RO106912B1 - Îmbinare de tuburi - Google Patents

Description

Invenția se referă la o îmbinare a tuburilor din material plastic, din metal și din alte materiale asemănătoare, unde capătul în care se introduce tubul spre îmbinare este asemeni unei patrițe, redus la diametrul exterior, cu formarea unei zone conice de racordare la dimensiunea diametrului interior al tubului următor care servește ca matriță.

Din invenția descrisă în brevetul german 21 20 163 (AS) este cunoscut un procedeu pentru realizarea de tuburi din material plastic, care sunt îngustate la o extremitate ascuțită și care sunt introduse cu această parte îngustă în deschiderea liberă a tubului următor. Aceste tuburi cunoscute sunt folosite, de exemplu, ca burlane de scurgere legate de jgheaburile acoperișului. In conformitate cu acest procedeu se realizează, într-o primă fază, tubul, care, într-o a doua fază, este apoi lărgit pe un dispozitiv de calibrare și în continuare răcit. După aceea, într-o a treia fază, extremitatea liberă a unei porțiuni de tub tăiată este încălzită aproximativ la temperatura de lărgire și este trecută în această stare peste un dorn răcit, al cărui diametru corespunde aproximativ cu aceia al brosei la confecționarea tuburilor. Prin răcirea extremității tubului, acesta se contractă pe domul răcit și diametrul exterior al zonei înguste ajunge în acest fel aproximativ la dimensiunea deschiderii libere a tubului lărgit.

Procesul de contractare a extremității tubului are ca efect obținerea unei zone de racordare conică între extremitatea de introducere îngustată și tubul lărgit.

Atunci când burlanele astfel confecționate sunt introduse unul într-altul, această zonă conică .de racordare atinge capătul liber al extremității tubului următor, în speță al extremității acestuia împinsă peste zona de introducere, astfel încât tuburile sunt menținute în poziția lor. Acest procedeu poate fi aplicat la burlanele jgheaburilor de acoperiș, datorită faptului că în respectivele zone ale instalației, constituită din segmente de tub suprapuse, singura forță care acționează este greutatea tuburilor introduse unul în celălalt. Astfel de îmbinări ale tuburilor nu rezistă la o solicitare suplimentară, deoarece în cazul creșterii forței care acționează, extremitatea tubului care servește ca matriță tinde să se umfle, respectiv să se spargă, astfel încât s-ar distruge îmbinarea realizată între tuburi.

Scopul invenției de față este realizarea unei îmbinări de x tuburi, care să poată fi solicitată la presiune până la limita de încărcare a tubului. In conformitate cu invenția, se propune în acest scop ca pe zona de racordare conică de la extremitatea îngustată de introducere până Ia diametrul propriu-zis al tubului să fie formată cel puțin o zonă de oprire cu o suprafață opritoare pentru fața frontală a tubului următor.

Este avantajos ca această zonă opritoare să corespundă în înălțime cu diametrul tubului și sa fie amplasate pe suprafața ei opritoare, perpendicular pe axa tubului, într-o variantă de execuție deosebită, suprafața opritoare poate fi amplasată și înclinat față de axa tubului. în acest fel, rezistența la presiune a îmbinării poate fi îmbunătățită.

Zona opritoare poate fi constituită din adaosuri opritoare, care să fie repartizate uniform pe perimetrul zonei de racordare.

Adaosurile opritoare pot fi separate între ele de către niște zone parțiale ale unei zone conice de racordare. în locul adaosurilor opritoare, zona opritoare poate fi alcătuită și din refulări de formă inelară ale peretelui, amplasate pe perimetrul zonei conice de racordare. Aceste refulări ale peretelui aflate pe zona de racordare pot fi sprijinite suplimentar de către niște nervuri de sprijinire axiale. în fine, mai există posibilitatea ca zona opritoare să fie al cătuită dintr-un inel de rezemare orientat în sens contrar conicității zonei de racordare și care să fie prevăzut pe zona conică de racordare, astfel încât să reziste la presiune.

