Машина для получения труб со спиральным замковым швом из цельного рулонного проката
Устройство предназначено для снижения себестоимости производства вытягивания металла и изготовления труб. Устройство и способ объединяют два процесса придания формы металлу в один технологический процесс. Предотвращение снижения качества рулонного проката в процессе хранения за счет перфорирования рулонного проката непосредственно перед сборкой изделий обеспечивается посредством того, что вытягивание металла и изготовление трубы осуществляют в рамках единого непрерывного технологического процесса, заключающегося в исходном перфорировании и вытягивании металла с последующим сцеплением его швов для изготовления спиральной трубы. Устройство содержит первый и второй блоки перфоратора, распределитель для приема и вытягивания перфорированного рулонного проката, содержащий первую и вторую направляющие пластины, при этом одна сторона проката поддерживается между первой и нижней направляющими пластинами, а другая сторона проката - между второй и нижней направляющими пластинами, и машину для формирования трубы, для приема вытянутого и перфорированного рулонного проката и изготовления трубы из рулонного проката. 6 н. и 26 з.п. ф-лы, 21 ил.
Настоящая заявка имеет приоритет от даты подачи предварительной заявки на патент США №60/718974, поданной 20 сентября 2005 г., которая включена сюда в полном объеме посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к изготовлению труб и получению труб из вытянутого рулонного проката, обычно стального. Область изобретения также включает, во-первых, получение вытянутого рулонного проката с последующим непосредственным получением труб способом спирального формирования проката, которые могут использоваться для изготовления фильтров любых типов - воздушных, масляных и водяных, а также сепараторов. Такие трубы могут также применяться для устройства систем отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC), а также при производстве глушителей.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Большой потенциал для применения спиральных труб малого диаметра имеется на рынке фильтров, в частности, автомобильных масляных и воздушных фильтров, а также на рынке систем HVAC, в частности, для устройства изолированных систем воздуховодов и глушителей. Данные виды продукции обычно изготавливаются с перфорированными внутренними металлическими цилиндрами диаметром, по меньшей мере, один дюйм, и внешними цилиндрами, основным назначением которых является укладка фильтрующего наполнителя, как правило, бумажного. В связи с существующей необходимостью точной и ровной нарезки таких труб в больших количествах возникает необходимость использования формующего и режущего устройства. Существует несколько известных способов формирования и нарезания труб. Труба может изготавливаться спирально путем намотки непрерывной полосы металла с последующим соединением смежных краев намотанной полосы для образования в трубе замкового шва, как описано в патенте США №4567742. В некоторых машинах для формирования и нарезания труб спиральная труба отрезается путем движения лезвия, расположенного вне трубы, в перекрывающем положении с лезвием, расположенным внутри трубы. В других типах машин для формирования и нарезания спиральных труб используются несколько лезвий либо лезвия вращаются вокруг трубы для разрезания трубы на секции, как описано в патенте США №4706481.
Работа фильтра зависит от качества изготовления спиральной трубы, обычно с отверстием в центральной части фильтра, где на материал воздействует сильный поток воздуха или жидкости, фильтр должен быть надежным и прочным, чтобы выдерживать давление рабочей среды и обладать достаточными характеристиками. Воздушный фильтр состоит из внешней и внутренней перфорированных труб со средой между ними. Концевая крышка закрывает один конец фильтра, в то время как другая концевая крышка закрывает только среднюю поверхность, оставляя центральную часть для входа и выхода. Фильтр очищает за счет создания всасывающей тяги на открытой концевой крышке и пропускания воздуха через фильтрующий наполнитель, который удерживает загрязнения.
Масляные и жидкостные фильтры и сепараторы обычно изготавливаются со сплошной внешней трубой и перфорированной внутренней трубой. Фильтруемая или отделяемая жидкость пропускается через один конец между внешней трубой и средой. Под воздействием давления жидкость проходит через среду, которая удерживает загрязнения, после чего пропускается через перфорированную внутреннюю трубу и выходит из фильтра. Фильтрующий элемент, или среда, обычно представляет собой бумагу, но также может изготавливаться из иных материалов.
В двустенной системе HVAC внешняя труба сплошная, а внутренняя труба обычно перфорированная. Между внешней и внутренней трубами введена изолирующая среда. Назначение этой среды - снижение уровня шума, а также теплопередача между пропускаемым воздухом и окружающей средой. Глушители, изготавливаемые с применением подобных двустенных конструкций, устанавливают в воздуховодах систем HVAC с целью снижения уровня шума. Перфорации в центральной трубе необходимы для обеспечения возможности доступа к фильтру несколькими путями.
Полоса или рулон, используемый для центральной трубы, может перфорироваться независимо, т.е. в ходе отдельной операции. Это, соответственно, требует применения отдельной технологии перфорирования металла. Независимое перфорирование имеет определенные преимущества, заключающиеся, в частности, в том, что рулоны перфорированного листового металла можно собирать и хранить для последующего использования. Однако данный способ обладает и недостатками. Одним из таких недостатков является то, что вытянутый прокат обычно приобретается у производителей, использующих дорогостоящее оборудование, в связи с чем цена вытянутого металла становится высокой по сравнению с рулонным прокатом. Другим недостатком является то, что запасы перфорированного рулонного проката могут скапливаться, тем самым повышая складские расходы и, следовательно, общую себестоимость продукции. Еще одним недостатком является ржавление перфорированной стали. Чем дольше хранится перфорированный рулонный прокат, тем сильнее проявляется данная проблема. Решением данных проблем является перфорирование рулонного проката непосредственно перед сборкой готовых изделий. Такая технология позволит исключить скапливание запасов рулонного проката, предотвратит снижение качества рулонного проката в процессе хранения, поможет сдерживать себестоимость производства и устранит зависимость от поставщиков вытянутого металла с их меняющейся ценовой политикой и графиком поставок.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одним из вариантов осуществления настоящего изобретения является устройство для непрерывного перфорирования рулонного проката и формирования труб. Указанное устройство содержит первый и второй режущие блоки для приема и перфорирования рулонного проката, распределитель для приема и вытягивания перфорированного рулонного проката и машину для изготовления труб для приема вытянутого перфорированного рулонного проката и изготовления трубы из рулонного проката. Второй и первый режущие блоки содержат инструмент для перфорации рулонного проката.
Другим вариантом осуществления настоящего изобретения является устройство для непрерывного перфорирования рулонного проката и изготовления труб. Указанное устройство содержит блок формирования рулона, по меньшей мере, один режущий блок для перфорации рулонного проката, распределитель для приема и разматывания рулонного проката, узел направляющих пластин для изменения формы размотанного рулонного проката, блок приводных валков для протягивания рулонного проката через устройство и машину для формирования труб для формирования трубы из размотанного рулонного проката и нарезки трубы на участки необходимой длины.
Другим вариантом осуществления настоящего изобретения является устройство для непрерывного перфорирования рулонного проката и формирования труб. Указанное устройство содержит блок формирования рулона для формирования сторон проката, первый режущий блок для перфорирования полученного рулонного проката, второй режущий блок для повторного перфорирования полученного рулонного проката, распределитель для приема рулонного проката из второго режущего блока и разматывания, узел направляющих пластин для уплощения размотанного рулонного проката, блок приводных валков для протягивания проката через устройство и машину для изготовления труб для изготовления трубы из размотанного рулонного проката и нарезки трубы на участки необходимой длины.
Другим вариантом осуществления настоящего изобретения является способ формирования труб из рулонного проката в ходе непрерывного процесса. Указанный способ предусматривает обеспечение рулонного проката, формирование краев на противоположных сторонах рулонного проката, введение первого набора перфорационных отверстий в рулонный прокат, введение второго набора перфорационных отверстий в рулонный прокат между отверстиями первого набора перфорационных отверстий и вытягивания рулонного проката и формирование трубы из рулонного проката.
