RU40778U1

RU40778U1 - DEVICE FOR CONNECTING METAL PIPE TO PLASTIC

Info

Publication number: RU40778U1
Application number: RU2004113807/22U
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Арефьев; Л.И. Мунябин; К.Л. Мунябин
Original assignee: Арефьев Николай Николаевич; Мунябин Леонид Иванович; Мунябин Кирилл Леонидович
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2004-09-27

Abstract

Предполагаемая полезная модель относится к области соединения пластмассовых и металлических труб, в частности, может быть использована при соединении полиэтиленовых и стальных трубопроводов. Устройство включает металлическую трубу 1, конец 6 которой установлен в пазу 3 пластмассовой манжеты 2. При этом конец 6 металлической трубы, установленный в манжете 2, снабжен отверстиями 7. При нагревании стальной трубы 1 до температуры, превышающей температуру плавления материала манжеты 2 на 10-50°С, контактирующие с трубой стенки манжеты 4 и 5 оплавляются и затекают в отверстия 7, благодаря чему образуется неразъемное надежное соединение манжеты с трубой. Манжета 2 снабжена соединительной втулкой 8, с помощью которой устройство соединяется с пластмассовым трубопроводом 12 по схеме «в раструб» или «в стык» стандартным сварочным оборудованием. Для повышения надежности соединения стальной трубы 14 с пластмассовой 12 перед запрессовкой конца 6 стальной трубы в пластмассовую манжету 2 отверстия 7 могут быть заполнены материалом, из которого выполнена манжета. С этой же целью на поверхность конца 6 трубы 1 может быть напылен материал, из которого изготовлена манжета, или нанесен адгезив, обеспечивающий сцепление металла трубы с материалом манжеты, На поверхность конца 6 трубы 1 также могут быть нанесены два и более праймера, обеспечивающие сцепление манжеты с праймером, трубы с другим праймером и праймеров между собой. Предполагаемая полезная модель 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.The proposed utility model relates to the field of joining plastic and metal pipes, in particular, can be used when joining polyethylene and steel pipelines. The device includes a metal pipe 1, the end of which 6 is installed in the groove 3 of the plastic sleeve 2. At the same time, the end 6 of the metal pipe installed in the sleeve 2 is provided with holes 7. When the steel pipe 1 is heated to a temperature higher than the melting temperature of the material of the sleeve 2 by 10- 50 ° C, the walls of the cuff 4 and 5 in contact with the pipe are melted and flow into the holes 7, due to which an inseparable reliable connection of the cuff with the pipe is formed. The cuff 2 is equipped with a connecting sleeve 8, with which the device is connected to the plastic pipe 12 according to the scheme "in the socket" or "in the butt" standard welding equipment. To improve the reliability of the connection of the steel pipe 14 with the plastic 12 before pressing the end 6 of the steel pipe into the plastic sleeve 2, the holes 7 can be filled with the material from which the sleeve is made. For the same purpose, the material of which the cuff is made can be sprayed onto the surface of the end 6 of the pipe 1, or an adhesive can be applied that provides adhesion of the pipe metal to the cuff material. Two or more primers can be applied to the surface of the end of the pipe 6 to ensure the grip of the cuff with a primer, tubes with another primer and primers between each other. The proposed utility model provides the manufacture of a device for connecting a metal pipe with a plastic one, which reliably works at elevated pressures of the pumped medium due to adhesion of the cuff walls to each other through holes in the metal pipe, as well as at changing temperatures of the pumped medium.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к области соединений пластмассовых и металлических труб, в частности, может быть использована при соединении полиэтиленовых и стальных трубопроводов.The proposed utility model relates to the field of joints of plastic and metal pipes, in particular, can be used when connecting polyethylene and steel pipelines.

