PL205918B1 - Mufa termokurczliwa oraz sposób wytwarzania mufy termokurczliwej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mufa termokurczliwa z tworzywa sztucznego sieciowanego radiacyjnie, mająca zastosowanie w ciepłownictwie przy wykonawstwie złącz w budowie sieci ciepłowniczych w systemie rur preizolowanych, ale także w gazownictwie i w podobnych zastosowaniach. Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania mufy termokurczliwej dla wskazanych wyżej celów.

Sieci ciepłownicze budowane są z odcinków rur preizolowanych w postaci rur stalowych w otulinie ze sztywnej pianki poliuretanowej oraz płaszcza osłonowego z polietylenu. Końcówki rur pozbawione są izolacji cieplnej i płaszcza osłonowego. Poszczególne odcinki rur trakcie budowy sieci ciepłowniczej łączone są w całość przez spawanie. Odtworzeniu podlega również izolacja i płaszcz osłonowy w miejscu łączenia rur w postaci zespołu złącza. Zwykle dla tego celu stosuje się mufy z polietylenu nie usieciowanego, czyli rurowe nasuwki, które przed operacją spawania nasuwa się na zewnętrzną część otuliny odcinka rurociągu, zaś po operacji spawania właściwego przewodu instalacji, przesuwa się mufę na miejsce łączenia rur właściwych. Mufa osadzona na krańcach otuliny rury ciepłowniczej, ogranicza przestrzeń wokół spawu. Tę przestrzeń można następnie wypełnić pianką izolacyjną. Z kolei przy zastosowaniu mufy z tworzywa termokurczliwego, końce mufy można obkurczyć wokół otuliny izolacyjnej w sąsiedztwie miejsca spawania. Pozwala to uzyskać złącze rur o parametrach wytrzymał o ś ciowych, izolacyjnych oraz przeciwwilgociowych, nieodbiegają cych praktycznie od parametrów użytych rur preizolowanych.

Według rozwiązania znanego z opisu patentowego nr WO 94/22661, rura w postaci mufy z tworzywa polietylenowego wzmocniona jest dwiema warstwami taśm polietylenowych, nawiniętymi wokół niej w przeciwległych kierunkach, przy przyłożonym naprężeniu. Rura zawiera sadzę, natomiast wymienione warstwy nie zawierają pigmentu, są wolne od wypełniaczy i są przezroczyste dla promieniowania podczerwonego, którego działaniu poddana jest pierwsza główna powierzchnia. Promieniowanie jest zbliżone do podczerwonego i zasadnicza część jego energii jest przenoszona przez falę o długości mniejszej niż 2,5 μ. W zewnętrznej powierzchni rury zostaje pochłonię ta zasadnicza część promieniowania. Zespawanie warstw ze sobą następuję na skutek stopienia warstw na stykających się powierzchniach.

W innym rozwiązaniu mufy zaciskowej, przedstawionym w opisie patentowym nr PL 191168 przedstawiono mufę składającą się z dwóch półskorup otaczających końce łączonych rur połówkowych, zwłaszcza rur ciśnieniowych umieszczonych w kanałach kablowych dla kabli lub przewodów światłowodowych. Półskorupy są według tego rozwiązania zaciśnięte za pomocą klinowych klamer zaciskowych i uszczelnione są matą uszczelniającą umieszczoną pomiędzy zewnętrzną powierzchnią rur i wewnętrzną powierzchnią mufy zaciskowej.

Kolejne znane rozwiązanie mufy łączącej przedstawiono w opisie patentowym zgłoszenia międzynarodowego nr WO 99/58894. Według tego znanego rozwiązania, mufa łącząca dla rur wysokociśnieniowych, zawiera tuleję wewnętrzną wykonaną z materiału termoplastycznego oraz tuleję zewnętrzną w której zawarte są przewody oporowe. Przewody oporowe mogą być połączone ze źródłem prądu elektrycznego w celu nadtopienia tych powierzchni mufy łączącej, które są zwrócone do siebie oraz powierzchni odcinka rurowego dla wytworzenia połączenia zgrzewanego. W tym znanym rozwiązaniu tuleja wewnętrzna i tuleja zewnętrzna posiadają w przekroju osiowym części które zazębiają się ze sobą nawzajem w celu przenoszenia sił osiowych oraz sił stycznych.

