СОЕДИНЕНИЕ ОСНОВНОГО И ОТВОДЯЩЕГО ТРУБОПРОВОДОВ (ВАРИАНТЫ)
CONNECTION OF MAIN AND LATERAL PIPELINES (VERSIONS)

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, используемой в отопительных приборах систем водяного теплоснабжения жилых и общественных зданий, а именно во внутриквартальных сетях.
Известно сопряжение основного и бокового трубопроводов, которое осуществляются с помощью тройникового соединения, описанное в методическом пособии Магалиф В.Я., Ковылянский В.Я. «Теоретические основы конструирования трубопроводов тепловых сетей» (справочно-методический материал). - М.: «ВНИПИЭнергопром», 2005, опубликовано на сайте Интернета «medimus.ru».
В тепловых сетях систем горячего водоснабжения и отопления достаточно часто встречаются случаи, когда от основной трубы отходят трубы боковых ответвлений. Такое устройство теплопроводов возникает, например, во внутриквартальных сетях, когда по основной трубе подается вода от теплового пункта вдоль жилых домов, а от нее идут ответвления в конкретные жилые дома и подъезды.
Недостатки традиционного устройства тройникового соединения проявляются при температурных расширениях трубопроводов, в результате которых происходит перемещение тройника вдоль основного трубопровода. Такие перемещения являются причиной возникновения в тройниковых соединениях осевых и перерезывающих сил и изгибающих моментов, что приводит к снижению надежности и долговечности тепловых систем.
Для снижения усилий в тройниковых соединениях используются различные приемы конструирования трубопроводов. Наиболее близким к заявляемому устройству является вариант сопряжения основного и отводящего трубопроводов, содержащий тройник, боковой патрубок которого ориентирован перпендикулярно отводящему трубопроводу, и Г-образную трубчатую вставку (отвод), установленную между боковым патрубком тройника и отводящим трубопроводом (рис.7а и 7в, стр.21 в вышеупомянутом справочном пособии).
Недостатком прототипа является то, что естественная компенсация температурных расширений производится путем искривления отводящего трубопровода с относительно малыми радиусами кривизны. Это приводит к появлению значительных усилий в тройнике и в прилегающих к нему трубах. За счет тепловых расширений тройник перемещается вдоль основной трубы, увлекая за собой тройниковое соединение с отводящим трубопроводом. Подсоединяемая к отводу труба отводящего трубопровода отслеживает перемещение тройника за счет своего изгиба. При этом на самом тройнике, а также на прилегающих к нему элементах обоих трубопроводов возникают большие напряжения, которые могут привести к разрушению или потере герметичности трубопровода.
Предлагаемым изобретением решается задача создания конструкции тройникового соединения, обладающей повышенной надежностью и долговечностью.
Получение указанного технического результата обеспечивается в соединении основного и отводящего трубопроводов тепловых систем, включающем в себя тройник, установленный на основном трубопроводе, и Г-образную трубчатую вставку. Боковой патрубок тройника ориентирован перпендикулярно отводящему трубопроводу, а Г-образная вставка соединяет боковой патрубок тройника с отводящим трубопроводом. Отличительным признаком заявляемого устройства по первому варианту является то, что Г-образная вставка соединяется с боковым патрубком тройника через шарнир с осью вращения, совпадающей с осью патрубка.
Отличительным признаком заявляемого устройства по второму варианту является то, что отводящий трубопровод содержит Г-образный трубчатый элемент, с ориентацией одной из осей параллельно оси бокового патрубка тройника, а между патрубком тройника и Г-образным элементом отводящего трубопровода установлена П-образная трубчатая вставка, соединяемая с ними посредством шарнирных соединений, имеющих оси вращения, совпадающие с осями бокового патрубка и Г-образного элемента.
Благодаря наличию этих признаков предлагаемая конструкция обладает улучшенной по сравнению с прототипом компенсирующей способностью, что приводит к повышению надежности и долговечности тепловых систем, за счет снижения усилий в сопряжении основного и отводящего трубопроводов.
Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-5.
На фиг.1 показан механизм компенсации перемещения тройника в устройстве-прототипе.
На фиг.2 показан механизм компенсации перемещения тройника по первому варианту.
На фиг.3 показан механизм компенсации перемещения тройника по второму варианту
На фиг.4 схематично показано устройство по первому варианту.
На фиг.5 схематично показано устройство по второму варианту.
К
a
б
К
б
a
В устройстве-прототипе (фиг.1), для того чтобы отследить перемещение ΔL, отводящий трубопровод должен изгибаться на длине участка компенсации L между местом сопряжения и неподвижной опорой по двум радиусам R. В случае использования предложенной конструкции по варианту 1 (фиг.2) компенсация перемещения ΔL сопровождается поворотом Г-образного элемента вокруг оси шарнира и изгибом трубы по одному радиусу R. В устройстве по варианту 2 отводящий трубопровод отслеживает перемещение ΔL без всякого изгиба за счет шарнирного поворота относительно осей обоих шарниров (фиг.3). Усилия, возникающие в тройнике и прилегающих к нему участкам труб, будут тем больше, чем меньше радиус изгиба трубы. При одних и тех же значениях ΔL и L радиус R существенно меньше радиуса R, что приводит к снижению возникающих напряжений в соединении трубопроводов по варианту 1. Что касается устройства по варианту 2, то напряжения от изгиба трубы отводящего трубопровода вообще будут сведены к минимуму.
На фиг.4 представлено устройство по варианту 1. Оно содержит основной трубопровод 1, отводящий трубопровод 2, тройник 3 и Г-образную вставку 4. Г-образная вставка соединяется с боковым патрубком тройника через шарнир 5, имеющий ось вращения, совпадающую с осью патрубка. При перемещении тройника вдоль оси основного трубопровода Г-образная вставка поворачивается вокруг оси шарнира, обеспечивая снижение радиуса изгиба отводящей трубы по сравнению с устройством без шарнирного соединения, и, следовательно, уменьшение действующих напряжений в узлах соединения трубопроводов.
На фиг.5 схематически изображено устройство по варианту 2. Оно содержит основной трубопровод 1, отводящий трубопровод 2, тройник 3, Г-образный элемент отводящего трубопровода 4 и П-образную вставку 6. П-образная вставка соединяется с патрубком тройника и Г-образным элементом через шарниры 6 и 7. Шарнир 6 имеет ось вращения, совпадающую с осью бокового патрубка тройника, а шарнир 7 - ось вращения, совпадающую с осью Г-образного элемента. При перемещении тройника вдоль оси основного трубопровода П-образная вставка поворачивается в обоих шарнирных соединениях, обеспечивая отслеживание перемещения тройника без изгиба трубы.
В реальной конструкции шарниров в обоих вариантах заявляемого устройства предусматриваются также элементы крепления, воспринимающие осевые усилия от давления жидкости, и уплотнения, обеспечивающие герметичность конструкции.
Соединение основного и отводящего трубопроводов тепловых систем по предлагаемому изобретению обладает повышенной надежностью и долговечностью.