管道連接件的製作方法

2023-07-01 07:14:41

專利名稱：管道連接件的製作方法
技術領域：
本發明涉及到塑性材料的管道三通。本發明特別適用於連接80mm直徑或更大的管子的三通。尤其適用於安裝在有壓力的管道設備中。
塑性材料的管子和連接件具有廣泛的應用，但是，並不普遍用於承受相對高壓的應用中。其主要原因是當承受周期性變化的壓力(例如出現在閥門被打開或關閉的管線中，或出現在泵的下流區中的情況)時，塑料管道三通的壽命短。在這種情況下，厚截面的塑料管道三通，在分叉點處，有破裂的趨勢，分叉點位於三通中心平面的支管和直管的接合處，中心平面包含有支管和直管的中心軸線。這一問題是厚截麵塑料三通所特有的，鑄鐵三通不存在這個問題，因此，鑄鐵三通經常優先用於這種情況。
為了克服這一缺陷，已採用過許多方法增加分叉點處的三通的強度，加厚分叉點處的厚度，或者與三通一起模製補充的臺階，以便在交叉區域的主體直管和支管之間延伸。然而，已經發現，這些改進並沒有增加多少三通的壽命。另外，加厚分叉區域，使得在模製後的冷卻過程中產生不均等的熱傳遞，從而產生削弱三通強度的冷卻應力。
本發明的目的是要減少厚截麵塑料三通在分叉處破裂的趨勢。
驚奇的是，申請人已經發現通過加強三通在支管和直管主體的表面之間相交的側面區域，而不是前面提到過的分叉點，可以取得這種效果。
因此，本發明提供一種厚截面的塑性材料的分支的管道連接件，其特徵在於優選的加強方法就是優先加強連接件的側面區域。
更好地，優先加強方法包括在與分叉點相比較的側面區域中進行局部加厚，在一個優選的實施例中，加厚就是增加一些加強肋，每一個加強肋實際上是沿著由連接件的外表面和一個平面的相交叉的地方確定的軌跡延伸。它就是(a)通過分叉點，(b)垂直於包含有連接件的支管和直管主體兩根軸線的平面，(c)與支管中心軸線的交叉線，位於在離開所述的支管方向上的連接分叉點的線以外。
在一個特殊的優選形式中，加厚就是在三通的每一側面設置一對加強肋，實質上，加強肋是沿著在直管主體和支管表面的相交叉的線延伸，每一對加強肋實際相交於各自側面的頂點處。
在本發明的另一優選形式中，與分叉點相比較，側面的頂點被特別加強。更好地，在分叉點處，管道三通沒有加厚。
現在，參考附圖，進一步描述本發明的優選的實施例，其中附