A îmbinarea conform invenției apare ca o îmbinare cu manșon interior de introducere și poate fi aplicată îndeosebi rețetelor de tubulaturi cu posibilitatea de prelungire în exteriorul șanțului. în acest caz, este necesar ca tuburile să prezinte o suprafață exterioară lisă cu care să poată fi împinse sau trase într-un canal din pământ. Astfel de canale din pământ sunt realizate înainte de introducerea conductei tubulare, cu instalații de perforare a solului, instalații de tip rachetă sau prin procedee de spălare.

Dacă se folosește un procedeu de tragere, atunci rețeaua tubulară, constituită din mai multe tuburi izolate, trebuie să fie atașată unui cablu sau unui lanț, pentru ca tuburile separate să nu se distanțeze la tragerea prin canalul din pământ din cauza frecării dintre suprafața tubului și sol. Forța precomprimării axiale necesare depinde de diametrul tubului, de lungimea maximă a coloanei tubulare și, în ultima instanță, și de procedeul cu care a fost realizat canalul din pământ. în acest caz, solicitarea la compresiune axială maximă care poate fi admisă pentru coloana tubulară rezultă, în esență, din rezistența la flambaj a fiecărui tub din rețeaua tubulară, respectiv din siguranța de clocaj a acestora, care depinde, la rândul ei, în esență, de diametrul și de grosimea pereților fiecărui tub.

Cercetările practice au arătat că, de exemplu, Ia un tub cu diametru exterior de 110 mm și cu grosimea peretelui de

3,2 mm, îmbinarea trebuie să fie precomprimată maximum cu cca. 2 t.

în cazul unui tub standardizat pentru protecția cablurilor, confecționat din PVC și având dimensiunea de 110 x 3,2 mm, se poate indica ca forță maximă de compresiune de scurtă durată admisibilă pentru materialul folosit 90 N/mm². Un astfel de tub are la un diametru exterior de 110 mm și o grosime a peretelui de 3,2 mm o supra□ față în secțiune transversală de 1.073 mm . De aici rezultă prin calcul o posibilitate maximă de solicitare la compresiune pe direcție axială de 96.580 N sau de 9,6 t. Astfel, posibilitatea maximă admisibilă de solicitare la compresiune are o valoare de

4,8 ori mai mare decât forța de precomprimare axială de așteptat. Astfel, este posibil ca suprafețele solicitate axial la compresiune să fie reduse fără probleme la jumătate, fără ca să apară o suprasolicitare a materialului în locurile solicitate la compresiune.

în acest fel, alcătuirea, conform invenției, a îmbinării de tuburi, suprafața de contact poate fi redusă prin formarea adaosurilor din zona extremității introduse la circa 50%. încercările la compresiune efectuate pe astfel de îmbinări ale tuburilor au arătat ca și la reducerea suprafețelor de contact supuse la compresiune cu 50%, la apariția unor presiuni mai mari, îmbinarea nu cedează, adică cele două tuburi nu alunecă unul peste celălalt, ci fie coloana tubulară flambează, fie apare o docare axială a tubului. De aici rezultă câ solicitarea superficială apărută în manșon în urma solicitării axiale la compresiune nu constituie o problemă nici în cazul realizării suprafețelor de contact cu adaosuri prin presare, așa cum se propune în conformitate cu invenția.

Pentru modul de acționare a îmbinării tuburilor conform invenției este esențial faptul ca segmentele de tuburi introduse unul în altul trebuie să fie fixate astfel încât axele lor să fie centrate, pentru ca suprafețele frontale ale tuburilor care transmit presiunea să prezinte un contact optim și la partea exterioară a tubului să nu apară o joantă perturbatoare, care ar putea să împiedice împingerea coloanei tubului în canalul din pământ. Această centrare a extremităților tubului solicitate la compresiune preia extramitatea îngustată a tubului al cărei diametru exterior corespunde cu diametrul interior al tubului următor. La extremitatea îngustată a tubului care servește ca manșon interior, apare, prin urmare, o îngustare a secțiunii transversale, care necesită o trecere continuă de la îngustare la diametrul interior normal al tubului, pentru ca ulterior sâ poată fi introduse prin tragere conducte sau cabluri în sistemul de tuburi introdus din pământ, fără să apară vreo problemă. Această trecere continuă este realizată la extremitatea îngustă de introducere printr-o teșire, pe când în zona opritoare această trecere continuă este realizată prin procedeul de formare a îngustării. In acest caz trebuie acordată atenție faptului că lățimea zonei opritoare realizată prin formare nu trebuie să fie prea mare, deoarece prin realizarea prin formare a zonelor opritoare se pierde în oarecare măsură trecerea continuă la îngustarea tubului. De acest lucru trebuie ținut seama îndeosebi atunci când zona opritoare este constituită din adaosuri opritoare separate.

