Соединительный элемент труб из полипропилена
CONNECTING ELEMENT FOR POLYPROPYLENE PIPE

Изобретение относится к области строительства, а именно к области соединения труб из полипропилена, используемых для сооружения систем водоснабжения, кондиционирования и отопления, который осуществляется способом контактной полифузионной сварки. Соединение может быть изготовлено в виде фитинга, в частности в виде муфты (перехода), тройника, крестовины, отвода, штуцера, угольника.
Известен узел соединения фитинга и трубы, выполненных из полимерных материалов RU 2557142, опубл. 20.07.2015, включающий полимерный штуцер фитинга, полимерную пластиковую трубу, охватывающую указанный штуцер, и полимерную усадочную гильзу, охватывающую конец указанной трубы в месте соединения со штуцером. Данное соединение сложно в исполнении и не обеспечивает соосности соединения трубы и раструба соединительного элемента (фитинга).
Известны соединительные элементы для полипропиленовых труб (фитинги), выпускаемые в соответствии с различным стандартизирующими документами (ГОСТ 32415-2013 или ICS 23.040.45), включающие полый корпус с двумя или более раструбами для введения концов соединяемых труб, принятый в качестве наиболее близкого аналога. Известные соединительные элементы или фитинги в зависимости о назначения разделяют на следующие виды: муфта, переходник, уголок, тройник или крестовина, коллектор, американка, обвод. Выпускаются фитинги следующих типоразмеров: 110 мм, 90 мм, 75 мм, 63 мм, 50 мм, 40 мм, 32 мм, 25 мм, 20 мм. Однако при стыковке труб в подобных фитингах необходимо прилагать значительные усилия для их соединения, что приводит к нарушению соосности посадки трубы в соединительный элемент, а сбор излишков расплавленного материала в месте соединения приводит к заужению проходного сечения и созданию дополнительного гидравлического сопротивления, что в дальнейшем приводит к разрушению соединения.
Задачей настоящего изобретения является создание соединительного элемента полипропиленовых труб, который обеспечивает точную соосную посадку трубы в раструб фитинга, предотвращает скопление расплавленного материала в зоне соединения и упрощает и ускоряет процесс выполнения сборки труб.
Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении повышенной точности соединения, а также длительной прочности, надежности и долговечности соединения труб, простоты выполняемых монтажных работ.
Указанный технический результат достигается в конструкции соединительного элемента для труб из полипропилена, включающем полый корпус с, по меньшей мере, двумя раструбами для введения труб, где внутренняя поверхность раструба выполнена цилиндрической или в форме усеченного конуса, обращенного широким основанием наружу, согласно изобретению, образующая конуса или цилиндра, по меньшей мере, одного раструба выполнены по вогнутой внутрь дуге, центр окружности которой смещен по высоте от плоскости наружного основания.
Кроме того, центр окружности дуги образующей цилиндра или усеченного конуса смещен по высоте от плоскости наружного основания на 2/3 высоты цилиндра или конуса соответственно. Другими словами можно сказать, что центр окружности дуги образующей цилиндра или усеченного конуса лежит в плоскости, параллельной плоскости наружного основания раструба и смещенной относительно нее на 2/3 высоты раструба от его основания.
110
0
90
0
75
0
63
0
50
0
40
0
32
0
25
0
20
0
0
110
90
75
63
50
40
32
25
20
При этом радиус окружности, по которой выполнена образующая рассчитан для каждого типоразмера элемента из следующих соотношений: R=100%* R=360,1 мм, R=81%* R=291 мм, R=68%*R=244,8 мм, R=57%*R=205,2 мм, R=45%*R=162 мм, R=36%*R=129,6 мм, R=29%*R=104,4 мм, R=22%*R=79,2 мм, R=18%*R=64,8 мм, где: R=360,1 мм, R - радиус раструба для типоразмера 110 мм, R - радиус раструба для типоразмера 90 мм, R - радиус раструба для типоразмера 75 мм, R - радиус раструба для типоразмера 63 мм, R- радиус раструба для типоразмера 50 мм, R - радиус раструба для типоразмера 40 мм, R - радиус раструба для типоразмера 32 мм, R - радиус раструба для типоразмера 25 мм, R - радиус раструба для типоразмера 20 мм.