Помимо вышеперечисленных преимуществ настоящее изобретение также обладает преимуществом, заключающимся в разматывании рулонного проката таким образом, что края полосы рулонного материала остаются цельными до изготовления спиральной трубы. Цельные края облегчают процесс изготовления труб и повышают прочность изготавливаемой трубы по сравнению с трубами с полностью вытянутым между краями материалом. Существует большое количество вариантов осуществления настоящего изобретения, из которых лишь немногие представлены в прилагаемых чертежах и обсуждаются в описании ниже. Будет понятно, что чертежи и описания предполагаются как описательные, а не включающие в себя возможные варианты осуществления и что изобретение будет определено приведенными ниже пунктами формулы и их эквивалентами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - вид спереди шовного трубного изделия из вытянутого металла, получаемого в вариантах осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 - вид сбоку одного варианта осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3 - вид сверху листового металла по мере прохождения через оборудование для формирования труб по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4а, 4b и 4с - виды в сечении профиля листового металла по мере обработки в оборудовании для изготовления труб;
Фиг.5 - вид сбоку первой части процесса - блока формирования рулона (БФР);
Фиг.6а, 6b и 7 - виды ротационных штампов, используемых для перфорации листового металла;
Фиг.7а и 7b - соответственно вид сбоку и вид сверху листового металла по мере его перфорации в ходе двух последовательных стадий процесса;
Фиг.8 - вид сбоку ротационных штампов по мере формирования перфорационных отверстий в листовом металле;
Фиг.9 - частичный вид в сечении ведомой части режущего блока;
Фиг.10 - фрагмент вида в разрезе ведущей части первого режущего блока;
Фиг.11а и 11b - виды сбоку режущего блока и регулируемого упора;
Фиг.12а, 12b и 12с - виды в разрезе узла направляющей пластины;
Фиг.13 - схематический вид регулируемой ведущей звездочки, установленной на бобине режущего блока;
Фиг.14 - вид сверху инструментальной оснастки распределителя;
Фиг.14а - вид сбоку удерживающей скобы;
Фиг.14b - вид сверху чередующегося распределителя;
Фиг.14с - частичный вид в сечении Y-Y чередующегося распределителя по Фиг.14b;
Фиг.15 - вид спереди инструментальной оснастки распределителя;
Фиг.16 - машина для приема распределенного сформированного рулонного проката и изготовления из него спиральной трубы;
Фиг.17-18 - процессы изготовления перфорированного вытянутого рулонного проката, непосредственного приема сформированного рулонного проката, изготовления трубы и нарезки трубы на участки необходимой длины;
Фиг.19 - процесс использования нарезанной трубы в различных конечных технологических процессах;
Фиг.20 - фильтр, изготовленный из секции трубы, изготовленной с помощью описанного ниже устройства;
Фиг.21 - труба системы HVAC, изготовленная с помощью описанного ниже устройства.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ И ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство и способ для получения вытянутого металла в виде, непосредственно пригодном для изготовления шовных труб, описаны ниже. Конечный вид изделия приводится на фиг.1. Перфорированная труба 11 изготавливается из листового металла, прошедшего перфорирование и вытягивание. Процесс вытягивания металла предпочтительно содержит стадии формирования краев листового металла таким образом, чтобы края можно было впоследствии соединять для изготовления непрерывного цилиндра необходимой длины. Цилиндр включает вытянутый металл 12а, свернутый в форме цилиндра с краями листового металла, соединяемыми в швы 12b для фиксации цилиндрической формы. Края, формирующие шов, могут вместе занимать около 0,75 дюйма (19 мм) ширины листа, помимо ширины, необходимой для изготовления трубы.
Оборудование, осуществляющее процесс, принимает стальной или алюминиевый рулонный прокат или прокат иного металла или материала по мере необходимости и выдает трубу, вид которой приводится на фиг.1, которая впоследствии предпочтительно автоматически разрезается на участки необходимой длины. Один из вариантов осуществления технологической линии 10, реализующей описываемый процесс, приводится на фиг.2. Оборудование предпочтительно устанавливается неподвижным образом на основании 10а. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения длина технологического оборудования, вид которого приводится на фиг.1, составляет 3 м. В других вариантах осуществления настоящего изобретения технология может потребовать более значительной длины технологического оборудования для изготовления труб из рулонного проката. Первым шагом процесса является прием рулонного проката 14, который предпочтительно подается из разматывателя (не изображен) в блок 13 формирования рулона. Блок формирования рулона принимает плоский рулонный прокат и при помощи ротационных штампов придает рулонному прокату необходимый профиль (сечение) таким образом, чтобы рулонный прокат можно было использовать для изготовления конечной продукции. Во время процесса рулонный прокат приводится в действие приводным валками 15.
Рулонный прокат 14 с необходимым профилем входит в первый блок перфоратора 16а. Первый блок перфоратора содержит ротационные штампы для изготовления первой перфорации рулонного проката, что является частью процесса окончательной "вытяжки" рулонного проката. При необходимости процесс может также включать первую направляющую пластину 16b перед входом во второй блок перфоратора 17а. Направляющая пластина включает штампы или иное формующее оборудование, необходимое для точной регулировки положения рулонного проката перед подачей рулонного проката на следующий шаг процесса. Второй блок перфоратора 17а включает ротационные штампы для изготовления второй перфорации рулонного проката.
Рулонный прокат перфорируется один или несколько раз для достижения горизонтального расширения или вытягивания металла. Этот процесс осуществляется в распределителе 18. Распределитель включает штампы, которые пропускают перфорированный рулонный прокат через постепенно расширяющийся по мере продвижения по распределителю туннель, причем рулонный прокат приводится в движения приводными валками блока распределителя. В предпочтительном варианте используется два блока перфоратора. В общем случае для достижения близкого взаимного расположения перфорационных отверстий необходимо два блока перфоратора с наиболее близко расположенными перфорационными отверстиями на разных блоках перфоратора. Это позволяет использовать более широкие и мощные инструменты. Кроме того, данный подход позволяет исключить необходимость размещения чрезмерно большого количества обрабатывающих элементов инструмента на небольших расстояниях друг от друга и, следовательно, упрощает изготовление инструментов для блоков перфоратора. Хотя существует возможность изготовления близко расположенных друг к другу перфорационных отверстий с использованием одного блока перфоратора, значительно легче избежать воздействия высоких напряжений на инструменты, исключить разрывов и складок рулонного проката и сделать инструменты более экономичными при использовании двух блоков перфоратора вместо одного.
После прохождения через одну или более блоков перфоратора и распределитель рулонный прокат становится перфорированным и после обработки ротационными штампами, по меньшей мере, частично вытянутым в вертикальном направлении, причем металл вытягивается как выше, так и ниже плоскости рулонного проката, помимо горизонтального вытягивания. Таким образом, разравнивающий блок 15, предпочтительно оснащенный приводными валками, используется для разравнивания рулонного проката перед дальнейшей обработкой. При необходимости можно использовать дополнительную направляющую пластину 19 для регулировки положения рулонного проката перед подачей уже перфорированного и вытянутого металла на головку 20 формирования трубы, на которой рулонный прокат будет наматываться, формироваться в цилиндрический рулон и разрезаться на участки необходимой длины.
Для запуска процесса необходимо вручную подать рулонный прокат через, по меньшей мере, одну часть производственной линии. Кроме того, при прохождении рулона по линии в процессе производства может потребоваться прерывать подачу полосы в случае возникновения складок или разрывов. Таким образом, желательно иметь возможность поднимать верхние части направляющих полосы. В связи с этим необходимо предусмотреть способ подъема верхних частей направляющих полосы, например, при помощи маховиков 16с, 19b и 18b для того, чтобы оператор мог поднимать и снимать верхние части направляющих полосы 16b и 19а и верхнюю часть распределителя 18.
На фиг.14 изображена направляющая пластина распределителя (блок распределителя 100, которая может использоваться для вытягивания рулонного проката после перфорации. Направляющая пластина распределителя 100 принимает рулонный прокат (не изображен) после перфорации. Рулонный прокат приводится в движение приводными валками 112. В данном варианте осуществления настоящего изобретения блок распределителя 100 включает две верхние направляющие пластины распределителя 101а и 101b и две нижние направляющие пластины распределителя 102а и 102b. Пластины установлены на основании 108 направляющих пластин, которое может закрепляться на основании 109 распределителя или на основании 10а машины (фиг.2).
