PL241153B1

PL241153B1 - Method and device for installation and repair of pipelines made of pre-insulated pipes

Info

Publication number: PL241153B1
Application number: PL435086A
Authority: PL
Inventors: Michał Kamieniecki
Original assignee: Kamieniecki Michal Kami Tech Serwis
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2022-08-08
Also published as: PL435086A1

Abstract

Sposób instalacji i naprawy rurociągów z rur preizolowanych z wykorzystaniem owijanego wokół rury elementu grzejnego w postaci metalowej siatki z podłączonymi konektorami, osłanianego mufą, którą następnie obkurcza się, a po obkurczeniu i ostudzeniu złącza do konektorów podłącza się prąd i przeprowadza proces zgrzewania, charakteryzuje się tym, że końce elementu grzejnego (2) na rurze (1) spina się termoplastycznym łącznikiem (4).The method of installing and repairing pipelines made of pre-insulated pipes with the use of a heating element wrapped around the pipe in the form of a metal mesh with connected connectors, covered with a sleeve, which is then shrunk, and after shrinking and cooling the connector, electricity is connected to the connectors and the welding process is carried out, characterized by this that the ends of the heating element (2) on the pipe (1) are fastened with a thermoplastic fitting (4).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Dziedzina technikiThe field of technology

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do instalacji i naprawy rurociągów z rur preizolowanych.The subject of the invention is a method and a device for installation and repair of pipelines made of pre-insulated pipes.

Rury preizolowane składają się z kilku warstw. Podstawowym ich elementem jest zazwyczaj stalowa rura przesyłowa, której funkcją jest transport różnego rodzaju mediów (np. czynnika grzewczego lub chłodniczego). Rura ta osadzona jest w izolacji wykonanej zwykle z pianki poliuretanowej. Izolacja pokryta jest zewnętrzną warstwą osłonową wykonaną ze zgrzewalnego tworzywa sztucznego, najczęściej polietylenu HDPE, stanowiącą zabezpieczenie przed niepożądanymi czynnikami zewnętrznymi, jak wilgocią czy uszkodzeniami mechanicznymi. Orurowanie wykonane jest w fabryce w odcinkach, które są następnie transportowane na miejsce budowy.Pre-insulated pipes consist of several layers. Their basic element is usually a steel transmission pipe, the function of which is to transport various types of media (e.g. heating or cooling medium). This pipe is embedded in an insulation usually made of polyurethane foam. The insulation is covered with an outer cover layer made of heat-sealable plastic, most often HDPE polyethylene, which is a protection against undesirable external factors, such as moisture or mechanical damage. The piping is made in sections at the factory, which are then transported to the construction site.

Potrzeba funkcjonalnego łączenia rur względem siebie jest bardzo ważna, zarówno w celu zabezpieczenia transportu wewnątrz systemu rur przed wyciekiem, jak również z powodu zanieczyszczeń lub innych uszkodzeń spowodowanych na zewnątrz.The need to functionally connect the pipes to each other is very important, both to protect the transport inside the pipe system from leakage and from contamination or other damage caused to the outside.

Niektóre systemy rur są przeznaczone do ukrycia pod ziemią, co pociąga za sobą dodatkowe naprężenia. Tam będą oddziaływać mechanicznie na rury różne naprężenia ze względu na zmiany temperatury, co skutkuje rozszerzaniem i kurczeniem się materiału.Some pipe systems are designed to be hidden underground, which entails additional stress. There, different stresses will be applied to the pipes mechanically due to temperature changes, which results in expansion and contraction of the material.

Stan technikiState of the art

Obecnie na rynku jest kilka metod łączenia rur preizolowanych. W systemach rur preizolowanych proces łączenia polega na zespawaniu przesyłowej rury stalowej (może występować również rura z innych materiałów przy specjalnych aplikacjach). Spawane rury w miejscu łączenia zakrywa się termokurczliwą mufą z masą uszczelniającą, a przestrzeń pomiędzy mufą i rurą przesyłową wypełniona jest ciałem obcym w postaci kleju termotopliwego. Wadą tej metody jest zaburzenie jednorodności materiału na osłonie.Currently, there are several methods of joining pre-insulated pipes on the market. In pre-insulated pipe systems, the joining process consists in welding the transfer steel pipe (there may also be a pipe made of other materials for special applications). Welded pipes at the connection point are covered with a heat-shrinkable sleeve with a sealing compound, and the space between the sleeve and the transfer pipe is filled with a foreign body in the form of hot-melt adhesive. The disadvantage of this method is the disturbance of the homogeneity of the material on the cover.

