CZ20002620A3 - Způsob spojování dvou trubek stejného průměru z vyztuženého termoplastického materiálu - Google Patents

Abstract

Způsob spojování koncových úseků (18A, 18B) trubek stejného průměru z vyztuženého termoplastického materiálu, při kterém se prstencová čela (24, 26) trubek napřed svaří natupo obvodovým svarem (28). Po vytvoření obvodového svaru (28) se téměř po celé délce obvodového svaru (28) navlékne výztužný vnější plášť (30) z termoplastického materiálu, přesahující po obou stranách obvodového svaru (28) koncové úseky (18A, 18B) obou trubek. Výztužný vnější plášť (30) se zahřeje a lisuje se radiálně až do vzájemného proniknutí výztužného vnějšího pláště (30) a koncových úseků (18A, 18B) obou trubek.

Description

Způsob spojování dvou trubek stejného termoplastického materiálu.

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu spojování průměru z vyztuženého termoplastického materiálu.

Dosavadní stav techniky

Potrubí, určená k dopravě kapalin ve městech, se zhotovují z trubek malého průměru, řádově 80 až 200 mm. Trubky jsou často z vyztuženého termoplastického materiálu. K zajištění celistvosti potrubí se dva konce trubek z takového vyztuženého termoplastického materiálu musejí často spojovat těsným způsobem v místě instalace.

V oboru jsou dobře známy kovové konektory ke spojování konců trubek k zajištění, aby potrubí mělo stejnou odolnost proti vnějším silám v místě spoje a v hlavní části potrubí.

Tyto kovové konektory jsou slabé, pokud jde o osová zatížení a nezajišťují účinné uzavření spoje. Konce trubek se často oddělují od konektoru, když je potrubí natlakováno.

Vynález se týká způsobu spojování dvou vyztužených trubek z termoplastického materiálu, který se snadno používá a zaručuje uspokojivou pevnost trubek v oblasti spojení, stejně jako účinné utěsnění a zabraňuje oddělování v důsledku osových zat í žen í.

Podstata vynálezu

Způsob spojování dvou koncových úseků trubek stejného průměru z vyztuženého termoplastického materiálu spočívá podle • · · · • · • » · · · · · • · ·· · ··· ······ · * · · ·· vynálezui v tom, že se konce obou koncových úseků trubek napřed natupo svaří obvodovým svarem a po vytvoření svaru se na převažující délku obvodového svaru navlékne vnější plášť z vyztuženého termoplastického materiálu, přečnívající po obou stranách svaru přes koncové úseky obou trubek, a výztužný vnější plášť se zahřeje a lisuje se radiálně tak dlouho, až výztužný vnější plášť a koncové úseky obou trubek do sebe vzájemně proniknou.

Při způsobu podle vynálezu se

- radiálním tlakem působí na vnější plášť dokud nedojde ke styku výztužných struktur vyztužujících obě trubky a vněší plášť se vzájemným proniknutím vnějšího pláště a koncových úseků obou trubek;

- vnější plášť tvoří tubulární válec vymezující uzavřený povrch obklopující koncové úseky trubek;

- vnější plášť tvoří válec s podélnou štěrbinou, obklopující koncové úseky trubek;

- obvodová délka válce je taková, že definuje uzavřený povrch kolem obou trubek po vzájemném proniknutí vnějšího pláště a koncových úseků obou trubek;

- vnější plášt tvoří kompozitové příze obsahující kontinuální skleněná filamenty a kontinuální filamenty termoplastického materiálu, přičemž filamenty tvoří rouno;

- organickým termoplastickým materiálem je polyethylen;

- kompozitové příze kontinuálních skleněných vláken a filamenty kontinuálního organického termoplastického materiálu jsou uloženy křížem-krážem;

o

- kompozitové příze jsou vinuty ve spirále a svírají úhel +55 o

nebo -55 s osou vnějšího pláště;

o o

- kompozitové příze svírají úhly vpodstatě O a 90 s osou vnějšího pláště;

- kontinuální skleněné filamenty a kontinuální filamenty z termoplastického materiálu jsou tkané:

- osová délka vnějšího pláště je 0,5- až 3-násobkem průměru • ·

spojovaných trubek;

- oba konce trubek jsou svařeny natupo bez přídavného materiálu, zrcadlovým svařováním;

- po aplikaci vnějšího pláště se na celý povrch vnějšího pláště navlékne ochranné pouzdro.

K lepšímu porozumění vynálezu slouží další podrobný popis a připojené obrázky.

Seznam obrázku na výkresech

Na obr. 1 je řez trubky z vyztuženého termoplastického materiálu.

