].
И, наконец, наиболее редкий вид внешнего нагружения гофротруб
приложение равномерно распределенного давления извне. Такой bi
нагружения характерен при прокладке гофротруб под водой, при зали
ке их жидким бетоном и в некоторых других случаях. Для подобной сх
мы нагружения можно рекомендовать следующее расчетное уравнен)
[6,27]:
₽кр=3£/Л/(£>’). (2.1
где ркр - критическое давление, при котором происходит потеря устойчиво!
оболочки; L - длина гофротрубы.
Обобщая изложенное, необходимо заметить, что в большими
случаев при расчете гофротруб на нагрузку, приложенную извне, следу
задаваться допустимым значением деформации. Особое внимание след
ет обратить на значительную зависимость деформаций гофротруб от
диаметров, что указывает на необходимость тщательного обоснован
выбора этого параметра. Нужно подчеркнуть также, что выражен
(2.1) - (2.11) справедливы и для гладкостенных труб, но они же па
черкивают их невыгодность при внешнем нагружении трубы, так к
моменты инерции в продольном и поперечном сечениях гладкостенн
трубы при том же расходе материала значительно меньше, чем гоф|
ро ванной.
38
2.3. НАГРУЖЕНИЕ ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ
I
Изначально гофротрубы не предназначались для работы под внутрен-
ним давлением. Однако по мере расширения сферы их применения обна-
ружилось, что их можно весьма эффективно использовать в качестве
Труб для теплообменников благодаря присущей им весьма развитой по-
ИВрхности. Данные по выбору расчетной схемы в этом случае отсутству-
ют, поэтому, исходя из общих соображений безмоментной теории оболо-
чек [23, 27, 28], целесообразно использовать трубы с гофрами, имеющи-
ми минимальный радиус кривизны, т. е. цилиндрического, эллиптичес-
Кого или другого подобного профиля. Гофротрубы с прямоугольным,
Трапециевидным и прочими профилями гофра, содержащими в качестве
Мемента конструкции плоскую стенку (т. е. поверхность с бесконечно
большим радиусом кривизны), неудовлетворительно противостоят
Внутреннему давлению вследствие выпучивания этой стенки. Тем не ме-
Нее такие конструкции используют в гофротрубах для теплообменников,
Г«К как они позволяют получить более развитую поверхность тепло-
обмена, конечно,при соответствующем снижении уровня внутреннего
Давления.
I В первом приближении гофротрубы со сравнительно невысоким
Прямоугольным или трапециевидным профилем гофра, нагруженные
внутренним давлением, пренебрегая деформацией гофров, можно рас-
< читывать аналогично гладкостенным пластмассовым трубам [17]. Для
•счета некоторых других видов гофротруб можно привлечь соображе-
ний, характерные для работы сильфонов [3,29, 30], в частности при рас-
Wte гофрошлангов с высоким гофром и малым шагом (см. рис. 1.3,а).
I 2.4. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ ГОФРОТРУБЫ НА ЕЕ ПРОДОЛЬНУЮ
ЖЕСТКОСТЬ
Исследование реальных конструкций гофротруб представляет собой
и шее тую сложность из-за их многообразия и неоднородности толщины
•Твики трубы вдоль образующей. Поэтому представляется логичным
Исследовать влияние конструктивных параметров гофротрубы на ее
двойства на модели в виде „идеальной" гофротрубы и затем внести
ЮОтветствующие коррективы. В какой-то мере аналогичная задача ре-
шена для металлических гофрированных листов [2].
„Идеальная” конструкция гофротрубы строится на следующих до-
пущениях: материал трубы одинаково работает на растяжение и сжатие,
0. его модули упругости при растяжении и сжатии равнк; толщина
♦ггнки трубы одинакова во всех сечениях и равна 5; профиль гофра
Прямоугольный; нейтральная линия при изгибе проходит через середи-
ну высоты гофра.
Рассмотрим влияние трех важнейших конструктивных параметров
„Идеальной” гофротрубы - шага I, высоты ребра профиля гофра h и
шлшины стенки 5 - на величину момента инерции профиля 7Э на одном
»
Рис. 2.3. Профиль продольного сечения „идеальных” конструкций гофрирован-
ных и комбинированных труб:
а — гофротруба; б — комбинированная труба из внутренней гладкостенной обо-
лочки I и наружной гофрированной оболочки 2; в - комбинированная труба из
внутренней гладкостенной оболочки 1, средней гофрированной оболочки 2 и на-
ружной гладкостенной оболочки 3
элементе профиля (рис. 2.3). Очевидно, что
/э=2/,+/,+/,. (2.14)
В соответствии с известными соотношениями [31, 32] можно за-
писать:
(2.15)
После упрощений, пренебрегая двумя последними членами, получим: |
Но из рис. 2.3, а следует:
e + b=f, (2.17)
8h3 Г 83 8(h + 8)3 1
6 [ 12 + 4 ]
(2.18)
Формула (2.18) представляет собой выражение для момента инер-,
ции элемента профиля „идеальной” гофротрубы.
Однако момент инерции одного .элемента профиля /э еще не характе-
ризует момент инерции единицы длины трубы 1^. Для этого нужно вое-
40
Пользоваться выражением
/L=(Z,/t)/91 (2.19)
или с учетом (2.18)
г = + . 8(Ь + № (2 го)
L 6t + 12 4
I Подстановка выражения (2.20) в формулу (2.5) позволяет вычис-
1лить максимальный прогиб гофротрубы. Физический смысл этого выра-
жения можно объяснить следующим образом; первый член — суммарный
[Момент инерции ребер гофротрубы, второй член - момент инерции
Гладкостенной трубы той же толщины, что и гофрированная, третий член
Характеризует удаленность полок гофротрубы от нейтральной оси.
Рассмотрим теперь, как изменяется масса Ml „идеальной” гофро-
гтрубы в зависимости от величины шага t и высоты ребра гофра к. Не-
трудно показать, что
ML = (I/O (2Л +1) nD6p, (2.21)
Где D - средний диаметр трубы; р — плотность материала трубы.
К Разделив выражение (2.20) на (2.21),получим
В Умножим обе части выражения (2.22) на модуль упругости материа-
ла трубы Е и запишем соотношение для удельной жесткости гофро-
трубы:
С Однако для анализа конструкций и расчета гофротруб более удобен
Приведенный удельный момент инерции
(2.м)
.Имеющий размерность площади. Это выражение может быть получено так-
же как частное от деления момента инерции II профиля гофротрубы на
соответствующую площадь, т. е. физический смысл приведенного удель-
ного момента инерции 7пр заключает в себе меру рационального исполь-
I Кования площади продольного сечения гофротрубы. Чем больше значе-
ние /пр при прочих равных условиях, тем эффективней используется
[Площадь продольного сечения, а следовательно, и материал гофротрубы.
Из формулы (2.23) также следует, что важнейшей характеристикой
материала гофротруб является удельный модуль/Г/д.
В Непосредственно исследовать выражение (2.24) затруднительно.
(Результаты его численного анализа приведены на рис. 2.4. В первом
41
приближении можно считать, что зависимость приведенного момента
инерции /пр от высоты ребра h профиля гофра наиболее значительна
при прочих равных условиях и носит слабо выраженный параболи-
ческий характер (рис. 2.4, а). Приведенный момент инерции/пр имеет
тенденцию асимптотического приближения к некоторому постоянному
значению с увеличением шага t (рис. 2.4, б), что физически вполне оправ-
дано, так как с увеличением шага происходит своеобразное вырожде-
ние гофротрубы. Зависимость приведенного момента инерции /пр от
толщины стенки 8 гофротрубы носит в исследованном диапазоне харак-
тер, близкий к линейному, т. е. /пр растет пропорционально 5 (рис. 2.4,
в). Это обстоятельство имеет большое практическое значение, так как
высоту ребра И и шаг профиля гофра ! нельзя варьировать в процессе
изготовления труб, а толщину стенки 5 — можно, соответственно увели
чивая или уменьшая жесткость гофротрубы.
Следует отметить, что полученные результаты в основном совпада-
ют с данными работы [5], выполненной несколько иными методами.
Особенно это касается влияния шага t и толщины стенки 5 гофротрубы.
Переходя к реальным конструкциям гофротруб, необходимо учиты-
вать непостоянство толщины стенки 8 гофротрубы по длине, связанное
с технологическими особенностями формования ее из цилиндрической
заготовки; стенки трубы, более удаленные от оси, получаются при фор-
мовании более тонкими (см. рис. 2.2). В результате нейтральная линия
при изгибе, которая проходит через центр тяжести сечения [23, 28],
несколько смещается к оси трубы.
Как было показано ранее [выражения (2.5) и (2.6)], гофротруба
при изгибе под действием поперечных сил, приложенных извне, имеет
два опасных сечения, в которых изгибающие моменты противоположны
по знаку, т.е. жесткости и, следовательно, моменты инерции сечений,
расположенных по разные стороны нейтральной линии, должны быть
равны. Считая, что моменты инерции сечений ребер профиля, располо-
женных по обе стороны нейтральной линии (см. рис. 2.2), примерно
42
рЗвны, можно записать равенство моментов инерции полок:
| ’ <225>.
018? ai8t(b+8i)2 ~ Ь8? 68г(Л + 83)2
— +---------i-----“ ТГ +-------1----- ’ (2-2в-)
Гце о, - ширина верхней полки (см. рис. 2.2 и 2.3).
К Упрощая это выражение и вводя подстановку
= (2.27)
где п — соотношение между толщинами стенок, получаем:
в1/г> = л(и’б; + 3(й+л81)’]/[б’+3(Л+б1)’], (2.28)
|Г. е. верхняя полка гофротрубы длиной ах (см. рис. 2.2) должна быть
[Несколько больше ширины впадины Ь, так как я>1, чтобы скомпен-
сировать соответствующее утонение стенки на вершине гофра.
Г В большинстве случаев первыми членами, стоящими в скобках в
выражении (2.28), можно пренебречь из-за их малости по сравнению со
вторыми, тогда
.я1/д = л(й + п«,)’/(Л + «1)’. (2.29)
t Отношение Sj/fij по экспериментальным и литературным данным
[5] изменяется примерно от 0,65 до 0,75 при средней высоте гофра, т. е.
Принятый нами коэффициент я колеблется от 1,54 до 1,33. Естественно,
при п = 1 at =b, т. е. имеет место идеальный случай (см. рис. 2.3).
г Для анализа выражения (2.29) введем еще одну подстановку:
й = К61, (2.30)
где К — некоторое положительное число.
I Тогда
И . <ц/г> = п(К+п)/(ХЧ1). (2.31)
В Так как К на практике изменяется примерно от 3 до 6, то с учетом
д Эначения п для ориентировочных расчетов можно принять
(2.32)
или для среднего значения
at~l,6b, (2.33)
что соответствует соотношениям между шириной выступа и шириной
Впадины гофра в некоторых реальных конструкциях гофротруб, напри-
мер дренажных.
Полученные результаты выражения [(2.20)—(2.33)] справедливы
Только для прямоугольного в продольном сечении или близкого к нему
профиля гофра, однако именно такая конструкция гофров применяется
чаще всего. 43
Рис. 2.5 Зпписимогть некоторых пока
larcnoH pceiiMibix 1 оф рот руб из непласти
фициропанного ПВХ от их диаметра
1 - M-/(Dh)| 2 3~Н =
= f(Dn}
В случае отсутствия отправных
данных для выбора шага t и высо-
ты гофра И, а также массы 1 м тру-
бы М при конструировании гофро-
трубы из непластифицированного
ПВХ можно в первом приближе-
нии пользоваться графиками, при-
веденными на рис. 2.5, получен-
ными путем измерения ДГТ из
ПВХ фирмы „Френкише” (ФРГ).
2.Б. ВЫБОР ПРОФИЛЯ ГОФРА
При конструировании гофротрубы может ставиться одна из двух задач:
создание новой конструкции гофротрубы (например, дренажной гофро-
трубы для особых условий работы) или улучшение существующей кон-
струкции, более или менее удовлетворительно работающей, но нуждаю-
щейся в повышении каких-либо показателей. Создание новой конструк-
ции требует творческого подхода, и в этом случае невозможно дать
четкие указания, за исключением соображений общего порядка, изло-
женных в настоящей работе. Задача повышения какого-либо показателя
существующей гофротрубы при сохранении или незначительном ухудше-
нии других — вполне конкретна и почти всегда может быть решена.
В качестве примера рассмотрим улучшение конструкции дренажной
трубы.
Одним из недостатков ДГТ, производимых по ТУ 6-19-224—83,
является недостаточная гибкость этих труб, что является следствием
сравнительно большой величины шага гофра. Однако удельная жесткость
ДГТ достаточно высока. Поэтому задачу можно сформулировать следую-
щим образом: увеличить гибкость ДГТ при сохранении или даже неко-
тором увеличении жесткости при неизменном расходе материала.
Как было показано ранее, наиболее простым способом увеличения
гибкости является уменьшение шага гофра t, но при этом могут сущест-
венно ухудшиться остальные показатели. Чтобы не допустить этого, необ-
ходимо соответствующим образом увеличивать высоту ребра гофра й.
Проведем численный анализ конструкции профиля гофра ДГТ, пользуясь
представлениями, полученными для идеальной гофротрубы, и считая 5 =
= 1 мм, что достаточно близко к действительности. Результаты расчета
по выражению (2.24) для ДГТ диаметром 50, 63 и 75 мм сведены в
табл. 2.1 (такие расчеты можно выполнить и для других диаметров).
Уменьшая шаг гофротрубы t и увеличивая высоту ребра гофра й, под-
считывали для каждой пары значение/пр-
44
Таблица 2.1. Численный анализ параметров профиля гофра ДГТ из ПЭВП
Параметры Значения параметров для сущест- вующей ДГТ Анализируемые значения параметров для улучшенной конструкции ДГТ
D„ = 50 мм
Ч мм 4 4,5 43 43 4,5 4,5 4,5 43 4,5
- мм 10,0 9,0 8,0 73 7,0 63 6,0 . 53 5,0
*, мм 1.0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
h мм 3,0 33 33 33 33 3,5 3,5 33 3,5
/пр, мм’ 2,83 3,34 3,22 3,15 3,08 3,01 2,92 2,83 2,74
Он=63 мм
И. мм 4,5 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0
' ММ 11,0 0.0 9,0 8,0 73 7,0 6,5 6,0
5 ММ 1.0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
h, мм 33 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0
/пр- мм’ 334 4,11 3,98 3,83 3,75 3,66 3,57 3,47
D„ = 75 мм
Н, мм 5,5 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0
t мм 13,75 2 11 10 9 8
£ 1.0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
А, мм 4.5 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0
/пр- мм’ 5,29 5,90 5,75 538 5,40 5,19
Соотношение между ширинами полок выступа и впадины гофра
определяли для выбранных значений высоты ребра гофра h по выраже-
нию (2.29). Результаты приведены ниже:
ДГТ50 ДГТ63 ДГТ75
Толщина стенки существую- щей ДГТ, мм 0,8+0,3 о,9+0,3 0,9+°,4
Соотношение толщин стенок п 1,37 1,33 1 44
Соотношение ширин полок выступов и впадин гофра 138 131 134
Полученные в результате проведенного анализа данные приведены
ниже (в числителе - значения параметров профиля гофра существующей
онструкпии ДГТ, в знаменателе — предлагаемой конструкции):
ДГТ50 ДГТ63 ДГТ75
Высота гофра Н, мм 4,0/43 43/5,0 53/6,0
Шаг гофра t, мм 10/7 11/73 13,75/10
Ширина впадины Ъ, мм 4,3/3,8 5/3 6/4
Увеличение гибкости, % 43 46,6 373
Увеличение относительной 8,8 5,9 5,4
жесткости, %
Возможная экономия материа- 8,8 5,8 5,4
ла, %
Из приведенных данных следует, что предложенная конструкция
?Т дает увеличение гибкости трубы в среднем примерно на 42 % и
ономию сырья около 6.5 %. Кроме того, уменьшение шага профиля
45
гофра приводит к увеличению числа элементов профиля гофра на едини-
цу длины трубы, что также благотворно влияет на качество, так как
уменьшает неравномерность толщины стенки.