W kolejnym rozwią zaniu mufy rurowej, przedstawionym w opisie patentowym PL nr 176818, mufa rurowa złożona jest z dwóch półpanwi i przeznaczona jest do osadzania w niej rur jednolitych lub dwuczłonowych jako tzw. rur remontowych. Uszczelnienie umieszczone pomiędzy ścianką zewnętrzną rury, a ścianką wewnętrzną mufy stanowi jednolitą matę uszczelniającą, przeciętą w linii osi poziomej przekroju poprzecznego rury i wykonaną z elastomeru albo z miękkiego tworzywa termoplastycznego.

Głównym celem wynalazku jest hermetyzacja połączenia rur preizolowanych. Znane rozwiązanie dla tego celu przedstawiono w opisie patentowym nr P 351264. Według tego znanego rozwiązania sposób hermetyzacji połączonych rur preizolowanych polega na tym, że na zespawane wcześniej stalowe końce rur rurociągu nakłada się złącze zgrzewane elektrycznie i prowadzi się proces zgrzewania z podłożem rurociągu preizolowanego, którym jest polietylenowa zewnętrzna rura osłonowa, przy użyciu zgrzewarki elektrooporowej. Złącze zgrzewane elektrycznie składa się z polietylenowej płyty z umieszczonym w niej obwodem grzewczym, który stanowi spirala grzewcza i czujnik. Złącze mocuje się do podłoża rurociągu ca pomocą pasów dociskowych.

PL 205 918 B1

W kolejnym rozwiązaniu znanym z opisu patentowego nr P-337635, sposób łączenia izolowanych przewodów rurowych polega na tym, że przed nasunięciem mufy nad miejsce łączenia, na obydwa końce rur osłonowych nawija się przewód grzejny w izolacji ze spawalnego tworzywa sztucznego PE-HD, po czym nasuwa się mufę żeby jej końce z obu stron okrywały nawinięte przewody grzejne, a następnie na zewnętrzną powierzchnię mufy w pasie wstęgi nawiniętych przewodów grzejnych nakłada się taśmę obkurczającą, korzystnie bezbarwną taśmę silikonową. Po podłączeniu do końców przewodów grzejnych zasilacza elektrycznego, włącza się zasilanie doprowadzając do ogrzania połączenia w obrębie zwojów i do stopienia materiałów jednorodnych PE-HD, z których wykonane są: rura osłonowa, mufa oraz izolacja przewodów grzejnych. Monolityczne połączenie uzyskuje się w chwili wystąpienia dookolnej ciemnej smugi widocznej pod taśmą silikonową.

W znanych rozwiązaniach mufa termokurczliwa z tworzywa sztucznego, głównie z polietylenu stanowi zwykle wycinek rury, przy czym zwykle ten wycinek rury ma kształt cylindryczny, niejednokrotnie z kielichowo rozszerzonymi końcami. W szeregu rozwiązaniach mufa wykonana jest z polietylenu sieciowanego. Zwykle mufa zawiera na swojej długości co najmniej jeden, zwykle dwa otwory z korkami, przeznaczone do zadania do wnę trza mufy, materiał u izolacyjnego spieniają cego się . Po połączeniu pozbawionych izolacji krańców rury stalowej poprzez spawanie, na obszar spawania nasuwa się mufę i obkurcza się jej końce na powierzchni izolacji poza strefą spawania, ogrzewając końce mufy na przykład przy użyciu palnika lub dmuchawy wokół rury osłonowej płaszcza izolacyjnego łączonej rury.