Przykładem stanu techniki jest zgłoszenie patentowe WO 2012/093959, które opisuje sposób i urządzenie do spawania rur ze spawalnego materiału polimerowego. Na końce rur nakładana jest mufa. Mufa jest przy spawana do końców poprzez umieszczenie pomiędzy rurami a mufą opaski przewodzącej prąd, która po podgrzaniu prądem elektrycznym przepuszcza stopiony materiał polimerowy pomiędzy rurą a mufą, co powoduje, że topiąc się wokół zespołu, formuje on trwałą spoinę.An example of the prior art is patent application WO 2012/093959, which describes a method and a device for welding pipes of a weldable polymeric material. A sleeve is put on the ends of the pipes. The joint is welded to the ends by placing a conductive band between the pipes and the muff which, when heated by electric current, passes the molten polymeric material between the pipe and the muff, causing it to melt around the assembly to form a permanent weld.

Opis patentowy US2739829 ujawnia sposób łączenia końców rur wykonanych z tworzywa termoplastycznego, w którym na końcach obu rur umieszczone są metalowe opaski, wokół których obkurczony jest rękaw zachodzący na obie rury. Opaski wykonane są z bardzo cienkiego materiału, korzystnie perforowanego. Spawanie następuje poprzez ogrzewanie metalowych opasek za pomocą nagrzewnicy indukcyjnej, co w konsekwencji powoduje stopienie tworzywa termoplastycznego.Patent description US2739829 discloses a method of joining the ends of pipes made of thermoplastic material, in which, at the ends of both pipes, metal bands are placed around which a sleeve is shrunk over both pipes. The bands are made of a very thin material, preferably perforated. Welding takes place by heating the metal bands with an induction heater, which in turn causes the thermoplastic to melt.

Zgłoszenie patentowe WO 95/25243A1 opisuje opaskę owiniętą wokół przedmiotu takiego jak rura lub kabel. Zachodzące na siebie stożkowe końcówki opaski pokryte są warstwą topliwą. Nad końcówkami opaski usytuowana jest płyta dociskowa, która w połączeniu z opaską daje możliwość uzyskania efektu stopienia warstwy topliwej między zachodzącymi na siebie końcówkami opaski. Płyta dociskowa zawiera elektryczne elementy stykowe, które łączą się z ogrzewanym elektrycznie grzejnikiem topliwym w postaci przewodzącego polimeru.Patent application WO 95 / 25243A1 describes a band wrapped around an object such as a pipe or a cable. The overlapping tapered ends of the band are covered with a fusible layer. Above the ends of the band, there is a pressure plate, which in combination with the band gives the possibility of obtaining the effect of fusing the fusible layer between the overlapping ends of the band. The platen includes electrical contact elements that communicate with an electrically heated conductive polymer fusible heater.

Patent EP0943419B1 ujawnia element grzejny w postaci miedzianej taśmy posiadającej wiele okrągłych otworów z częściami łączącymi do transformatora spawalniczego umieszczonymi na końcach taśmy. Proces łączenia polega na tym, że na łączone rury zakłada się mufę elektrooporową, pomiędzy rurą i mufą umieszcza się element grzejny. Poprzez obróbkę cieplną obkurcza się mufę, po czym przykłada prąd elektryczny do elementu grzejnego celem jego ogrzania do temperatury niezbędnej do uplastycznienia / topnienia tworzywa sztucznego, z którego wykonane są rury.Patent EP0943419B1 discloses a heating element in the form of a copper strip having a plurality of circular holes with connecting parts for a welding transformer located at the ends of the strip. The joining process consists in placing an electrofusion coupler on the pipes to be joined, and a heating element between the pipe and the sleeve. The heat treatment shrinks the muff and then applies an electric current to the heating element in order to heat it to the temperature necessary to plasticize / melt the plastic from which the pipes are made.