Пластина 103 прижимает верхние направляющие пластины 101а и 101b через адаптеры/рукоятки 104 и 105. Для того чтобы прижимать пластину и, следовательно, верхние направляющие пластины, используется фиксированная скоба 106 большого размера (см. фиг.14а), установленная на основании 108 направляющих пластин с возможностью скользящего перемещения в обоих направлениях через отверстие 107. Скоба 106 имеет С-образную форму, открытую с одной стороны, и ее верхняя часть имеет внутреннюю резьбу 106b. На резьбовой части 106b скобы 106 закреплен резьбовой стержень 111. На резьбовом стержне 111 при помощи болта 114 закреплен маховик 113. Для прижимания пластины 103 с целью фиксации верхних направляющих пластин оператору необходимо просто повернуть маховик в направлении вниз. При этом резьбовой стержень 111, закрепленный на резьбовой части 106b скобы 106, прижимает пластину 103 и адаптеры 104 и 105 к верхним направляющим пластинам 101а и 101b. Для того чтобы поднять пластину 103, маховик необходимо повернуть в обратном направлении с целью снятия давления с пластины 103. После этого пластину 103 можно снять при помощи рукояток 104 и 105. Далее верхние направляющие пластины можно снять для загрузки или изъятия полосы из блока распределителя. Силу прижимания пластины 103 можно регулировать таким образом, чтобы на верхние направляющие пластины 101а и 101b оказывалось необходимое давление. Пластина, скоба и маховик также могут использоваться в направляющей пластине 16b.
По мере прохождения листового металла через технологическую линию металл меняет форму, как изображено на фиг.3. Рулонный прокат 14 выходит из блока 13 формирования рулона с фланцем на одной стороне 23 и желобом 24 на другой стороне. После этого рулонный прокат 14 поступает на первый блок перфоратора 16а и перфорируется ротационными штампами с образованием первого набора перфорационных отверстий 21 в соответствии с заданной технологией. Затем рулонный прокат поступает на второй блок перфоратора 17а и вторично перфорируется с образованием второго набора перфорационных отверстий 22, предпочтительно расположенных между отверстиями первого набора перфорационных отверстий 21. После перфорации перфорированный рулонный прокат 14b поступает на распределитель 18. Желоба в штампе (не изображены) вызывают вытягивание металла с образованием в рулонном прокате постепенно расширяющихся перфорационных отверстий 25, 26, 27 ромбической формы. Приводные валки (не изображены) установлены на дальней стороне распределителя 18 для непосредственного протягивания вытянутого рулонного проката 14с через распределитель.
Форма и размер отверстий и процент поверхности, занимаемый отверстиями в вытянутом металле, определяются шириной рулонного проката, количеством перфорационных отверстий и расстоянием между ними и шириной рулонного проката в вытянутом состоянии. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стальной рулонный прокат на участке между упорами 20-27 изначально перфорируется с образованием шести перфорационных отверстий и 7 зон между кромками рулонного проката. Указанные семь зон впоследствии повторно перфорируются в центральных областях с образованием 13 перфорационных отверстий между фланцевой и желобовой кромками рулонного проката.
Форма рулонного проката определяет, насколько легко приводные валки могут протягивать рулонный прокат между несколькими блоками технологической линии. Фланцевая и желобовая кромки рулонного проката также важны, поскольку они будут использоваться для создания замкового шва готового трубного изделия достаточной длины. Один из желательных видов формы или профиля рулонного проката рулонного проката изображен на фиг.4а, 4b, 4с. Как изображено на фиг.4а, сечение 27 рулонного проката на выходе из блока формирования рулона предпочтительно имеет два прямоугольных изгиба относительно плоскости рулонного проката 27. Желобовая сторона 27b предпочтительно имеет дополнительный участок 27с, как изображено на фигуре, изогнутый под углом к прямоугольно отогнутому участку металла. Данный угол может быть любым подходящим от 30° до около 60°. Длины участков 27а и 27с предпочтительно равны, чтобы высота H1 равнялась высоте Н2.
После перфорации, как описано выше, рулонный прокат вытягивается и проходит через приводные валки для разравнивания. Во время этого процесса профиль меняет форму, как изображено на фиг.4b. Профиль 28 меняет форму таким образом, что рулонный прокат 28 имеет форму, изображенную на фиг.4b. Фланец 28а все еще имеет прямоугольный изгиб, который впоследствии будет соединен с желобовой кромкой 28b. Окончательно, после прохождения блока разравнивания, положение профиля 29 рулонного проката регулируется, как изображено на фиг.4с, таким образом, что изгиб 29а фланцевой стороны примерно параллелен внешней части желобовой кромки 29b, что облегчает формирование замкового шва готового трубного изделия в головке 20 формирования трубы.
Ниже будут более подробно описаны отдельные элементы процесса. Как изображено на фиг.5, блок 13 формирования рулона принимает рулонный прокат 14, предпочтительно чистый и без ржавчины. Для облегчения обработки предпочтительно металлического рулонного проката предусмотрена смазочная станция 44. Смазка может осуществляться импульсным способом масляного тумана как сверху, так и снизу или с обеих сторон рулонного проката. Количество смазки, остающееся на рулонном прокате, не должно вызывать проскальзывание рулонного проката по приводным валкам, но должно быть достаточным для обеспечения минимальной силы трения в процессе деформации в блоке формирования рулона или в одной или более направляющих пластинах полосы далее по потоку. Блок 13 формирования рулона предпочтительно состоит из одной или более станций (комплектов ротационных штампов) для формирования профиля рулонного проката, изображенного на фиг.4а. Конфигурация штампов в блоке формирования рулона может выбираться на основе величины деформации, которую должен претерпевать рулон в результате обработки каждым из комплектов штампов, либо определяться иным образом. Блок 13 формирования рулона предпочтительно устанавливается неподвижным образом на платформе 41 основания блока формирования рулона, которая предпочтительно устанавливается на платформе 42 основания машины для установки блока формирования рулона и иного технологического оборудования, как изображено на фиг.2.
Ротационные перфорирующие штампы изображены на фиг.6а, 6b и 7. На каждом блоке перфоратора используется один комплект штампов. Указанные штампы используются для нанесения на листовой металл необходимого рисунка перфорационных отверстий. Для осуществления способа необходим только один комплект перфорирующих штампов или иных режущих приспособлений (например, перфорирующих ножей), но использоваться могут несколько. Также может применяться любая необходимая конфигурация перфорационных отверстий. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения первый набор перфорационных отверстий в листовом металле изготавливается с использованием двух ротационных штампов 50. Каждый ротационный штамп 50 имеет шесть выступающих участков 51, разделенных пятью желобами 52, и центральное отверстие 49. Выступающие участки включают рельефные области или вырезы 51а, как изображено на фиг.8. Когда штампы 50 вертикально совмещаются в блоке перфоратора, выступающие участки одного штампа совмещаются с желобами другого штампа. Это позволяет совмещающимся выступающим участкам перфорировать листовой металл с минимальной деформацией кромок.
Для изготовления второго набора перфорационных отверстий вместе с ротационным штампом 50 может использоваться другой ротационный штамп 45. В данном примере ротационный штамп 45 имеет семь выступающих участков 46, разделенных шестью желобами 47. Штампы 45 и 50 предпочтительно имеют одинаковый диаметр. Выступающие участки 46 ротационного штампа 45 могут иметь аналогичные полукруглые рельефные области, описанные выше для случая ротационного штампа 50. В описываемом варианте осуществления настоящего изобретения штамп 45 имеет такую конструкцию, что перфорационные отверстия, изготовленные штампами 45 и 50, располагаются в центрах областей между перфорационными отверстиями, изготовленными ранее штампами 50. На фиг.7 изображена изометрическая проекция ротационного штампа 50 с центральным отверстием 49 и совмещающими отверстиями 51.