Предложенный метод улучшения конструкции гофротрубы может
быть применен и в других случаях, когда имеется четкая информация
о недостатках, которые требуется исправить. К сожалению, опыт эксплу-
атации гофротруб достаточно противоречив и, как правило, такая инфор-
мация отсутствует.
2.6. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА КОМБИНИРОВАННЫХ ТРУБ
Комбинированная труба представляет собой сочетание двух оболочек:
гладкостенной и гофрированной труб. Гладкостенная труба может при-
вариваться к гофрированной снаружи (см. рис. 1.1, г) или изнутри (см.
рис. 2.3, б). В принципе возможна трехслойная конструкция [52]: гофро-
труба, к которой приварены снаружи и изнутри гладкостенные трубы
(рис. 2.3, в), хотя пока такая конструкция трубы не нашла применения.
Наибольший интерес для практики представляет схема нагружения
комбинированной трубы внешней нагрузкой, приложенной в попереч-
ном направлении (поперечный изгиб). Подобная схема нагружения ха-
рактерна для труб, укладываемых в грунт, что соответствует назначению
комбинированных труб. Аналогичная задача была рассмотрена ранее для
гофротруб; полученные результаты могут быть в значительной степени
перенесены на комбинированные трубы с учетом некоторых дополни-
тельных допущений.
Рассмотрим „идеальную” конструкцию комбинированной трубы
(см. рис. 2.3, б) из двух оболочек: гофрированной и гладкостенной
с одинаковой толщиной стенки 5. Оболочки выполнены из одного и то-
го же материала, так что места сварки эквивалентны по прочности ма-
териалу трубы. Для простоты анализа пренебрежем смещением нейтраль-
ной линии при изгибе и примем в первом приближении
й + 8«Л+1,55, (2.34)
учитывая, что й>5, а толщину 6 внутренней оболочки в реальной конст-
рукции стараются сделать минимальной.
Тогда в соответствии с известными соотношениями [31, 32], рас-
суждая как при выводе выражения (2.20), с учетом момента инерции,
создаваемого дополнительной гладкостенной оболочкой (см. рис. 2.3, б),
будем иметь для момента инерции продольного сечения профиля едини-
цы длины двухслойной комбинированной трубы/д 2 выражение {
Соответственно, для момента инерции продольного сечения профиля
единицы длины трехслойной комбинированной трубы (см. рис. 2.3, в)
IL3 при указанных выше допущениях (смешения нейтральной линии
46
при изгибе в данном случае не происходит) имеем:
Сравнивая эти выражения с выражением (2.20), можно в первом
приближении сделать вывод о том, что момент инерции (а следователь-
но, и жесткость при поперечном изгибе) двухслойной комбинированной
трубы примерно в 1,5, а трехслойной — в 2 раза больше, чем обычной
гофротрубы, не усиленной приваркой гладкостенной оболочки или
оболочек.
Оценим насколько экономичен такой путь улучшения конструкции
трубы. Для этого, как было показано ранее, нужно отнести момент
инерции единицы длины продольного сечения профиля трубы к площади
этого сечения. Тогда для двухслойной и трехслойной комбинированных
труб соответственно получим (см. рис. 2.3, б и 2.3, е):
+^Ч^]/(а, + я4 : (2'3’>
ще Fj^2 и ^/,5 _ площади единицы длины продольных сечений профилей двухслой-
ной и трехслоиной комбинированных труб соответственно.
Введем для простоты записи обозначение
б2/12+ (й + б)2/4 = С
(2.39)
и выразим уравнения (2.24), (2.37) и (2.38) в несколько иной форме:
Атр = ILIfL = h3lt6(f + 2h-)] + aHt + 2h-)-, (2.40)
Лч>2 = Il2>FL2 =А’ /[6 (2t + 2Й) ] + 2СГ/ (2Г + 2Й); (2.41)
7np3=4,3/FZ.3=A’/I6<3,+2A)l + W(3f+2A). (2.42)
Непосредственное сравнение выражений (2.41) и (2.42) с выраже-
нием (2.40) затруднительно, поэтому сделаем это в численной форме на
примере ДГТ диаметрами 50,63 и 75 мм из полиэтилена по ТУ 6-19-224—83
по данным табл. 2.1, усиленных одной и двумя гладкостенными оболоч-
ками, той же средней толщины, что и существующие дренажные трубы.
Результаты численного анализа — приведенные моменты инерции гофри-
рованной и комбинированных труб приведены ниже:
ДГТ50 ДГТ63 ДГТ75
/„р 2,833 3,540 5,290
/пр2 3,314 4,145 6,172
/прЗ 3,528 4,419 6,574
Из приведенных данных следует, что при заданных условиях двух-
слойная комбинированная труба примерно на 15 %, а трехслойная -
47
примерно на 25 % эффективней, чем просто гофротруба. Однако этот
вывод носит скорее негативный, чем позитивный характер, так как изго-
товление комбинированныхтруб сложнее, а продольная гибкость ихмень-
ше, чем у обыкновенных гофротруб. Тем не менее в тех случаях, когда
по условиям применения использование комбинированных труб пред-
почтительно (например, для снижения гидравлического сопротивления
за счет гладкостенной внутренней оболочки), они по эффективности безу-
словно превосходят гофротрубы, не говоря уже о гладкостенных трубах.
Комбинированные трубы, представляющие собой гофрированную
трубу с приваренной к ней изнутри гладкостенной оболочкой (см.
рис. 2.3, б), в некоторых случаях могут быть нагружены внутренним
гидростатическим давлением. Расчет таких труб, выполненных из одного
и того же материала, на прочность может быть произведен при условии,
что места сварки по прочности эквивалентны материалу трубы. Из усло-
вий равновесия элементов трубы (см. рис. 2.3, б) в продольном и попе-
речном сечениях, считая трубу тонкостенной оболочкой, можно полу-
чить [28]:
<тт = р2)/(45) (2.43) hoo = ₽D/(8S), (2.44)
где ат и <го — тангенциальное и осевое напряжения в стенке трубы соответственно.
Следовательно, и в условиях внутреннего нагружения гидростати-
ческим давлением комбинированные трубы с внутренней гладкостенной
оболочкой эффективней обычных гофрированных, а при идеальной
сварке эквивалентны гладкостенной трубе с удвоенной толщиной стенки.
Другие схемы нагружения комбинированных труб не представляют
самостоятельного интереса, так как могут быть сведены к известным
случаям поведения под нагрузкой гладкостенных или гофрирован-
ных труб.
Следует отметить, что проведенный анализ работы комбинирован-
ных труб под нагрузкой отнюдь не является исчерпывающим, так как
из рассмотрения исключены многие факторы, важные для практики.
Например, не учтено влияние толщины стенки гладкостенной оболочки
на всю конструкцию, не проанализирована конструкция комбинирован
ной трубы из разнородных материалов и т. д. Кроме того, принятые до-
пущения хотя и вполне логичны, но экспериментально не проверены.
Указанные соображения необходимо иметь в виду при конкретных
расчетах комбинированных труб.
глава 3
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАСТМАССОВЫХ ГОФРОТРУБ
3.1. СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОФРОТРУБ
Способы изготовления гофрированных труб весьма разнообразны. Наи-
более известными являются три технологических процесса.
48
Рис. 3.1. Технологическая схема изготовления гофротруб навивкой экструдируе-
мо профиля на оправку с последующей сваркой „внахлест”:
— экструдер; 2 — профильная экструзионная головка; 3 - экструдируемая
рфильная лента; 4 - приводная звездочка; 5 — опора; 6 — вращающаяся охла-
аемая оправка; 7 — винтовые сегменты; 8 — калибрующий ролик; 9 — готовая
Вротруба; 10 — поддерживающий ролик;
• продольный профиль гофротрубы, полученной навивкой с последующей свар-
ft; II — продольный профиль гофротрубы, полученной навивкой с последующей
>ркой „в замок”
По одному из них гофрированные трубы получают непрерывной на-
укой экструдируемого профиля на оправку с последующей сваркой
1ахлест” или сборкой „в замок” [33—36]. Существуют многочйслен-
е варианты конструктивного оформления этого процесса. По наибо-
I распространенному способу [33] профилированная лента3 (рис. 3.1),
давливаемая из головки 2 экструдера 1, поступает на вращающуюся
рждаемую оправку 6, снабженную винтовыми сегментами 7, служа-
ми для продвижения готовой гофрированной трубы 9. На оправке
происходит калибрование, сварка (или сборка) и охлаждение гото-
ft трубы 9. В данном случае калибрование осуществляется прижимным
Жом 8, а охлаждение трубы 9 условно не показано.
Анализируя описанный процесс, можно видеть, что на оправке 6
гекаюг одновременно два взаимно противоречащих друг другу про-
»: калибрование, которое требует охлаждения, и сварка, требующая
!ва, причем зоны действия этих явлений строго не разграничены.
:ое обстоятельство значительно осложняет технологию изготовления
отруб путем навивки с последующей сваркой. В принципе этим
49
способом можно изготавливать и гладкостенные трубы, путем навивки
и сварки непрофилированной ленты. Однако эта технология не имеет
никаких преимуществ перед обычной технологией изготовления гладко-
•стенных труб экструзией.
Изготовление гофротруб путем навивки с последующей сборкой
,3 замок” [35, 36] осуществляется на устройстве, подобном показан-
ному на рис. 3.1, однако этому предшествует экструзия, калиброва-
ние и охлаждение профильной ленты значительно более сложного сече-
ния, чем показанное на рис. 3.1,7 (типа изображенного на рис. 3.1,77).
Следует отметить, что гофротрубы, изготовленные сборкой „в замок”,
негерметичны.
При изготовлении гофротруб навивкой с последующей сваркой
или сборкой применяются разные материалы. Сварные трубы выпол-
няются, как правило, из ПЭВП, из которого сложный профиль откали-
бровать достаточно трудно, а „сборные” грубы делают из непластифици-
рованного ПВХ, из которого удается изготавливать профили относитель-
но сложной формы.
Несмотря на успешное осуществление на практике способов изго-
товления гофротруб навивкой с последующей сваркой или сборкой,
они имеют два больших недостатка: низкая производительность, огра-
ниченная скорость изготовления профиля и малая длина изгота-
вливаемой трубы, лимитируемая длиной направляющих, по которым
она перемещается, так как труба вращается в процессе изготовления.
Недостатком (в той или иной мере преодолимым) является и перерасход
полимерного материала за счет сварки „внахлест” и сборки „в замок”,
так как эти конструктивные элементы носят технолргический характер
и не всегда способствуют выполнению основных функций гофротрубы.
Достоинство описанного технологического процесса заключается
в возможности изготовления гофротруб на простом и мобильном обо-
рудовании, допускающем сравнительно легкую смену относительно не-
дорогой оснастки и тем самым быстрый переход с выпуска одного ти-
па или диаметра труб на другой тип или диаметр. Поэтому данный техно-
логический процесс может быть в первую очередь рекомендован для
проведения на строительных, монтажных или ремонтных участках
предприятий.
Кроме того, гофротрубы, изготовленные путем сборки „в замок”,
имеют дополнительные преимущества, проявляющиеся в возможности
сборки трубы из профиля непосредственно на монтажной площадке, что
значительно облегчает транспортировку, и в исключительной гибкости
этих труб благодаря наличию зазоров в соединениях (см. рис. 3.1,7/).
С учетом изготовления таких труб из трудносгораемого материала,
каким является ПВХ, они незаменимы в качестве вентиляционных тру-
бопроводов, особенно временных, так как могут быть смонтированы
очень быстро.
Тем не менее указанные преимущества не привели к достаточно ши-
рокому распространению технологии изготовления гофротруб навивкой.
50
Рис. 3.2. Технологическ
«либрующей насадки:
1 - экструзионная головка; 2 — трубная заготовка; 3 - вращающаяся резьбовая
насадка; 4 — каналы для отсоса воздуха; 5 — корпус; б — приводная звездочка;
7 - готовая гофротруба
i с помощью вращающейся
; В основном по этой технологии получают гофротрубы для специальных
целей в условиях мелкосерийного производства.
I Другой технологический процесс, также не получивший широкого
-распространения, заключается в экструзии трубной заготовки с после-
дующим формованием на ней гофров с помощью наружной или внутрен-
ней вращающейся резьбовой вакуумной насадки (рис. 3.2) [37—40].
По одному из вариантов этого способа [37] трубная заготовка 2, зкстру-
дируемая из головки 1, поступает внутрь вращающейся резьбовой (с про-
филем гофра трубы) насадки 3, установленной в корпусе 5 так, что
с помощью каналов 4 оформляющая поверхность насадки 3 сообщается
0 вакуумом. За счет разности давлений заготовка 2 прижимается к на-
садке 3 и формуется в гофротрубу 7, которая перемещается в направле-
нии, указанном стрелкой. Охлаждение насадки 3 условно не показано. К
недостаткам этого способа следует отнести низкую производительность,
ввязанную с ограниченной длиной вакуумной насадки. При увеличении
этой длины возможно скручивание трубной заготовки. Кроме того,
винтовой гофр на изготавливаемой трубе уменьшает ее продольную
та бк ость.
Оба описанных технологических процесса изготовления гофротруб
I, настоящее время имеют ограниченное применение и поэтому подроб-
<К> в дальнейшем не рассматриваются.
Ь Наибольшее распространение при изготовлении гофротруб получил
||Яинологический процесс, характеризующийся формованием гофров
Полуформах, поступательно движущихся вместе с трубой-заготовкой.
51
Рис. 3.3. Технологическая схема изготовления гофротруб с помощью поступательно
движущихся полуформ (отдельно показана схема формования гофротрубы
сжатым воздухом):
1 — экструдер; 2 — головка; 3 — гофратор; 4 — перфоратор; 5 — намоточное уст-
ройство; 6 - дорн; 7 — мундштук; 8 - трубная заготовка; 9 - полуформа; 10 -
гофрированная труба; 11 — пробка
В основном изготовление гофротруб осуществляется на технологи-
ческой линии (рис. 3.3) [41—43], включающей экструдер 1, трубную го-
ловку 2 с удлиненными необогреваемыми дорном 6 и мундштуком 7, j
гофратор 3 с двумя рядами движущихся по замкнутому контуру полу-
форм 9 и намоточное устройство 5. При изготовлении ДГТ необходим
также перфоратор 4 для пробивания водовводяздих отверстий.
- Изготовление гофротруб на описанной технологической линии
происходит следующим образом. Тонкостенная трубная заготовка £
выдавливается из головки 2 экструдера 1 и поступает внутрь непрерыв-
но движущихся полуформ 9 гофратора 3, где раздувается сжатым воз-
духом, подаваемым внутрь трубной заготовки 8 через дорн 6 головки 2.