Na obr. 2 a 3 jsou v podélném řezu trubky, které mají být spojeny, s prvními kroky způsobu spojování podle vynálezu,

Na obr. 4 je v osovém řezu ve větším měřítku oblast svarového spoje trubek,

Na obr. 5, 6 a 7 jsou podélné řezy svařených trubek, znázorňující poslední kroky způsobu podle vynálezu.

Trubka k dopravě kapalin, znázorněná na obr. 1, má vnitřní průměr například 180 mm. Je to kompozitová trubka vyrobená z vyztuženeého termoplastického materiálu.

Trubka má vnitřní vrstvu 12 tvořenou protlačeným polyethylenem o vysoké hustotě. Vnitřní vrstva má tloušťku například 8 mm. Vnitřní vrstva 12 je překryta výztužnou vrstvou 14, tvořenou kontinuálními skleněnými filamenty a kontinuálními filamenty z termoplastického organického materiálu, jako je polyethylen s vysokou hustotou, který může být stejného druhu jako je materiál vnitřní vrstvy 12.

K vytvoření této vrstvy se zkombinují kontinuální skleněné filamenty a kontinuální filamenty z organického termoplastického materiálu k vytvoření kontinuálních kompozitových přízí,

ve kterých jsou těsně spojeny oba typy filamentů. Takové kontpozitové příze se vyrábějí způsobem popsaným v patentových spisech EP-0 367661, WO-98/01751 nebo EP-0 599695. Kompozitové příze se navinou ve tvaru šroubovice způsobem cik-cak. Vůči o

podélné ose trubky se závity kříží pod úhlem + 55 nebo pod o o úhlem O a 90 vůči tvořící přímce trubky. Takto vinuté kompozitové příze se vážou ohřevem na teplotu vyšší, než je teplota tání filamentů organického termoplastického materiálu za vytvoření souvislé vrstvy, jejíž poměr dutin je s výhodou objemově menší než 0,5 % as výhodou menši než 0,2 %.

Kontinuální skleněné filamenty 14A se pak uloží do organického termoplastu 14B. Křížem krážem uložené kontinuální skleněné filamenty vyztužuji materiál tvořící trubku. Celková tloušťka výztužné vrstvy 14 ja například 2 mm.

Vnější povrch trubky je vymezen vnější vrstvou 16 polyethylenu vysoké hustoty, který může být stejného druhu jako polyethylen tvořící vnitřní vrstvu 12. Vnější vrstva 16 je společně vytlačena. Je tenká, například o tloušťce 2 mm.

Na obr. 2 jsou dva řezy trubek, levého úseku 18A trubky a pravého úseku 18B trubky, znázorněných na obr. 1. Tyto trubky jsou určeny ke spojení způsobem podle vynálezu. K tomuto účelu jsou konce obou trubek, levého úseku 18A trubky a pravého úseku 18B trubky, umístěny čelně proti sobě na společné ose obou trubek. Konce trubek se napřed svaří natupo bez přídavného materiálu. Svaření se provede s výhodou způsobem zrcadlového svařován í.

K tomu se, jak znázorněno na obr. 2, vloží mezi prstencová čela trubek, levé prstencové čelo 24 a pravé prstencové čelo 26 otáčivý kotouč 20 s osou 22 rovnoběžnou s osou obou trubek. Čela trubek se udržují ve styku s protilehlými povrchy otáčivého kotouče 20 rotujícího kolem osy 22. Tím se zahřejí čelní konce trubek na dostatečnou teplotu ke změknutí do stavu blízkého tavení.

Kotouč 20 se pak odstraní a konec levého úseku 18A trubky a konec pravého úseku 18B trubky se k sobě přiblíží a osově se přitisknou. Pak se ochladí.

Jak je znázorněno na obr. 3, vnitřní povrch 12, výztužná vrstva 14 a vnější vrstvy 16 levého úseku 18A trubky a pravého úseku 18B trubky se navzájem k sobě přivaří obvodovým svarem 28. V oblasti obvodového svaru 28 má trubka vnější nákružek 28A a vnitřní nákružek 28B, vytvořený vzájemným stlačením obou změkčených konců trubek.

Obr. 4 znázorňuje schematicky takto získaný svar. Zkouška těsnosti ukazuje, že spoj je těsný, a že skleněná vlákna, obsažená ve výztužné vrstvě 14, zůstávají uložena v polyethylenu s vysokou hustotou, aniž vytvářejí jakýkoli průchod pro kapaliny. Zejména jsou konce výztužné vrstvy 14 zakřivené a překrývají se. Nevyčnívají však více než je tenká vnější vrstva 16 v oblasti obvodového svaru 28.