Необходимый рисунок 53 перфорационных отверстий изображен на фиг.7а и 7b. На фиг.7а изображено сечение листового металла 14 после первого и второго перфорирования, а на фиг 7b изображен вид сверху перфорационных отверстий, изготовленных поперек ширины рулона листового металла. Второй комплект штампов изготавливает перфорационные отверстия во внешнем ряду 54b и в каждом втором последующем ряду. Первый комплект штампов изготавливает перфорационные отверстия во втором ряду 55b и в каждом втором последующем ряду. Перфорационные отверстия каждого следующего ряда предпочтительно смещены относительно перфорационных отверстий предыдущего ряда на половину расстояния между перфорационными отверстиями, где расстояние между перфорационными отверстиями представляет собой расстояние от начала одного перфорационного отверстия до начала следующего перфорационного отверстия в том же ряду. В данном примере расстояние между перфорационными отверстиями обозначено J. Каждый ряд перфорационных отверстий предпочтительно находится от соседнего ряда на одинаковом расстоянии, обозначенном К на фиг.7b.
Профиль вытянутого металла изображен на фиг.7а. Как изображено на фиг.7b, первый комплект штампов изготавливает ряд 55b, и профиль металла, смещенный при изготовлении перфорационных отверстий, изображен как ряд 55а на фиг.7а. Следует отметить, что верхние точки ряда 55а совпадают с центрами каждого перфорационного отверстия ряда 55b. Аналогичным образом верхние точки ряда 54а совпадают с центрами перфорационных отверстий ряда 54b. Предпочтительно, чтобы смещение металла в результате перфорирования было одинаковым в верхнем и нижнем направлениях относительно центра рулонного проката 14, как изображено на фиг.7а, с расстоянием в верхнем и нижнем направлениях, равным L/2. Действительное количество смещения определяется толщиной рулонного проката и необходимой степенью вытягивания. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения листовой металл калибра 27 (толщина 0,016 дюйма) перфорируется штампами, смещающими металл примерно на 0,096" верх и вниз относительно плоскости рулона. Штампы изготавливают 13 рядов перфорационных отверстий, разнесенных друг от друга на примерно 0,060 дюйма.
Конструкция штампов позволяет получать перфорационные отверстия, изображенные на фиг.8. Комплект ротационных перфорационных штампов 60 включает одинаковые верхний и нижний штампы 61 и 62. Внешний диаметр 63 штампов между полукруглыми рельефными областями 64 соответствует форме перфорационных отверстий, которые изготавливаются в листовом металле, что видно из совпадения передней (сплошной) линии верхнего штампа 62 и задней (пунктирной) линии нижнего штампа 61. Рельефные области 64 верхнего и нижнего штампов совпадают один раз на длине расстояния между перфорационными отверстиями или на длине сегмента, на котором рельефные области образуют круговой рельеф 65. Эта длина соответствует расстоянию между перфорационными отверстиями, изображенными на фиг.7а и 7b.
Регулировка или совмещение могут быть необходимы для надлежащего позиционирования верхнего штампа относительно нижнего штампа на каждом блоке перфоратора. Регулировочный механизм изображен на фиг.9. Регулировка зубчатого колеса 75 и далее приводного (верхнего) валка или вала 77 осуществляется при помощи раздвоенной конической втулки 76, закрепленной между зубчатым колесом 75 и болтом 78. Регулировка выполняется путем ослабления раздвоенной конической втулки 76 верхнего вала 77 и поворачиванием приводного (нижнего) вала 71 до тех пор, пока желоб нижнего вала не окажется в верхней мертвой точке, как изображено на фиг.8. После этого верхний валок проворачивается до совмещения с нижним желобом, пока штифт не войдет в рельеф 65, как изображено на фиг.8. После этого раздвоенная коническая втулка фиксируется.
Когда верхний и нижний перфорационные штампы находятся в совмещенном положении, полукруглые вырезы на внешних поверхностях выступающих участков совмещаются во время вращения с образованием полных кругов, как изображено на фиг.8. Для контроля этого процесса оператор может осуществить пошаговую работу машины и проверить, можно ли в пространство, образуемое совмещающимися вырезами 64, вставить предельный калибр, имеющий рельеф 65.
Блоки перфоратора и вытягивания рулонного проката приводятся в действие от цепных приводов, расположенных на одной из сторон линии. Таким образом энергию можно подводить к нижнему валку или приводному валу 71 через приводное зубчатое колесо 72. Приводное зубчатое колесо 72 закреплено на приводном валу болтом 73 и стопорной шайбой 73а. Приводное зубчатое колесо 72 сцепляется с ведомым зубчатым колесом 75 через сдвоенную шайбу 72 для приведения в движение ведомого вала 77.
Энергия для работы перфорационного блока подается через систему двойных ведущих звездочек, в которой установлены одинаковые звездочки или зубчатые колеса 80, установленные парно на приводном валу 71 и приводящие вал 71 в движение. На одну из звездочек 80 подается энергия через цепной привод, идущий непосредственно от двигателя или через один или более технологических блоков. Вторая звездочка 80 может передавать энергию на другой технологический блок далее по направлению технологического процесса. Звездочки и цепные приводы являются предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, поскольку синхронизация движения важна для скоординированной работы разных блоков перфорации при использовании более одного блока перфорации. Необходимо соблюдать совмещение первого набора перфорационных отверстий со вторым набором перфорационных отверстий. Если синхронизация не имеет значения, для передачи энергии можно использовать иной пригодный способ, например, шкивно-ременной.
Также важно избегать чрезмерного опускания выступающих участков верхнего штампа и чрезмерного подъема выступающих участков нижнего штампа. Для этого между штампами можно установить регулируемый упор. Как изображено на фиг.11а и 11b, блок перфоратора 16а, установленный на основании 10а, может включать верхний штамп 82 в сборе и нижний штамп 83 в сборе. Регулируемый упор или ограничитель 81 устанавливается между корпусами верхнего и нижнего штампов, чтобы исключить возможность такой регулировки подшипника верхнего штампа, при которой штамп будет опускаться чрезмерно низко, вызывая нежелательное взаимное подрезание штампов. Нижний валок 83 закреплен вертикально, а вертикальная регулировка штампов возможна только для верхнего валка 82. Разделитель 81 устанавливается между подшипниками верхнего и нижнего валков 82 и 83. Регулировка верхнего валка 82 осуществляется ручным вращением резьбового стержня 84 и гайки 85. Гайка 85 находится над блоком перфоратора 16а. На фиг.11а изображен вид сверху разделителя 81, на котором видно, что разделитель 81 имеет отверстия для установки между подшипниками 82 и 83.
Как описано выше, направляющие пластины могут устанавливаться после одного или двух обрабатывающих блоков, изображенных на фиг.2. Направляющие пластины и сборки верхней и нижней направляющих пластин не имеют подвижных деталей, но аналогичны экструзионным матрицам. Металлический рулон или рулонный прокат с достаточным количеством смазки можно протягивать через матрицу для осуществления незначительной корректировки профиля рулона. Типичная направляющая пластина 86 в сборе изображена на фиг.12а. Сбор включает верхнюю направляющую пластину 87 и нижнюю направляющую пластину 88. Верхняя направляющая пластина 87 может устанавливаться на нижней направляющей пластине 88, которая устанавливается на основание направляющих пластин 89. Направляющие пластины 87 и 88 сохраняют профили 87а и 88а рулонного проката.
Для снижения количества разрывов и складок рулонного проката при изменении его формы в сборе направляющих пластин между верхней и нижней направляющими пластинами предпочтительно имеется зазор. Зазор на кромках направляющих пластин (где протягивается неперфорированная часть рулонного проката) должен быть достаточно широким для обеспечения возможности регулировки профиля, но не чрезмерно широким, чтобы выдавленные и вдавленные в результате перфорирования участки не вдавливались в плоскость рулонного проката, и не чрезмерно большим, чтобы не терялся контроль движения рулона. Зазор между верхней и нижней направляющими пластинами должен иметь толщину, не меньшую толщины металла, с допуском в сторону увеличения. Предпочтительно зазор должен быть равен толщине рулона с учетом выдавленных и вдавленных в результате перфорирования участков с допуском в сторону увеличения, равным от около 0,005 дюйма до около 0,020 дюйма.
