СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОСЛОЙНЫХ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к соединениям и фитингам для труб, а конкретно к соединительным устройствам из полимеров для многослойных металлополимерных труб в трубопроводах систем водоснабжения и отопления.
Известны устройства для соединения полимерных труб (http://www.jarus-russia.ru/148.html), которые наряду с простотой изготовления имеют недостаток, заключающийся в том, что не обеспечивают достаточной надежности и долговечности соединения при длительном воздействии действующих в трубопроводах динамических и термических нагрузок.
Известно устройство для соединения многослойных композиционных труб (Свидетельство на полезную модель №85604, RU, 10.08.2009 г., F16L 13/00). Данное устройство выполнено в виде муфты с внутренним крепежным элементом с цилиндрическим гнездом, охватывающим внутреннюю, торцевую и внешнюю поверхности трубы, причем с внутренней стороны цилиндрического гнезда установлен армирующий цилиндр из металла или полимера с большей термостойкостью, чем материал муфты.
Использование в конструкции устройства армирующего цилиндра имеет следующие недостатки:
- уменьшается проходное сечение устройства, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления потоку транспортируемой через соединение жидкости;
- из-за плохой адгезии и разных коэффициентов теплового расширения разнородных материалов (металла и полимера, или двух разных полимеров) возможно отделение армирующего цилиндра от внутренней поверхности устройства во время его эксплуатации и, как следствие, засорение трубопровода, изготовленного с использованием данного устройства;
- усложняется технологический процесс изготовления данного устройства.
Известно устройство для соединения многослойных композиционных труб (Патент RU №93127, F16L 13/00, 20.4.2010), выполненное в виде муфты с внутренним крепежным элементом с цилиндрическим гнездом, охватывающим внутреннюю, торцевую и внешнюю поверхности трубы, в стенки цилиндрического гнезда запрессован или установлен при литье муфты закладной нагревательный элемент для расплавления внутреннего, наружного и торцевого слоев муфты и трубы с выведенными наружу муфты клеммами для подключения к источнику постоянного или импульсного электрического тока.
При нагреве до температуры плавления материала муфты линейное температурное удлинение закладного нагревательного элемента может привести к сближению его витков и формированию групп перегрева локальных участков, что приведет к увеличенному глубинному прогреву трубы и муфты, и как следствие, к деформации их поверхностей.
Известно устройство для соединения многослойных композиционных труб (Патент RU №2380603, F16L 13/00, 27.01.2010), выполненное в виде муфты с внутренним крепежным элементом с цилиндрическим гнездом, охватывающим внутреннюю, торцевую и внешнюю поверхность трубы.
При сварке данного устройства с трубой во время его предварительного нагрева имеется прямой контакт нагревательного инструмента и концов внутренней стенки крепежного элемента устройства, которые становятся пластичными и под давлением избытка расплавленного полимера при совмещении трубы с цилиндрическим гнездом устройства деформируются, уменьшая, тем самым, площадь сечения проходного отверстия соединения труб. Избыток расплавленного полимера выдавливается во внутреннюю часть устройства, что также приводит к уменьшению площади сечения проходного отверстия соединения труб. Это, в свою очередь, приводит к увеличению гидравлических потерь и увеличению шумов при транспортировке жидкости по трубопроводу.
Наиболее близким аналогом является соединительное устройство для труб из композиционных материалов (Патент RU №92140, F16L 13/00, 10.03.2010) выбранное в качестве прототипа, имеющее не менее двух присоединительных элементов для конечных участков соединяемых труб в виде цилиндрических посадочных гнезд без армирующих элементов.
При использовании данного устройства во время его нагрева из-за прямого контакта нагревательного инструмента с внутренней стенкой цилиндрического посадочного гнезда, ее конечные участки становятся пластичными и под давлением избытка расплавленного полимера при совмещении конечного участка трубы с посадочным гнездом устройства деформируются, уменьшая, тем самым, площадь сечения проходного отверстия соединения труб. Избыток расплавленного полимера будет выдавливаться во внутреннюю часть устройства, также уменьшая площадь сечения проходного отверстия соединения труб. Это приводит к увеличению гидравлических потерь и увеличению шумов при транспортировке жидкости по трубопроводу. Кроме того, из-за цилиндрической формы посадочного гнезда затруднено извлечение устройства из прессформы при его изготовлении.
Технический результат, достигаемый в заявленной полезной модели, заключается в повышении качества и надежности соединений труб, выполненных с использованием данного устройства, в уменьшении гидравлического сопротивления в соединениях труб, в технологичности устройства, в расширении арсенала устройств для соединения труб из полимерных материалов.
Указанный технический результат достигается тем, что соединительное устройство для труб из композиционных материалов, показанное на рисунке (фиг.1), имеет не менее двух присоединительных элементов для конечных участков соединяемых труб, каждое из которых выполнено с посадочным гнездом в виде соосного с внутренним отверстием присоединительного элемента кольцевого паза с цилиндрической стенкой 2 со стороны наружной поверхности присоединяемой трубы, и конической, усеченной по плоскости торца присоединительного элемента, стенкой 1 со стороны внутренней поверхности присоединяемой трубы.
Использование полезной модели поясняется рисунком (фиг.2). Конечные участки труб 1 и 3 соединяются устройством 2 после предварительного нагрева конечных участков соединяемых труб и предварительного нагрева поверхностей посадочных гнезд устройства до температуры плавления с помощью применяемого для этих целей оборудования, например, аппарата для муфтовой сварки типа 1045/TF фирмы O.M.I.S.A (Итaлия) (http://omisa.ru/index/cataloque/showitem.php?id=87), и охлаждаются в соединенном состоянии в естественных условиях. При этом из-за отсутствия непосредственного контакта поверхности нагревателя сварочного оборудования с конечным участком конусной стенки посадочного гнезда соединительного устройства не происходит его деформации, а избыток расплавленного полимера 4, заполняя полость между внутренней поверхностью конечного участка трубы и конусной стенкой посадочного гнезда, не оказывает на стенку гнезда деформирующего воздействия и не выдавливается во внутреннее отверстие соединительного устройства.
Частные случаи исполнения заявленного устройства иллюстрируются рисунками:
фиг.3 - вариант исполнения устройства, используемый для изменения диаметра трубопровода, отличающийся тем, что устройство выполнено с различными по диаметру присоединительными элементами;
фиг.4 - вариант исполнения устройства, используемый для изменения направления трубопровода, отличающийся тем, что плоскости торцов присоединительных элементов устройства находятся под прямым углом друг к другу;
фиг.5 - вариант исполнения устройства, используемый для присоединения к трубопроводу боковых ответвлений, отличающийся тем, что устройство имеет три присоединительных элемента, два из которых имеют параллельные плоскости торцов, а плоскость торца третьего присоединительного элемента им перпендикулярна.
Заявленное устройство можно использовать также для соединения однослойных полимерных труб, повышая, при этом, качество и надежность соединения за счет увеличения площади свариваемых поверхностей на величину поверхности внутренней стенки конечного участка трубы.