Po vytvoření obvodového svaru 28, jak znázorněno na obr. 5, se navlékne kolem obvodového svaru výztužný vnější plášť 30 z vytvrzeného termoplastického materiálu. Jeho osová délka postačuje k vyčnívání po obou stranách obvodového svaru 28 přes levý úsek 18A a pravý úsek 18B spojených trubek.

Výztužný vnější plášť 30 tvoří podélně rozříznutý válec obalující oba koncové úseku trubek. Jeho délka je 0,5 až 3násobek vnějšího průměru spojovaných trubek.

Výztužný vnější plášť 30 obsahuje s výhodou zpočátku kompozitové příze tvořené kontinuálními skleněnými vlákny 30A a kontinuálními vlákny 30B organického termoplastického mate• · riálu jako je polyethylen s vysokou hustotou. Kompozitové příze jsou spojené a tvoří tkanivo.

V prvním provedení způsobu podle vynálezu jsou kompozitové příze ve výztužném vnějším plášti 30 tvořeném kontinuálními skleněnými vlákny a kontinuálními vlákny z termoplastového materiálu navíjeny spirálně způsobem cik-cak. Příze se kříží naβ o vzájem pod například úhlem 50 až 55 vůči ose výztužného vnějšího pláště 30. Kompozitové příze se s výhodou kříží pod e o úhlem 0 a 90 vůči ose výztužného vnějšího pláště 30. To zaručuje zlepšené osové vyztužení po upevnění výztužného vnějšího pláště 30. Struktura výztužného vnějšího pláště 30 pak v podstatě odpovídá struktuře výztužné vrstvy 14 úseků trubek před svařením.

Alternativně jsou příze zpracované na tkaninu.

Kompozitové příze jsou s výhodou každá ve formě 800 skleněných vláken a 800 polyethylenových vláken, navzájem těsně smíšených. Kompozitové závity TWINTEX (obchodní produkt společnosti VETROTEX) obsahují 60 % skla a 40 % polyethylenu.

K připevnění výztužného vnějšího pláště 30 se na jeho vnější povrch nasadí topné půl pánve, první topná půl pánev 32 a druhá topná půlpánev 34. Jsou určeny k ohřevu výztužného vnějšího pláště 30 a k jeho nalisování radiálně na obvodový svar 28 a na koncové úseky ( levý úsek 18A trubky a pravý úsek 18B trubky) spojených trubek. Tlak 0,1 MPa dává nej lepší výsledky.

Topné půlpánve, první topná půlpánev 32 a druhá topná půlpánev 34, slisují výztužný vnější plášť 30 radiálně, ve směru šipek F a současně ho zahřejí na teplotu vyšší než je teplota tání organického termoplastického materiálu, tvořícího kontinuální vlákna 30B. Působí tak dlouho, až výztužný vnější plášť 30, levý úsek ISA a pravý úsek 18B spojených trubek do

I

sebe proniknou, jak patrno z obr. 6. Radiální sevření a ohřev probíhá aš do roztavení kont iunuálηích vláken 30B a kontinuální skleněná vlákna 30A a kontinuální skleněné filamenty 14A, tvořící výztužná vlákna výztušného vnějšího pláště 30, a vnější vrstva 16 se dostanou do styku.

Po roztavení tvoří kontinuální vlákna 30B kontinuální materiál 30C, ve kterém jsou kontinuální skleněná vlákna 30A povlečena nebo ulošena.

Po odstranění topné půlpánve a po vychladnutí jsou kontinuální skleněná vlákna 30A spojených trubek v oblasti svaru kontinuální a trubku vyztušují axiálně i obvodově.

Obvodová délka válce, tvořícího výztušný vnější plášť 30, se volí s výhodou tak, že po vzájemném proniknutí s koncovými úseky obou trubek, lícní podélné konce válce jsou u sebe nebo se částečně překrývají, takže výztušný vnější plášť 30 je obvodově celistvý.

Ochranné pouzdro 36 (obr. 7) překrývá celý povrch výztušného vnějšího pláště 30 k chránění oblasti spoje a obzvláště celý vnější povrch výztušného vnějšího pláště 30 před fyzickým nebo chemickým napadnutím v zemi. Ochranné pouzdro 36 je s výhodou zhotoveno z materiálu smršťujícího se teplem, jako je polyethylen s vysokou hustotou, který může být stejného druhu jako materiál vnitřní vrstvy 12.