По мере того как описанные направляющие пластины изменяют форму рулонного проката, для сохранения угловой конфигурации фланцевой и желобовой кромок профиля рулонного проката могут потребоваться дополнительные действия. На фиг.12b изображена направляющая пластина 90 в сборе с основанием 93 направляющей пластины и верхней и нижней направляющими пластинами 91 и 92. (Вид на фиг.12b аналогичен сечению распределителя 100, описанного ниже.) Нижняя направляющая пластина 92 включает дополнительные направляющие элементы 94 и 95, позволяющие сохранять форму фланцевой и желобовой кромок рулонного проката в процессе его прохождения через направляющую пластину в сборе. Профиль вытянутого металла сильно не изменяется, продолжая сохранять шаги профиля 91a, 91b, 92a, 92b. Нижняя направляющая пластина 92 имеет дополнительные направляющие участки 94 и 95. Направляющий участок 94 позволяет сохранять прямоугольный изгиб, необходимый на фланцевой кромке 96, а направляющий участок 95 позволяет сохранять внешнюю конфигурацию 97, необходимую на желобовой кромке. Направляющий участок 95 также может изготавливаться такой формы, которая позволяет сохранять прямоугольный изгиб и внешнюю часть при помощи направляющей, которая более точно соответствует профилю желоба. На фиг.12с изображен "подъем" как один из возможных вариантов деформации внешних кромок рулонного проката при отсутствии необходимого направляющего воздействия в конструкции направляющей пластины в сборе. Если изгиб или "подъем" достаточно значительные, рулонный прокат может в конечном итоге выйти из необходимого положения во время обработки либо может произойти его разрыв или застревание в направляющей пластине или ниже по ходу процесса, что приведет к необходимости прерывания технологического процесса и изъятия дефектного рулонного проката из направляющей пластины или иного технологического оборудования.
Сложный процесс вытягивания металла, описанный выше, может требовать регулировки или точной настройки углового положения штампов одного из первого или второго блоков перфоратора таким образом, чтобы каждая операция перфорирования точно совмещалась с результатом выполнения другой. Одним из способов достижения такого результата является установка регулируемой ведущей звездочки на одном или обоих (предпочтительно только на одном) валках блока перфоратора. На фиг.13 изображена катушка 134 вала, имеющая три шпоночных паза 137 для сцепления со звездочкой 130. Если шпоночные пазы 137 находятся друг относительно друга под углами D, Е и F, то угловое положение звездочки можно регулировать путем выбора необходимого шпоночного паза, который будет определять угловое положение звездочки. Звездочка 130 закрепляется на катушке 134 при помощи четырех болтов 133, вставляемых в отверстия 132 звездочки. Угловое положение звездочки 130 относительно катушки 134 регулируется путем поворачивания регулировочных винтов 136 катушки в сторону зацепляющего выступа 135 звездочки.
Если шпоночные пазы находятся друг относительно друга под углами, отличными от 120°, то оператор может регулировать угловое положение и моменты, когда штампы начинают и заканчивают перфорирование рулонного проката. Важно обеспечить, чтобы блоки перфоратора не выполняли перфорирование рулонного проката одновременно, поскольку это может привести к возникновению нежелательных напряжений в цепи привода. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения углы D, Е и F могут быть равны 132°, 114° и 114°. В других вариантах осуществления настоящего изобретения указанные углы могут быть другими, например, 110°, 120° и 130°. Точная регулировка может осуществляться при помощи имеющихся регулировочных винтов 136.
Блок распределителя изображен на фиг.14 и 15. Распределитель в некоторых аспектах аналогичен описанным выше направляющим пластинам в сборе. Распределитель 100 устанавливается после одной или более сборок перфорирующих валков. На фиг.14 рулонный прокат поступает с левой стороны после второго блока перфоратора 110 и протягивается вправо приводным блоком 112. Распределитель может изготавливаться в виде одиночного верхнего или одиночного нижнего инструментов либо иметь форму, изображенную на фиг.14, с двойными верхними инструментами 101а и 101b и двумя нижними инструментами 102а и 102b. Основа 115 направляющей опоры в сборе закрепляется болтовыми соединениями на основании 108, которое может закрепляться болтовыми соединениями на основании 109 распределителя или основании 10а машины (фиг.2) таким образом, что инструменты распределителя жестко закреплены на месте.
Верхние инструменты 101а и 101b распределителя установлены на пластине 103 при помощи адаптеров или рукояток 104 и 105. Для регулировки усилия прижимания инструментов 101а и 101b распределителя имеется скоба 106, изображенная на фиг.14а, прикрепленная к основанию 108 поперечным креплением 106а, обеспечивающим механическую устойчивость. Скоба может входить и выходить из отверстия 108а. Верхняя часть скобы 106 имеет участок внутренней резьбы 106b, нарезка которого совпадает с внешней резьбой резьбового стержня 111, соединенного с регулировочным маховиком 113. При необходимости регулировки верхних инструментов 101а и 101b распределителя оператор поворачивает маховик в необходимую сторону. По мере вращения маховика и стационарного резьбового стержня 106 давление на пластину 103 и инструменты 101а и 101b увеличивается или уменьшается в зависимости от направления вращения маховика. При поднимании стержня 111 и снятия давления с пластины 103 и инструментов 101а и 101b их можно снимать, передвигать или по мере необходимости регулировать. Следует также отметить, что верхние инструменты распределителя предохраняются от перемещения вверх и вниз во время работы при помощи скобы и пластины. Так, если давление, оказываемое протягиваемым рулоном, направлено вверх на верхние инструменты распределителя, то скоба 106 и пластина 103 предотвращают перемещение вверх. Это позволяет поддерживать постоянное давление на рулонный прокат и инструменты, что обеспечивает необходимую форму проката на выходе из блока распределителя и при подаче на приводные валки 112.
Концевое сечение левой части инструментов распределителя изображено на фиг.15. Основание 115 блока распределителя может закрепляться болтовыми соединениями на основании 108 при помощи болтов, вставляемых в утопленные отверстия 118а и 118b. Горизонтальная регулировка осуществляется при помощи креплений 117а и 117b. Нижний штамп 102а закрепляется при помощи креплений 117 и 119, которые предпочтительно представляют собой болты или резьбовые стержни, вставляемые в отверстия в основании 115 блока распределителя. Профиль нижнего штампа 102а предпочтительно имеет дополнительные участки 102с и 102d, выполняющие функцию направляющих соответственно для фланцевой и желобовой кромок рулонного проката. Зазор 116 между верхним штампом и верхней поверхностью нижнего штампа предпочтительно соответствует толщине металлического профиля, как изображено на фиг.7а.
При помощи фиг.14а и 14b с непрерывной ссылкой на фиг.14 будет описан альтернативный вариант осуществления блока распределителя, включающий распределитель 100а. Распределитель 100а устанавливается на одной линии после одного или более блоков перфорационных валков аналогично описанному выше распределителю 100. В частности, как изображено на фиг.14, рулонный прокат поступает в распределитель 100а после второго блока 110 перфорационных валков и протягивается вправо блоком приводных валков 112. Распределитель 100а включает нижнюю направляющую пластину, которая может иметь форму одиночной направляющей пластины (не изображена) или набора из двух нижних направляющих пластин 102а и 102b, изображенных на фиг.14. Нижние направляющие пластины устанавливаются на основании 115 блока распределителя, которое закрепляется болтовыми соединениями или аналогичными креплениями на основании 108, в свою очередь закрепляемом на основании 109 распределителя, или основании 10а машины для закрепления блока распределителя относительно остальной части машины. Распределитель 100а не требует использования верхних направляющих пластин (инструментов) 101а и 101b, пластины 103 и скобы 106, изображенных на фиг.14а и 14b. Соответственно, технологическая линия 10, содержащая распределитель 100а, содержит меньшее количество деталей, что снижает общую стоимость, массу и сложности технологической линии 10.