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 поджатая исчезает и сцепление их поддерживается только адгезивом, что снижает надежность работы соединения.A known method of connecting a polyethylene pipe to a steel one, including machining the end of the steel pipe and heating it, forming a cylindrical socket at the end of the polyethylene pipe, applying adhesive to the end of the steel pipe and introducing it into the polyethylene pipe, the adhesive is applied by winding in the form of a tape, and the end of the steel pipe in the assembled joint is subjected to induction heating to the design temperature, and a reinforcing plastic sleeve is put on the assembled joint (see AS USSR No. 1760228, F 16 L 47/06, 20.12. 1990). A disadvantage of the known connection is the low reliability, especially when the temperature of the environment or the pumped material changes. With increasing temperature of the pumped material or the environment, the temperature of the steel pipe and polyethylene bell rises. Since the coefficient of thermal expansion of polyethylene is higher than that of steel, the diameter of the socket increases more than the diameter of the steel pipe, and a gap appears between them, and the tightness of the connection is broken. The operation of such compounds showed that the adhesive provides tightness only at small temperature differences of the material transported through the connection, at large temperature differences gaps in the joints appear and it becomes worthless. In addition, when pumping the material under high pressure, an axial displacement of the polyethylene socket relative to the end of the metal pipe is possible, since they are axially fixed relative to each other by pressing the socket against the pipe and due to adhesive. With increasing temperature, when the diameter of the socket is larger than the diameter of the pipe, the preloaded force disappears and their adhesion is supported only by adhesive, which reduces the reliability of the connection.

Известны и приняты за прототип способ и устрорйство соединения металлической трубы с фторопластовой, в котором конец металлической трубы впрессовывают в паз фторопла-стовой 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.A method and device for joining a metal pipe with a fluoroplastic pipe are known and adopted, in which the end of the metal pipe is pressed into the groove of the fluoroplastic cuff, the end of the fluoroplastic pipe is heated to a softening temperature, and the cuff with the metal pipe is thermally pressed into the fluoroplastic pipe, followed by cooling of the compound (see USSR AS No. 1399569, F 16 L 47/00, 11/25/1985). In the known method, in contrast to the previous one, the tightness of the connection is maintained when the temperature of the pumped material changes, since when heating the inner wall of the groove of the cuff expands and is pressed against the inner surface of the pipe, maintaining tightness. During cooling, the diameter of the outer wall of the groove of the cuff decreases to a greater extent than the diameter of the steel pipe, which also maintains tightness. The disadvantage of this method is the low reliability of the connection under the action of axial loads, since the axial fixation of the cuff relative to the steel pipe is achieved only due to the friction forces of the walls of the groove of the cuff on the pipe wall. In addition, the disadvantage is the need to perform a socket on a fluoropolymer pipe for connection with a cuff, which can be achieved by using a special tool, and this complicates the design.

Цель предполагаемой полезной модели - повышение надежности работы соединения и упрощение его конструкции.The purpose of the proposed utility model is to increase the reliability of the connection and simplify its design.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого решения, - расширение ассортимента соединительных устройств металлических труб с пластмассовыми.The technical result obtained by using the proposed solution is the expansion of the range of connecting devices of metal pipes with plastic.

Для достижения поставленной цели в устройстве для соединения металлической трубы с пластмассовой, включающем металлическую трубу, пластмассовую манжету с пазом, в котором установлен конец металлической трубы, согласно предлагаемому техническому решению To achieve this goal in a device for connecting a metal pipe with a plastic one, including a metal pipe, a plastic sleeve with a groove in which the end of the metal pipe is installed, according to the proposed technical solution

конец металлической трубы, установленный в пазу манжеты, снабжен отверстиями, а манжетаthe end of the metal pipe installed in the groove of the cuff is provided with holes, and the cuff

- соединительной втулкой.- connecting sleeve.

Возможны дополнительные варианты устройства, в которых целесообразно, чтобы конец металлической трубы был снабжен:There are additional device options in which it is advisable that the end of the metal pipe be provided with:

- кольцевыми или спиральными канавками;- annular or spiral grooves;

- кольцевыми или спиральными ребрами.- ring or spiral ribs.