Прижимаясь к охлаждаемым, например, воздухом полуформам 9 гофра-
тора 3, трубная заготовка 8 принимает форму гофрированной трубы 10
и непрерывно отбирается гофратором 3. Воздух удерживается внутри
формуемой трубы 10 с помощью пробки 11, укрепленной на дорне 6
головки 2. Далее в гофротрубе 10 при необходимости пробиваются
отверстия с помощью перфоратора 4 или гофротруба 10, минуя перфо-
ратор 4, наматывается в бухту намоточным устройством 5.
Данный технологический процесс отличается высокой производи
тельностью и позволяет изготавливать гофротрубы с наиболее рацио-
нальным кольцевым гофром практически из любого термопласта,
52
перерабатывающегося экструзией. К преимуществам указанного спосо-
ба следует отнести также то, что с его помощью можно изготавливать
'При смене оснастки) гофротрубы с различной конфигурацией профиля,
(аксимально приближая тем самым конструкцию гофротрубы к требо-
1ниям, определенным условиями эксплуатации.
Вариантом описанного процесса является процесс, схема которого
Оказана на рис. 3.4. Формование трубной заготовки 2, экструдируемой
» головки 1, осуществляется с помощью вакуума, создаваемого в по-
иформах 3 гофратора, соединяемых каналами 4 с вакуумной каме-
вй 5 (вакуумная калибровка). Естественно, полость трубной заготов-
и 2 должна быть соединена с атмосферой. Преимущество этой схемы
нслючается в отсутствии пробки, размещенной внутри изготавливае-
гой гофротрубы, что позволяет увеличить производительность благода-
я исключению остановок для смены пробки и опасности налипания
^струдируемого материала на нее, а также дает возможность более про-
чего выполнения внутреннего охлаждения изготавливаемой трубы,
роме того, при вакуумном формовании можно изготавливать гофро-
>убы практически любого поперечного сечения. Недостаток этой схе-
ы — некоторое усложнение оборудования.
I При изготовлении гофротруб малого диаметра иногда целесообраз-
|о подавать сжатый воздух внутрь изготавливаемой трубы, затыкая ее
(ободный конец резиновой пробкой. Конечно, в этом случае нельзя
уготавливать гофротрубы с перфорацией и нецелесообразно произво-
пъ трубы в коротких отрезках.
; По описанной технологии можно изготавливать также гладкостен-
ие трубы, что нашло отражение в патентной литературе [44, 45]; при
.«'Ом может быть совершенно исключено трение при калибровании труб,
в одном из описанных вариантов [44[ наряду с формованием одновре-
но осуществляется благодаря нагреву полуформ сшивание (вулка-
щия) химически сшиваемого полиэтилена, т. е. гофратор является
г к вакуум-
I насосу
С. 3.4. Технологическая схема формования гофротрубы поступательно движу-
щийся полуформами с вакуумной калибровкой:
экструзионная головка; 2 -
каналы для отсоса воздуха;
• трубная заготовка; 3 - полуформы гофратора;
5 - вакуумная камера; 6 — готовая гофротруба
53
непрерывным форматором-вулканизатором, а в другом [45] гофратор
служит устройством для двухосной ориентации при изготовлении термо-
усаживающихся труб.
Изготовление гофротруб, как и большинства других экструзионных
погонажных изделий', не требует от оператора каких-либо сложных дей-
ствий в ходе ведения технологического процесса. Однако наладка и за-
пуск связаны с выполнением довольно квалифицированных операций,
которые нуждаются в подробном описании.
Запуск оборудования при изготовлении гофротруб осуществляется
следующим образом. Цилиндр и головка экструдера нагреваются до за-
данной температуры и выдерживаются в таком состоянии еще некоторое
время, так как нагрев идет снаружи и показания термопары в данном
случае еще не свидетельствуют о том, что нагрелся весь цилиндр. Особен-
ностью подготовки процесса изготовления гофротруб является нагрев
мундштука 'экструдера стартовым нагревателем, который затем сни-
мается, когда мундштук головки входит внутрь гофратора.
После прогрева цилиндра и головки экструдера включается привод
экструдера на минимальную частоту вращения, открывается горловина
загрузочной во]юнки, производится пробная экструзия заготовки и
предварительная регулировка ее разнотолщинности путем изменения
относительного положения мундштука и дорна головки с помощью ре-
гулировочных винтов. Устанавливается необходимое давление сжатого
воздуха для раздува трубной заготовки. Проверяется формуемость
материала с помощью пережатия заготовки рукой в перчатке (заготов-
ка при этом должна раздуваться до увеличения диаметра не менее чем в
2—3 раза). Отключается и быстро снимается с мундштука стартовый
нагреватель. Окончательно регулируется разнотолщинность заготовки,
если в этом есть необходимость.
Привод экструдера выводится на заданный режим, при рабочей
частоте вращения червяка (или червяков) экструдера производится
пробная экструзия заготовки в течение 1—2 мин, причем еще раз контро-
лируется и при необходимости корректируется разнотолщинность заго-
товки. Затем привод экструдера останавливается или переводится на
минимальную частоту вращения. Остатки трубной заготовки снимаются
с головки, к дорну прицепляют или привинчивают трос или штангу с
„плавающей” пробкой. Гофратор надвигается на головку экструдера
так, чтобы мундштук головки был концентрически расположен относи-
тельно оси полуформ (центрирование гофратора относительно мундшту-
ка головки выполняется заранее). Привод гофратора выводится на ра-
бочую частоту вращения и сразу после этого включается привод экстру-
дера также на заданную производительность.
Трубная заготовка отбирается гофратором как транспортером до
упора в „плавающую” пробку, после него она раздувается сжатым воз-
духом, прижимается к стенкам полуформ гофратора и протаскивается
им через „плавающую” пробку. Включается охлаждение гофратора.
Отформованная гофротруба пропускается-, через другие устройства
технологической линии (охлаждающую ванну, перфоратор, намоточное
устройство и др.). Контролируется внешний вид, размеры и масса 1 м
изготавливаемой гофротрубы. Последняя корректируется изменением
производительности экструдера или скорости гофратора.
В случае вакуумной калибровки или работы без „плавающей” проб-
ки (когда конец трубы затыкается сменной пробкой) запуск соответст-
венно изменяется, так как при этом необходимо пропустить трубную
заготовку через гофратор.
Описанный процесс запуска технологической линии для изготовле-
ния гофротруб не является единственно возможным, хотя таким спосо-
бом пользуются большинство фирм, производящих гофротрубы.
Когда соосность головки экструдера и гофратора, а также разнотол-
щинность заготовки отрегулированы и режим переработки известен,
запуск технологической линии занимает около J мин и при этом теряет-
ся несколько метров трубы-заготовки. Наладка и пуск технологической
линии для изготовления гофротруб должны производиться квалифици-
рованным персоналом, способным правильно подготовить к работе
' экструдер, головку, гофратор, перфоратор и прочие устройства линии.
Аварийная остановка технологической линии для изготовления
Гофротруб осуществляется отключением электроэнергии, а запланиро-
ванная остановка - перекрытием загрузочной горловины экструдера с
последующей полной выработкой оставшегося в цилиндре экструдера
материала. После остановки нужно проверить, не остался ли в гофраторе
Кусок трубы, чтобы исключить возможные осложнения при последую-
щей наладке оборудования.
3.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОФРОТРУБ
Перед заданием параметров технологического процесса изготовления
Гофротруб целесообразно проверить соответствие размеров трубной за-
готовки требованиям, предъявляемым к этим изделиям. Наружный диа-
метр трубной заготовки желательно выбирать как можно большим с тем,
<чтобы деформация трубной, заготовки при формовании была минималь-
J ной. Выбор же толщины трубной заготовки, или величины зазора.между
Мундштуком и дорном экструзионной головки, требует критического
Подхода. При относительно малой толщине заготовки она быстро осты-
вает, прижимаясь к полуформам гофратора, перераспределения материа-
ла вдоль заготовки не происходит, и получаемая гофротруба характери-
зуется большой разностью толщин выступов и впадин гофров, что,
(стественно, не способствует высокому качеству изделий. При относи-
тельно большой толщине заготовки для получения необходимых разме-
ров гофротрубы требуется значительная вытяжка, что также приводит
t ухудшению качества изделия, так как заготовка одновременно остыва-
ет и деформируется. Поэтому в период отработки технологического про-
цесса полезно проверить оптимальность зазора между мундштуком и
(Орном, изготовив несколько опытных наконечников дорна (обычно это
проще, чем изготовление мундштука). В некоторых конструкциях го-
ловок толщина формующего зазора может регулироваться путем осево
го перемещения дорна, что значительно облегчает поиск оптимальной ве-
личины зазора. Такие решения будут рассмотрены ниже.
Основными параметрами технологического процесса изготовления
гофротруб являются следующие: температурный режим нагрева цилинд
ра и головки экструдера; производительность экструдера (частота вра-
щения червяка или червяков); температура и давление расплава в го-
ловке экструдера; избыточное давление или разрежение при формова-
нии гофротрубы; линейная скорость движения полуформ гофратора,
температура полуформ гофратора. Однако температуру и давление рас
плава на производственных машинах, как правило, не измеряют, а темпе-
ратуру полуформ оценивают приблизительно, хотя ее вполне можно ре-
гистрировать с помощью контактной термопары [46] и даже регулиро-
вать и поддерживать постоянной в некоторых случаях за счет интенсив
ности охлаждения. Остальные параметры, например нагрузка на приводе
экструдера или гофратора, частота вращения привода перфоратора, уси-
лие намотки и другие, носят диагностический характер.
Значения основных технологических параметров зависят от изго-
тавливаемого изделия, используемого полимерного материала и вида
оборудования. Относительно изготавливаемого изделия и вида оборудо-
вания затруднительно дать какие-либо общие рекомендации, так как
для этого нужно иметь конкретную информацию. Свойства материалов
для изготовления гофротруб и опыт их переработки, напротив, позволя-
ют сделать некоторые замечания, которые могут быть использованы в
большинстве случаев. В связи с этим в табл. 3.1 не содержится рекомен-
даций по выбору частоты вращения червяка, линейной скорости движе-
ния полуформ гофратора и других параметров, относящихся к изделию
и оборудованию. Некоторые из этих параметров будут указаны в даль-
нейшем применительно к лучшим образцам оборудования.
Данными, приведенными в табл. 3.1, можно пользоваться лишь
в начале работы, как исходными. В дальнейшем следует ориентироваться
на качественные и количественные показатели технологического процес-
са, стремясь получить максимальную производительность при заданном
уровне качества. При пользовании табл. 3.1 необходимо иметь в виду,
что зон нагрева на цилиндре экструдера может быть не три, а пять
семь, а на головке — две-три, поэтому существующие участки нагрева
следует условно разбить на четыре рекомендуемых зоны, считая от зоны
загрузки. Выбор температурного режима следует начинать с более низ-
ких температур, осторожно переходя к более высоким по мере роста
производительности. Для термостабильных материалов (таких, напри-
мер, как полиэтилены) опыт показал, что с уменьшением ширины фор-
мующего зазора следует повысить температуру во всех зонах цилиндра
экструдера и головки.
При переработке ПЭВП в гофротрубы можно рекомендовать два
критерия для выбора температурного режима в зависимости от того,
56
Таблица 3.1. Рекомендуемые режимы изготовления гофротрубы
на одиочервячном экструдере
Материал
Температура, ° С Давление
воздуха
для раздув
1 2 1 ’ МПа
ПЭНП при ширине формую-
щего зазора
ПЭВП при ширине формую-
щего зазора
| > 1 мм
Полипропилен 01010-04
(ТУ 6-05-1105 - 78)
Непластифицированный
поливинилхлорид
Полиамид ПА12-20
(ОСТ 6-05-425 - 76)
130-150 160-180 160-170 160-180 0,02-0,04
110-130 130-150 140-160 150-180 0,02-0,04
140-160 160-180 200-220 200-220 0,03-0,04
140-160 160-180 170-190 170-190 0,03-0,04
160-180 190-210 210-230 200-220 0,02-0,03
160-170 170-190 170-190 170-190 0,03-0,04
170-180 200-220 220-240 220-240 0,02
чем лимитируется технологический процесс. Если лимитирующей явля-
ется мощность привода экструдера, то целесообразно по мере возможно-
сти повышать температуру переработки, снижая тем самым нагрузку на
привод. Если процесс лимитируется условиями охлаждения, то можно
несколько снизить температуру переработки, но так, чтобы это не приве-
ло к ухудшению качества труб.
Производительность при изготовлении гофротруб принято оценивать
по линейной скорости в м/мин. В зависимости от диаметра и толщины
стенки трубы, а также вида полимерного материала, максимальные ли-
нейные скорости при изготовлении гофротруб достигают 20—40 м/мин.
При переработке ПВХ линейная производительность примерно в 1,5 ра-
за больше, чем при переработке ПЭВП, так как при охлаждении не тре-
буется отводить тепло, выделяющееся при кристаллизации.
На переработке поливинилхлорида в гофротрубы следует остановить-
ся особо. Прежде всего необходимо отметить, что не следует перераба-
тывать порошкообразный ПВХ на одночервячных экструдерах. Хотя
такая переработка в принципе возможна, качество труб получается
Неудовлетворительным из-за недостаточной гомогенизации материала
в экструдере, так как время пребывания его в цилиндре одночервячно-
го экструдера мало, а интенсивность перемешивания ограничена пере-
гревом. Кроме того, время пребывания и интенсивность перемешива-
ния - взаимосвязанные параметры: с ростом одного уменьшается дру-
гой. Поэтому при использовании одночервячного экструдера для пере-
работки ПВХ в гофротрубы нужно применять готовые гранулирован-
ные композиции или организовать грануляцию порошкообразных ком-
позиций для их последующей переработки.
57
При переработке порошкообразных композиций на,двухчервячном
экструдере следует обратить внимание на их сыпучесть и на дисперсность
стабилизаторов или наполнителей (если последние входят в состав ком-
позиции). Плохая сыпучесть приводит к колебаниям производительности
и как следствие этого - к обрыву заготовки и остановке процесса.
Наличие крупных частиц стабилизаторов и наполнителей также ведет к
появлению бракованных участков на гофротрубе из-за прорыва форму-
ющего воздуха.
Независимо от состава оборудования переработка непластифици-
рованного ПВХ требует тщательной очистки червяка (или червяков)
и головки от продуктов предшествующей переработки. Наиболее пра-
вильно начинать переработку новой композиции ПВХ на хорошо вычи-
щенном оборудовании, постепенно повышая температуру, начиная с
удаленных от головки зон. При малейших признаках разложения мате-
риала следует прекратить наработку изделия, так как уже никакими
средствами разложение остановить не удастся. В этом случае при работе
на двухчервячном экструдере, чистка которого весьма затруднительна,
экструдируемый материал заменяют консервантом, т. е. такой же компо-
зицией, но со значительно большим содержанием стабилизаторов. Кон-
сервант должен храниться непосредственно околс экструдера и изго-
тавливаться заранее. После заполнения цилиндра и головки экструдера
консервантом привод останавливают и производят очистку головки, а
затем повторный запуск машины на скорректированном режиме, выда-
вливая консервант рабочей композицией. При работе на одночервяч-
ном экструдере можно поступать аналогичным образом, если имеется
консервант в виде порошка (в гранулах консервант, как правило, не
делают). В случае отсутствия консерванта производят разборку и очист-
ку головки, цилиндра и червяка экструдера, а затем также повторный
пуск оборудования. В исключительных случаях при отсутствии кон-
серванта можно использовать ПЭВП, однако такой прием не дает гаран-
тий хорошей очистки оборудования от остатков разложения ПВХ при
последующем запуске.
