BRPI0707507A2 - materiais de tubulaÇço de fusço elÉtrica - Google Patents

Abstract

MATERIAIS DE TUBULAÇçO DE FUSçO ELÉTRICA. A presente invenção refere-se a materiais de tubulação de fusão elétrica que são adaptados para se ligar com os tubos de plástico por fusão elétrica. Os materiais de tubulação podem converter a rotação de um membro de pressão em movimento linear por meio de roscas para pressionar direta ou indiretamente um elemento de aquecimento fornecido na periferia interna de uma junção de tubo dos materiais de tubulação a fim de pressionar as partes de fundição aquecidas pelo elemento de aquecimento, produzindo, desse modo, a pressão necessária para a ligação por fusão assim como a eliminação de uma interface de impurezas, melhorando, desse modo, a eficiência da fusão.

Description

MATERIAIS DE TUBULAÇÃO DE FUSÃO ELÉTRICA

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a materiais de tubulaçãoadaptados para fusão elétrica para conectar tubos deplástico, que são usados como tubos de gás, tubos de água detorneira e semelhante.

Mais particularmente, a presente invenção refere-se amateriais de tubulação projetados para facilitar ligação comoutros tubos de plástico através da fusão elétrica.

Fundamentos da Invenção

Fusão elétrica é usada geralmente para conectartubulações, e tal fusão elétrica de tubulações serábrevemente descrita abaixo.

Na ligação de tubos feitos de polietileno oupolipropileno para ser usados em tubulações de água detorneira e outras finalidades, processos de fusão a quenteforam usados basicamente para obter uma vedação completamentehermética.

Processos convencionais de fusão a quente incluemsoldagem por fusão de topo, soldagem de soquete de fusão aquente, soldagem de soquete de eletrofusão, e assim pordiante.

A soldagem por fusão de topo é denominada também comosoldagem de topo, em que as faces de extremidade de tubos sãoencostadas uma na outra sem o uso de um soquete adicional. Emdetalhe, a soldagem por fusão de topo é realizada de acordocom as seguintes etapas de: fixar as tubulações com asbraçadeiras hidráulicas ou pneumáticas de tal maneira que asfaces de extremidade dos tubos a serem soldados se voltemumas para as outras, alisar as faces de extremidade a seremsoldadas, colocar uma placa de aquecimento entre as faces deextremidade, pressionar firmemente as faces de extremidade aserem soldadas contra a placa de aquecimento através depressão hidráulica ou pneumática, aquecer a placa deaquecimento a um ponto de fusão apropriado (por exemplo,cerca de 210°C para o polietileno) para fundir as faces deextremidade dos tubos, remover a placa de aquecimentorapidamente após a fusão, pressionar firmemente as faces deextremidade fundidas dos tubos umas contra as outras, eesfriar os tubos enquanto os mantêm na posição pressionadapor um tempo predeterminado, de modo que as porções fundidasdos tubos sejam solidificados, desse modo ligando os tubosjuntos.

Este processo liga os tubos fundindo os materiais detubo sem o uso de um soquete adicional. Entretanto, esteprocesso exige um soldador a quente, que é pesado e, assim,difícil de carregar para um local de trabalho e, além disso,tem uma estrutura complicada.

Outro processo usa um soquete comum, em que a periferiainterna do soquete e a periferia externa de um ■tubo sãofundidas simultaneamente e então, ligadas juntas. Isto é, aperiferia externa do tubo e a periferia interna do soquetesão aquecidas ao mesmo tempo de modo que a superfície desoldagem de cada uma seja fundida simultaneamente, e quandoforem suficientemente aquecidas, a periferia interna dosoquete é encaixada rapidamente na periferia externa do tuboe estará, assim, em contato apertado com o mesmo. Então, aestrutura resultante é esfriada por um tempo predeterminadoneste estado de contato apertado.