Rezultă că aici stau față în față două condiții privind posibilitatea de realizare tehnică: pe de o parte, lățimea adaosurilor este bine să fie cât mai mare, pentru ca suprafața de contact a extremității tubului cu care se realizează contactul să fie cât mai mare, pe de altă parte, lățimea adaosurilor nu trebuie să depășească o anumită valoare, pentru a nu influența negativ racordarea continuă în interiorul tubului într-o prea mare măsură.

Din încercările efectuate a rezultat că este bine ca lățimea adaosurilor să fie cam de cinci ori grosimea nominală a peretelui tubului și ca distanța dintre diferitele adaosuri să fie practic apropiată de lățimea adaosurilor.

în desen sunt reprezentate exemple schematice de realizare ale îmbinării tuburilor conform invenției. Figurile reprezintă următoarele:

- fig. 1. secțiune parțială prin extremitatea tubului care servește ca patriță cu niște adaosuri amplasate pe zona conică de racordare;

- fig. 2, secțiune parțială, conform fig.l, cu niște adaosuri formate în zona conică de racordare;

- fig. 3, secțiune parțială, conform fig.l, cu un inel de presiune format perimetral înaintea zonei conice de racordare;

- fig. 4, secțiune parțială, conform fig.3, cu niște nervuri de rezemare axială inelului de presiune;

- fig. 5, secțiune parțială prin extremitatea tubului care este patrița, cu un inel de presiune fixat pe zona de racordare conică.

în fig. 1 este reprezentată extremitatea 1 a tubului servind ca patriță cu extremitatea tubului 11 și cu îngustarea 12. Pe extremitatea liberă a îngustării 12 este arătată zona de racordare conică 121, pe când în zona de racordare de la îngustarea 12 la tubul 11 este formată zona conică de racordare 111.

Zona opritoare este constituită, după cum se arată în figură, din adaosurile opritoare 2, care sunt extinse pe întreaga zonă a racordării 111. Adaosurile 2 sunt refulate cu ajutorul forței mecanice, din zona conică de racordare, zona celei mai mari refulări găsindu-se la începutul extremității de îmbinare îngustate 12. Această zonă de refulare maximă constituie totodată suprafața opritoare 21 pentru extremitatea frontală, nereprezentată, a tubului următor.

Alcătuirea adaosurilor ca în figură, cele notate cu 2, asigură cea mai favorabilă transmitere a sarcinii date de tubul următor, nereprezentat în figură, respectiv de suprafața secțiunii transversale a acestuia în contact cu adaosurile 2. In această situație, de la suprafața 21 supusă la presiunea adaosurilor 2 este realizată o racordare directă, dreapta, cu tubul următor, corespunzând întregii grosimi a peretelui. La această variantă de execuție nu apar prin urmare nici un fel de forțe nefavorabile de flambaj, docare sau de înconvoiere.

In varianta de execuție reprezentată în fig.2, aceleași elemente au fost notate identic. Spre deosebire de reprezentarea din fig.l, adaosurile 2 nu sunt amplasate aici pe toată zona racordării conice, ci sunt amplasate doar în această zonă. Formarea adaosurilor 2 este mai favorabilă în varianta de execuție reprezentată aici, însă transmiterea efortului de la suprafață de presiune 21 prin intermediul adaosului 2 la tubul următor 11 este mai nefavorabilă, deoarece forțele trebuie să fie deviate prin forma adaosului în zona conică de racordare. Există însă domenii de aplicare a îmbinării tuburilor conform invenției, la care posibilitatea de solicitare la compresiune nu stă pe primul loc și la care, în esență, se cere o centrare a celor două tuburi îmbinate între ele.

