Патент на изобретение №2272213

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ С ПЛАСТМАССОВОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области соединения пластмассовых и металлических труб, в частности, может быть использовано при соединении полиэтиленовых и стальных трубопроводов. Устройство включает металлическую трубу, конец которой установлен в пазу пластмассовой манжеты. Перед запрессовкой конца трубы в манжету в нем выполняют отверстия, а после запрессовки его нагревают до температуры, превышающей температуру плавления материала манжеты на 10-50°С, и прижимают стенки паза манжеты к поверхностям трубы, благодаря чему образуется неразъемное надежное соединение манжеты с трубой. Изобретение обеспечивает изготовление устройства для соединения металлической трубы с пластмассовой, надежно работающее при повышенных давлениях перекачиваемой среды за счет сцепления стенок манжеты друг с другом через отверстия в металлической трубе, а также при изменяющихся температурах перекачиваемой среды. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области соединений пластмассовых и металлических труб, в частности, может быть использовано при соединении полиэтиленовых и стальных трубопроводов.

Известен способ соединения полиэтиленовой трубы со стальной, включающий механическую обработку конца стальной трубы и его нагрев, формование цилиндрического раструба на конце полиэтиленовой трубы, нанесение адгезива на конец стальной трубы и введение его в раструб полиэтиленовой, при этом адгезив наносят методом намотки в виде ленты, а конец стальной трубы в собранном соединении подвергают индукционному нагреву до расчетной температуры, а на собранное соединение надевают усиливающую пластмассовую муфту (см. а.с. СССР №1760228, F 16 L 47/06, 20.12.1990 г.). Недостатком известного соединения является низкая надежность работы, особенно при изменении температуры окружающей среды или перекачиваемого материала. При повышении температуры перекачиваемого материала или окружающей среды повышается температура стальной трубы и полиэтиленового раструба. Так как коэффициент теплового расширения полиэтилена выше, чем у стали, то диаметр раструба увеличивается больше, чем диаметр стальной трубы, и между ними появляется зазор, а герметичность соединения нарушается. Эксплуатация подобных соединений показала, что адгезив обеспечивает герметичность только при малых перепадах температур транспортируемого по соединению материала, при больших перепадах температур появляются зазоры в соединениях и оно приходит в негодность. Кроме того при перекачивании материала под большим давлением возможно осевое смещение полиэтиленового раструба относительно конца металлической трубы, так как их осевая фиксация друг относительно друга осуществляется за счет прижатия раструба к трубе и за счет адгезива. При увеличении температуры, когда диаметр раструба больше диаметра труба, сила поджатия исчезает и сцепление их поддерживается только адгезивом, что снижает надежность работы соединения.

Известен и принят за прототип способ соединения металлической трубы с фторопластовой, в котором конец металлической трубы впрессовывают в паз фторопластовой манжеты, разогревают конец фторопластовой трубы до температуры размягчения и манжету с металлической трубой термически впрессовывают в фторопластовую трубу с последующим охлаждением соединения (см. а.с. СССР №1399569, F 16 L 47/00, 25.11.1985 г.). В известном способе в отличие от предыдущего герметичность соединения сохраняется при изменении температуры перекачиваемого материала, так как при нагреве внутренняя стенка паза манжеты расширяется и прижимается к внутренней поверхности трубы, сохраняя герметичность. При охлаждении диаметр наружной стенки паза манжеты уменьшается в большей степени, чем диаметр стальной трубы, за счет чего также сохраняется герметичность. Недостатком известного способа является низкая надежность работы соединения при действии осевых нагрузок, так как осевая фиксация манжеты относительно стальной трубы достигается только за счет сил трения стенок паза манжеты о стенки трубы. Кроме того недостатком также является необходимость выполнения раструба на фторопластовой трубе для соединения с манжетой, что может быть достигнуто применением специального инструмента, а это усложняет конструкцию.

Цель изобретения – повышение надежности работы соединения.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого решения, – повышение прочности осевой фиксации соединяемых металлической и пластмассовой труб.