Um processo adicional é eletrofusão de soquete. Esteprocesso usa um soquete tendo um elemento de aquecimento talcomo uma bobina de aquecimento introduzida no mesmo. 0soquete é moldado por injeção com o elemento de aquecimentodisposto integralmente no mesmo. A bobina de aquecimento podeincluir, por exemplo, fios de Cu, ligas de Cu, nicromo, ousemelhantes, que têm um grau específico de resistênciaelétrica. O soquete pode ser fabricado, por exemplo,bobinando um fio de resistência elétrica revestido com umaresina termoplástica, conectando terminais elétricos àsextremidades do fio, introduzindo o fio em um molde, emoldando uma resina integralmente com o fio. Depois que osoquete fabricado desta maneira é ajustado em um tubo a serfundido, corrente elétrica é aplicada ao soquete por um tempopredeterminado por uma fonte de energia simples de modo que aperiferia externa do tubo e a periferia interna do soquetesejam fundidas simultaneamente e ligadas juntas.

Tal eletrofusão do soquete é denominada também comofusão elétrica ou eletrofusão. A fusão elétrica foi usadageralmente em tubos conectores.

Presentemente, o tubos conectores de eletrofusão sãopreferidos por usuários porque são fáceis de usar, e osvários elementos de aquecimento para os tubos conectores deeletrofusão estão sendo desenvolvidos.

Al ém das abordagens precedentes, a eletrofusão édivulgada também na publicação de pedido de patente coreanaN0 10-2002-0012809, intitulado "Electronic Fusion Sheet ofThermoplastic (e.g., Polyethylene and Polipropylene) Pipes byPrinted (Coated) Heating Circuit", publicação de pedido depatente coreana N0 10-2004-069622, intitulado "HeatGenerating Bushing for Plastic Pipes", publicação de pedidode patente coreana N0 10-2004-0096757, intitulado "FusionStructure for Plastic Pipes", publicação de pedido de patentecoreana N0 10-2005-0003231, intitulada da "Fusion Structurefor Plastic Using Fusion Ring", e assim por diante, que sãoaqui incorporadas em sua totalidade por referência.

Entretanto, os tubos conectores de eletrofusão atuaistêm os seguintes problemas:

(1) No caso da ligação por fusão, as superfícies a seremligadas devem estar livres das impurezas a fim de realizarhermeticidade ou impermeabilidade. As impurezas nassuperfícies de ligação atuam como uma interface, obstruindo aligação das partes de fundição. Assim, as impurezas são umfator que degrada a eficiência da ligação. Para impedir talproblema, as superfícies a serem ligadas são limpas antes deserem ligadas por fusão. Entretanto, algumas impurezas sob aforma de uma película fina raramente são limpas.

(2) Na ligação por fusão, é importante ligar duas partessob um grau apropriado de pressão. (Por exemplo, as partes defundição são ligadas enquanto são pressionadas firmementeumas contra as outras no caso da fusão de topo, em que umprocesso de pressão é executado hidráulica oupneumaticamente) No processo de eletrofusão tradicional, aexpansão térmica natural é o único recurso que gera umapressão de ligação, e uma pressão artificial a partir de foranão é considerada uma vez que o elemento de aquecimento éinstalado dentro do tubo conector.

(3) Entretanto, a fim de usar a pressão devido àexpansão natural, uma folga muito pequena é exigida entre aperiferia interna do tubo conector de eletrofusão e aperiferia externa do tubo de plástico, introduzida no tuboconector. Usinagem precisa, exigida para minimizar a folga,também aumenta custos de fabricação.

Descrição da Invenção

A presente invenção foi feita para resolver os problemasprecedentes com a técnica anterior, e conseqüentemente umobjeto da presente invenção é fornecer novos materiais detubulação por fusão elétrica, que podem converter a rotaçãode um membro de pressão em movimento linear por meio deroscas para pressionar direta ou indiretamente um elemento deaquecimento fornecido na periferia interna de uma junção detubos dos materiais de tubulação a fim de pressionar aspartes de fundição aquecidas pelo elemento de aquecimento,produzindo, desse modo, uma pressão necessária para a ligaçãopor fusão assim como a quebra de uma interface de impurezas,melhorando, desse modo, a eficiência da fusão.