Po obkurczeniu końców mufy i zadaniu przez otwory środka spieniającego, gdy pianka uzyska strukturę porowatą, otwory zaślepia się korkami przed penetracją wilgoci do wnętrza warstwy izolacyjnej rurociągu. Korki wciska się, wkręca lub wtapia w powłokę mufy i zabezpiecza się je opaską termokurczliwą. Ważnym problemem dla trwałości wykonanego połączenia rur ciepłowniczych jest szczelność połączenia korków z otworami mufy. Ma ona zasadnicze znaczenie dla zabezpieczenia przed penetracją wilgoci do wnętrza warstwy izolacji, a zatem do powierzchni właściwej rury ciepłowniczej. Za zniszczenia rurociągów ciepłowniczych odpowiedzialne są bowiem głównie zjawiska korozyjne, w tym zjawiska korozji elektrochemicznej, których intensywność zależ y od wilgotnoś ci materiał u otaczającego wewnętrzną stalową rurę ciepłowniczą.

Mufa termokurczliwa ma postać odcinka kształtki rurowej z polietylenu sieciowanego radiacyjnie. Mufa zawiera co najmniej jeden otwór zadawania środka spieniającego dla celów izolacji cieplnej, zwykle jest to więcej otworów ze względu na większą sprawność odpowietrzania układu.

Według wynalazku, mufa termokurczliwa charakteryzuje się tym, że powierzchnia kształtki rurowej wokół otworu zadawania środka spieniającego jest niesieciowana.

Kształtka rurowa stanowiąca mufę, w korzystnej postaci według wynalazku, może mieć w przekroju poprzecznym kształt wielokąta. Polepsza to wytrzymałość mufy na odkształcenia w położeniu roboczym, jak i podczas magazynowania oraz w warunkach transportowych. W innej korzystnej wersji rozwiązania według wynalazku kształtka ma postać cylindra o przekroju okręgu.

Rozwiązanie według wynalazku przewiduje, że powierzchnia niesieciowana wokół otworu zadawania środka spieniającego powinna mieć średnicę większą niż średnica tego otworu zadawania środka spieniającego.

Jak już powiedziano wyżej mufa korzystnie zawiera dwa otwory zadawania środka spieniającego. Nie wyklucza to możliwości zastosowania większej ilości otworów zdawania środka spieniającego z korzyś cią dla koniecznego procesu odpowietrzania wnę trza mufy w trakcie spieniania ś rodka spieniającego.

Co najmniej jeden otwór zadawania środka spieniającego, usytuowany jest na płaskiej ścianie kształtki rurowej o przekroju wielokąta. Jednak nie wyklucza się innego usytuowania otworów zadawania środka spieniającego. Nie wyklucza to również umiejscowienia otworów zadawania środka spieniającego na więcej niż jednej płaskiej ścianie kształtki rurowej.

Na końcach kształtka rurowa ma w korzystnej postaci uformowane kielichy o większej średnicy, co ułatwia nasunięcie mufy na rurę zewnętrzną preizolacji, z jednego i drugiego końca, a następnie przez ogrzewanie, zaciśnięcie kielichów na osłonie preizolacji.

Według wynalazku, polepszenie połączenia mufy z zewnętrzną osłoną warstwy preizolacji, jest osiągnięte przez pokrycie wewnętrznej powierzchni kielicha mufy warstwą materiału uszczelniającego, co najmniej na części jego długości.

Sposób wytwarzania mufy termokurczliwej polega na tym, że kształtkę rurową z polietylenu tnie się na odcinki. Następnie każdy odcinek przesuwa się z określoną prędkością w obszarze roboczym

PL 205 918 B1 akceleratora elektronowego, po czym mufę się sezonuje i kolejno wygrzewa w piecu. Po wygrzewaniu kształtkę rurową rozciąga się średnicowo oraz do założonych rozmiarów. Kształtkę schładza się do temperatury otoczenia.