- его отверстия были заполнены материалом, из которого изготовлена манжета;- its holes were filled with the material from which the cuff is made;

- на его поверхности был нанесен материал, из которого изготовлена манжета;- on its surface was applied the material from which the cuff was made;

- на его поверхности был нанесен адгезив, обеспечивающий сцепление металла трубы с материалом манжеты;- an adhesive was applied on its surface, ensuring adhesion of the pipe metal to the cuff material;

- на его поверхности был нанесен полимер, сцепляющийся с металлом трубы, а на полимер - праймер, обеспечивающий сцепление полимера с материалом манжеты;- on its surface a polymer was bonded that adhered to the metal of the pipe, and a polymer was applied to the polymer to provide adhesion of the polymer to the cuff material;

- 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;- two or more primers were applied on its surface to ensure maximum adhesion of the pipe metal to the first primer, the cuff material to the last primer applied, and the first and last primers applied to each other or with an intermediate primer between them;

Указанные преимущества, а также особенности предлагаемой полезной модели 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.The indicated advantages, as well as the features of the proposed utility model are illustrated by its implementation options with reference to the drawings: in Fig. 1 is a longitudinal section of a device with a connecting sleeve; figure 2 is a longitudinal section of a device with a flange and an additional shell; figure 3 is a view of the end of a metal pipe with grooves; figure 4 is a view of the end of a metal pipe with ribs.

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.The device includes a metal pipe 1, a plastic sleeve 2 with a groove 3 and the walls of the groove 4 and 5, in which the end 6 of the metal pipe is installed. The end 6 is provided with holes 7, and the cuff 2 is a connecting sleeve 8. The end 6 can be provided with annular or spiral grooves 9, as well as annular or spiral ribs 10. The cuff 2 can be additionally connected to the pipe 1, for example, fiberglass sheath 11.

Устройство работает следующим образом. При перекачивании по трубопроводу с установленным в нем устройством материала, например, жидкости с температурой, более высокой, чем температура монтажа трубопровода, стенка 5 расширяется больше, чем труба 1, и прижимается к трубе, создавая дополнительное уплотнение. Это повышает надежность. Так как стенка 4 соединена (сварена) со стенкой 5 через отверстия 7 в трубе 1, то осевая фиксация манжеты 2 с трубой 1 надежно обеспечена за счет этого соединения, что также повышает надежность работы устройства. Само устройство может быть сварено с пластмассовым трубопроводом 12 за счет соединительной втулки 8 стандартными сварочными аппаратами «в раструб», как показано на фиг.1 и фиг.2, или «в стык». Для соединения втулки 8 с пластмассовым трубопроводом 12 может быть использована промежуточная муфта 13. Это упрощает конструкцию устройства и повышает надежность его работы. 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. Отверстий 7 могут быть, например, круглыми (фиг.3) или в виде прорезей (фиг.4). 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 The device operates as follows. When pumping through a pipeline with a device installed in it, for example, liquid with a temperature higher than the installation temperature of the pipeline, wall 5 expands more than pipe 1 and is pressed against the pipe, creating an additional seal. This improves reliability. Since the wall 4 is connected (welded) to the wall 5 through the holes 7 in the pipe 1, the axial fixation of the cuff 2 with the pipe 1 is reliably ensured by this connection, which also increases the reliability of the device. The device itself can be welded with a plastic pipe 12 due to the connecting sleeve 8 standard welding machines "in the socket", as shown in figure 1 and figure 2, or in the butt. To connect the sleeve 8 with the plastic pipe 12 can be used intermediate sleeve 13. This simplifies the design of the device and increases the reliability of its operation. The steel pipe 1 can be welded to the steel pipe 14. or connected to it by a flange 15. The grooves 9 or ribs 10 at the end of the steel pipe 1 increase the reliability of the connection due to the additional axial fixation of the pipe and the cuff relative to each other. The holes 7 can be, for example, round (figure 3) or in the form of slots (figure 4). Cuff 2 can be made by injection molding. The end 6 is pressed into the groove of the cuff 2. Before pressing, the end 6 can be preheated to the melting temperature of the cuff 2. After pressing, the end 6 is heated, for example, by high-frequency current, to a temperature of 10-50 ° C higher than the melting temperature of the cuff material. Simultaneously with the heating of the end 6 of the wall 4 and 5 of the cuff 2 is pressed against the surfaces of the pipe, for example, pulling the wall 4 with a clamp and unclenching the wall 5 with a mandrel or compressed air. The heating temperature is maintained until the cuff material is extruded over the surface of the pipe. After that, the resulting compound is naturally cooled. When heating the end 6 of the pipe 1, heat is transferred to the cuff material in contact with the pipe. While the material of the walls 4 and 5 is melted and flows

в отверстия 7, где обе стенки свариваются. После охлаждения стенки 4 и 5 остаются соединенными друг с другом через отверстия 7, что повышает надежность работы соединения.into holes 7, where both walls are welded. After cooling, the walls 4 and 5 remain connected to each other through the holes 7, which increases the reliability of the connection.