Опыт показывает, что наилучшим образом ПВХ перерабатывается
при максимально возможной температуре расплава, но необходимо
убедиться, работая некоторое время вхолостую, что разложения ма-
териала не происходит, так как имеется тенденция роста, температуры
за счет перехода механической работы, совершаемой червяком (или
червяками), в тепловую энергию. Окончательное суждение о правиль-
ности выбранного технологического режима переработки ПВХ можно
сделать только после оценки качества изделия. Для экспресс-оценки
нужно пользоваться результатами испытаний на удар.
Экструзионная головка для переработки ПВХ не должна иметь
застойных зон и „карманов”, где материал может находиться длитель-
ное время. Термопары на головке и в зонах нагрева цилиндра должны
быть проверены. Стартовый нагреватель необходимо снабдить термопа-
рой, иначе головка может оказаться перегретой еще до начала работы.
58
Формующая оснастка для изготовления гофротруб из ПВХ рассчита-
на, как правило, на получение трапециевидного сечения гофра, так как
из-за сравнительно малой усадки ПВХ при формовании изделие плохо
извлекается из полуформ при их раскрытии. При работе на оснастке с
прямоугольным сечением гофра (такой случай может быть на практике)
при затруднении с извлечением поливинилхлоридной гофротрубы из
полуформ можно немного снизить давление формующего воздуха,
несколько недоформовывая изделие, если это допускается технически-
ми условиями на гофротрубу.
При изготовлении гофротруб из ПВХ даже малых диаметров рабо-
тают с пробкой, установленной внутри трубы (это не относится к гофра-
торам с вакуумной калибровкой, где такая пробка не требуется), так
как из-за большой жесткости ПВХ, затыкая свободный конец, всегда
получают кусок гладкостенной трубы, который невозможно намотать
на барабан.
Для переработки других материалов, применяемых для изготовле-
ния гофротруб, не требуются какие-либо особые предосторожности.
Ошибки оператора в этих случаях сравнительно легко поправимы без
разборки и чистки головки и цилиндра экструдера. Переработка ведет-
ся, как правило, на одночервячных экструдерах с учетом общих особен-
ностей перерабатываемых материалов. Например, полиамиды и поли-
карбонаты нужно подсушить перед загрузкой в цилиндр экструдера
(подсушенный материал следует хранить в герметичной таре без кон-
такта с воздухом), гофротруба из полибутена должна храниться несколь-
ко дней на складе, чтобы полностью прошла кристаллизация, и т. д.
Очистка оборудования производится при профилактическом осмот-
ре или ремонте. Для быстрой и качественной очистки оборудования и
головки целесообразно пропустить через экструдер небольшое коли-
чество непластифицированного поливинилхлорида, установив соответ-
ственную температуру переработки, на малых оборотах червяка экстру-
дера. После чего быстро разобрать и очистить головку и цилиндр экст-
рудера. Такой прием позволяет не только снизить затраты на чистку
оборудования, но и продлить срок службы оснастки из-за уменьшения
ее повреждений при чистке. Однако не следует оставлять поливинилхло-
рид в цилиндре экструдера и головке, так как при повторном нагреве
оборудования возможна коррозия из-за выделения хлороводорода.
Весьма перспективна переработка вторичных материалов (техноло-
гических отходов) в гофротрубы, используемые для замоноличивании
в железобетонные панели и для защиты кабелей связи. Отходы обычно
бывают в дробленом виде и несколько загрязнены. Наилучшим образом
их переработка в гофротрубы осуществляется на двухчервячном экстру-
дере с фильтром для расплава, установленным между цилиндром экстру-
дера и головкой [47]. В случае отсутствия двухчервячного экструдера
можно применить одночервячный с приспособлениями типа ворошителя
в загрузочном бункере для улучшения захвата материала. Сказанное
в основном относится к полиэтилену и частично к полипропилену. Пере-
59
работка отходов поливинилхлорида сложнее. Здесь более правильно
идти по пути переработки отходов в менее ответственные изделия, чем
гофротрубы например, в линолеум. При необходимости изготавливать
гофротрубы из технологических отходов ПВХ нужно пересмотреть ре-
цептуру, так как может возникнуть потребность в дополнительном вве-
дении стабилизаторов или первичного сырья.
3.3. ДЕФЕКТЫ ГОФРОТРУБ
Дефекты, возникающие в производстве изделий'из термопластов экстру-
зией, известны и описаны [48—50]. Поэтому здесь мы останавливаемся
только на дефектах, характерных для изготовления гофротруб. Эти де-
фекты удобно разделить на три группы: дефекты, зависящие от материа-
ла, дефекты от неправильной наладки или плохого состояния оборудо-
вания и дефекты от ошибочного выбора технологического режима.
Однако прежде чем диагностировать и классифицировать дефекты,
необходимо убедиться, что технологический процесс является устано-
вившимся. Применительно к гофротрубам это означает, что все основные
параметры, и главное — температура полуформ гофратора, должны ста-
билизироваться во времени.
Дефекты, возникающие от применения некачественного материала,
заключаются либо в нетехнологичности материала (т. е. в принципиаль-
ной невозможности получить из него изделие или в невозможности по-
лучить изделие без явных нарушений внешнего вида), либо в несоответ-
ствии Полученного изделия требованиям стандарта на него. Нетехноло-
гичность материала чаще всего проявляется в плохой формуемости при
температуре ниже температуры разложения. Иногда (как, например, при
переработке вторичных материалов) причиной нетехнологичности может
быть плохой агломерационный состав композиции, препятствующий ее
захвату червяком или червяками в загрузочной зоне экструдера. Для
некоторых материалов нетехнологичность вызывается наличием влаги
или крупных включений. Если при широком варьировании технологи-
ческих режимов все же не удается переработать материал, то надо его
сменить на контрольный, т. е. оптимальный для переработки материал
данного вида, который в небольшом количестве полезно иметь. При
успешной переработке контрольного материала испытуемый может
быть забракован. Неблагоприятный исход переработки контрольного
материала указывает на наличие дефектов со стороны оборудования
Наиболее типичные дефекты, вызываемые плохой наладкой или
неудовлетворительным состоянием оборудования, отражены в табл. 3.2,
а дефекты от неправильного выбора технологического режима - в
табл. 3.3. Как видно из этих таблиц, один и тот же дефект может воз-
никать под влиянием разных причин. Например, большой облой на
гофротрубе может быть следствием плохой сборки гофратора или
чрезмерной температуры расплава перерабатываемого материала, а так
же сочетания указанных причин. Более того, причины всех дефектов
60
Таблица 3.2. Дефекты гофротруб, зависящие от состояния
оборудования и оснастки
Причина возникновения Характер неполадки
Дефект
1
Колебания массы 1 м гофротрубы Разнотолщинность гофротрубы, не устраняемая регу- лировкой Частые разрывы за- готовки гофротрубы Недоформованная гофротруба Периодически по- вторяющиеся дефек- ты на гофрах Большой облой на поверхности гофро- Неравномерная подача материала экструдером Неравномерный нагрев головки, утечка мате- риала в головке экстру- дера Большое давление сжа- того воздуха, подавае- мого на формование Недостаточное давление воздуха, подаваемого на формование Нарушение оформляю- щей поверхности Полу- Образование зазора между полуформами Изменение частоты вращения чер- вяка под нагрузкой, плохое охла- ждение зоны загрузки экструдера Плохое прилегание нагревателя к головке, выход из строя части нагревателя, плохая сборка голов- Засоренис канала для воздуха в дорне или дорнодержателе из-за попадания массы вследствие пло- хой сборки головки То же, /а также утечка воздуха через пробку вследствие ее из- носа или неправильного изгото- вления Поломка форм, попадание на оформляющую поверхность посторонних предметов, густого масла и т. п. Плохая сборка гофратора, несты- ковка полуформ
труб в месте продоль-
ного стыка полуформ
Облой на поверхно- Образование зазора ме- То же, а также неправильная ре-
ста гофротруб в ме- жду соседними парами гулнровка натяжения цепей гоф-
сге поперечного сты- ка полуформ лолуформ ратора
Дефекты на внутрен- Повреждение пробкой Пробка расположена близко к го-
ней поверхности внутренней поверхности ловке, выполнена слишком боль-
гофротрубы гофротрубы шого диаметра или из жесткой
Заусенцы внутри от- Затупление инструмен- Несвоевременная смена или пло-
верстий при перфо- рации, плохо выпол- ненное отверстие тов для перфорирования хое выполнение инструментов для перфорирования
Выполнение отвер- Рассогласование механиз- Плохая регулировка перфоратора
стай на выступах гофров гофротрубы мов подачи гофротрубы и перфорирования или его износ
указать просто невозможно. Поэтому задачей технолога и оператора
является выбор действительной причины дефекта из числа возможных.
В этой связи в табл. 3.2 и 3.3 не даются способы устранения дефектов,
так как они неоднозначны. Необходимо учитывать, что наличие или
отсутствие того или иного дефекта зависит от типа используемого обору-
дования. Например, при работе на гофраторе с вакуумной калибровкой
дефекты, возникающие от „плавающей” пробки, исключаются. Однако
могут возникнуть другие дефекты, которые являются следствием пло-
хой работы вакуум-насоса и т. д. и т. п.
61
Таблица 3.3. Дефекты гофротруб, вызванные неправильным выбором
технологического режима
Дефект Причина возникновения Характер неполадки
Колебания массы Неравномерная подача Слишком высокая температура
1 м гофротрубы материала экструдером в зоне загрузки или ее недоста-
Частые разрывы зато- Недостаточная прочность точное охлаждение Чрезмерное давление формую-
товки гофротрубы заготовки щего воздуха или большая ли-
Недоформованная Недостаточное давление нейная скорость гофратора (тон- кая заготовка) Выход из строя системы подачи
гофротруба формующего воздуха сжатого воздуха, недостаточная
Облой на поверхно- Вытекание материала температура заготовки, слиш- ком интенсивное охлаждение гофратора, холодные по л у фор- мы в начальный момент рабо- ты гофратора Чрезмерно высока температура
ста гофротрубы в заготовки в зазоры расплава и (или) велико давле-
местах стыков пвлу- ние формующего воздуха
форм Подливы на внутрен- Плохое распределение Слишком велика производитель-
ней поверхности материала заготовки по ность экструдера или мала ли-
гофротруб поверхности полуформ нейная скорость гофратора (мае-
Плохое выполнение Слишком мягкая или са 1 м трубы чрезмерна) Плохое охлаждение гофротрубы
отверстий при перфо- влажная гофротруба перед перфоратором, недостаточ-
рировании ный вдув охлаждающей воды
Таким образом, при устранении дефектов в процессе изготовления
гофротруб надо прежде всего правильно их классифицировать. Опыт
показывает, что причиной большинства дефектов является неправильная
наладка или плохое состояние оборудования и оснастки.
В заключение необходимо отметить, что технология изготовления
гофротруб не исчерпывается изделиями, формуемыми из одной оболоч-
ки. Существует и разрабатывается ряд экструзионных процессов изго-
товления более сложных изделий на основе технологии производства
гофротруб, которым в той или иной степени присущи отмеченные дефек-
ты и другие дефекты, не названные здесь. Однако уровень изученности
этих процессов не позволяет дать пока конкретных рекомендаций.
3.4. СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ТРУБ
И ТРУБООБРАЗНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Как было показано выше, комбинированные трубы являются наиболее
перспективным видом пластмассовых труб благодаря сочетанию преиму-
ществ, присущих гофрированной и гладкостенной оболочкам. Изготовле-
ние комбинированных труб осуществляется путем одновременного
формования и сварки этих оболочек. Различают два технологических
62
процесса изготовления комбинированных труб: с расположением глад-
костенной оболочки снаружи (рис. 3.5) и внутри (рис. 3.6) гофротрубы.
Изготовление комбинированной трубы путем нанесения трубной за-
готовки 7 наружной оболочки на гофротрубу-заготовку 4 происходит
при ее прохождении через угловую экструзионную головку 3 (см.
рис. 3.5). Приварка трубной заготовки 7 к гофротрубе 4 выполняется*
за счет вакуума, создаваемого в пространстве между трубами с помощью
вакуумной камеры 2, герметизируемой уплотнительными кольцами 1.
Готовая комбинированная труба 9 охлаждается водой из форсунок 8 и
отбирается тянущими валками 10. Этот процесс не является оригиналь-
ным, он заимствован из кабельной промышленности (51].
Большое влияние на качество изготавливаемых в описанном про-
цессе комбинированных труб оказывают величина разрежения в прост-
ранстве между свариваемыми трубами и относительная ширина впадины
гофра гофротрубы. При незначительном разрежении и неширокой впади-
не гофра наружная оболочка практически не затягивается во впадины.
При другом соотношении указанных параметров может быть получена
несколько иная конструкция комбинированной трубы.
Для этого типа комбинированных труб характерно применение
оболочек из близких по химическому составу материалов, чтобы обе-
спечить их свариваемость. Например, если гофротруба изготовлена из
ПЭВП или непластифицированного ПВХ, то в качестве наружной оболоч-
ки соответственно выбирают ПЭНП или пластифицированный ПВХ.
Однако следует отметить, что в принципе свариваемость не является
обязательной, т. е. комбинированные трубы данного типа могут быть
сделаны из разнородных материалов.
Технологический процесс наложения гладкостенной оболочки на
гофротрубу получил наибольшее применение при изготовлении электро-
технических гофрированных труб (ЭГТ), представляющих собой гофро-
трубы из непластифицированнрго ПВХ, защищенные от ударных воз-
действий оболочкой из пластифицированного ПВХ, и труб для капель-
ного полива растений типа „Аквадроп” [14] (см. разд. 1.6).
Трубы ЭГТ, имеющие широкое распространение для тяжелых усло-
вий работы в машиностроении и строительстве, хорошо известны, в
отношении же труб типа „Аквадроп” в силу специфики их пройзводства
необходимо сделать некоторые пояснения технологического характера.
Производство этих труб включает в себя: получение гофротрубы,
на которой чередуются в определенной периодической последовательно-
сти гофрированные и гладкостенные участки, причем гофрированные
участки выполняются с винтовым и цилиндрическим гофром; сверление
отверстий на некоторых гладкостенных участках между цилиндрически-
ми и винтовыми гофрами; нанесение наружной оболочки на гофротрубу
снаружи, подобно тому как производится наложение изоляции на жилу
кабеля [51], с помощью второго, дополнительного, экструдера и угло-
вой кабельной головки; интенсивное охлаждение наружной тру&юй
заготовки для ее большей усадки; последующую перфорацию только
63
Рис. 3.5. Технологическая схема изготовления комбинированных труб, состоящих
из внутренней гофрированной и наружной гладкостенной оболочек:
1 — уплотнительные кольца; 2 — вакуумная камера; 3 — угловая экструзионная
головка; 4 — гофротруба-заготовка; 5 — мундштук; 6 — дорн; 7 — трубная заго-
товка наружной оболочки; 8 - охлаждающая форсунка; 9 - готовая комбиниро-
ванная труба; 10 — тянущие валки
Рис 3.6 Принципиальная технологическая схема изготовления комбинированных
труб, состоящих из наружной гофрированной и внутренней гладкостенной обо-
лочек:
1 — прямоточная экструзионная головка; 2 — дорн прямоточной головки; 3 —
отверстие в дорне для сообщения с атмосферой; 4 — мундштук прямоточной го-
ловки; 5 — угловая экструзионная головка; 6 — дорн угловой головки; 7 — по-
лость дорна угловой головки; 8 — мундштук угловой головки; 9 — полуформы
гофратора; 10 — трубная заготовка для формования гофротрубы; 11 — каналы
для отсоса воздуха; 12 — вакуумная камера; 13 — гофротруба-заготовка; 14 —
готовая комбинированная труба; 15 — внутренняя оболочка
наружной трубной заготовки с помощью резца, разрезающего ее в попе-
речном направлении для образования капельного отверстия; намотку
готового изделия в бухту. Основную сложность при изготовлении опи-
санной комбинированной трубы представляет собой выполнение отвер-
стий, а не само получение трубы. Поэтому конструкции обоих перфора-
торов оснащены фотоэлементами, счетчиками импульсов и шаговыми
двигателями, с помощью которых находятся участки, где производится
перфорация в момент остановки трубной заготовки. Данная технология
интересна тем, что в одном непрерывном процессе получается довольно
сложное законченное изделие, пригодное для непосредственного приме-
нения.