Według wynalazku, sposób wytwarzania mufy termokurczliwej charakteryzuje się tym, że przed przesunięciem kształtki rurowej z polietylenu w przestrzeń roboczą akceleratora elektronowego, strefę powierzchni materiału pod każdy otwór do zadawania środka spieniającego zabezpiecza się przed działaniem wiązki elektronów. Zabezpieczenie polega przykładowo na przykryciu tej strefy wraz z otworem przesłoną pochłaniając ą promieniowanie akceleratora.

Po operacji rozciągania kształtki rurowej, wymienione powierzchnie nie sieciowane pod otwory do zadawania środka spieniającego, chłodzi się wstępnie korzystnie strumieniem powietrza do momentu w którym materiał stanie się sprężysty.

W korzystnej postaci sposobu wytwarzania mufy według wynalazku, w trakcie rozciągania średnicowego nadaje się kształtce rurowej kształt cylindra o przekroju wielokąta. Polepsza to własności mechaniczne mufy zarówno w warunkach eksploatacyjnych, jak i podczas magazynowania i transportu muf do miejsca przeznaczenia. Nie wyklucza to realizacji rozwiązania według wynalazku w postaci mufy o przekroju cylindrycznym.

Według jednej z korzystnych postaci rozwiązania według wynalazku, w trakcie rozciągania średnicowego, na końcach kształtki formuje się kielichy, które ułatwiają nasunięcie mufy na rurę osłonową preizolacji, oraz chronią nałożony na wewnętrzną powierzchnię mufy uszczelniacz przed uszkodzeniem.

Po schłodzeniu całej kształtki do temperatury otoczenia, w powierzchniach niesieciowanych wykonuje się wymienione otwory do zadawania środka spieniającego.

Rozwiązanie według wynalazku pozwoliło zachować po operacji sieciowania kształtki rurowej, nieusieciowane powierzchnie wokół otworów do zadawania materiału spieniającego. Pozwoliło to przy wykorzystaniu korków z polietylenu nieusieciowanego, zapewnić po operacji wypełnienia mufy materiałem spieniającym, możliwość zakorkowania otworów i stopienia połączenia korka z otworem, co zapewnia szczelne połączenie gwarantujące odporność na przenikanie wilgoci do wnętrza mufy, a wię c i do strefy wł a ś ciwego stalowego przewodu ciepł owniczego przy zachowaniu wł a ś ciwości materiału sieciowanego całości mufy. Wynalazek umożliwia więc uniknięcie stosowania dodatkowych opasek zewnętrznych wokół stref korków na mufach, stosowanych w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki.

Przedmiot wynalazku pokazano w przykładzie wykonania, gdzie na załączonym rysunku fig. 1 uwidoczniono mufę według wynalazku w widoku z boku, zaś na rysunku fig. 2 uwidoczniono mufę w widoku zgodnym z osią symetrii.

Jak to pokazano na załączonym rysunku fig. 1 mufa termokurczliwa ma postać odcinka kształtki rurowej 1 o przekroju cylindrycznym. Kształtka 1 wykonana jest z polietylenu sieciowanego radiacyjnie. Pokazana na rysunku mufa w formie gotowej, zawiera w przedstawionym przykładzie wykonania dwa otwory 2 zadawania do wnętrza środka spieniającego. Nie wyklucza to innych przykładów wykonania mufy według wynalazku, które mogą wykazywać inną ilość otworów 2.

Jak to pokazano na załączonym rysunku fig. 1, powierzchnia 3 mufy wokół każdego z otworów 2 zadawania środka spieniającego jest niesieciowana.

Kształtka rurowa 1 stanowiąca mufę, w przykładzie wykonania pokazanym na załączonych rysunkach fig. 1 oraz fig. 2, ma w przekroju poprzecznym kształt wielokąta. Nie wyklucza to w innych przykładach wykonania, realizacji mufy o przekroju okręgu lub o innych kształtach przekroju poprzecznego.