Solução Técnica

De acordo com um aspecto da invenção para realizar oobjeto, os materiais de tubulação de fusão elétrica dainvenção incluem uma junção de tubo feita de plásticos a serconectada com um tubo de plástico, a junção de tubo tendoroscas formadas na superfície periférica da mesma paraparafusar; um elemento de aquecimento anelar disposto dentroda junção de tubo para permitir fusão elétrica; e um membrode pressão tendo uma porção rosqueada a ser aparafusada nasroscas da junção de tubo e uma porção de pressão para mover-se para frente em resposta à rotação da porção rosqueada parapressionar o elemento de aquecimento anelar.

Efeitos Vantajosos

Como descrito acima, a invenção fornece novos materiaisde tubulação de fusão elétrica, que podem converter a rotaçãode um membro de pressão em movimento linear por meio deroscas para pressionar direta ou indiretamente um elemento deaquecimento fornecido na periferia interna de uma junção detubo dos materiais de tubulação a fim pressionar as partes defundição aquecidas pelo elemento de aquecimento, produzindo,desse modo, a pressão necessária para ligação por fusão assimcomo a quebra de uma interface de impurezas, melhorando,desse modo, a eficiência da fusão.

Isto é, a eficiência da ligação é excelente desde que aspartes de ligação sejam ligadas a quente e esfriadas sob umapressão pré-ajustada.

Além disso, uma vez que a interface de impurezas nasparte de ligação é quebrada sob uma força cortante em umaalta temperatura, qualquer deterioração na ligação devido àinterface de impureza pode ser impedida.

Em virtude da descrição precedente, é possível aumentara tolerância do diâmetro externo dos tubos de plástico e dodiâmetro interno da junção de tubo. Isto podeconseqüentemente reduzir o custo de fabricação dos tubos deplástico e dos materiais de tubulação, e realizar, assim, afusão elétrica de alta qualidade a baixo custo.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é uma vista em perspectiva explodidailustrando elementos principais de materiais de tubulaçãopara a fusão elétrica de acordo com uma primeira modalidadeda invenção, no uso com tubos de plástico;

A Figura 2 é uma vista em seção transversal ilustrandoas junções de tubo dos materiais de tubulação antes da fusãoelétrica entre os materiais de tubulação e os tubos deplástico mostrados na figura 1;As Figuras 3 a 5 são vistas em seção transversal cadauma ilustrando uma junção de tubo de materiais de tubulaçãopara fusão elétrica de acordo com modalidades diferentes dainvenção, antes da fusão elétrica com um tubo plástico; e

As Figuras 6 e 7 ilustram os materiais de tubulação dainvenção, aplicados a uma válvula e a uma caixa dedistribuição, respectivamente.

Melhor Modo de Realizar a Invenção

Uma primeira modalidade da presente invenção serádescrita agora em detalhes por meio de sua construção eoperação.

A figura 1 é uma vista em perspectiva explodida queilustra elementos principais de materiais de tubulação parafusão elétrica de acordo com uma primeira modalidade dainvenção, no uso com tubos de plástico, e a figura 2 é umavista em seção transversal que ilustra as junções de tubo dosmateriais de tubulação para fusão elétrica antes da fusãoelétrica entre os materiais de tubulação e os tubos deplástico mostrados na figura 1.

Os materiais de tubulação para fusão elétrica mostradosna figura 1 são um tubo conector 10.

0 tubo conector 10 é usado para conectar dois tubos deplástico 20 juntos.

Assim, o tubo conector 10 tem duas ou mais junções detubo 100, cada qual é conectada a uma junção correspondentedos tubos de plástico 20. Não necessário dizer, no tuboconector 10, pelo menos as junções de tubo 100 devem serfeitas de plástico.

A junção de tubo 100 está em forma de tubo tal que otubo de plástico 20 pode ser introduzido na mesma.

Além disso, a junção de tubo 100 é provida na periferiainterna da mesma com um degrau 110 para parar e suportar umaextremidade do tubo de plástico 20 mediante inserção najunção de tubo 100. O degrau 110 é configurado em tal formaque o tubo de plástico 20 possa ser introduzido a umaprofundidade apropriada e ser localizado apropriadamente.A junção 100 também tem roscas 120 formadas na periferiaexterna adjacente à extremidade da junção 100. As roscas 120são aparafusadas em um membro de pressão 200, que serádescrito mais tarde.