Výztušný vnější plášť 30 se s výhou umístí a nalisuje radiálně na koncové úseky svaru spojených trubek před vychladnutím obvodového svaru 28.

Výztušný vnější plášť 30 se může nasadit při teplotě místnosti a zahřát současně při radiálním lisování na spojenou oblast obou trubek.

• ·

Alternativně se výztužný vnější plášť 30 zahřívá mimo trubky a je kolem nich nasazen při teplotě umožňující jeho radiální smrštění při stlačování půlpánvemi.

V jiném provedení vynálezu je válcem tvořícím výztužný vnější plášť trubka s těsnou konturou před nasazením.

Při popsaném způsobu má spoj obou trubek zřejmě pevnost podobnou pevnosti hlavní části trubek, jelikož skleněná vlákna zajišťující výztuhu jsou kontinuální v úseku se spojem.

Průmyslová využitelnost

Spojování potrubí pro dopravu kapalin kovovými konektory vysoce odolné zejména vůči osovým silám při dokonalé těsnosti spojů.

Claims (14)

1. Způsob spojování dvou koncových úseků (ISA, 18B) trubek stejného průměru z vyztuženého termoplastického materiálu, vyznačující se tím, že se čela (24, 26) obou koncových úseků (18A.18B) trubek napřed natupo svaří obvodovým svarem (28) a po vytvoření obvodového svaru (28) se na převažující délku obvodového svaru (28) navlékne vnější plášť (30) z vyztuženého termoplastického materiálu, přečnívající po obou stranách svaru přes koncové úseky (18A, 18B) obou trubek, a výztužný vnější plášť (30) se zahřeje a lisuje se radiálně tak dlouho, až výztužný vnější plášť (30) a koncové úseky (18A, 18B) obou trubek do sebe vzájemně proniknou.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m, že se radiálním tlakem působí na výztužný vnější plášť (30) tak dlouho, až se uvedou do styku kontinuální skleněné filamenty (14A) a kontinuální skleněná vlákna (30A), vyztužující obě trubky a výztužný vnější plášť (30) a koncové úseky (ISA, 18B) obou trubek.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m, že výztužný vnější plášť (30) tvoří tubulární válec definující uzavřený obrys obklopující koncové úseky (18A, 18B) obou trubek.

4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že výztužným vnějším pláštěm (30) je podélně rozříznutý válec obklopující koncové úseky (18A, 18B) obou trubek.

5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že obvodová délka výztužného vnějšího pláště (30) definuje nejtěsnější obrys kolem koncových úseků (18A, 18B) obou trubek po vzájemném proniknutí výztužného vnějšího pláště (30) a koncových úseků (18A, 18B) obou trubek.

• ······ ·· ·· • ·· ····· ·· ·· · ···· ······ · · ·· * · · • ··· · · · · • ·· · · · · ·

6. Způsob podle nároku 1 až 5, vyznačuj ící se tím, še výztužný vnější plášti (30) tvoří kompozitová příze zahrnující kontinuální skleněná vlákna (30A) a kontinuální vlákna (30B) organického termoplastického materiálu, přičemž filamenty jsou upraveny do formy pásu.

7. Způsob podle nároku 6, vyznačuj ící se t í m, že organickým termoplastickým materiálem je polyethylen

8. Způsob podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že kompozitová příze z kontinuálních skleněných vláken (30A) a souvislá vlákna (30B) organického termoplastického materiálu se navzájem kříží.

9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se t í m, že kompozitová příze je navinuta ve tvaru šroubovice a

svírající s osou výztužného vnějšího pláště (30) úhel + 55 o

nebo -55

10. Způsob podle nároku 8, vyznačující se o o tím, že kompozitová příze definuje úhly v podstatě O a 90 s osou výztužného vnějšího pláště (30).

11. Způsob podle nároku 6, vyznačující se t í m, že kompozitová příze z kontinuálních skleněných vláken (30A) a kontinuální vlákna (30B) organického termoplastického materiálu jsou tkané.

12. Způsob podle nároku 1 až 11, vyznačuj ící se tím, že osová délka výztužného vnějšího pláště (30) je 0,5 až 3-násobek průměru spojovaných koncových úseků (18A, 18B) trubek.

13. Způsob podle nároku 1 až 12, vyznačuj ící se tím, že oba koncové úseky (18A, 18B) trubek jsou svařeny na11

Lupo bez přídavného materiálu, obzvláště zrcadlovým svařováním

14. Způsob podle nároku 1 aě 13, vyznačuj ící se t í m, že ochranné pouzdro (36) překrývá po navlečení celý povrch výztužného vnějšího pláště (30).