Zgłoszenie patentowe EP0645234 ujawnia sposób łączenia zewnętrznych elementów izolacyjnych rur preizolowanych z wykorzystaniem złączek grzejnych. Złączki te zawierają spiralny odcinek metalu, który jest wbudowywany w łącznik podczas wytwarzania. Następnie łączka jest pasowana wokół rury i przez metalową cewkę jest przepuszczany prąd elektryczny. Ciepło wytwarzane przez prąd elektryczny powoduje lokalne płynięcie i stopienie złączki z zewnętrzną powierzchnią rury.Patent application EP0645234 discloses a method of joining the outer insulating elements of pre-insulated pipes with the use of heating fittings. These fittings include a helical section of metal that is incorporated into the fitting during manufacture. Then a fitting is fitted around the pipe and an electric current is passed through the metal coil. The heat generated by the electric current causes local flow and fusion of the fitting with the outer surface of the pipe.

Ujawnienie wynalazkuDisclosure of the Invention

Celem wynalazku jest zapewnienie tańszego, alternatywnego, pewnego i powtarzalnego sposobu łączenia elementów rur preizolowanych.The aim of the invention is to provide a cheaper, alternative, reliable and reproducible method of joining elements of pre-insulated pipes.

PL 241 153 B1PL 241 153 B1

Istotą wynalazku jest sposób i urządzenie do łączenia zewnętrznych elementów izolacyjnych rur preizolowanych za pomocą elementu grzejnego wykonanego w postaci stalowej siatki z dodatkowym łącznikiem termoplastycznym zamontowanym do jednego z końców elementu grzejnego. Siatka jest wstępnie galwanizowana w celu ograniczenia utleniania się metalu. Do końców siatki podłączone są konektory umożliwiające połączenie siatki ze zgrzewarką. Siatkę z łącznikiem termoplastycznym owija się wokół rury, po czym łącznik spina się z drugim końcem siatki.The essence of the invention is a method and device for connecting external insulating elements of pre-insulated pipes with a heating element made in the form of a steel mesh with an additional thermoplastic connector mounted to one of the ends of the heating element. The mesh is pre-galvanized to reduce metal oxidation. Connectors are connected to the ends of the mesh, enabling the mesh to be connected to the welding machine. The mesh with the thermoplastic coupler is wrapped around the pipe and the coupler is stitched to the other end of the mesh.

Na zamontowany element grzejny nasuwa się mufę termokurczliwą (zewnętrzną warstwę osłonową), którą następnie obkurcza się, a po obkurczeniu i ostudzeniu złącza, do konektorów podłącza się prąd celem zainicjowania procesu zgrzewania przez doprowadzenie ciepła w ilości wystarczającej do wywołania lokalnego stopienia nasuniętej mufy termokurczliwej oraz zewnętrznej warstwy rury przewodowej (w obszarze elementu grzejnego), a także materiału łącznika i wypełnienia szczeliny między końcówkami elementu grzejnego.A heat-shrinkable muff (outer casing layer) is slipped over the installed heating element, which is then shrunk, and after shrinking and cooling the joint, electricity is connected to the connectors in order to initiate the welding process by supplying sufficient heat to induce local melting of the put on heat-shrinkable muff and the outer carrier pipe layer (in the area of the heating element), as well as the material of the connector and filling the gap between the tips of the heating element.

Łącznik łączy się z końcówkami elementu grzejnego za pośrednictwem kołków montażowych, których przekrój poprzeczny odpowiada oczkom metalowej siatki. Przedmiotowe kołki po lewej i prawej stronie łącznika mają różną wysokość. Przy pomocy niższych kołków łącznik łączony jest z metalową siatką elementu grzejnego w trakcie procesu produkcyjnego. Przeskokowi iskry i zwarciu w trakcie procesu zgrzewania zapobiega, oddzielający wyższe i niższe kołki montażowe łącznika, dodatkowy element izolujący. Łącznik wykonany jest z polietylenu PEHD.The connector connects to the ends of the heating element via mounting pins, the cross-section of which corresponds to the mesh of a metal mesh. The pegs in question on the left and right side of the connector have different heights. By means of lower pins, the connector is connected with the metal mesh of the heating element during the production process. Spark jump and short circuit during the welding process are prevented by an additional insulating element separating the upper and lower mounting pins of the connector. The connector is made of PEHD polyethylene.