In această situație, este suficientă prevederea unor adaosuri conform fig. 2.

Cele spuse în legătură cu forma adaosurilor, conform fig. 2, sunt valabile și pentru alcătuirea prezentată în fig. 3. Zona de contact cu suprafețele opritoare nu se găsește în această variantă de realizare în zona de racordare 3, ci se află în forma unui inel de presiune 4 perimetrul aflat înaintea zonei de racordare conice 3. In acest caz suprafața opritoare este notată cu 41.

In conformitate cu varianta de realizare din fig. 4, zona opritoare 4 din fig. 3 este prevăzută cu niște nervuri de sprijinire suplimentare 42, care sunt amplasate în lungul zonei de racordare conice 3, fiind rezemate de tubul 11 prin intermediul acestora. In fig. 5 s-a renunțat la formarea de adaosuri sau de zone opritoare în sau înaintea zonei de racordare conice 3. In acest caz, zona opritoare 4 este alcătuită dintr-un inel de rezemare amplasat invers în raport cu zona de racordare conică 3. Acest inel dc rezemare este fixat în exterior pe zona conică de racordare, de exemplu prin lipire, sudare etc.

îmbinarea tuburilor, conform invenției, poate fi reprezentată prin realizarea unui manșon de introducere interior la tuburile din materiale termoplastice în instalația de extrudare. Pe lângă extrudare, poate fi folosit pentru realizarea unor astfel de tuburi și procedeul de turnare prin centrifugare. Acest procedeu este interesant îndeosebi la realizarea de tuburi scurte, de exemplu, pentru procedeul relining.

La tuburile confecționate prin extrudare, îngustarea poate fi realizată cu scule corespunzătoare de realizare a manșoanelor în cadrul sau în afara instalației. Prin procedeul de realizare a mufelor pot fi confecționate în acest caz și adaosurile pentru suprafețele opritoare. O altă posibilitate pentru realizarea îmbinării, conform invenției, este dată de procedeul de suflare. în acest caz, extremitatea îngustată este prevăzută ulterior, de exemplu, cu o nervură perimetrală, conform fig. 3 și 4, realizată prin suflare. Aceste variante pot fi realizate și în procedeul de turnare prin centrifugare.

Revendicări

Claims (6)

1. îmbinare de tuburi din material plastic, metal și alte materiale asemănătoare, extremitatea de introducere a tubului formând o patriță redusă în diametrul ei exterior cu o zonă conică de racordare la dimensiunea diametrului interior al tubului următor care servește ca matriță, caracterizată prin aceea că, pe zona conică de racordare (3), de la extremitatea îngustată de introducere (12) până la diametrul propriu-zis al tubului (11), este formată cel puțin o zonă de oprire (2,4) pe direcția reducerii circumferinței, cu o suprafață opritoare (21,41) pentru suprafața frontală a tubului următor.

2. îmbinare de tuburi, conform reven- 5 dicării 1, caracterizată prin aceea că zona opritoare (2) este constituită din niște adaosuri opritoare, repartizate în mod uniform pe perimetrul zonei de racordare (3).

3. îmbinare de tuburi, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că zona opritoare (4) este formată dintr-o refulare inelară amplasată perimetral pere- telui din zona conică de racordare (3).

4. îmbinare de tuburi, conform revendicării 3, caracterizată prin aceea că refularea peretelui este sprijinită suplimentar de către niște nervuri axiale de sprijinire (42) amplasate pe zona de racordare (3).

5. îmbinare de tuburi, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că zona opritoare (4) este alcătuită dintr-un

10 inel de rezemare amplasat contraconic în raport cu zona conică de racordare, fixat rezistent la presiune pe zona conică de racordare (3).