Alternativamente, as roscas de junção 120 podem serformadas na periferia interna da junção de tubo 100, ou serespaçadas a partir da extremidade da junção de tubo 100.

Entretanto, na periferia interna da junção de tubo 100,um elemento de aquecimento anelar 300 é fornecido para afusão elétrica. O elemento de aquecimento anelar 300 éconectado a terminais elétricos 400, e gera calor em respostaa uma energia elétrica externa aplicada no mesmo através dosterminais elétricos 400. Conforme o elemento de aquecimentoanelar 300 gera calor, isso faz com que as regiõescircunvizinhas se fundam.

O elemento de aquecimento anelar pode ser qualquerestrutura anelar que gere calor quando a energia elétrica(corrente) for aplicada no mesmo. Embora o elemento deaquecimento da invenção seja feito de plástico condutor, elepode também ser feito de metal.

O membro de pressão 200 é aparafusado na extremidade dajunção de tubo 100.

O membro de pressão 200 tem uma porção rosqueada 220 emuma região externa, que tem roscas fêmeas a seremaparafusadas na extremidade da junção de tubo 100. 0 membrode pressão 200 também tem uma porção de pressão 210 em umaregião interna, que é configurada para ser introduzida naperiferia interna da junção de tubo 100 para pressionardireta ou indiretamente o elemento de aquecimento anelar 300.

O membro de pressão 200 tem geralmente uma forma externahexagonal, semelhante a uma porca sextavada, tornando, dessemodo, fácil para os usuários girarem o membro de pressão 200.

Assim, quando o membro de pressão 200 é girado, a porçãorosqueada 220 aparafusada na junção de tubo 100 gira e move-se para frente junto com o membro de pressão 200 que éintegrado com a porção rosqueada 220.A operação desta modalidade será descrita agora.

Como mostrado na figura 2, depois que o tubo conector 10para a fusão elétrica da invenção é disposto junto com ostubos de plástico 20, os terminais elétricos 400 sãoconectados eletricamente a uma fonte de energia (nãomostrada) por um período de tempo predeterminado. Então, oselementos de aquecimento 300 geram calor para aumentar atemperatura de elementos circunvizinhos, tais como asperiferias internas das junções de tubo 100 e as periferiasexternas dos tubos de plástico 20, até o ponto onde oselementos circunvizinhos se fundem (os elementoscircunvizinhos serão denominados, doravante, como "parte(s)de fundição").

As periferias internas das junções de tubo e asperiferias externas dos tubos de plástico são aquecidas e,assim, elevadas em temperatura através de uma temperatura detransição vítrea até uma temperatura de amolecimento.

Quando as partes de fundição são aquecidas até atemperatura de amolecimento, os membros de pressão 200 sãogirados de modo que os membros de pressão 200 se movam parafrente para pressionar direta ou indiretamente os elementosde aquecimento anelares 300, desse modo pressionando aspartes de fundição. A pressão aplicada contra as partes defundição é ajustada de acordo com o grau de rotação dasporções rosqueadas 220. Quando as porções rosqueadas 220param de girar, a pressão é mantida constante.

Então, as partes de fundição são fundidas enquanto apressão é aplicada de modo que as periferias internas dasjunções de tubo e as periferias externas dos tubos deplástico em torno dos elementos de aquecimento sejam fundidasjuntas.

De acordo com modalidades, depois que as partes defundição são fundidas em uma temperatura adjacente ao pontode amolecimento, os membros de pressão 200 podem ser giradospara pressionar as partes de fundição.Uma vez que as partes de fundição são ligadas sob umapressão predeterminada em uma alta temperatura, as porçõesligadas mostram excelente eficiência de ligação quandoesfriadas.

Além disso, enquanto as partes de fundição (asperiferias internas das junções de tubo e as periferiasexternas dos tubos de plástico) forem pressionadas em umapressão especifica, quaisquer interfaces devido às impurezasnas mesmas são quebradas por uma força cortante e de altatemperatura. Isto pode, conseqüentemente, impedir adeterioração potencial do desempenho da ligação que de outramaneira pode ser causada pelas impurezas.