Для достижения поставленной цели в известном способе изготовления устройства для соединения металлической трубы с пластмассовой, включающем запрессовку конца металлической трубы в паз манжеты, согласно предлагаемому решению перед запрессовкой конца трубы в манжету в нем выполняют отверстия, а после запрессовки его нагревают до температуры, превышающей температуру плавления материала манжеты на 10-50°С с одновременным прижатием стенок паза манжеты к поверхностям трубы до выдавливания из паза расплавленного материала.

В дополнительных вариантах заявленного способа изготовления устройства целесообразно, чтобы перед запрессовкой конца металлической трубы в манжету:

– его отверстия были заполнены материалом, из которого изготовлена манжета;

– на его поверхности был нанесен материал, из которого изготовлена манжета;

– на его поверхности был нанесен адгезив, обеспечивающий сцепление металла трубы с материалом манжеты;

– на его поверхности был нанесен полимер, сцепляющийся с металлом трубы, а на полимер – праймер, обеспечивающий сцепление полимера с материалом манжеты;

– на его поверхности были нанесены два и более праймера, обеспечивающих максимальное сцепление металла трубы с первым праймером, материала манжеты – с последним нанесенным праймером, и первого и последнего нанесенных праймеров между собой или с промежуточным между ними праймером;

– манжета была нагрета до температуры ее размягчения.

Указанные преимущества, а также особенности предлагаемого изобретения поясняются вариантами его осуществления со ссылками на чертежи: на фиг.1 – продольный разрез устройства с соединительной втулкой; на фиг.2 – продольный разрез устройства с фланцем и дополнительной оболочкой; на фиг.3 – вид конца металлической трубы с канавками; на фиг.4 – вид конца металлической трубы с ребрами.

Устройство включает металлическую трубу 1, пластмассовую манжету 2 с пазом 3 и стенками паза 4 и 5, в котором установлен конец 6 металлической трубы. Конец 6 снабжен отверстиями 7, а манжета 2 – соединительной втулкой 8. Конец 6 может быть снабжен кольцевыми или спиральными канавками 9, а также кольцевыми или спиральными ребрами 10. Манжета 2 может быть дополнительно соединена с трубой 1, например, стеклопластиковой оболочкой 11. Для соединения втулки 8 с пластмассовым трубопроводом 12 может быть использована промежуточная муфта 13. Стальная труба 1 может быть сварена со стальным трубопроводом 14, или соединена с ним фланцем 15. Выполнение канавок 9 или ребер 10 на конце стальной трубы 1 повышает надежность соединения за счет дополнительной осевой фиксации трубы и манжеты друг относительно друга.

Изготовление устройства для соединения металлической трубы с пластмассовой состоит в механической обработке конца 6 трубы 1, выполнения в нем отверстий 7, которые могут быть, например, круглыми (фиг.3) или в виде прорезей (фиг.4), а также канавок 9 или ребер жесткости 10. Манжета 2 может быть изготовлена методом литья на литьевом автомате. Запрессовывают конец 6 в паз 3 манжеты 2. Перед запрессовкой конец 6 может быть предварительно подогрет до температуры плавления материала манжеты 2. После запрессовки конец 6 нагревают, например, ТВЧ, до температуры, превышающей температуру плавления материала манжеты на 10-50°С. Одновременно с нагреванием конца 6 стенки 4 и 5 манжеты 2 прижимают к поверхностям трубы, например, стягивая стенку 4 хомутом и разжимая стенку 5 дорном или сжатым воздухом. Температура нагревания поддерживается до выдавливания материала манжеты по поверхности трубы. После этого полученное соединение охлаждают естественным путем. При нагревании конца 6 трубы 1 тепло передается к материалу манжеты, контактирующему с трубой. При этом материал стенок 4 и 5 расплавляется и затекает в отверстия 7, где обе стенки свариваются. После охлаждения стенки 4 и 5 остаются соединенными друг с другом (сваренными между собой) через отверстия 7, что повышает надежность работы в результате увеличения прочности осевой фиксации манжеты 2 с трубой 1. Если толщина стенки конца 6 трубы достаточно большая и затрудняет соединение материала стенок 4 и 5, то перед запрессовкой отверстия 7 можно заполнить материалом, из которого изготовлена манжета 2. При нагревании конца 6 этот материал расплавится в отверстиях 7 и гарантированно соединит (сварит) стенки 4 и 5. Благодаря этому в процессе работы при высоких осевых нагрузках обеспечивается надежная фиксация манжеты 2 относительно трубы 1.