Распределитель 100а включает первую и вторую направляющие пластины 140а и 140b, которые поддерживают часть верхней поверхности рулонного проката 14 по мере его прохождения через распределитель 100а. Каждая направляющая пластина 140а и 140b устанавливается съемным образом соответственно на опорных блоках 142а и 142b при помощи креплений 146. Опорные блоки 142а и 142b соединены с нижними направляющими пластинами 102а и 102b или с одной нижней направляющей пластиной (не изображена) при помощи нескольких регулировочных болтов 144, которые можно затягивать и ослаблять при помощи рукояток 145. В других вариантах осуществления настоящего изобретения опорные блоки 142а и 142b могут съемным образом соединяться с основанием 115 опоры направляющих пластин, а не с нижними направляющими пластинами 102а и 102b.
Направляющие пластины 140а и 140b могут изготавливаться из бронзы или иного материала, снижающего трение между направляющими пластинами 140а и 140b и движущимся рулонным прокатом 14. В частности, направляющие пластины могут изготавливаться из бронзы, легированной фосфором, или иного пригодного сплава бронзы. В других вариантах осуществления настоящего изобретения направляющие пластины 140а и 140b могут изготавливаться из никелированной стали или стали с иным пригодным покрытием, снижающим трение и износ между направляющими пластинами 140а и 140b и рулонным прокатом 14. В дальнейших вариантах осуществления настоящего изобретения направляющие пластины 140а и 140b могут изготавливаться из других материалов, как с покрытиями, так и без покрытий, снижающих трение и износ между направляющими пластинами 140а и 140b и рулонным прокатом 14.
Направляющие пластины 140а и 140b могут ориентироваться по существу перпендикулярно друг относительно друга, как изображено на фиг.14с, или, в других вариантах осуществления настоящего изобретения, устанавливаться иным образом для ограничения положения рулонного проката 14 по мере его перемещения через распределитель 100а. В частности, первая направляющая пластина 140а может быть соединена с верхней поверхностью опорного блока 142а таким образом, что первая направляющая пластина 140а установлена в общем параллельно направлению движения Z (фиг.14b) рулонного проката 14 через распределитель 100а. Как изображено на фиг.14с, первая направляющая пластина 140а установлена таким образом, что нижняя поверхность нижней направляющей пластины 140а соприкасается с рулонным прокатом 14 выше или около фланцевой кромки 14а. Между нижней направляющей пластиной 102а и первым опорным блоком имеется паз 150а, в который укладывается выступающая вниз часть фланцевой кромки 14а. Первая направляющая пластина 140а имеет такой относительно нижней направляющей пластины 102а (102b) зазор, величина которого незначительно больше исходной толщины рулонного проката 14, что обеспечивает тесный захват фланцевой кромки 14а рулонного проката 14 в распределителе 100а.
Вторая направляющая пластина 140b может устанавливаться на втором опорном блоке 142b в общем перпендикулярно направлению движения Z рулонного проката 14 через распределитель 100а. Как изображено на фиг.14с, вторая направляющая пластина 140b установлена на внутренней стороне второго опорного блока 142b так, что часть второй направляющей пластины 140b выступает за пределы центральной части 14d рулонного проката 14. Соответственно, по мере перемещения рулонного проката 14 в распределителе 100а нижняя кромка 141b второй направляющей пластины 140b поддерживает выступающие точки желобовой кромки 14с, удерживая желобовую кромку в пределах паза 150b между нижней направляющей пластиной 102а (102b) и вторым опорным блоком 142b.
Как изображено на фиг.14b, профили нижней направляющей пластины 102а (102b) и первой и второй направляющих пластин 140а и 140b расширяются вдоль длины распределителя 100а. Соответственно, по мере расширения профиля рулонный прокат 14 находится под воздействием горизонтально направленного напряжения (вследствие силы, прилагаемой к фланцевой и желобовой кромкам 14а и 14b первой и второй направляющими пластинами 140а и 140b и нижней направляющей пластиной 102а (102b)), которые увеличивают ширину рулонного проката 14 по мере перемещения рулонного проката в направлении Z через распределитель 100а, растягивая перфорационные отверстия 25, 26, 27 (с дополнительной ссылкой на фиг.3). Профили первой и второй направляющих пластин 140а и 140b и нижней направляющей пластины 102а (102b) спроектированы таким образом, чтобы постепенно увеличивать ширину рулонного проката 14 до ширины, необходимой для изготовления труб, с минимальным напряжением, воздействующим на рулонный прокат 14 и одновременным ограничением длины распределителя 100а.
После перфорирования, вытягивания и разравнивания металла с устройством необходимого фланца на одной кромке и желоба на другой кромке рулонный прокат можно подавать, предпочтительно сразу же, на машину для формирования замкового шва путем сворачивания рулонного проката, вставления фланца в желоб, тем самым образуя замковый шов, и формированием шва за счет приложения большого механического усилия к образуемому шву. Данное давление предпочтительно прикладывается как внутренним валком, так и внешним валком, воздействующими на обе стороны шва. Пример машины, принимающей перфорированный, вытянутый и разровненный металл и формирующей трубу из металла, также описывается в данном описании. Описание приводится в заявке на патент США, опубликованной 2003/0230127, принадлежащей подателю настоящей заявки, которая включена сюда в полном объеме посредством ссылки.
Перфорированная, вытянутая и сформированная металлическая полоса поступает в машину для формирования трубы из рулонного проката. Такие машины описаны в патентах США №4706481 и 4924684. Описания устройств для формирования труб, содержащиеся в данных патентах, а также раскрытия в полном объеме включены сюда посредством ссылки. Для изготовления труб из рулонного проката можно использовать и другие машины, включая, без ограничения, описанные в патентах США №4706481, 4711110, 5105639, 5193374, 5257521, 5421185 и 5636541, которые включены сюда в полном объеме посредством ссылки.
Одним из вариантов осуществления машины для приема перфорированного и вытянутого рулонного проката 14 и изготовления из него спиральной трубы изображен на фиг.16. Головка формирования трубы или машина 200 для формирования спиральной трубы включает формирующую головку 241. Формирующая головка 241 устанавливается на основании 242 формирующей головки при помощи прижимных планок 249 и 251 и болтов 253. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения основание формирующей головки закреплено на основании 242 машины. Рельсы 255 используются для перемещения двух режущих лезвий (не изображены) для нарезки готовой спиральной трубы на участки необходимой длины. Одно лезвие предпочтительно устанавливается на переднем торце штанги (не изображена), причем лезвие и штанга находятся внутри сформированной трубы. Другое лезвие устанавливается вне штанги и сформированной трубы. Штанга и лезвия перемещаются с трубой для ее нарезания по мере продвижения. При использовании данной технологии процесс формирования трубы не приходится останавливать для нарезания трубы, которая автоматически нарезается и выгружается из формирующей машины.
Формирующая головка 241 сворачивает металлическую полосу 14 в цилиндрическую спираль со сцеплением противоположных предварительно сформированных кромок полосы 14. Сцепленные кромки сжимаются между поддерживающим валком 243 и прижимным валком 245 для образования замкового шва. Полоса металла, описанная выше, непрерывно перемещается описанными выше приводными валками так, что в результате формируется пустотелая перфорированная труба цилиндрической формы из вытянутого металла, имеющая спиральный замковый шов. Прижимной валок 245 переводится в прижимающее положение и выводится из него стандартным гидравлическим цилиндром 247. Гидравлический цилиндр 247 имеет хомут 257, на котором установлен прижимной валок 245. Хомут закреплен на штоке поршня 263, перемещающегося вовнутрь и вовне головки 261 цилиндра. Головка 261 цилиндра закреплена на корпусе 259 цилиндра при помощи болтов 265. Гидравлический цилиндр 247 оказывает давление на прижимной валок 245 для закрепления замкового шва на трубе фильтра. Лезвия (не изображены) впоследствии нарезают трубу на участки необходимой длины.
