CN103398258B - 一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道技术领域，更具体地，涉及一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构。一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构，其中，包括塑料三通管件，塑料三通管件内部包括第一管筒、第二管筒、第三管筒，第一管筒与第二管筒左右对称设置，第三管筒竖直向上设置，第三管筒分别与第一管筒、第二管筒的相贯位置为圆弧型凸台。使用该结构所制造出来的塑料管件制品与采用增厚或加筋来提高塑料管件整体强度的方法相比，能有效节约材料，降低塑料管件的生产成本。使用该结构所制造出来的塑料管件与原结构相比，能有效降低内相贯线位置的应力集中程度达20%以上，防止裂纹的产生，延长塑料管件的使用寿命，确保塑料管件的安全使用。

Description

一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构

技术领域

本发明涉及管道技术领域，更具体地，涉及一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构。

背景技术

近些来，随着国家对基础设施建设的大力投入，国内对塑料管件的需求一直保持着强劲的增长速度，尤其是在城市供排水管网建设方面，塑料管件发挥着越来越重要的作用。与传统的金属管件相比，塑料管件容重轻、造价低廉、耐腐蚀性强、使用寿命长，一般来说塑料管道的使用寿命在50年以上，基本达到了与建筑同等的使用寿命，用塑料管件代替传统金属管件是历史发展不可抗拒的趋势，现在塑料管件已普及应用到建筑给、排水、建筑供暖、城市燃气输送、城市自来水、市政排水、排污、农业灌溉、电力、通讯等诸多领域。但现有的这些塑料管件也存在着整体强度不够，容易遭受破坏失效等缺点，尤其是在塑料管件的内相贯线位置，为了抽芯方便，该处位置一般不做倒圆角处理，从而形成锋利的尖角，锋利的尖角在力的作用下会产生应力集中，当应力集中的程度达到材料的强度极限后，塑料管件就会发生失效破坏，导致漏水漏气等现象发生，更严重的甚至会引起安全事故。

专利“一种加强型塑料管件”（专利号：200420019533.6）里所介绍的加强型塑料管件，它主要是在塑料管件的外端面圆周设置凸台和在外端面之间设加强筋，其结构强化主要是在塑料管件的外表面实施，该结构虽然对塑料管件的整体强度有一定的强化作用，但对于塑料管件内相贯线位置的应力集中现象的改善效果并不明显，而实际上塑料管件的失效破裂一般是从内相贯线位置发生细小裂纹开始，细小裂纹的不断增长，最终导致整个塑料管件的破裂失效。

专利“防止角上产生应力集中的结构”（专利号：200410078068.8）提出一种用两段相连接的圆弧防止应力集中的方法，其主要是通过两段相连接的圆弧以减少应力集中，但圆弧与圆弧之间仍然存在应力集中比较激烈的地方，虽然对应力集中有所改善，但应力集中改善效果并不十分明显。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本发明的目的是提供一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构，不仅可以提高管件的整体强度，加强其耐压能力以及延长其使用寿命，而且又能在不增加模具结构难度的同时，使得各型芯可顺利抽出。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构，其中，包括塑料三通管件，塑料三通管件内部包括第一管筒、第二管筒、第三管筒，第一管筒与第二管筒左右对称设置，第三管筒竖直向上设置，第三管筒分别与第一管筒、第二管筒的相贯位置为圆弧型凸台。设置了圆弧型凸台，可以提高管件的整体强度，加强其耐压能力以及延长其使用寿命，而且又能在不增加模具结构难度的同时，使得各型芯可顺利抽出。

进一步的，所述的圆弧型凸台包括圆弧线                                                、与圆弧线连接的圆角R2、与圆角R2连接的圆角R3、与圆角R3连接的圆角R4，圆弧线与第三管筒的底部连接，圆角R4与第一管筒、第二管筒的端部连接，圆弧线的半径为R1。圆弧型凸台外边缘用圆角R2过渡，塑料三通管件的管内壁其他位置分别用R3、R4过渡。

进一步的，所述的第一管筒内设有型芯一，第二管筒内设有型芯二，第三管筒内设有型芯三，型芯一与型芯三的第一分界线，型芯二与型芯三的第二分界线，型芯一与型芯二的第三分界线，第一分界线和第二分界线的圆弧半径为R1。各型芯的第一分界线、第二分界线以及第三分界线均处于最大截面上，塑料三通管件管筒内部的型芯设计成三部分，以便于三个方向的抽芯，该抽芯方法简单且容易实施，使得各型芯不产生倒扣，可顺利抽出，该设计方法不仅适用于塑料三通产品，还适用于其他四通或多通塑料产品。利用数控设备分别按以上设计好的三维图形对型芯一、型芯二、型芯三进行加工。

进一步的，所述的型芯一与型芯二拼接组成的形状为椭圆状；椭圆状的长轴处于型芯一和型芯二的轴向方向，短轴处于型芯一和型芯二的径向方向，并且椭圆状的长轴和短轴均小于型芯三最小直径的大小。所述的圆角R2的半径大小小于塑料三通管件的壁厚。所述的椭圆状长轴和短轴的长度均大于塑料三通管件最小内径的大小，且圆弧型凸台为左右对称设置。

塑料三通管件内相贯线位置采用圆弧过渡不仅可以使该处位置熔融塑料的流动更为顺畅，而且使得该处位置的应力集中现象得到有效的改善，以期延长塑料管件的使用命，确保其工作的安全性和可靠性。