PRZYKŁADY WYKONANIAEXAMPLES OF EXAMPLES

Wynalazek został uwidoczniony w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia łącznik w rzucie perspektywicznym, fig. 2 - siatkę owiniętą na rurze preizolowanej z łącznikiem zamontowanym na jednym końcu siatki z niższymi kołkami zagniecionymi do siatki, fig. 3 - siatkę owiniętą wokół rury z łącznikiem zamontowanym na obu końcach siatki, fig. 4 - siatkę owiniętą wokół rury z łącznikiem zamontowanym na obu końcach siatki ze wszystkimi kołkami zagniecionymi do siatki, fig. 5 - złącze przygotowane do zgrzewania po obkurczeniu mufy termokurczliwej.The invention has been shown in the embodiment and in the drawing, in which fig. 1 - shows the connector in a perspective view, fig. 2 - mesh wrapped on a pre-insulated pipe with the connector mounted at one end of the mesh with lower pins bent into the mesh, fig. 3 - mesh wrapped around the pipe with the connector mounted on both ends of the mesh, Fig. 4 - mesh wrapped around the pipe with the connector mounted on both ends of the mesh with all pins folded into the mesh, Fig. 5 - joint prepared for welding after shrinking the heat shrinkable sleeve.

Montowany na rurze 1 element grzejny 2 ma postać stalowej siatki, która jest pocięta na szerokość (40 mm) oraz długość (w zależności od średnicy zgrzewanej rury). Do tak przygotowanej siatki zamontowane są konektory 3, do których później podłączana jest zgrzewarka. Do jednego z końców elementu grzejnego 2 przytwierdzany jest trwale przez zagniecenie na ciepło łącznik 4 wykonany z czarnego PEHD. Łącznik 4 na płytce 8 posiada po obu stronach elementu izolującego 7 kołki montażowe - z jednej strony (niższe kołki 5, które są trwale zagniecione do elementu grzejnego 2 na etapie produkcji w firmie, z drugiej strony wyższe kołki 6 spinane z drugim końcem elementu grzejnego 2 na budowie w trakcie montażu.The heating element 2 mounted on the pipe 1 is in the form of a steel mesh which is cut into width (40 mm) and length (depending on the diameter of the pipe to be welded). Connectors 3 are mounted to the mesh prepared in this way, to which the welding machine is later connected. The connector 4 made of black PEHD is permanently attached to one of the ends of the heating element 2 by means of a heat crimping. The connector 4 on the board 8 has on both sides of the insulating element 7 mounting pins - on the one hand (lower pins 5, which are permanently pressed into the heating element 2 at the production stage in the company, on the other hand, higher pins 6 fastened to the other end of the heating element 2 on site during assembly.

Większa wysokość kołków 6 ułatwia instalację łącznika 4 na siatce owiniętej na rurze i zapobiega zsuwaniu się elementu grzejnego 2 po założeniu, a przed zablokowaniem przez podgrzanie i zagniecenie kołków 6. Na siatkę nasuwa się mufę, którą następnie obkurcza się, a po obkurczeniu i ostud zeniu złącza do konektorów podłącza się prąd, który przepływając przez element grzejny 2 (dzięki oporności materiału, z którego wykonana jest siatka) rozgrzewa go do odpowiedniej temperatury, co powoduje stopienie materiału rury 1, mufy termokurczliwej 9 oraz łącznika 4 i zgrzanie ze sobą powierzchni rury 1 i mufy 9 w obszarze elementu grzejnego 2 i wypełnienie szczeliny między końcówkami elementu grzejnego 2. Usytuowany w środkowej części łącznika 4 dodatkowy element izolujący 7 zapobiega zwarciu (np. przeskokowi iskry) w trakcie procesu zgrzewania. Element izolujący jest dłuższy (50 mm) niż szerokość elementu grzejnego (40 mm).The greater height of the pins 6 facilitates the installation of the connector 4 on the net wrapped around the pipe and prevents the heating element 2 from slipping after installation, and before it is blocked by heating and crushing the pins 6. A muff is slipped over the net, which is then shrunk and then shrunk and cooled down. connectors, the connectors are connected to the current, which flowing through the heating element 2 (thanks to the resistance of the mesh material) heats it up to the appropriate temperature, which causes the material of the pipe 1, the heat-shrinkable sleeve 9 and the connector 4 to melt and the pipe 1 surface to be welded together and muffs 9 in the area of the heating element 2 and filling the gap between the ends of the heating element 2. An additional insulating element 7 located in the central part of the connector 4 prevents a short circuit (e.g. spark flash) during the welding process. The insulating element is longer (50 mm) than the width of the heating element (40 mm).