W przykładowym rozwiązaniu pokazanym na załączonym rysunku fig. 1, powierzchnia 3 niesieciowana, wokół otworu 2 zadawania środka spieniającego jest okrągła i ma średnicę dwukrotnie większą niż średnica tego otworu 2 zadawania środka spieniającego. Przy średnicy mufy 150 mm średnica strefy powierzchni 3 niesieciowanej przykładowo wynosi 50 mm zaś średnica otworu 2 zadawania środka spieniającego wynosi 24 mm. Są to wartości przykładowe i nie wyklucza to zastosowania w innych przykładach wykonania, innego kształtu i innej średnicy powierzchni 3 niesieciowanej.

Mufa według wynalazku pokazana w przykładzie wykonania na załączonych rysunkach zawiera dwa otwory 2 zadawania środka spieniającego. Nie wyklucza to możliwości zastosowania większej ilości otworów 2 zdawania środka spieniającego jeśli jest to potrzebne dla procesu odpowietrzania wnętrza mufy w trakcie spieniania środka spieniającego, zwłaszcza przy większych gabarytach mufy według wynalazku.

PL 205 918 B1

Otwory 2 zadawania środka spieniającego, jak to pokazano na załączonym rysunku fig. 1, usytuowane są na płaskich ścianach kształtki rurowej 1 o przekroju wielokąta. Jednak nie wyklucza się w innych przykładach wykonania, innego usytuowania otworów 2 zadawania środka spieniającego lub usytuowania otworów 2 na różnych płaskich ścianach tej samej kształtki 1.

Na końcach mufa ma uformowane kielichy 4 o większej średnicy, co ułatwia nasunięcie mufy na osłonową rurę zewnętrzną preizolacji oraz chroni nałożoną na wewnętrzną powierzchnię mufy warstwę uszczelniającą przed zdarciem w trakcie montażu. Mufę nasuwa się na osłony preizolacji z jednego i drugiego końca, a następnie przez ogrzewanie, zaciska się kielichy 4 na końcach rur preizolacji w obrę bie strefy łączenia wł aś ciwych rur ciepł owniczych.

Według wynalazku, polepszenie połączenia mufy z zewnętrzną osłoną warstwy preizolacji, jest osiągnięte przez pokrycie wewnętrznej powierzchni mufy warstwą 5 materiału uszczelniającego, co najmniej na części jej długości. W przykładzie wykonania pokazanym na załączonym rysunku fig. 1, pokazano warstwę 5 materiału uszczelniającego rozłożoną na obwodzie wewnętrznej powierzchni kielichów 4.

Sposób wytwarzania mufy termokurczliwej polega na tym, że rurę z polietylenu tnie się na odcinki 1 i w każdym z nich montuje się przysłony pochłaniające promieniowanie sieciujące o przykładowej średnicy około 50 mm. Następnie każdy odcinek 1 rury przesuwa się z określoną prędkością w obszarze roboczym akceleratora elektronowego.

W kolejnym etapie każ d ą kształ tkę rurową 1 z polietylenu sezonuje się i kolejno wygrzewa w piecu, przyk ł adowo do temperatury 200°C. Po wygrzewaniu kształ tkę 1 rozcią ga się ś rednicowo oraz wzdłuż do założonych rozmiarów. W przedstawionym przykładzie wykonania po operacji rozciągania mufa ma średnicę kielicha 150 mm, przewężenia 130 mm, oraz długość całkowitą 670 mm.

Po operacji rozciągania kształtki 1, wymienione powierzchnie 3 niesieciowane pod otwory 2 do zadawania środka spieniającego, chłodzi się wstępnie strumieniem powietrza do momentu w którym materiał stanie się sprężysty. Następnie całość kształtki 1 schładza się do temperatury otoczenia i kolejno w tych powierzchniach niesieciowanych 3 wykonuje się otwory 2.