Способы изготовления комбинированных труб путем приварки
к гофротрубе изнутри гладкостенной оболочки значительно сложнее,
так как при этом необходимо в одном технологическом процессе полу-
чить две коаксиальные заготовки, наружную сформовать в гофротрубу
и к ней приварить внутреннюю трубную заготовку. Несколько легче
это осуществить в случае вакуумного калибрования гофротрубы [8,
52, 53], как это показано на рис. 3.6, так как тогда внутренняя полость
гофротрубы соединена с атмосферой, что упрощает приварку к ней
гладкостенноц внутренней трубной заготовки.
Чаще всего такие комбинированные трубы изготавливают на техно-
логической линии, в которой один из экструдеров оснащен прямоточ-
ной головкой 1 (см. рис. 3.6), проходящей через угловую головку 5
другого экструдера. Трубная заготовка 10 для изготовления гофротру-
бы 13 получается при выдавливании расплава между дорном 6 и мунд-
штуком 8 угловой головки 5 и формуется в гофротрубу 13 за счет ва-
куума, образующегося в полуформах 9 благодаря каналам 11, соеди-
ненным с вакуумной камерой 12. Одновременно к гофротрубе 13 непре-
рывно приваривается и вместе с ней отводится внутренняя оболочка
15, которая образуется при выдавливании расплава между дорном 2
и мундштуком 4 прямоточной головки 1. В результате изготавливается
комбинированная труба 14, состоящая из приваренных друг к другу
гофротрубы 13 и гладкостенной оболочки 15.
Описанная технологическая схема с вакуумным формованием
гофротрубы не является единственной. Возможны другие варианты,
в том числе с пневмоформованием гофротрубы [54]. Наиболее сложной
во всех случаях следует считать операцию приварки внутренней гладко-
стенной оболочки к гофротрубе. Не случайно дефектом комбинирован-
ных труб чаще всего бывает неровная поверхность внутренней трубы,
повторяющая впадины гофров. В принципе допустимо использование
одного экструдера с разделением потоков на две коаксиальные заготов-
ки в одной головке.
Комбинированные трубы описанного типа в основном изготавлива-
ют из одного и того же или из близких по химическому составу материа-
лов, чтобы обеспечить их свариваемость, например гофротрубу изго-
тавливают из ПЭВП, а внутреннюю оболочку - из ПЭНП.
65
Несмотря на то, что несколько фирм выпускают подобные изделия
в качестве канализационных и дренажных труб, технология их изгото-
вления, по-видимому, еще не до конца отработана, хотя перспективность
применения комбинированных труб такого типа благодаря присущим им
достоинствам совершенно очевидна.
В той или иной степени к изготовлению комбинированных изделий
на основе гофротруб следует отнести способы получения кабелей с изо-
лирующей оболочкой в виде гофротрубы. По одной из таких технологи-
ческих схем [16] гофротруба изготавливается обычным образом, но с
помощью угловой или офсетной головки, через которую внутрь формуе-
мой гофротрубы непрерывно вводят жилу или изолированный провод.
Недостатком этого способа является свободное положение провода
внутри гофротрубы, что устраняется в другой технологической схеме
[15], где жила не просто вводится через угловую головку внутрь гофра-
тора, но и приформовывается к ней. В этом случае, по-видимому, пред-
почтительней гофратор с вакуумной калибровкой. Сведений об исполь-
зовании описанных способов изготовления кабелей в гофрированной
изоляции нет, однако возможность их осуществления не вызывает со-
мнений.
ГЛАВА 4
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОФРОТРУБ
4.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГОФРОТРУБ
В состав технологической линии для изготовления гофротруб в обяза-
тельном порядке входят экструдер, экструзионная головка и гофра-
тор (см. рис. 3.3). Очень часто при изготовлении гофротруб из полиоле-
финов это оборудование дополняют воздушной или водяной охлаждаю-
щей ванной. Заканчивается технологическая линия, как правило, намо-
точным устройством. Однако при изготовлении гофротруб, которые
не наматываются в бухты, например ДГТ типа „труба — лоток”, комби-
нированных канализационных гофротруб и др., линия комплектуется
тянущим, резательным и укладывающим устройствами. Необходимой
принадлежностью линий для изготовления ДГТ является перфоратор,
устанавливаемый после гофратора или охлаждающей ванны, если она
имеется. Линии для изготовления комбинированных гофротруб и других
сложных изделий на их основе включают в свой состав дополнительное
оборудование (экструдер, угловая головка и др.) в зависимости от кон-
кретного назначения линии.
При изготовлении ДГТ в состав технологической линии может вхо-
дить оборудование для нанесения защитно-фильтровального слоя на трубу
66
что позволяет получать полностью законченное и готовое к употребле-
нию изделие.
Большинство фирм, производящих оборудование для изготовления
гофротруб диаметром от 10 до 200 мм, выпускают 3-4 типоразмера
технологических линий (на диаметры труб от 10 до 50, от 65 до 90, от
100 до 200 и выше), причем эти технологические линии по своим воз-
можностям перекрывают друг друга, т. е. некоторые наиболее распро-
страненные виды гофротруб могут изготавливаться одновременно на
двух типоразмерах линий.
Все оборудование, входящее в технологические линии для изгото-
вления гофротруб, можно условно разделить на общее и специальное.
К первому относятся экструдеры, охлаждающие ванны, намоточные уст-
ройства и другие типовые машины, применяемые при осуществлении
экструзионных процессов переработки термопластов вообще и при
изготовлении гладкостенных труб или некоторых видов профилей
в частности. Это оборудование широко известно [55,56] и поэтому в на-
стоящей работе не рассматривается. К специальному оборудованию для
изготовления гофротруб следует отнести экструзионные головки, гофра-
торы и перфораторы, так как данные устройства имеют специфические
конструктивные особенности и используются только для производства
гофротруб. Имеется множество конструктивных решений этих уст-
ройств, применяемых различными фирмами для одинаковых целей.
В связи с этим необходимо описание и Критический анализ этих уст-
ройств с целью выбора наиболее рациональных конструкций.
К специальному оборудованию для изготовления дренажных гофро-
труб относятся также устройства для нанесения на трубы защитно-
фильтрующего слоя в виде стеклохолста, соломы и т. п. Однако эти
устройства далеко не всегда встраиваются в технологическую линию для
изготовления гофротруб, чаще они используются вне технологических
линий. Поэтому этот вид оборудования в настоящей работе не рассма-
тривается.
4.2. ЭКСТРУЗИОННЫЕ ГОЛОВКИ
Основным отличием экструзионных головок для изготовления гофро-
труб, которое и делает необходимым отдельное рассмотрение их конст-
рукций, является наличие длинного необогреваемого мундштука, глу-
боко входящего в рабочем положении внутрь сомкнутых полуформ
гофратора. Следствие этой особенности - трудность регулировки разно-
толщинности путем относительного поступательного перемещения мунд-
штука или дорна, так как нужно в ограниченных габаритах обеспечить
достаточное направление в заделке перемещаемых длинных мундштука
или дорна. Увеличение диаметра головки для изготовления гофротруб
(нередко влечет за собой возрастание радиуса поворота полуформ гофра-
тора и как следствие этого — габаритов всего гофратора.
67
Рис. 4.1. Принципиальные конструктивные схемы экструзионных головок для
изготовления гофротруб с регулировкой разнотолщииности путем поступательного
перемещения мундштука (в), поступательного перемещения дорна (б) и углового
перемещения дорна (в) (отверстия для ввода воздуха, термопары и стартовые
нагреватели условно не показаны):
1 — корпус; 2 - хомутовый электронагреватель; 3 — дорнодержатель; 4 - обойма:
5 — мундштук; 6 -дорн; 7 - регулировочный винт; 3 - штырь
Типичная конструкция экструзионной головки для изготовления
гофротруб с регулировкой разнотолщииности путем поступательного
перемещения мундштука показана на рис. 4.1, а. Эта головка практи-
чески не отличается от традиционной трубной экструзионной головки
[47] (исключение составляют удлиненные мундштук 5 и дорн 6). Однако
эта экструзионная головка имеет два существенных недостатка, из-за
которых она не получила всеобщего распространения: сравнительно
большие габариты по диаметру для обеспечения перемещения мундшту
ка без перекоса (практически диаметр мундштука в заделке приближа-
ется к его длине) и необходимость дополнительной регулировки гофра-
тора с целью установки его соосно мундштуку. С первым недостатком
еще можно в большинстве случаев примириться, второй же недостаток
вызывает некоторое усложнение конструкции гофратора, так как он
должен иметь устройство для его быстрой соосной установки по отно-
шению к мундштуку.
Последнее обстоятельство заставило вспомнить о ранее применяв-
шейся, но затем забытой конструкции экструзионной трубной головки
с регулировкой разнотолщииности путем поступательного перемещения
дорна 6 относительно неподвижного мундштука 5 (рис. 4.1, б). При
использовании этой конструкции головки нет необходимости регулиро-
вать дополнительно соосность гофратора по отношению к мундштуку,
68
так как он в процессе регулировки разнотолщииности остается непод-
вижным. Однако габариты по диаметру головки по сравнению с голов-
кой, в которой регулировка разнотолщииности производится путем
поступательного перемещения мундштука, не только не уменьшаются,
но даже увеличиваются.
Встречаются конструкции экструзионных головок для изготовления
гофротруб, в которых дополнительная регулировка разнотолщииности
осуществляется с помощью винтов, расположенных на выходном конце
мундштука и отклоняющих конец дорна в ту или иную сторону. Такое
решение нельзя признать удачным, так как расплав полимера, обтекая
эти винты, образует холодные спаи, что значительно ухудшает качество
трубной заготовки.
Представляет интерес конструкция экструзионной головки с регу-
лировкой разнотолщииности путем углового перемещения дорна отно-
сительно мундштука, разработанная автором. Кабельные угловые [51] и
трубные прямоточные [58] головки с регулировкой разнотолщииности
путем поворота дорна (рис. 4.1, в) известны, однако они не получили
распространения из-за сложной конструкции механизма регулировки.
Этот недостаток удалось преодолеть в предложенной конструкции го-
ловки. Головка состоит из корпуса 1 и обоймы 4, имеющих внутреннюю
: сферическую поверхность, и дорнодержателя 3 с наружной сферической
поверхностью, установленного с возможностью его вращения внутри
корпуса и обоймы. С дорнодержателем 3 жестко соединен дорн б, а с
обоймой 4 - мундштук 5. На дорнодержателе 3 выполнены штыри 8,
один из которых может быть использован как ниппель для ввода возду-
ха. Разнотолщинность устраняется поворотом дорнодержателя 3 с по-
мощью регулировочных винтов 7, упирающихся в штыри 8. При этом
один из винтов 7 ослабляется, а другой поджимается. При необходи-
мости регулировка осуществляется также в другой плоскости.
Данная конструкция головки была проверена в опытной эксплуата-
ции и зарекомендовала себя вполне удовлетворительно. По сравнению
с известными конструкциями она имеет некоторые преимущества:
меньшие габариты и металлоемкость, следствием чего является сниже-
ние установленной мощности нагревателей и облегчение эксплуатации
головки; практически полное устранение застойных зон, так как угло-
вые повороты дорна в этом отношении несоизмеримо менее существен-
ны, чем поступательное перемещение мундштука, когда последний обра-
зует „ступеньку” на пути расплава.
Некоторые фирмы [59] используют принцип регулировки разнотол-
щинности путем поворота мундштука, но при этом преследуется другая
цель: приспособить головку для автоматического регулирования разно-
толщинности. Разработанная конструкция головки (с поворотом дорна)
также может быть использована в этом аспекте [87].
Независимо от конструкции головки формующий инструмент ее,
т. е. мундштук и дорн, выполняются примерно одинаково. Наружный
диаметр мундштука на выходе обычно выбирается на 1—4 мм меньше
69
минимального диаметра полуформ. Чем больше диаметр изготавливае-
мой трубы, тем больше может быть этот зазор. Длина необогреваемой
части мундштука составляет 2—3 длины полуформы в зависимости от
конструкции гофратора, так что в рабочем положении выходной конец
мундштука заходит за первую пару сомкнутых полуформ.
Формующий зазор между мундштуком и дорном выполняют ци-
линдрическим, максимально увеличивая внутренний диаметр мундшту-
ка до минимальной толщины стенки последнего 1—3 мм на выходе в за-
висимости от диаметра мундштука, или коническим. Принципиальной
разницы между этими решениями, видимо, нет, хотя наличие кониче-
ского зазора позволяет регулировать ширину формующей щели [60],
как это имеет место при изготовлении экструзионно-выдувных изде-
лий. Однако такое решение в практике изготовления гофротруб распро-
странения не получило, несмотря на то, что известна конструкция экст-
рузионной головки [61], мундштук или дорн которой кинематически
связан с приводом гофратора таким образом, что ширина щели увели-
чивается при формовании выступов гофров и уменьшается при формо-
ваний впадин. В итоге должна получиться гофротруба с одинаковой
толщиной стенки. Однако эта конструкция трудно выполнима.
Выбор толщины формующего зазора при изготовлении гофротруб
до настоящего времени остается проблематичным. В первом приближе-
нии можно принять эту величину равной 2—3 средним толщинам изго-
тавливаемой гофротрубы. .Длина формующего зазора, как это обычно
рекомендуется, составляет 10-20 его толщин. Так как в силу отмечен-
ных технологических особенностей мундштук головки для изготовления
гофротруб представляет собой довольно тонкостенную трубку, целесо-
образно при конструировании формующего инструмента проверить его
прочность в опасном сечении, расположенном вблизи заделки, по извест-
ной формуле расчета на прочность цилиндрических оболочек [27, 28],
задавшись ориентировочным расчетным давлением внутри мундштука
р«= 10 МПа:
8 = pDB/(2|a]), (4.1)
где 6 - толщина стенки мундштука; йв — внутренний диаметр мунд-
штука; [о] - допускаемое растягивающее напряжение для материала
мундштука.
Необогреваемый конец мундштука головки перед работой разо-
гревается с помощью стартового нагревателя (рис. 4.2), цилиндрический
корпус 4 которого имеет внутренний диаметр на 1-2 мм больше, чем
наружный диаметр мундштука 3, и длину на несколько миллиметров
меньше длины мундштука, чтобы стартовый нагреватель не мешал
экструзии заготовки в начальный момент запуска технологического про-
цесса. При переходе на рабочий режим стартовый нагреватель отключает-
ся и снимается за термоизолированные ручки 7. Рекомендуемый мате-
риал для корпуса нагревателя 4 — алюминий. Некоторые фирмы вместо
описанного стартового нагревателя используют спираль в керамической
70
Рис. 4.2. Стартовый нагреватель экстру-
зионной головки для изготовления гофро-
труб:
1 — корпус головки; 2 — дорн; 3 — мунд-
штук; 4 — корпус нагревателя; 5 - хому-
товый электронагреватель; 6 — термопара;
7- ручка
изоляции, обогрев с помощью па-
яльной лампы и т. п. Такие решения
недопустимы с точки зрения техни-
ки безопасности и, кроме того, не
обеспечивают заданной точности на-
грева.