Конструкция заявленного соединительного элемента поясняется следующими рисунками, где изображено следующее:
Фиг. 1 - соединительный элемент в виде муфты с цилиндрическими раструбами в разрезе;
Фиг. 2 - соединительный элемент в виде муфты с коническими раструбами в разрезе;
Фиг. 3 - соединительный элемент в виде тройника в разрезе;
На фиг. 1 изображен один из вариантов осуществления изобретения, где соединительный элемент, выполнен в виде муфты 1 с двумя раструбами 2 и 3 для подведения труб с двух противоположных сторон муфты 1. На фиг. 1 сущность изобретения поясняется на примере одного из раструбов. Согласно изобретению, образующая усеченного конуса или цилиндра, по меньшей мере, одного раструба выполнена вогнутой внутрь по радиусу. Внутренние поверхности раструбов 2 и 3 в данном примере выполнены цилиндрическими, наружное основание цилиндра раструба 3 лежит в плоскости а, образующая 4 цилиндра раструба 3 выполнена вогнутой внутрь раструба по радиусу R, причем, центр О окружности радиусом R смещен относительно плоскости а наружного основания цилиндра, то есть центр О окружности не лежит в плоскости а наружного основания цилиндра раструба 3. Смещение центра О окружности осуществляется в сторону внутреннего основания цилиндра раструба. Именно такое смещение позволяет создать в раструбе образующую такого размера и формы, что при стыковке трубы в раструб соединительного элемента обеспечивается соблюдение соосности трубы и раструба, а полости, образуемые вокруг трубы за счет выполнения образующей раструба по радиусу, достаточна для размещения оплавленного материала.
Экспериментальным путем было получено наиболее предпочтительное значение величины смещения центра О окружности радиусом R относительно плоскости а наружного основания для достижения заявленного технического результата. Эта величина составляет 2/3 высоты h цилиндра или усеченного конуса раструба. На фиг. 1 это представлено для цилиндрического раструба 3, где высота h цилиндра раструба 3 является расстоянием между наружным и внутренним основаниями цилиндрического раструба 3, а образующая 4 раструба 3 выполнена вогнутой внутрь по радиусу R, причем центр О окружности радиусом R смещен относительно плоскости а наружного основания на 2/3 высоты h цилиндра раструба 3. Это можно описать также как, центр О окружности, по которой проходит дуга образующей 4 цилиндра раструба 3 лежит в плоскости параллельной плоскости а наружного основания цилиндра и смещенной относительно нее на 2/3 высоты h цилиндра раструба 3 от его основания. Величина смещения центра О на 2/3 высоты h является предпочтительной, но не обязательной.
1
1
1
1
На фиг. 2 представлен еще один вариант осуществления изобретения, в котором соединительный элемент выполнен в виде муфты 8, раструбы которой 5 и 6 выполнены в форме усеченных конусов, обращенных широкими основаниями наружу. Плоскость b проходит через наружное основание конического раструба 5, а образующая 7 усеченного конуса 5 выполнена по радиусу R, причем центр O окружности радиусом R смещен относительно плоскости b наружного основания на 2/3 высоты h конуса раструба 5.
По радиусу могут быть выполнены образующие как всех раструбов соединительного элемента, так и некоторые из его раструбов. Количество раструбов, выполняемых в соответствии с заявленным изобретением, определяется в зависимости от назначения соединительного элемента и свойств стыкуемых труб.