W przykładowej postaci sposobu wytwarzania mufy według wynalazku, w trakcie rozciągania średnicowego nadaje się kształtce rurowej 1 formę cylindra o przekroju wielokąta, jak to pokazano na załączonym rysunku fig 1. Polepsza to własności mechaniczne mufy zarówno w warunkach eksploatacyjnych, jak i podczas magazynowania i transportu muf do miejsca przeznaczenia. Nie wyklucza to jednak wykonania mufy według wynalazku w innym kształcie, na przykład mufy cylindrycznej o przekroju poprzecznym w kształ cie okrę gu, lub o innych kształ tach przekroju poprzecznego.

W przykł adzie wykonania pokazanym na złączonym rysunku fig. 1, w trakcie rozciągania ś rednicowego, na końcach kształtki 1 formuje się kielichy 4, które ułatwiają nasunięcie mufy na krańce osłony warstwy preizolacji oraz chronią nałożoną wewnątrz warstwę uszczelniającą przed uszkodzeniem.

Ostatecznie we wnętrzu kielichów, na części ich długości nakłada się obwodowo paski warstwy uszczelniającej 5. W innych przykładach wykonania według wynalazku, mufa może nie posiadać uformowanych kielichów 4 oraz wymienionej warstwy uszczelniającej 5.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mufa termokurczliwa w postaci odcinka kształtki rurowej z polietylenu sieciowanego radiacyjnie, przy czym mufa zawiera co najmniej jeden otwór zadawania środka spieniającego dla celów izolacji cieplnej, znamienna tym, że powierzchnia (3) kształtki rurowej (1), wokół otworu (2) zadawania środka spieniającego jest niesieciowana.
2. 2. Mufa według zastrz. 1, znamienna tym, że kształtka rurowa (1) ma w przekroju poprzecznym kształt wielokąta.
3. 3. Mufa według zastrz. 1, znamienna tym, że kształtka rurowa (1) ma w przekroju poprzecznym kształt cylindryczny.
4. 4. Mufa według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że powierzchnia nie sieciowana (3) wokół otworu (2) zadawania środka spieniającego ma średnicę większą niż średnica tego otworu (2) zadawania środka spieniającego.
5. 5. Mufa według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienna tym, że zawiera dwa otwory (2) zadawania środka spieniającego.

   PL 205 918 B1
6. 6. Mufa wedł ug zastrz. 2, znamienna tym, ż e co najmniej jeden otwór (2) zadawania ś rodka spieniającego, usytuowany jest na płaskiej ścianie kształtki rurowej (1).
7. 7. Mufa według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że zawiera na końcach uformowane kielichy (4).
8. 8. Sposób wytwarzania mufy termokurczliwej polegający na tym, ż e kształtkę rurową z polietylenu tnie się na odcinki, a następnie każdy odcinek przesuwa się z określoną prędkością w obszarze roboczym akceleratora elektronowego, po czym kształtkę się sezonuje i kolejno wygrzewa w piecu, z kolei rozciąga się mufę średnicowo oraz do założonych rozmiarów i schładza się kształtkę do temperatury otoczenia, znamienny tym, że przed przesunięciem kształtki rurowej (1) z polietylenu w przestrzeń roboczą akceleratora elektronowego, strefę powierzchni (3) materiału pod każdy otwór (2) zadawania środka spieniającego zabezpiecza się przed działaniem wiązki elektronów.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że po operacji rozciągania kształtki rurowej (1), powierzchnie (3) niesieciowane pod otwory (2) do zadawania środka spieniającego, chłodzi się wstępnie.
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że chłodzenie powierzchni (3) niesieciowanych prowadzi się za pomocą strumienia powietrza.
11. 11. Sposób według zastrz. 8, albo 9, albo 10, znamienny tym, że schładza się kształtkę (1) do temperatury otoczenia a następnie w powierzchniach niesieciowanych (3) wykonuje się otwory (2) do zadawania środka spieniającego.