Одним из элементов конструк-
ции экструзионной головки являет-
ся пробка, удерживающая формую-
щий воздух внутри трубы. Наибольшее распространение при изготовле-
нии гофротруб получила конструкция пробки, применяемая в произ-
водстве гладкостенных труб способом пневмокалибрования [62]. Она
представляет собой трос или гибкий стержень, закрепленный на дорне
и имеющий 3-5 резиновых уплотнительных колец на свободном конце.
Недостатком такой конструкции является довольно сильный износ
уплотнительных колец и как следствие этого — частая смена их, требую-
щая остановки технологического процесса.
Некоторые фирмы применяют несколько иную конструкцию проб-
ки. На штанге или трубе, ввернутой в дорн головки, размещаются под-
вижная пробка, диаметр которой несколько меньше внутреннего диа-
метра заготовки, и неподвижная пробка, диаметр которой равен вну-
треннему диаметру гофротрубы. Неподвижная пробка устанавливается
на конце штанги или трубы и в нее упирается подвижная пробка, которая
® момент пуска двигается вместе с заготовкой. При упоре подвижной
пробки вместе с заготовкой в неподвижную пробку заготовка разду-
вается, и образовавшаяся гофротруба гофратором проталкивается через
неподвижную пробку. Недостаток этой конструкции заключается в том,
что необходимо всегда выдерживать постоянное соотношение между
производительностью экструдера и линейной скоростью гофратора (или,
иначе, изготавливать гофротрубу точно заданной массы), так как в про-
тивном случае либо заготовка не пройдет через неподвижную пробку,
либо гофротруба окажется недоформованной из-за утечки воздуха. На
практике предпочтение отдают эластичной конструкции пробки.
Крепление головок к экструдеру осуществляется обычным спосо-
бом [47], фильтр для расплава при изготовлении гофротруб не приме-
няют (хотя при производстве гофротруб из вторичных материалов его
использование желательно).
Помимо обычных головок для изготовления гофротруб применя-
ются специальные конструкции, имеющие те или иные особенности
и преимущества.
71
Среди них следует отметить офсетную головку, т. е. головку с двой-
ным поворотом расплава на 90°, применяемую для изготовления ДГТ из
ПЭВП. Офсетная конструкция головки позволяет осуществить внутрен-
нее охлаждение изготавливаемой трубы благодаря рециркуляции предва-
рительно охлажденного формующего воздуха, что значительно повышает
производительность технологической линии. Указанная конструкция го-
ловки положительно зарекомендовала себя в эксплуатации. Однако сле-
дует сказать, что внутреннее охлаждение гофротрубы вполне осуществи-
мо и в прямоточных конструкциях экструзионных головок [63].
Несомненный интерес представляют также экструзионные головки
для получения одновременно двух коаксиальных трубных заготовок,
которые используются при изготовлении комбинированных труб [52—
54]. Принципиальные схемы этих головок известны (см. рис. 3.6), но
конструктивные особенности их в литературе не приводятся.
При конструировании головок для изготовления гофротруб нужно
следовать общим рекомендациям по проектированию трубных или ка-
бельных экструзионных головок [47, 55] с учетом отмеченных особен-
ностей, обращая внимание на исключение застойных зон, „карманов”,
холодных спаев, правильный выбор входных углов и размеров формую-
щего инструмента. Наиболее распространенной принципиальной ошибкой
при конструировании экструзионных головок является стремление
сделать головку технологичной в изготовлении в ущерб ее эксплуата-
ционным качествам, что чаще всего проявляется в наличии большого
количества мелких деталей, затрудняющих разборку, чистку и сборку
головки. Это обстоятельство необходимо всегда иметь в виду, особен-
но при конструировании головок для серийного производства, когда
некоторое удорожание стоимости экструзионной головки компенсирует-
ся увеличением срока ее службы.
4.3. ГОФРАТОРЫ
Назначение гофратора заключается в том, чтобы придать заготовке тру-
бы требуемую форму и охладить ее до температуры формоустойчиво-
сти. К гофратору предъявляются два основных требования: высокая
производительность при формовании трубы и эксплуатационная на-
дежность.
Гофраторы можно классифицировать по принципу передачи движе-
ния полуформам, по способу калибрования трубы и по системе охлаж-
дения. По первому признаку гофраторы разделяются на устройства с
реечной передачей, с цепной передачей и с передачей, сочетающей оба
эти способа. Устройства с цепной передачей движения на полуформы в
свою очередь подразделяются на двухцепные и одно цепные.
По способу калибрования гофраторы выполняются с пневмо- или
с вакуумным формованием изделия.
По системе охлаждения гофраторы бывают с водяным и воздушным
охлаждением полуформ. Гофраторы с водяным охлаждением разделя-
72
ются на гофраторы с контактным охлаждением (полуформы охлажда-
ются от контакта с направляющими плитами) и гофраторы с непосред-
ственным индивидуальным охлаждением полуформ. Возможно сочета-
ние различных схем охлаждения. Кроме того, при вакуумном калиброва-
нии с помощью водокольцевого насоса охлаждение полуформ может
производиться воздушноводяной смесью.
Определяющим в конструкции гофратора является устройство пе-
редачи движения полуформам, так как оно позволяет принять ту или
иную схему калибрования и охлаждения. В принципе можно спроекти-
ровать гофратор с любым сочетанием вышеуказанных классификацион-
ных признаков, однако эксплуатационная надежность такого гофрато-
ра может оказаться недостаточно высокой. В реальных условиях полу-
чили распространение несколько конструкций гофраторов.
Гофратор с реечной передачей движения на полуформы [41, 64]
представляет собой два контура полуформ (рис. 4.3) , причем каждая
полуформа 3 выполнена заодно с рейкой 4 и приводится в движение
обшей для двух полу форм 3 шестерней 5. Благодаря наличию направля-
ющих гшит 7 полуформы совершают движение по замкнутому контуру.
Охлаждение полуформ в этой конструкции гофратора чаще всего произ-
водится путем контакта полуформ 3 с направляющими плитами 7,
охлаждаемыми водой. Меньшее распространение получило индивидуаль-
ное охлаждение полуформ с по-
мощью шлангов, подающих воду
от общего коллектора, вращаю-
щегося синхронно с полуфор-
мами, из-за сильного усложнения
системы и частого выхода шлан-
гов из строя.
Несмотря на широкое ис-
пользование описанных конст-
рукций гофраторов в промы-
шленности их нельзя считать
перспективными, так как они
очень сложны в изготовлении:
требуется исключительно высо-
кая точность и чистота обработ-
ки направляющих и полуформ,
Рис. 4.3. Принципиальная конструк-
тивная схема гофратора с реечной
передачей движения на полуформьг
(система охлаждения условно не по-
казана) :
1 — плита нижняя; 2 — клин; 3 —
полу форма; 4 - рейка полуформы;
5 - приводная шестерня; 6 - мунд-
штук головки; 7 - направляющие
плиты для движения полуформ
73
а также тщательный выбор материалов для изготовления этих деталей.
При этом полная надежность работы, видимо, все равно не достигается,
так как в последних модификациях указанных гофраторов полуформы
дополнительно соединяют между собой шарнирами [63], так что они
образуют цепь, т. е. имеет место гибридная конструкция: сочетание
реечной и двухцепной передач движения на полуформы.
Наибольшее распространение получили двухцепные гофраторы [7,
33, 65-67] (рис. 4.4). Такой гофратор представляет собой две движущи-
еся цепи 7, несущие полуформы 6 и смонтированные соответственно на
верхней и нижней траверсах 3 и 5. Понятно, что привод обеих цепей 7
должен быть синхронным. В данном случае это осуществляется с помо-
щью взаимозацепляюшихся приводных шестерен 2 через цепную переда-
чу 9 и редуктор 8. К преимуществам двухцепных гофраторов следует
отнести возможность разведения полуформ 6 благодаря перемещению
траверс 3 и 5 по колоннам 4, что совершенно исключено в других конст-
рукциях гофраторов. Это очень удобно при смене полуформ и в аварий-
ных ситуациях, хотя и несколько усложняет гофратор. Имеется гофра-
тор [66], в котором цепи 7 заменены полиамидной лентой, однако в этом
случае требуется более тщательная наладка оборудования из-за неодина-
ковой вытяжки лент.
Охлаждение полуформ двухцепных гофраторов обычно осущест-
вляется воздухом, подаваемым вентиляторами. Другие системы охлаж-
Рис. 4.4, Принципиальная конструктивная схема двухцепного гофратора (система
охлаждения условно не показана):
1 — экструзионная головка; 2 - приводные шестерни; 3 — верхняя траверса;
4 — колонна; 5 — нижняя траверса; б — полуформа; 7 — рабочая цепь; 8 — редук-
тор привода; 9 - приводная цепная передача
74
Рис. 4.5. Принципиальная конструктивная схема одноцепного гофратора (система
охлаждения условно не показана) :
I — экструзионная головка; 2 - приводная шестерня; 3 — траверса; 4 — колонна;
5 - направляющая; 6 - полуформа; 7 - рабочая цепь; 8 — заднее лекало; 9 - ка-
ретка-шарнир; 10 — редуктор привода; 11 — приводная цепная передача; 12 —
переднее лекало
дения в этих гофраторах распространения не получили, за исключением
одной конструкции [67] с индивидуальным водяным охлаждением полу-
форм в замкнутом цикле.
В последнее время появились одноцепные гофраторы [68—71], ко-
торые можно рассматривать как дальнейшее развитие конструкции
двухцепного гофратора. В этих гофраторах (рис. 4.5) обе полуформы 6
шарнирно [69-71] или в направляющих [68] закреплены на каретках
9 рабочей цепи 7, которая приводится в движение с помощью цепной
передачи 7/ от редуктора 10. При этом полуформы 6, проходя по задне-
му 8 и переднему 12 лекалам, размыкаются ими, поворачиваясь относи-
тельно кареток-шарниров 9. Одноцепные гофраторы сохраняют все
преимущества двухцепных (за исключением возможности разведения
цепей с полуформами) и имеют значительно более простой привод, так
как при наличии одной цепи отпадает задача обеспечения синхронности
движения цепей. Охлаждение полуформ одноцепных гофраторов, как
правило, производится воздухом, подаваемым вентиляторами.
Существуют по крайней мере две конструкции одноцепных гофрато-
ров: фирмы „Монторо” (Италия) и НПО „Пластик”, разработанная авто-
ром [71]. Гофратор фирмы „Монторо” состоит из одной рабочей цепи, на
каретках которой шарнирно укреплены полуформы, раскрывающиеся
и закрывающиеся с помощью копиров. На каждой полуформе выполне-
ны зубья, с помощью которых основная рабочая цепь приводится в дви-
жение нижней приводной цепью и удерживается в .сомкнутом положе-
нии верхней цепью, которая в свою очередь приводится во вращение
от основной цепи. Конструкция гофратора фактически получилась
трехцепной, г. е. прогрессивная схема одноцепного гофратора не наш-
ла здесь своего воплощения. Эксплуатация этого гофратора на заводе
75
„Полимерконтейнер” подтвердила его сложность и недостаточную на-
дежность
Конструкция гофратора НПО „Пластик”, выполненная по схеме,
показанной на рис. 4.5, имеет следующие параметры:
Диаметр изготавливаемых гофротруб, мм До 50
Длина рабочей (формующей) части, мм 1000
Общее число форм 48
Скорость движения полуформ, м/мин 2,5-15
Мощность, кВт
привода перемещения полуформ 0,6
вентиляторов охлаждения 1,1 X 4
В процессе эксплуатации одноцепного гофратора выявился ряд его
преимуществ перед гофраторами, выполненными по другим конструк-
тивным схемам. Эти преимущества заключаются в следующем: снижение
металлоемкости примерно в 1,5 раза за счет упрощения кинематической
схемы и привода; улучшение условий охлаждения полуформ гофратора
при наиболее распространенной воздушной схеме охлаждения, так как
количество зон охлаждения уменьшается в 1,5 раза, что позволяет уве-
личить скорость подаваемого вентиляторами воздуха; незначительная
мощность привода благодаря возможности полностью исключить трение
скольжения при движении цепи с полуформами и отсутствию взаимного
перекоса между сопрягаемыми полуформами; быстрота и легкость сме-
ны оснастки, которую можно осуществить путем замены одной цепи с
полуформами на другую, причем эта операция частично механизирована:
цепь размыкается и вращением привода вручную извлекается из машины
или наоборот.
Общий недостаток одноцепных гофраторов заключается в некото-
ром перекосе полуформ, происходящем из-за того, что тяговое усилие
к ним приложено на рабочей цепи гофратора снизу, т. е. несимметрично.
Этот недостаток может быть конструктивно лишь уменьшен за счет со-
кращения расстояния между осями цепи и полуформ. Однако эксплуата-
ция гофратора показала, что незначительный поворот полуформ практи-
чески не сказывается на качестве гофротруб, что позволяет пренебречь
этим недостатком, но его следует иметь в виду при проектировании.
Абсолютное большинство фирм, изготавливающих гофраторы,
использует способ пневмокалибрования гофротруб с помощью сжатого
воздуха, подаваемого в полость заготовки через ребро дорнодержателя
головки и удерживаемого пробкой, укрепленной на дорне. Практически
лишь фирма „Хеглер” (ФРГ) выпускает гофраторы с вакуумной калиб-
ровкой (формованием) гофротрубы (рис. 4.6), что как уже отмечалось,
позволяет расширить ассортимент изделий и исключить издержки, свя-
занные с эксплуатацией и износом пробки. В этой конструкции гофрато-
ра [46J, выполненной по схеме, приведенной на рис. 4.3 (следует заме-
тить, что в данном случае вполне могла быть использована более про-
грессивная схема двухцепного гофратора с горизонтальным расположе-
нием цепей), общая приводная шестерня (на рисунке не показана)
76
Рис. 4.6. Поперечный разрез полуформ гофратора с реечной передачей движения
на полуформы и с вакуумной калибровкой:
1 — плита машины; 2 — полуформа; 3 — канал для охлаждающей воды; 4 — канал
для вакуумирования; 5 — рейка; 6 — прорези для вакуумирования оформляющей
поверхности
расположена над полуформами 2 (см. рис. 4.6), изготовленными заодно
с рейками 5. Полуформы 2 скользят по рабочей плите машины 1, кото-
рая одновременно является коллектором для сообщения каналов 3 и 4
в полуформах 2 соответственно с водой и вакуумом. Оформляющая
поверхность полуформ 2 соединяется с вакуумной линией через прорези
6, ширина которых должна быть достаточно малой, чтобы исключить
засасывание в них материала при формовании. Возможно выполнение
полуформ 2 с каналами только для вакуумирования 4, тогда в реальной
конструкции гофратора [8] полуформы охлаждаются и вакуумируются
с помощью двух водокольцевых насосов общей мощностью 22 кВт.
Описанный гофратор обеспечивает высокую производительность техно-
логической линии при значительных затратах энергии на привод, охла-
ждение и вакуумирование, поэтому дальнейшим развитием этой конст-
рукции явилось раздельное выполнение каналов для подачи воды и соз-
дания вакуума [46].