Блок-схемы описанных технологических процессов изображены на фиг.17-18. На фиг.17 изображен процесс 120 формирования вытянутого рулонного проката и немедленного использования рулонного проката для изготовления трубы. Рулонный прокат подается 121 с разматывателя на машину для перфорирования и вытягивания предпочтительно металлического (стального или алюминиевого) рулонного проката. Блок формирования рулона или аналогичная формирующая машина формируют фланцевую и желобовую кромки 122 на противоположных сторонах рулонного проката так, что машины, установленные далее по ходу процесса, могут захватывать рулонный прокат. После этого рулонный прокат подается на один или более блок перфоратора, где ротационные "лезвия" или ротационные инструменты типа "пуансон и матрица" изготавливают перфорационные отверстия 123 в металле. После перфорирования рулонный прокат может проходить процедуру изменения формы 124 или "вдавливаться" в необходимую форму для последующей обработки. Если используется вторая процедура перфорирования, то второй набор перфорационных отверстий предпочтительно располагается в центрах областей между первым набором перфорационных отверстий так, что рулонный прокат остается симметричным при вытягивании 125 на последующем шаге технологического процесса.
После вытягивания может потребоваться шаг 126 дополнительного изменения формы или продавливания металла. После этого рулонный прокат или рулон подаются через приводные валки 127, которые проводят рулонный прокат через шаги технологического процесса и разравнивают 128 рулонный прокат по мере его прохождения. Сформированный, перфорированный и вытянутый рулонный прокат немедленно поступает на следующий шаг процесса - машину 129 для изготовления из рулонного проката трубы и нарезки трубы на участки необходимой длины. Таким образом, рулонный прокат через несколько шагов технологического процесса, в ходе которых он вытягивается, после чего вытянутый металл немедленно поступает в машину формирования труб, где сформированный рулонный прокат немедленно используется для изготовления труб необходимой длины с замковым швом.
На фиг.18 изображена блок-схема второй части процесса, в ходе которой вытянутый рулонный прокат формируется в трубу спиральной формы и нарезается на участки необходимой длины. Рулонный прокат проталкивается или протягивается в машину 131 формирования проката, в которой кромки соединяются в замковый шов 132. Рулонному прокату придается спиральная форма 133, и его кромки сцепляются с образованием шва 134. После этого плавающее лезвие или два лезвия нарезают трубу на участки необходимой длины. Дополнительные подробности приводятся в заявке на патент США, опубликованной 2003/0230127.
После нарезания трубы на участки необходимой длины ее можно использовать в качестве элемента различных фильтров, а также глушителей. Как видно из блок-схемы, изображенной на фиг.19, труба, нарезанная на участки необходимой длины, может адаптироваться 141 под различные варианты применения, например, масляный, водяной, воздушный фильтр или глушитель. Процесс адаптации может осуществляться путем нанесения по периметру окружности желобов или элементов иной формы для установки корпуса 142 на трубу и заполнения пространства между корпусом и центральной трубой фильтра фильтрующим наполнителем. Указанный наполнитель может представлять собой стекло, хлопок или иное подходящее вещество для фильтрации определенных нежелательных частиц или загрязнителей. Также в конструкции обычно предусматривается выходная труба 143 с набором отверстий, через которое отфильтрованное масло, вода или воздух могут выходить из фильтра. Таким образом из масла, воды или воздуха могут удаляться загрязняющие частицы. Кроме того, выпускаемый воздух может проходить процедуру звукопоглощения с использованием соответствующего звукопоглощающего наполнителя или наполнителей. Пример фильтра, в частности масляного фильтра, изготовленного из трубы, полученной с использованием вышеописанных устройства и способа, изображен на фиг.20. Фильтр 190 изготовлен из секции трубы 191, полученной с использованием вышеописанных устройства и способа. Труба 191 адаптирована согласно процессу, изображенному на фиг.20, путем нанесения резьбы 195 на внутренней поверхности трубы. Фильтр 190 также включает цилиндрический корпус 192, в котором имеется концевая порция 193 с отверстиями 194, позволяющими отфильтрованному маслу выходить из фильтра. Фильтр также может содержать наполнитель 196, например, хлопок, стекловолокно или иной фильтрующий наполнитель или наполнители внутри фильтра.
Как указано выше, труба, изготовленная в соответствии с вышеописанным процессом, может использоваться в системах HVAC для поглощения шума. По аналогии с воздушным или масляным фильтром, имеющим две стороны, двустенная вентиляционная труба 200 также может иметь две стороны. Как изображено на фиг.21, двустенная вентиляционная труба может иметь внутреннюю сторону 201, изготовленную из вытянутого металла и соединенную замковыми швами 202, и внешнюю сторону 205, имеющую спиральные замковые швы 206, которая также изготавливается с использованием спирального замкового шва, но в данном примере выполнена цельной, без вытягивания. По аналогии с воздушными или масляными фильтрами, в которых используется наполнитель, труба 200 также может содержать наполнитель 203 между внутренней и внешней сторонами 201 и 205. Наполнитель 203 может представлять собой минеральную вату или иной пригодный звукопоглощающий материал и, помимо этого, снижать потерю тепла при прохождении воздуха через трубу. Под минеральной ватой имеется в виду синтетическое стекловолокно, общеизвестное как шлаковата, обычно изготавливаемая на основе аморфных силикатов. Могут также использоваться другие звукопоглощающие или изоляционные материалы, например, обработанная или рыхлая керамическая изоляция или блоки стекловолокна или иного пригодного материала. Изолирующая и звукопоглощающая часть трубы может включать всю трубу или только некоторые ее части для снижения уровня шума по мере необходимости.
Труба 200 может изготавливаться путем формирования сначала внутренней стороны 201 с использованием процесса вытягивания металла и формирования замкового шва, описанного выше. Наполнитель 203 может после этого наматываться на внешнюю часть внутренней стороны 201. Корпус, образуемый внешней стороной 205, может впоследствии устанавливаться на наполнитель. Внешний корпус 205 может изготавливаться из спиральной трубы со швами 206. Однако внешний корпус 205 может также представлять собой цельную трубу из пластика или листового металла без швов, установленную на наполнитель 203 и внутреннюю сторону 201. Внешние кромки 208 могут подгоняться друг к другу встык, оставляться несоединенными или соединяться по мере необходимости для обеспечения наилучших рабочих характеристик.
Специалистам в данной области будет понятно, что не все шаги процесса необходимо выполнять в описанном здесь порядке. Например, рулонный прокат может перфорироваться, вытягиваться и формироваться плоским, без придания кромкам формы желоба и фланца. Фланец и желоб могут изготавливаться, например, в машине для формирования труб, как также описано в заявке на патент США, опубликованной 2003/0230127, принадлежащей подателю настоящей заявки, которая включена сюда в полном объеме посредством ссылки. Однако заявитель нашел, что предпочтительным вариантом является формирование желоба и фланца для облегчения осуществления вышеописанного процесса перфорирования рулонного проката.
Существует большое количество вариантов выполнения указанного способа, используемых для формирования рулонного проката и изготовления труб путем непрерывного описанного выше процесса, лишь немногие из которых были описаны выше. Например, механизмы регулировки многих технологических блоков процесса описаны в виде резьбовых стержней или болтов. Каждый из них может рассматриваться как винтовой механизм для осуществления тонкой регулировки. Соответственно, предполагается, что приведенное выше подробное описание будет рассматриваться как иллюстративное, а не ограничивающее, и что будет понятно, что сущность и объем настоящего изобретения будут определяться приведенными ниже пунктами формулы и их эквивалентами.
1. Устройство для непрерывного перфорирования рулонного проката и изготовления трубы, содержащее первый и второй блоки перфоратора для приема и перфорирования рулонного проката, причем каждый из указанных первого и второго блоков перфоратора снабжен инструментом для перфорирования рулонного проката, распределитель для приема и вытягивания перфорированного рулонного проката, содержащий первую направляющую пластину, вторую направляющую пластину и нижнюю направляющую пластину, причем первая сторона рулонного проката поддерживается между указанной первой направляющей пластиной и указанной нижней направляющей пластиной, а вторая противоположная сторона рулонного проката поддерживается между указанной второй направляющей пластиной и указанной нижней направляющей пластиной, и машину для формирования трубы, для приема вытянутого и перфорированного рулонного проката и изготовления трубы из рулонного проката.