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 стенки 4 и 5.If the wall thickness of the end 6 of the pipe is large enough and makes it difficult to connect the material of the walls 4 and 5, then before pressing the holes 7 can be filled with the material from which the cuff 2 is made. When heating the end 6, this material will melt in the holes 7 and will connect walls 4 and 5 with a guarantee.

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.To increase the adhesion of the walls 4 and 5 of the cuff 2 to the pipe material, the material of which the cuff is made can be sprayed onto the end of the 6 pipe. Spraying is carried out by methods known in the art. When spraying, high adhesion of the sprayed material to the pipe metal is obtained. After pressing the end of the pipe 6 into the groove 3 and heating, the material of the walls 4 and 5 is joined with the sprayed material. This increases the reliability of the connection for various metals and plastics.

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.Before pressing, the end 6 of the metal pipe 1 can be coated with adhesive (or glue). So, for example, when connecting steel and polyethylene pipes, an adhesive from a copolymer of ethylene with vinyl acetate of the brand 11306-075 TU 6-05-16-36-78 can be used. The adhesive can be wound in the form of a tape or sprayed. After heating, the cuff material adheres to the adhesive, and the adhesive adheres to the pipe material. Reliability is increasing.

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.Before pressing, the end 6 of the metal pipe can be coated with a polymer, for example, epoxy resin, which adheres well to steel, cast iron. A primer is applied to the polymer base, for example, when connected to polyethylene pipes, a sevilene tape is wound, as in the previous example. This also increases reliability, since the epoxy resin adheres well to the metal and the primer adheres to the coupling material and the epoxy resin.

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.In addition, different materials can be used as a primer, one of which adheres well to the material of the pipe 1, and the other adheres to the material of the cuff 2, and these materials adhere well to each other. For example, if a Savilene two-layer tape A TU RB 0464-3628-018-93 is wound on the surface of the end 6 of the pipe 1, and polyethylene is used as the cuff material, the reliability of the device increases.

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.The manufacturing process of the device for connecting metal pipes to plastic can be simplified by preheating the cuff to a softening temperature, since the force of pressing the end of the pipe 6 into the groove 3 of the cuff will decrease as a result of the lower stiffness of the walls 4 and 5. In addition, the walls 4 and 5 will more effectively be pressed to the walls of the end 6 of the pipe 1, which increases the reliability of the device.

Claims

1. A device for connecting a metal pipe with a plastic one, including a metal pipe, a plastic sleeve with a groove in which the end of the metal pipe is installed, characterized in that the end of the metal pipe installed in the groove of the sleeve is provided with holes and the sleeve with a connecting sleeve.

2. The device according to claim 1, characterized in that the end of the metal pipe is provided with annular or spiral grooves.

3. The device according to claim 1, characterized in that the end of the metal pipe is provided with annular or spiral ribs.

4. The device according to claim 1, characterized in that the holes are filled with the material from which the cuff is made.

5. The device according to claim 1, characterized in that the surface of the end of the pipe is covered with the material from which the cuff is made.

6. The device according to claim 1, characterized in that the surface of the end of the pipe is coated with an adhesive that provides adhesion of the pipe metal to the cuff material.

7. The device according to claim 1, characterized in that the surface of the end of the pipe is coated with a polymer that adheres to the metal of the pipe, and the polymer with a primer that adheres the polymer to the cuff material.

8. The device according to claim 1, characterized in that the surface of the pipe end is coated with two or more primers, ensuring maximum adhesion of the pipe metal to the first primer, the cuff material - with the last coated primer and the first and last primers - between themselves or with an intermediate between them by primer.