Uma segunda modalidade da invenção será descrita agora.

A figura 3 é uma vista em seção transversal que ilustrauma junção de tubo de materiais de tubulação para fusãoelétrica de acordo com a segunda modalidade da invenção,antes da fusão elétrica com um tubo de plástico.

Nesta modalidade, um par de elementos de aquecimentoanelares 300 é fornecido em uma extremidade de uma junção detubo 100.

O par de elementos de aquecimento anelares 300 éaquecido por uma corrente elétrica fornecida através determinais elétricos 400.

Além disso, um preenchedor de soldagem anelar 500 éinterposto entre os elementos de aquecimento anelares.

O preenchedor de soldagem anelar 500 é feito de plásticoque têm um ponto de fusão mais baixo do que aquele da junçãode tubo 100 e, conforme a temperatura se eleva, funde antesda junção de tubo 100. O preenchedor de solda fundido 500 éligado por pressão e então, esfriado para ligar firmemente ajunção de tubo 100 com um tubo de plástico 20.

O preenchedor de soldagem anelar 500 é fornecido com umfio de conexão 510 para conexão elétrica dos elementos deaquecimento anelares 300 dispostos em ambos os lados dopreenchedor de soldagem 500.O par de elementos de aquecimento anelar 300 epreenchedor de soldagem anelar 500 interposto entre oselementos de aquecimento 300 podem ser fabricadosseparadamente ou integrados.

Uma terceira modalidade da invenção será descrita agora.

A figura 4 é uma vista em seção transversal que ilustrauma junção de tubo de materiais de tubulação para fusãoelétrica de acordo com a terceira modalidade da invenção,antes da fusão elétrica com um tubo de plástico.

Nesta modalidade, as roscas 120 são formadas naperiferia interna de uma junção de tubo 100. Assim, umaporção rosqueada 220 de um membro de pressão 200, a seraparafusada nas roscas 120 da junção de tubo 100, é formadana periferia externa do membro de pressão 200.

Uma quarta modalidade da invenção será descrita agora.A figura 5 é uma vista em seção transversal que ilustrauma junção de tubo de materiais de tubulação para fusãoelétrica de acordo com a quarta modalidade da invenção, antesda fusão elétrica com um tubo de plástico.

Nesta modalidade, um terminal elétrico não é fornecidonos próprios materiais de tubulação. Isto é, furos determinal 130 são formados em uma junção de tubulação 100 demodo que os terminais elétricos de uma fonte de energiaexterna (não mostrada) sejam introduzidos nos furos determinal 130 para fornecer corrente elétrica aos elementos deaquecimento anelares dispostos na periferia interna da junçãode tubo 100.

Os terminais elétricos 400 e/ou os furos de terminal 130podem ser dispostos em várias formas de acordo com o númerode elementos de aquecimento. Além disso, no caso em que acorrente elétrica é fornecida para uma pluralidade deelementos de aquecimento, as várias disposições podem serpropostas de acordo com um circuito do elemento deaquecimento. Isto é, o circuito do elemento de aquecimentopode ter uma estrutura em série, ou uma estrutura paralela,ou uma estrutura em série e paralela.Os terminais elétricos ou os furos de terminal podem serfornecidos na junção de tubo ou no membro de pressão.Ocasionalmente, os terminais elétricos ou os furos determinal podem ser fornecidos entre a junção de tubo e omembro de pressão ou entre o membro de pressão e o tubo deplástico.

Enquanto as modalidades exemplares precedentes foremdescritas com a suposição que os elementos de aquecimento sãodiferentes daqueles das partes de fundição, os elementos deaquecimento podem também ser planejados para fundição.

Por exemplo, é possível aplicar a invenção de tal formaque os elementos de aquecimento sejam feitos de plásticocondutor. Então, é possível usar o plástico condutor comoelementos de aquecimento fornecendo corrente elétrica aoplástico condutor a fim derreter o próprio plástico condutorassim como as peças circunvizinhas do material plástico.

As figuras 6 e 7 ilustram materiais de tubulaçãorespectivos da invenção, que são aplicados a uma válvula defusão elétrica 10 (ver figura 6) e a uma caixa dedistribuição 10 (ver figura 7).