2
3
2
2
2
3
3
На фиг. 3 изображен соединительный элемент в виде тройника в разрезе, в котором по радиусу R и по радиусу R выполнены образующие двух раструбов тройника из трех. Причем центр О окружности радиусом R смещен относительно плоскости наружного основания раструба на 2/3 высоты h раструба, а центр О окружности радиусом R смещен относительно плоскости наружного основания раструба на 2/3 высоты h3 раструба.
На фигурах 1-3 представлены соединительные элементы (фитинги) выполненные в виде муфт и тройника, но не ограничиваемые ими. Заявленный изобретение может быть также выполнено в виде других известных видов фитингов (соединительных элементов): переходника, уголка, крестовины, коллектора, американки, обвода.
0
Обычно полипропиленовые соединительные элементы выпускаются следующих типоразмеров: 110 мм, 90 мм, 75 мм, 63 мм, 50 мм, 40 мм, 32 мм, 25 мм, 20 мм. Экспериментальным путем было вычислено оптимальное значение радиуса R окружности образующей внутренней поверхности раструба, в зависимости от которого вычисляется значение радиуса внутренней образующей для каждого типоразмера соединительного элемента. Это оптимальное значение R составляет 360,1 мм. Для каждого типоразмера радиус окружности образующей раструба рассчитан из следующих соотношений:
110
0
90
0
75
0
63
0
50
0
0
0
32
0
25
0
20
0
0
110
90
75
63
50
40
32
25
20
R=100%* R=360,1 мм, R=81%* R=291 мм, R=68%*R=244,8 мм, R=57%*R=205,2 мм, R=45%*R=162 мм, R=36%*R=129,6 мм, R=29%*R=104,4 мм, R=22%*R=79,2 мм, R=18%*R=64,8 мм, где R=360,1 мм, R - радиус раструба для типоразмера 110 мм, R - радиус раструба для типоразмера 90 мм, R - радиус раструба для типоразмера 75 мм, R - радиус раструба для типоразмера 63 мм, R - радиус раструба для типоразмера 50 мм, R - радиус раструба для типоразмера 40 мм, R - радиус раструба для типоразмера 32 мм, R - радиус раструба для типоразмера 25 мм, R - радиус раструба для типоразмера 20 мм. Именно такие значения радиусов позволяют для каждого типоразмера соединительного элемента добиться оптимальных показателей сохранения соосности трубы и раструба при сохранении полнопроходного сечения в месте соединения.
Монтаж труб из полипропилена с помощью соединительного элемента путем диффузионной пайки осуществляется следующим образом, описанным на примере раструба 3. С помощью нагревательного элемента (не показан на фигурах) нагревается конец соединяемой трубы (не показана) и внутренняя поверхность раструба 3 соединительного элемента 1 до необходимой температуры. Выполнение внутренней образующей 4 раструба 3 по радиусу позволяет центрировать нагревательный элемент внутри раструба 3 соединительного фитинга 1 и тем самым обеспечить равномерный прогрев раструба 3. После достижения в материалах соединяемых частей заданной температуры плавления трубу и соединительный элемент 1 снимают с нагревательного элемента и стыкуют конец трубы в раструб 3 соединительного элемента 1. Выполнение образующей 4 раструба 3 по радиусу R со смещением центра О окружности относительно плоскости а наружного основания раструба 3 позволяет соблюсти соосность вставляемой трубы и раструба 3 соединительного элемента 1, а также позволяет распределить излишки оплавляемого материала без заужения проходного сечения в месте соединения элементов, что приводит к повышению долговечности службы соединения, а конструкция соединения позволяет проводить работы по монтажу труб без специальных навыков. Аналогичным образом происходит монтаж труб с помощью соединительного элемента один или несколько раструбов которого выполнены в форме усеченного конуса, как, например, в изображенном на фиг. 2 соединительном элементе 8.
Таким образом при монтаже труб с использованием заявленного соединения обеспечивается повышение точности соединения, а также длительная прочность, надежность и долговечность соединения труб, простота выполняемых монтажных работ.