Конструирование полуформ гофратора осуществляется на основе
общих требований, предъявляемых к формам для переработки термо-
пластов способом эксТрузионно-выдувного формования [60] в отноше-
нии учета усадки, выбора материалов, чистоты обработки поверхностей
и т. п. Однако на некоторых особенностях полуформ гофратора необхо-
димо остановиться.
77
Независимо от принципиальной схемы гофратора по-разному выпол-
няются сами полуформы гофратора. Здесь наметилось два подхода:
цельные и составные полуформы. То и другое исполнение имеет свои
достоинства и недостатки. Цельная полуформа надежнее с точки зрения
эксплуатации, но дороже и замена ее сложнее. Составная полуформа,
которая представляет собой обойму с размещенной в ней полуматрицей
в виде вкладыша, гораздо проще в изготовлении, но менее надежна в
эксплуатации; однако она легко заменима.
В последнее время в практике конструирования отдают предпочте-
ние составным полуформам, кроме тех случаев, когда выполнение их
затруднительно, например при вакуумном калибровании. Иногда необхо-
дим соответствующий экономический анализ, так как стоимость полу-
форм составляет существенную часть стоимости гофратора.
В составной полуформе (рис. 4.7) крепление вкладыша 2 к обойме
1 производят с помощью винтов 3, которые размещают либо со стороны
продольной (рис. 4.7, а\ либо со стороны поперечной (рис. 4.7, 6) пло-
скостей разъема полуформ. Конструкция обоймы должна обеспечивать
свободный подход охлаждающего воздуха к вкладышам, которые це-
лесообразно выполнять из алюминиевых и других сплавов, обеспечива-
ющих хороший теплоотвод. Некоторые фирмы [33] просто заливают
алюминиевую полуматрицу в стальную обойму, добиваясь идеального
отвода тепла.
Количество элементов гофротрубы (шагов) в одной полуматрице
или полуформе при цельном
исполнении должно быть крат-
ным шагу цепи или рейки.
Если первый элемент полу-
матрицы начинается со впа-
дины гофра, то полученная
гофротруба имеет более эсте-
тичный вид, так как следы
от стыков полуформ менее
заметны, однако такие полу-
формы более уязвимы при
случайных повреждениях, чем
полуформы, смыкающиеся по
выступам гофра.
Рис. 4.7. Составная полуформа с
креплением оформляющей полума-
трицы винтами:
а — со стороны продольной, б —
со стороны поперечной плоскости
разъема полуформ; 1 — обойма
полуформы; 2 — вкладыш; 3 - винт
78
Взаимная фиксация каждой пары полуформ осуществляется,
как обычно, с помощью колонок, однако колонки должны иметь
сферические закругления на концах, так как смыкание и размыка-
ние полуформ гофратора происходит, как правило, на криволинейных
участках.
В случае применения в качестве рабочей цепи гофратора стандарт-
ной втулочно-роликовой цепи каждые вторые щеки цепи заменяют-
ся кареткой, к которой тем или иным способом крепятся полуформы.
Чаще всего при этом длина полуформы равна двум шагам цепи.
Хотя многие фирмы используют при изготовлении гофраторов нестан-
дартные цепи собственной конструкции, опыт показывает, что стан-
дартные цепи в большинстве случаев обеспечивают достаточную точ-
ность.
С учетом высокой стоимости комплекта полуформ гофратор должен
быть оснащен предохранительными устройствами, исключающими по-
вреждение полуформ или других деталей. Это необходимо, так как при
наладке технологического процесса возможна ситуация, когда полуфор-
мы гофратора наезжают на мундштук головки или кусок гофротрубы
остается в холостой ветви цепи гофратора и т. п. Предохранительные
устройства могут быть выполнены как в виде конечного выключателя,
обесточивающего электродвигатель привода при чрезмерном натяжении
цепи, так и в виде срезной муфты, или продублированы путем электри-
ческой защиты привода. Иногда дополнительно применяют блокирующее
устройство в виде пневмоцилиндра, отбрасывающего гофратор от экст-
рудера при перегрузке [66], однако, на наш взгляд, наиболее правиль-
ным решением блокировки является отключение привода экструдера
при остановке движения рабочей цепи гофратора, когда после срабаты-
вания предохранительного устройства гофратора обесточивается при-
вод экструдера. Это полностью исключает попадание выдавливаемой из
экструдера массы в неподвижный гофратор, что влечет за собой необхо-
димость его разборки и чистки.
Одним из средств, исключающих аварийные ситуации и способст-
вующих быстрой наладке технологического процесса, является меха-
низм центрирования гофратора. Качество работы этого механизма часто
определяет продолжительность процесса наладки.
В табл. 4.1 указаны различные конструктивные варианты гофра-
торов.
Следует отметить, что гофраторы даже одного типа значительно
отличаются друг от друга по исполнению и по схемам охлажде-
ния. Из таблицы видно, что наибольшее распространение получили
двухцепные конструкции гофраторов, характеризующиеся, как пра-
вило, расположением цепей в вертикальной плоскости и воздушным
охлаждением полуформ. Однако в настоящее время нет оснований
считать, что эта конструкция является оптимальной, так как многие
фирмы продолжают активно патентовать свои разработки в данной
области.
79
различными
Таблица 4.1. Конструкции гофраторов, разработ
фирмами и заводами
Наименование фирмы- разработчика | Тип гофратора | Система охлаждения
..Френкише”, „Хеглер”* „Дроссбах” (ФРГ) Вильнюсский завод „Пласта” (СССР) С реечной передачей движения на полу- формы Контактная водяная Индивидуальное охлаждение полуформ с коллекторным распределением воды
„Корма” (Канада), „Вавин” (Нидерланды). „Олмас” (Италия); Борисовский за- вод пластмассовых изделий, „УкрНИИпласгмаш” (СССР); „Металлхем" (Польша) „Олгманс” (ФРГ) Двухцепной Воздушная (с помощью воз- духа, подаваемого вентиля- торами) Индивидуальное охлаждение полуформ с коллекторным распределением воды в замк- нутом цикле
„Монторо” (Италия), Одноцепной НПО „Пластик” (СССР) * С вакуумным калиброванием. Воздушное (с помощью воз- духа, подаваемого вентилято- рами)
4.4. ПЕРФОРАТОРЫ
Среди общего объема выпускаемых гофротруб значительное место за-
нимают ДГТ, которые для того, чтобы выполнять свою функцию, должны
иметь водовводящие отверстия, расположенные во впадинах гофров.
Эти отверстия выполняются на трубе с помощью перфоратора, входяще-
го в технологическую линию для изготовления ДГТ.
Перфораторы можно классифицировать по способу выполнения
отверстий (сверление, фрезерование, пробивание и немеханическая обра-
ботка) и по характеру движения рабочих органов (непрерывно-периоди-
ческого и непрерывного действия).
Необходимо обратить внимание на то, что ряд перфораторов [72,
73] предназначен для перфорирования труб специальной конструкции,
например с винтовым гофром. Эти перфораторы непригодны для работы
на обычных гофротрубах с кольцевым гофром и поэтому в настоящей
работе не рассматриваются как не универсальные. Кроме того, существу-
ют устройства, объединяющие в одно целое гофратор и перфоратор [74—
77], однако подобные решения не получили практического применения
из-за своей сложности и также здесь не описываются. В таких конструк-
циях, как правило, перфорирующие ножи проходят через полуформы
гофратора, а их поступательное перемещение обеспечивается с помо-
щью лекал и пружин.
80
Реализовано лишь одно из указанных устройств [74] с установкой
режущих ножей внутри изготавливаемой трубы непосредственно на
пробке, удерживающей формующий воздух. В данном случае подлежа-
щее перфорации отверстие оформляется вставками, размещенными в
полуматрицах гофратора; внутри готовой трубы при этом получаются
выступы, срезаемые перфорирующими ножами. Кажущаяся простота
этой конструкции влечет за собой удорожание полуматриц гофратора,
сложность запуска и ограничение производительности. Кроме того,
удаляемый материал остается в трубе и его дальнейшее использование
затруднительно.
Из способов выполнения отверстий наиболее часто используются
фрезерование и пробивание. Сверление в последнее время применяют
редко — только тогда, когда требуется повышенная точность выполне-
ния отверстий, например при изготовлении труб для капельного полива
растений (типа „Аквадроп”) [14]. Пробивание осуществляется ножом
в виде заостренной трубки круглого или овального сечения. Недостат-
ком этого способа является то, что при затуплении пробойника выбивае-
мый материал застревает в отверстии в виде клапана, препятствуя прохо-
ду воды. Причем момент затупления не всегда удается заметить сразу,
что приводит к выпуску некачественной продукции. Это усугубляется
еще и тем, что одновременно в работе находится несколько пробойни-
ков, которые затупляются в разное время. Другим недостатком способа
пробивания является то, что выбиваемый материал часто остается внутри
трубы и, таким образом, теряется безвозвратно. Способ фрезерования
свободен от описанных недостатков. Этим способом выполняются отно-
сительно чистые отверстия, а стружка полностью отсасывается и возвра-
щается в производство. Однако на практике используются оба способа.
Что касается выполнения отверстий немеханическими способами
(лазерным, ультразвуковым и т. д.), то эти способы находятся только
в стадии разработки [78] и конкурентоспособность их по отношению
к традиционным приемам пока не ясна.
Необходимо отметить, что к классификации перфораторов по виду
обработки не следует относиться слишком строго, так как во многих
случаях из-за сложности движения рабочих органов трудно однозначно
решить, какой вид обработки является превалирующим.
Работа перфоратора в значительной степени определяется материа-
лом гофротрубы. Так, трубы из ПВХ перфорируются лучше, чем из
ПЭВП, поскольку последний представляет собой вязкий, труднообраба-
тываемый резанием до приемлемой чистоты материал.
Перфораторы непрерывно-периодического действия [79, 80] вклю-
чают в свой состав тянущее устройство, обеспечивающее прерывистое
движение гофротрубы, и кинематически связанное с ним перфорирую-
щее устройство, работающее в момент остановки тянущего устройства
(т. е. отверстия выполняются в тот момент, когда гофротруба неподвиж-
на) . Перфорация может осуществляться любым из описанных способов
выполнения отверстий. Прерывистое движение гофротрубы чаще всего
81
Рис. 4.8. Принципиальная конструктивная схема перфоратора непрерывно-перио-
дического действия с выполнением отверстий пробиванием:
1 — перфорированная гофротруба; 2 — отверстия; 3 — пробойник; 4 — ползун;
5 - эксцентрик; 6 - зубчатая передача; 7 - подающий барабан; 8 - шестерня;
9 — шкив-шестерня; 10 — гофротруба. подлежащая перфорации
достигается путем замены части витков винтовых барабанов, подающих
трубу, цилиндрической нарезкой, в момент контакта которой с гофро-
трубой происходит выстой.
Типичная конструкция перфоратора непрерывно-периодического
действия с выполнением отверстий пробиванием показана на рис 4.8.
Гофротруба /0, подлежащая перфорации, подающими барабанами 7 с
цилиндрическо-винтовой нарезкой прерывисто подается по направлению,
указанному стрелкой. Барабан 7 получает вращение от шкива-шестерни
9 через шестерню 8 и с помощью зубчатой передачи 6 сообщает движение
эксцентрику 5, который связан с возвратно-поступательно движущимся
ползуном 4, несущим пробойник 3. В момент периодической остановки
трубы 10 пробойники 3 пробивают в ней отверстия 2.
Перфораторы непрерывного действия более разнообразны по своим
конструкциям. Общим для них является выполнение отверстий на по-
ступательно движущейся гофротрубе.
В одном из известных конструктивных решений [81] пробойни-
ку перфоратора с помощью дополнительного кулачка придают опережа-
ющее движение в горизонтальном направлении в сторону движения
трубы перед пробивкой отверстия. Хотя эта конструкция изготавливает-
ся серийно и обеспечивает перфорацию на высокой скорости движения
формуемой гофротрубы, она сложна и может надежно работать только
при безукоризненном исполнении.
82
В другой конструкции перфоратора пробойники размещены в зуб-
цах колеса, находящегося в зацеплении с гофрированной трубой, играю-
щей роль рейки [82]. Несмотря на принципиальную простоту такого ре-
шения, оно трудно осуществимо.
Еще одна конструкция [33], реализованная на практике (рис. 4.9),
представляет собой два синхронно вращающихся винтовых барабана 4,
которые непрерывно подают трубу 7, причем на гребнях витков бараба-
нов 4 в некоторых местах укреплены ножи-пробойники 3. Вырубка от-
верстий 2 в трубе 7 происходит при непрерывном ее движении в напра-
влении, указанном стрелкой. Чистота получаемых отверстий недостаточ-
но высока. Барабан 4 получает вращение от шкива-шестерни 6 через
шестерню 5.
Все перфораторы выполняются обычно на один типоразмер гофро-
трубы с возможной переналадкой на другие типоразмеры. Однако такая
переналадка достаточно сложна и поэтому производится редко. Тем не
менее одни конструкции перфоратора позволяют осуществить такую
переналадку легче, чем другие. Это обстоятельство также необходимо
учитывать при анализе перфораторов различных конструкций.
Сравнение конструкций перфораторов непрерывно-периодического
и непрерывного действия обнаруживает некоторое преимущество по-
следних, особенно при больших скоростях движения перфорируемой
трубы, так как серьезным недостатком перфораторов непрерывно-
Рис. 4.9. Принципиальная конструктивная схема перфоратора непрерывного дейст-
гофротруба; 2 - отверстия; 3 — нож-пробойник; 4 - подаю-
1 - перфорнрс
щий барабан; 5 - шестерня; 6 — шкив-шестерня; 7 — гофротруба, подлежащая
перфорации
83
периодического действия является возвратно-поступательное движение
рабочих органов, приводящее при высокой частоте их срабатывания к
быстрому износу и выходу из строя механизма перфорации. Следует
отметить, что этот недостаток присущ и некоторым конструкциям пер-
фораторов непрерывного действия [81 ]. Основной задачей при создании
надежно работающего перфоратора является исключение возвратно-
поступательного движения рабочих органов и переход на способы вы-
полнения отверстий, обеспечивающие требуемую чистоту их обработки.
Проведенный краткий анализ конструкций перфораторов показы-
вает, что пока они далеки от совершенства. Операция перфорации явля-
ется одним из наиболее узких мест в технологии изготовления ДГТ.
4.5. ТИПОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Серийно выпускаемое отечественное оборудование для изготовления
гофротруб представлено тремя линиями для производства дренажных
гофрированных труб из полиэтилена низкого давления (ПЭВП): ЛДГТ
90X30 - 50/75 (индекс 591995), ЛДГТ 90X30 - 90/110 (индекс
593545) и ЛДГТ 125 X 25 - 125/200 (индекс 593542). Первые две циф-
ры в обозначении линии характеризуют диаметр и длину червяка экстру-
дера (длина равна соответственно 30 или 25 диаметрам червяка). Две
вторые цифры указывают минимальный (в числителе) и максимальный
(в знаменателе) наружные диаметры изготавливаемых гофротруб.