Korzystne skutki wynalazkuAdvantageous Effects of the Invention

Aktualnie produkowane elementy grzejne wymagają precyzyjnego montażu i stabilizacji obydwu końców elementu grzejnego owiniętego wokół rury preizolowanej (np. poprzez przytwierdzenie ich do rury poprzez zszywki lub gwoździe). Na budowie operatorzy spotykają się z problemem braku powtarzalności montażu. Montaż w znaczącym stopniu zależy od doświadczenia i zdolności manualnych operatora.Currently manufactured heating elements require precise assembly and stabilization of both ends of the heating element wrapped around the pre-insulated pipe (e.g. by attaching them to the pipe with staples or nails). On the construction site, operators face the problem of the lack of repeatability of assembly. Installation largely depends on the experience and manual skills of the operator.

Rozwiązanie według wynalazku gwarantuje wysoki stopień powtarzalności montażu elementów grzejnych, niezależnie od średnicy rury oraz stałą odległość między końcami elementu grzejnego. Eliminuje to ryzyko zwarcia między końcówkami podczas procesu zgrzewania (co automatycznie przerywa proces) lub nieszczelności w przypadku zbyt dużej odległości pomiędzy końcami elementu grzejnego. Dodatkowo roztopiony polietylen w trakcie procesu zgrzewania uszczelnia miejsce pomiędzy tymi końcami, przyczyniając się do spójności integralności złącza i zmniejszenia możliwości jego odrzucenia. Proces jest czysty i nie zanieczyszczający środowiska, nie wytwarza szkodliwych emisji, hałasu lub odpadów, które mogłyby znacząco oddziaływać na otaczające środowisko. Jako taki jest bezpieczny i nie jest nieprzyjemny w użyciu dla instalatorów.The solution according to the invention guarantees a high degree of repeatability of the installation of heating elements, regardless of the pipe diameter, and a constant distance between the ends of the heating element. This eliminates the risk of a short circuit between the ends during the welding process (which automatically interrupts the process) or a leak if the distance between the ends of the heating element is too large. Additionally, molten polyethylene seals between these ends during the welding process, contributing to the integrity of the joint and reducing the possibility of rejection. The process is clean and non-polluting, does not generate harmful emissions, noise or waste that could significantly affect the surrounding environment. As such, it is safe and not unpleasant for installers to use.

Claims

1. The method of installation and repair of pipelines made of pre-insulated pipes with the use of a heating element wrapped around the pipe in the form of a metal mesh with connected connectors, covered with a sleeve, which is then shrunk, and after shrinking and cooling the connector, electricity is connected to the connectors and the welding process is carried out, characterized by in that the ends of the heating element (2) on the pipe (1) are fastened with a thermoplastic connector (4).

2. Device for installation and repair of pipelines made of pre-insulated pipes, characterized in that it comprises a thermoplastic connector (4) in the form of a plate (8) on which mounting pins (5) and (6) are located, separated by an insulating element (7).

3. The device according to claim The method of claim 2, characterized in that the pins (5) and (6) of the thermoplastic connector (4) are of a different size.

4. The device according to claim 1 2. The method of claim 2 or 3, characterized in that the insulating element (7) on the connector (4) runs along the plate (8) and separates the lower mounting pins (5) from the upper mounting pins (6).

5. The device according to claim 1 2., characterized in that the pins (5) and pins (6) have the mesh shape of the heating element (2) in their cross-section.

6. The device according to claim 1 from 2 to 5, characterized in that the thermoplastic connector (4) is made of PEHD polyethylene.