2. Устройство по п.1, которое содержит узел направляющей плиты для полосы для выравнивания рулонного проката, причем указанный узел полосы направляющей плиты расположен в устройстве после первого блока перфоратора или второго блока перфоратора.
3. Устройство по п.1, которое содержит блок формирования рулона для формирования сторон рулонного проката с приданием профиля перед первым блоком перфоратора.
4. Устройство по п.3, которое содержит блок формирования рулона для формирования желоба и фланца на противоположных сторонах рулонного проката.
5. Устройство по п.1, которое содержит блок формирования рулона, предназначенный для приема рулонного проката и имеющий конструкцию, позволяющую формировать боковые стороны на кромках рулонного проката и подавать рулонный прокат со сформированными кромками на первый блок перфоратора.
6. Устройство по п.1, в котором указанные первый и второй блоки перфоратора содержат принимаемый перфорирующий валок и принимающий перфорирующий валок для перфорирования рулонного проката, опорную раму, поддерживающую указанные принимаемый и принимающий перфорирующие валки, регулируемый упор, установленный на указанной опорной раме и поддерживающий разделение между принимаемым и принимающим перфорирующим валками.
7. Устройство по п.1, в котором указанный второй блок перфоратора установлен таким образом, что перфорационные отверстия, изготавливаемые в рулонном прокате вторым блоком перфоратора, расположены между перфорационными отверстиями, изготавливаемыми первым блоком перфоратора.
8. Устройство по п.1, в котором указанный первый или указанный второй блок перфоратора дополнительно содержит ведущую звездочку и вал, на котором установлена указанная звездочка и часть инструмента, причем указанная звездочка выполнена с возможностью регулировки положения инструмента.
9. Устройство по п.1, в котором перед изготовлением трубы из рулонного проката кромки вытянутого перфорированного рулонного проката являются цельными, без вытягивания или перфорирования металла на них.
10. Устройство по п.1, в котором указанные первая и вторая направляющие пластины установлены, по существу, перпендикулярно друг к другу.
11. Устройство по п.4, в котором первая направляющая пластина и нижняя направляющая пластина захватывают рулонный прокат вблизи фланца, а указанная вторая направляющая пластина и указанная нижняя направляющая пластина захватывают рулонный прокат вблизи желоба.
12. Фильтр, содержащий секцию трубы, изготовленной посредством устройства по п.1.
13. Устройство для непрерывного перфорирования рулонного проката и изготовления трубы, содержащее блок формирования рулона для формирования сторон рулонного проката, первый блок перфоратора для перфорирования сформированного рулонного проката, второй блок перфоратора для перфорирования сформированного рулонного проката, распределитель, принимающий рулонный прокат от второго блока перфоратора и вытягивающий рулонный прокат, содержащий первую направляющую пластину, вторую направляющую пластину и нижнюю направляющую пластину, причем первая сторона рулонного проката поддерживается между указанной первой направляющей пластиной и указанной нижней направляющей пластиной, а вторая противоположная сторона рулонного проката поддерживается между указанной второй направляющей пластиной и указанной нижней направляющей пластиной, и при этом первая и вторая направляющие пластины расположены, по существу, перпендикулярно друг другу, узел направляющей пластины для полосы для выравнивания вытянутого рулонного проката, блок приводных валков для протягивания рулонного проката через устройство, машину для изготовления трубы из рулонного проката и нарезки трубы на секции необходимой длины.
14. Устройство по п.13, которое содержит, по меньшей мере, один дополнительный узел узкой направляющей плиты, установленный между первым блоком перфоратора и вторым блоком перфоратора.
15. Устройство по п.13, которое содержит, по меньшей мере, одну станцию смазки.
16. Устройство по п.13, в котором указанный первый или указанный второй блок перфоратора содержит ротационные лезвия или комплект ротационных пуансонов и ротационную матрицу.
17. Устройство по п.13, которое содержит цепной привод, оперативно соединенный с блоком приводных валков для передачи энергии.
18. Устройство по п.13, в котором указанный первый блок перфоратора или указанный второй блок перфоратора содержит инструмент для перфорирования рулонного проката, направляющую звездочку и нижний вал, на котором установлены указанная звездочка и часть инструмента, причем указанная звездочка выполнена с возможностью регулировки положения части инструмента относительно другой части инструмента.
19. Устройство по п.13, в котором, по меньшей мере, один из блоков перфоратора, блок распределителя, узел узкой направляющей плиты и узел направляющей плиты дополнительно содержит, по меньшей мере, один винт ручной регулировки для регулировки устройства.
20. Способ непрерывного изготовления трубы из рулонного перфорированного проката, включающий обеспечение рулонного проката, формирование желоба и фланца на противоположных сторонах рулонного проката, изготовление первого набора перфорационных отверстий в рулонном прокате, изготовление второго набора перфорационных отверстий между первым набором перфорационных отверстий и вытягивание рулонного проката с помощью распределителя, содержащего первую направляющую пластину, вторую направляющую пластину и нижнюю направляющую пластину, причем фланец рулонного проката поддерживается между указанной второй направляющей пластиной и указанной нижней направляющей пластиной, изготовление трубы из рулонного проката.
21. Способ по п.20, который предусматривает нарезку рулонного проката на участки необходимой длины как часть непрерывного процесса.
22. Способ по п.20, который предусматривает изготовление из рулонного проката разрезанных участков трубы и добавление наполнителя для изготовления фильтров из разрезанных участков трубы.
23. Способ по п.20, который включает выравнивание рулонного проката после изготовления второго набора перфорационных отверстий.
24. Способ по п.20, в котором перед изготовлением трубы из рулонного проката кромки рулонного проката являются цельными, без вытягивания или перфорирования металла на них.
25. Фильтр, содержащий секцию трубы, изготовленной способом по п.21.
26. Устройство для непрерывного перфорирования рулонного проката и изготовления трубы, содержащее блок формирования рулона, размещенный для приема рулонного проката и выполненный для формирования желоба и фланца на противоположных сторонах рулонного проката, первый и второй блоки перфоратора для приема и перфорирования рулонного проката, каждый из которых содержит инструмент для нанесения множества горизонтально выровненных перфорационных отверстий на рулонном прокате, распределитель для приема и вытягивания перфорированного рулонного проката, содержащий первую направляющую пластину, вторую направляющую пластину и нижнюю направляющую пластину, причем фланец рулонного проката поддерживается между первой направляющей пластиной и нижней направляющей пластиной, а желоб рулонного проката поддерживается между указанной второй направляющей пластиной и указанной нижней направляющей пластиной, а также направляющую пластину для полосы для уплощения распределенного рулонного проката.
27. Устройство по п.26, в котором один из первого и второго блоков перфоратора содержит принимаемый перфорирующий валок и принимающий перфорирующий валок для перфорирования рулонного проката, опорную раму, поддерживающую указанные принимаемый и принимающий перфорирующие валки, регулируемый упор, установленный на опорной раме и поддерживающий разделение между принимаемым и принимающим перфорирующими валками.
28. Устройство по п.26, в котором второй блок перфоратора установлен таким образом, что перфорационные отверстия, изготавливаемые в рулонном прокате вторым блоком перфоратора расположены между перфорационными отверстиями, изготавливаемыми первым блоком перфоратора.
29.Устройство по п.26, в котором первая и вторая направляющие пластины расположены, по существу, перпендикулярно друг другу.
30. Устройство по п.27, в котором указанный первый или указанный второй блок перфоратора содержит ведущую звездочку и вал, на котором установлена указанная звездочка и часть инструмента, причем указанная звездочка выполнена с возможностью регулировки положения инструмента.
31. Устройство по п.27, которое содержит, по меньшей мере, один блок приводных валков для протягивания рулонного проката через устройство.
32. Устройство по п.27, которое содержит, по меньшей мере, одну дополнительную направляющую пластину для полосы, расположенную между первым блоком перфоратора и вторым блоком перфоратора.