Для повышения надежности сцепления стенок 4 и 5 манжеты 2 с материалом трубы, на конец 6 трубы можно напылить материал, из которого изготовлена манжета. Напыление осуществляется известными в технике способами. При напылении получают высокую адгезию напыляемого материала к металлу трубы. После запрессовки конца 6 трубы в паз 3 и нагрева происходит соединение материала стенок 4 и 5 с напыленным материалом. Это повышает надежность соединения для различных металлов и пластмасс.

Перед запрессовкой конец 6 металлической трубы 1 может быть покрыт адгезивом (или клеем). Так, например, при соединении стальных и полиэтиленовых труб может быть использован адгезив из сополимера этилена с винилацетатом марки 11306-075 ТУ 6-05-16-36-78. Адгезив может быть намотан в виде ленты или напылен. После разогрева материал манжеты сцепляется с адгезивом, а адгезив – с материалом трубы. Надежность повышается.

Перед запрессовкой конец 6 металлической трубы может быть покрыт полимером, например, эпоксидной смолой, которая хорошо сцепляется со сталью, чугуном. На полимерную основу наносится праймер, например, при соединении с полиэтиленовыми трубами наматывается сэвиленовая лента, как в предыдущем примере. Это также повышает надежность, так как эпоксидная смола хорошо сцепляется с металлом, а праймер – с материалом муфты и с эпоксидной смолой.

Кроме того, в качестве праймера можно использовать разные материалы, один из которых хорошо сцепляется с материалом трубы 1, а другой – с материалом манжеты 2, и эти материалы хорошо сцепляются друг с другом. Например, если на поверхность конца 6 трубы 1 намотать сэвиленовую двухслойную ленту А ТУ РБ 0464-3628-018-93, а в качестве материала манжеты использовать полиэтилен, то надежность устройства повышается.

Процесс изготовления устройства для соединения металлических труб с пластмассовыми можно упростить путем предварительного прогрева манжеты до температуры размягчения, так как усилие запрессовки конца 6 трубы в паз 3 манжеты снизится в результате снижения жесткости стенок 4 и 5. Кроме того, стенки 4 и 5 эффективнее будут прижиматься к стенкам конца 6 трубы 1, что повышает надежность устройства.

Формула изобретения

1. Способ изготовления устройства для соединения металлической трубы с пластмассовой, включающий запрессовку конца металлической трубы в паз манжеты, отличающийся тем, что перед запрессовкой конца трубы в манжету в нем выполняют отверстия, а после запрессовки его нагревают до температуры, превышающей температуру плавления материала манжеты на 10-50°С, и прижимают стенки паза манжеты к поверхностям трубы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед запрессовкой конца металлической трубы в манжету его отверстия заполняют материалом, из которого изготовлена манжета.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед запрессовкой конца металлической трубы в манжету на его поверхности напыляют материал, из которого изготовлена манжета.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед запрессовкой конца металлической трубы в манжету на его поверхности наносят адгезив, обеспечивающий сцепление металла трубы с материалом манжеты.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед запрессовкой конца металлической трубы в манжету на его поверхности наносят полимер, сцепляющийся с металлом трубы, а на полимер – праймер, обеспечивающий сцепление полимера с материалом манжеты.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед запрессовкой конца металлической трубы в манжету на его поверхности наносят два и более праймеров, обеспечивающих максимальное сцепление металла трубы с первым праймером, материала манжеты – с последним нанесенным праймером и первого и последнего нанесенных праймеров между собой или с промежуточным между ними праймером.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед запрессовкой конца металлической трубы манжету нагревают до температуры размягчения.

РИСУНКИ