Линии ЛДГТ 90 X 30 - 50/75 и ЛДГТ 90 X 30 - 90/110 мало отличаются
друг от друга. Наиболее распространенная линия ЛДГТ 90 X 30 — 50/75
имеет следующие технические характеристики:
Наружный диаметр трубы (номинальный), мм 50, 63,75
Средняя толщина стенки трубы, мм 0,9
Длина трубы в бухте, м, не более Мощность, кВт: 200
общая 196
электродвигателей 161
электронагревателей Производительность, кг/ч, не менее, по трубам диаметром 35
50 мм 108
63 мм 135
75 мм Габаритные размеры, мм: 144
длина 23300 1 500
ширина 1635±50
высота 28601100
Масса, кг
Формующая оснастка предназначена для изготовления ДГТ по ТУ
6-19-224-83. Линия комплектуется одним из трех возможных типораз-
меров оснастки.
Линия оснащена одночервячным экструдером с диаметром чер-
вяка 90 мм и длиной, равной 30 диаметрам (ЧП 90X30). Имеется
устройство для автоматической загрузки и сушки гранулированного
84
материала. Экструдер снабжен обычной трубной головкой с регулиров-
кой разнотолщинности путем перемещения мундштука в поперечном на-
правлении. Мундштук и дорн удлиненные. Нагрев мундштука перед за-
пуском оборудования производится стартовым нагревателем.
Гофратор двухцепной вертикальный с синхронным приводом
обеих цепей. С помощью электропривода механизма перемещения це-
пей они могут сводиться и разводиться, что облегчает наладку и эксплу-
атацию гофратора. Крайние положения цепей ограничиваются конечными
выключателями и механическими упорами. Гофратор оснащен также ме-
ханизмом с электроприводом для передвижения его по раме. Центри-
рующее приспособление обеспечивает соосность гофратора и головки.
Охлаждение гофратора воздушное, от вентиляторов, установленных на
его раме. Общая установленная мощность механизмов и вентиляторов
гофратора - 20 кВт. Линейная скорость перемещения полуформ гофра-
тора бесступенчато регулируется в двух поддиапазонах: от 1 до 10 и от
1,5 до 15 м/мин. Полуформы выполнены из алюминиевого сплава ли-
тьем под давлением. Формование гофротрубы производится сжатым воз-
духом, подаваемым внутрь трубной заготовки через дорн головки и
удерживаемым там с помощью пробки, прикрепленной цепью к дорну.
Ванна охлаждения (оросительная, с обдувом трубы на выходе
сжатым воздухом) устанавливается в технологической линии после
гофратора. Необходимые давление и расход воды (1 м3/ч) обеспечива-
ются с помощью центробежного насоса мощностью 1,5 кВт, смонтирован-
ного под ванной. Расход сжатого воздуха при стандартных условиях —
не более 3 м3/ч. Номинальная длина зоны охлаждения — 3,5 м.
Для перфорации используется перфоратор периодического действия
С выполнением отверстий с помощью пробойников в момент остановки
трубы. Перфоратор включает в себя механизм прерывистой подачи тру-
бы, механизм пробивания и привод, кинематически связанные между со-
бой. Механизм подачи трубы состоит из двух барабанов (кулаков) с
левой и правой резьбой и с шагом, равным шагу перфорации. Часть на-
резки на обоих барабанах выполнена с нулевым углом подъема винто-
вой линии (кольцевая нарезка). Когда перфорируемая труба соприка-
сается с этими участками нарезки барабанов, происходит выстой и.
следовательно, пробивание отверстий. С помощью винтовых участков
нарезки барабанов производится перемещение трубы. Механизм проби-
вания состоит из корпуса, в центре которого расположена центральная
шестерня, передающая вращение на шесть периферийных шестерен, от
которых посредством кривошипно-шатунного механизма получают
возвратно-поступательное движение пробойники в виде заостренных
трубок. За каждый цикл механизм пробивает в трубе шесть отверстий
(шесть рядов перфорации). Привод перфоратора мощностью 2,4 кВт
обеспечивает прерывистое перемещение трубы с линейной скоростью
от 1,5 до 15 м/мин. На перфораторе также установлен счетчик метража.
Двухпозиционное намоточное устройство предназначено для намот-
ки гофротруб в бухты наружным диаметром не более 2000 мм и шири-
85
ной не более 400 мм. Одновременно с намоткой труб на один барабан
производится снятие бухты с другого или ее обвязка. Намоточное уст-
ройство имеет центральный привод мощностью 1,7 кВт с муфтой пре-
дельного крутящего момента. Скорость намотки не более 25 м/мин.
Все основные устройства технологической линии имеют привод от
электродвигателей постоянного тока с бесступенчатым регулированием.
Кроме того, линия оснащена регуляторами скорости, которые коррек-
тируют линейные скорости отдельных устройств при провисании или
внезапном натяжении трубы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
6.
8.
. 9.
10.
И.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
Патури Ф. Растения - гениальные инженеры природы. М.: Прогресс, 1982.238 с.
Тришевский И. С., Клепанда В. В., Хижняков Я. В. Холодногнутые гофриро-
ванные профили проката. Киев: Техника, 1967. 294 с.
Сильфоны (расчет и проектирование)/Под ред. Л. Е. Андреевой. М.: Машино-
строение, 1975.159 с.
Герцог А. А. Гофрированные трубы на автомобильных дорогах. М.: Гушосдор,
1939.112 с.
А. с.197149 СССР. МКИ В29Д23/04. Устройство для производства труб из
термопластов.
Stern field A.//Mod. Plast. Int. 1979. V. 9. № 11. P. 50-61.
Krein HLIliotym. Eng. a. Sci, Mid-April. 1983. V. 23. № 3. P. 285-292.
Проспект фирмы „Хеглер” (ФРГ).
Проспект фирмы „Дроссбах” (ФРГ).
А. с. 907385 СССР, МКИ3 F28F25/02. Ороситель градирни.
Проспект фирмы „Меряет” (Италия).
Заявка 2012424 ФРГ, МКИ3 В29Д23/18, Verfahren zum Herstellen eines bieg
samen Kunststoffschlauches.
Лукинов M. И. Производство керамических дренажных труб. М.: Стройиздат,
1981.215 с.
Заявка 2 335 329 Франция, МКИ2В29Д23/18. Procede et appareil pour la fabrica-
tion de tuyaux d’irrigation goutte-a-goutte en matiere synthetique 4 double paroi.
Пат. 3881851 США, МКИ В29Д23/00. Machines for forming insulation for high
frequency transmitting coaxil lines.
Заявка 2397934 Франция, МКИ2 В29Д23/04. Dispositif d’introduction d’un fil
dans une tete d’extrusion et la conformation d’un tube anuele en matiere piastique.
Каган Д. Ф. Трубопроводы из термопластов. М.: Химия, 1980. 296 с.
Заявка 2362444 ФРГ, МКИ2 В29Д23/04. Verfahren und Vorrichtung zur konti-
nuierlichen Herstellung von Rippenrohren mit glatten Innenkanal.
Пат. 644363 СССР, МКИ2 В29Д23/04. Устройство для изготовления ребристых
груб эксгрудированием.
А. с. 234645 СССР, МКИ В29Д23/04. Установка для изготовления пустотелых
изделий способом раздува.
А. с. 10147 38 СССР, МКИ3 В29Д23/04. Агрегат для непрерывного изготовления
полых изделий из термопластов.
Taga ///British Plastics. V. 10.1963. Р. 566-569.
Тимошенко С. П. Сопротивления материалов/Пер. с англ. В. Н. Федорова.
М-: Наука, 1965.480 с.
Машины для переработки полимерных материалов/Под ред. К. А. Салазкина
М.: Машиностроение, 1964. 210 с.
Амбарцумян С. А. Раэномодульная теория упругости. М-: Наука, 1982. 317 с.
Тимошенко С. П„ Гере Дж. Механика материалов/Пер. с англ. Л. Г. Корнейчу-
ка. М.: Мир, 1976. 669 с.
86
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1986. 512 с.
Беляев Н. М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976- 607 с.
Андреева Л. Е. Упругие элементы приборов. М.: Машиностроение, 1981. 391 с.
Справочник машиностроителя/Под ред. С. В. Серенсена. Т. 3. М.: Машгиз,
1963. С. 651.
Писаренко Г. С., Яковлев А. П., Матвеев В. В. Справочник по сопротивлению
материалов. Киев: Наукова думка, 1975. 704 с.
Вехов П. В. Расчетные формулы для волнистых и складчатых профилей. М.:
Стройиздат, 1964.42 с.
Проспект фирмы „Корма” (Канада).
Бережной Б. В. Трубы из термопластов//Сб. научн. трудов. М : НПО „Пла-
стик”, 1984. С. 55-64.
Косяк Н. 3.//Пласт. массы. 1978. № 3. С. 69.
Косяк Н. 3. Разработка конструкции, технологии изготовления и исследова-
ния свойств спиральновитых труб из нспластифицированного поливинилхло-
рида: Автореф. дис... - канд. техн, наук: 06-01.02. Минск: БЕЛНИИВОДХОЗ,
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
Пат. 1704635 ФРГ. МКИ2 В29Д23/18. Verfahren und Vorrichtung zum Herstel-
len von Kunststoffrohren.
Пат. 1634002 ФРГ, МКИ F16LU/11. Einrichtung zur Herstellung eines aus Kunst-
stoff bestehenden Sicker—Oder Dranagerohres.
Заявка 2125158 Франция, МКИ В29Д23/00. Procede de fabrication de tubes en
mariere plastique a parois ondulees helicoidalement, machine destinee a les realeser
et produits obtenus.
Пат. 2391057 Франция, МКИ2 В29Д23/18. Procede et appareil de fabrication de
conduites en matiere thermoplastique a double paroi,
Пат. 368930 Швейцария, МКИ В29Д23/04. Verfahren und Vorrichtung zur Her-
steliung eines quergerillten, biegsamen Rohres.
Пат. 390530 Швейцария, МКИ В29Д23/04. Verfahren und Vorrichtung zum
Herstellen von Rohren mit Querrillen aus Kunststoff.
Пат. 3776679 США, МКИ2 B29C17/07. Apparatus for the manufacture of
plastic tubing.
Заявка 2449168 ФРГ, МКИ2 В29Д23/04. Verfahren und Vorrichtung zur
Herstellung eines kunststoffrohres.
Пат. 2134844A Великобритания, МКИ3 В29Д23/13. Method and apparatus for
manufacturing blow—moulded plastic pipes.
Пат. 4492551 США, МКИ3 B29C17/07. Apparatus for the production of plastic
pipes with transverse grooves.
Каплун Л. Б., Ким В. С. Формующее оборудование экструдеров. М.: Машино-
строение, 1969.159 с.
Грифф А. Технология экструзии пластмасс./Пер. с англ, под ред. В. В. Лап-
шина.М.: Мир, 1965, 307 с.
Фишер Э. Экструзия пластических масс/Пер. с англ, под ред. С- И. Г да л ина.
М : Химия, 1970. 288 с.
Экструзия/Под ред.В. А. Брагинского. Л.: Химия, 1980. 112 с.
Троицкий И. Д. Производство кабельных изделий. М.: Высшая школа, 1979.
Пат. 320983 СССР, МКИ В29Д23/04. Экструзионная головка для изготовле-
ния двухслойных полимерных труб.
Пат. 656486 СССР, МКИ2 В29Д23/04. Экструзионная головка для изготовле-
ния двухслойных полимерных труб.
Пат. 4.510013 США, МКИ3 В32В31/00. Apparatus for producing multi -walled
thermoplastic tubing.
Оборудование для переработки пластмасс/Под ред. В. К. Завгороднего. М.:
Машиностроение, 1976. 464 с.
Техника переработки пластмасс/Под ред. Н. И. Басова и В. Броя. М.: Химия,
1985. 528 с.
57 Г1ат. 1037697 ФРГ, МКИ В29Д73/04 Strangspritzmaschine zur Herstellung von
Schlauchen.
58 Пат 1908933 ФРГ. МКИ В29Д23/04 Strangpreflkopf zum Strangpressen eines
Schlauches.
59. Automatische Rohrkopfzentrierung//Kunststoffe. 1983. № 1. S. 8.
60 Басов H И. Ким В. С, Скуратов В К. Оборудование для производства
объемных изделий из термопластов М . Машиностроение 1972.272 с.
61. Пат. 4255107 США, МКИ3 В29Д23/18 Control apparatus for producing uniform
thickness corrugated tubing.
62. Переработка полимеров/Под ред. P. В. Торнера. М.—Л.: Химия, 1964. 404 с.
63. Двухстороннее охлаждение труб из термопластов в процессе экструзии. М.:
НИИТЭХИМ. 1985.19 с
64. Пат 507209 СССР. МКИ3 В29Д23/18 Машина для гофрирования пластмас-
совых труб.
65. Заявка 2245470 Франция. МКИ3 В29Д23/04. Extrudeuse pour tubes creux
profiles.
66. Проспект фирмы „Опмас” (Италия).
67. Проспект фирмы „Олтмаис” (ФРГ).
68. Пат. 1504802 ФРГ, МКИ В29Д23/18 Formeinrichtung zum Umformen eines
aus einer Strangpresse plastisch austretenden Hohlstranges aus Kunststoff.
69. A. c. 223294 СССР. МКИ В29Д23/04. Устройство для непрерывного формова-
ния поверхности изделий.
70. Проспект фирмы ...Монторо” (Италия).
71. А. с. 861076 СССР. МКИ’ В29Д23/04 Устройство для гофрирования пласт-
массовых труб.
72. Заявка 2630078 ФРГ, МКИ3 В29С17/10. Vorrichtung um in beliebig emstellba-
rer. Abstanden Oflhungcn in innen und/oder au(3en glatte oder in inner, und/oder
au$e.. mit Oucrwelie yersehere Rohre einzuschneiden und Tropfbev.asserungsrohr
mi* eineeschnittencn Oftnungen.
73. Пат. 573119 СССР, МКИ* B23B5/36. Устройство для прорезки отверстий
на боковой поверхности грубы.
74. Пат. 2409020 ФРГ. МКИ3 В29Д23/18. Verfahren und Vorrichtung zum Her-
stellen dunnwandiger Drainagerohrc aus Kunststoff.
75. Пат. 605532 СССР, МКИ3 В29Д73/18 Устройство для изготовления дренаж-
ных гофрированных труб из полимерных материалов.
76. Пат. “10427 СССР, МКИ’ В29С17/10. Установка для изготовления гофриро-
ванных перфорированных труб.
77. Пат. 4113818 США, МКИ3 В29С17,'iO Drain pipe method.
78. Заявка 2525127 ФРГ, МКИ3 В29С17/10. Verfahren und Vorrichtungen zum
Einbnngen Wassereintrittsoffnungen in Dranrohre.
79. A. c. 1237455 СССР, МКИ3 B29C37/00. Устройство для перфорирования
пластмассовых гофрированных труб.
80. Заявка 2900261 ФРГ, МКИ3 В29С17/10. Vorrichtung zum Lochen von Fal-
tenrohren.
81. Заявка 2652169 ФРГ, МКИ3 B29C17/10- Verfahren und Vorrichtung zum
Herstellen von Kunststoffrohren mit Lochungen in der Rohrwand.
82. Заявка 2179898 Франция, МКИ3 B29C17/10. Dispositif pour la realization
d*une perforation dans les creux d*un tube ondule destine plus particulierement
aux drainages.
83. Пат. 1342435 СССР, МКИ* HO2G3/04. Труба-оболочка из пластмассы для
электромонтажных работ.
84. Пат. 530635 СССР, МКИ F16L11/12. Труба из синтетических материалов.
85. Заявка 3027045 ФРГ, МКИ’ E02D31/02, Flach-Hohlkdrper.
86. Ehnert M.//Kunststoffe. 1983. N» 1. S. 13-16.
87. A. с. 1328222 СССР, МКИ* B29C 47/22. Экструзионная прямоточная головка.