A válvula de fusão elétrica 10 é fornecida em tubos paraabrir/fechar o fluxo de fluido através dos tubos ou regular avazão nos mesmos. Conseqüentemente, a válvula de fusãoelétrica 10 tem duas ou mais junções de tubo 100, cada qual éconectada a um tubo de plástico 20. Não necessário dizer, naválvula 10, pelo menos as junções de tubo 100 devem serfeitas de plástico.

A caixa de distribuição de fusão elétrica 10 é usadapara receber fluido introduzido através de uma junção de tubo30 de entrada e então, permitir que o fluido flua para foraatravés de uma pluralidade de junções de tubo de saída. Acaixa de distribuição 10 é do tipo que é usado para oaquecimento, e tem uma junção de tubo de entrada paraintroduzir água de aquecimento a partir de, por exemplo, umacaldeira e uma pluralidade de junções de tubo de saída paraalimentar a água de aquecimento para uma pluralidade dedispositivos usando a água de aquecimento. Assim, a caixa dedistribuição de fusão elétrica 10 é fornecida com pelo menosas duas junções de tubo 100, cada qual conectada com um tubode plástico 20. Obviamente, na caixa de distribuição 100,pelo menos as junções de tubo 100 devem ser feitas deplástico.

Nestas modalidades, as junções de tubo 100 podem serconectadas com os tubos de plástico 20 adotando quaisquer dasestruturas de conexão mostradas nas figuras 2 a 5.

Enquanto a presente invenção for descrita com referênciaàs modalidades ilustrativas particulares e aos desenhos emanexo, não deve ser limitada à mesma, mas estará definidapelas reivindicações anexadas. Deve ser apreciado que aquelesversados na técnica podem substituir, mudar ou modificar asmodalidades em várias formas sem se afastar do escopo e doespirito da presente invenção.

Aplicabilidade Industrial

A presente invenção como apresentada acima pode seraplicada aos vários tipos de materiais de tubulação de fusãoelétrica disponíveis para tubos de plástico tais como tubosde gás e tubos de água de torneira. Os materiais de tubulaçãoincluem, por exemplo, um tubo conector, uma válvula e umacaixa de distribuição.

Claims (8)

1. Materiais de tubulação de fusão elétricacaracterizados pelo fato de que compreendem:uma junção de tubo feita de plástico a ser conectada comum tubo de plástico, a junção de tubo tendo roscas formadasem uma superfície periférica da mesma para aparafusar;um elemento de aquecimento anelar disposto dentro dajunção de tubo para gerar calor para a fusão elétrica; eum membro de pressão que tem uma porção rosqueada paraser aparafusado nas roscas da junção de tubo e uma porção depressão para mover-se para frente em resposta à rotação daporção rosqueada para pressionar o elemento de aquecimentoanelar.

2. Materiais, de acordo com a reivindicação 1,caracterizados pelo fato de que o elemento de aquecimento éfeito de plástico condutor.

3. Materiais, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizados pelo fato de que a junção de tubo ou o membrode pressão tem um terminal elétrico para fornecer energiaelétrica ao elemento de aquecimento.

4. Materiais, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizados pelo fato de que a junção de tubo ou o membrode pressão tem um furo de terminal para fornecer energiaelétrica ao elemento de aquecimento.

5. Materiais, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizados pelo fato de que adicionalmente compreendem umpreenchedor de soldagem anelar disposto adjacente ao elementode aquecimento anelar.

6. Materiais, de acordo com a reivindicação 5,caracterizados pelo fato de que o preenchedor de soldagemanelar é disposto entre a porção de pressão e o elemento deaquecimento anelar.

7. Materiais, de acordo com a reivindicação 5,caracterizados pelo fato de que o elemento de aquecimentoanelar compreende uma pluralidade de elementos de aquecimentoanelares, e ο preenchedor de soldagem anelar é disposto entreos elementos de aquecimento anelares.

8. Materiais, de acordo com a reivindicação 5,caracterizados pelo fato de que o elemento de aquecimentoanelar e o preenchedor de soldagem anelar são integrados umcom o outro.