与现有技术相比，有益效果是：

1、使用该结构所制造出来的塑料管件制品与采用增厚或加筋来提高塑料管件整体强度的方法相比，能有效节约材料，降低塑料管件的生产成本。

2、使用该结构所制造出来的塑料管件与原结构相比，能有效降低内相贯线位置的应力集中程度达20%以上，防止裂纹的产生，延长塑料管件的使用寿命，确保塑料管件的安全使用。

3、该结构在内相贯线位置采用圆弧型过渡，对塑料管件的内部流量影响较小，保证塑料管件能在标准流量范围内工作使用。

4、该结构在内相贯线位置采用圆弧型过渡，减少了成型时熔融塑料流动的阻力，有效改善塑料管件内相贯线位置的充模特性。

5、该结构简单，抽芯方便，易于推广应用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的型芯一与型芯二拼接结构示意图。

图3是本发明的图1的局部放大结构示意图。

图4是本发明的塑料三通管件主视剖面示意图。

图5是本发明的塑料三通管件仰视剖面示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1、3、4所示，一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构，其中，包括塑料三通管件7，塑料三通管件7内部包括第一管筒71、第二管筒72、第三管筒73，第一管筒71与第二管筒72左右对称设置，第三管筒73竖直向上设置，第三管筒73分别与第一管筒71、第二管筒72的相贯位置为圆弧型凸台9。圆弧型凸台9包括圆弧线、与圆弧线连接的圆角R2、与圆角R2连接的圆角R3、与圆角R3连接的圆角R4，圆弧线与第三管筒73的底部连接，圆角R4与第一管筒71、第二管筒72的端部连接，圆弧线的半径为R1。现有的产品中，其相贯的位置为图3中的虚线，为内直锋角(∠AOB)，其产生的应力较大，本实施例中，内直锋角(∠AOB)用线(ACDEF)代替，其中DE段为圆弧线，以形成一半径为R1的圆弧型凸台9。

如图1、2中，第一管筒71内设有型芯一1，第二管筒72内设有型芯二2，第三管筒73内设有型芯三3，型芯一1与型芯三3的第一分界线4，型芯二2与型芯三3的第二分界线5，型芯一1与型芯二2的第三分界线6，第一分界线4和第二分界线5的圆弧半径为R1。各型芯的第一分界线4、第二分界线5以及第三分界线6均处于最大截面上，塑料三通管件7管筒内部的型芯设计成三部分，以便于三个方向的抽芯，该抽芯方法简单且容易实施，使得各型芯不产生倒扣，可顺利抽出，该设计方法不仅适用于塑料三通产品，还适用于其他四通或多通塑料产品。利用数控设备分别按以上设计好的三维图形对型芯一1、型芯二2、型芯三3进行加工。

如图2、3、5中，型芯一1与型芯二2拼接组成的形状为椭圆状8；椭圆状8的长轴处于型芯一1和型芯二2的轴向方向，短轴处于型芯一1和型芯二2的径向方向，并且椭圆状8的长轴和短轴均小于型芯三3最小直径的大小。圆角R2的半径小于塑料三通管件的壁厚。椭圆状8长轴和短轴的长度均大于塑料三通管件最小内径的大小，且圆弧型凸台为左右对称设置。塑料三通管件内相贯线位置采用圆弧过渡不仅可以使该处位置熔融塑料的流动更为顺畅，而且使得该处位置的应力集中现象得到有效的改善，以期延长塑料管件的使用命，确保其工作的安全性和可靠性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构，其特征在于，包括塑料三通管件（7），塑料三通管件（7）内部包括第一管筒（71）、第二管筒（72）、第三管筒（73），第一管筒（71）与第二管筒（72）左右对称设置，第三管筒（73）竖直向上设置，第三管筒（73）分别与第一管筒（71）、第二管筒（72）的相贯位置为圆弧型凸台（9）；

所述的圆弧型凸台（9）包括圆弧线                                                、与圆弧线连接的圆角R2、与圆角R2连接的圆角R3、与圆角R3连接的圆角R4，圆弧线与第三管筒（73）的底部连接，圆角R4与第一管筒（71）、第二管筒（72）的端部连接，圆弧线的半径为R1。

2.根据权利要求1所述的一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构，其特征在于，所述的第一管筒（71）内设有型芯一（1），第二管筒（72）内设有型芯二（2），第三管筒（73）内设有型芯三（3），型芯一（1）与型芯三（3）之间设有第一分界线（4），型芯二（2）与型芯三（3）之间设有第二分界线（5），型芯一（1）与型芯二（2）之间设有第三分界线（6），第一分界线（4）和第二分界线（5）的圆弧半径为R1。

3.根据权利要求2所述的一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构，其特征在于，所述的型芯一（1）与型芯二（2）拼接组成的形状为椭圆状（8）；椭圆状（8）的长轴处于型芯一（1）和型芯二（2）的轴向方向，短轴处于型芯一（1）和型芯二（2）的径向方向，并且椭圆状（8）的长轴和短轴均小于型芯三（3）最小直径的大小。

4.根据权利要求1所述的一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构，其特征在于，所述的圆角R2的半径小于塑料三通管件（7）的壁厚。

5.根据权利要求3所述的一种缓解塑料三通管件内相贯线应力集中的结构，其特征在于，所述的椭圆状（8）长轴和短轴的长度均大于塑料三通管件（7）最小内径的大小，且圆弧型凸台（9）为左右对称设置。