圖1是普通塑料管道三通的側視圖。
附圖2是本發明的第一種管道三通的側視圖。
附圖3到附圖5是附圖2的管道三通的仰視圖、透視圖和平面俯視圖。
附圖6是沿附圖2的截線4-4的近似的橫截面圖。和附圖7和8是根據本發明的第二和第三種管道三通的側視圖。
參考附圖1，一個普通的管道三通包括一個帶有相對地延伸的管筒12、13的直的主管體11，以及帶有管筒15的分支部分14。事實上，三通具有一樣的管壁厚度。在主體部分和分支部分之間的相交線16，在側視圖中呈V字形，該V字形的底端是側面頂點。如前面討論過的，當承受周期性的壓力變化時，在V字形的上頂點的分叉點17處，這些現有技術的厚截麵塑料管道三通存在有破裂的問題。
附圖2到6說明了本發明的優選的管道三通。除了有附加的與該三通整體模製在一起的加強肋18以外，這種管道三通與附圖1所示的管道三通是一致的。這些加強肋順著主管和支管相交線16，並且進一步沿此相交線延伸，形成一個字母X的形狀，X形狀的中心點位於側面的頂點19處。加強肋的高度是這樣變化的其最大高度位於頂點，X形狀的末尾合併入三通的表面。加強肋不延伸通過三通的分叉點。
本發明的管道三通比普通的三通的壽命有一個實質性增加。可以這樣認為本發明尤其適用於實際的具有相當厚截面的基本上剛性的管道三通，例如，其管筒厚度比管道直徑超過約5%。
初步的周期性變化的壓力測試表明按照附圖2到5的三通，其中，加強肋的寬度大約等於管筒的厚度，高度大約是管筒厚度的2倍，其壽命大約等於其他的沒有加強肋的同類型三通的3倍。
申請人相信通過減小在分叉點內的拉伸應力，本發明的產品完全能夠正常工作。在這一點的完整的三維方向上的力的分析是複雜的。然而，申請人相信，在確定本發明的三通正常工作時的機理中，下面的二維力的分析是有用的。
在均勻圓管承受內部壓力時，在管壁中產生的應力是純粹的圓周方向上的拉伸應力，沒有彎曲應力。然而，除了圓形的以外，任何形狀的橫截面均產生附加的彎曲應力。
考慮一種管道三通，可以看到在具有附加裝置的某一點，主管體不再具有完整的圓環形橫截面。申請人認為，當拉伸應力僅由均勻連續的圓圈材料支撐時，三通依賴於在其他平面中的圓圈材料來產生對內部壓力的抵抗力。
附圖6說明附圖2和3與主管的縱向軸線呈45°平面上的管道三通圓圈材料。我們能夠看到圓圈是橢圓形截面。圓圈通過變得更圓的辦法來抵消內部壓力，這就引起彎曲應力，在橢圓的長軸和短軸的點上，彎曲應力達到最大值，但是方向相反。在橢圓的短軸處，對應於三通側面頂點19，內表面承受壓力，而其他表面承受張力。在橢圓的長軸處，對應於分叉點17之一，外表面承受壓力，而內部表面承受張力。申請人認為由彎曲引起的在分叉點裡邊的張力，再加上由內部壓力引起的正常張力，使得現有技術的三通在該點處有發生斷裂的趨勢。
彎矩大小，以及因此而產生的應力，依賴於橢圓的橢圓度(或縱橫尺寸的比率)-就是橢圓的大直徑對小直徑的比率。這些直徑的長度是對截面的中性軸線測量的結果，這一點在管壁中，並且，其彎曲應力等於零。對於縱向上的均勻一致的截面，中性軸線就是該截面的中心線。
通過對三通的側面區域的外面增加材料本發明就把截面的原來的中性軸線21在該區域向外移動到新的中性軸線21′。中性軸線的短軸直徑增加，減小了橢圓截面的縱橫尺寸的比率。因此，截面上的彎矩減小。
如果圍繞圓周均勻增加材料，以致按比例均勻增加壁厚，那末橢圓的縱橫尺寸的比率不變，而彎矩也沒有被變小。若僅對分叉點的外表面增加加強的材料，如在現有技術中提到的，實際上就增加了縱橫尺寸的比率，並因而增加了彎矩。
除了使用加強肋的方法外，其他類似的方法可用來加強側面區域，例如，局部加厚或其他加固的方法。
附圖7說明另一種形式的加強肋(這種形式較少選用)，其中，加強肋20位於相交線16的兩邊。顯然，雖然加強肋不完全與側面頂點19相吻合，但是，它們仍然起到加強橢圓截面側面的作用，如前面討論的那樣。
附圖8說明另一實施例，其中，加強肋22呈V字形。在加強肋所處的平面中，它們起到加強三通側面的作用，並且，其加強作用的分析與附圖4相類似。
雖然，這裡用90°相等直徑的管道三通來說明本發明，但是，很明顯，本發明也可以用其他特定的形式來實施，而不脫離發明的實質性的特徵，例如45°的或不相等的管道分支。因此認為這些實施例和舉例都屬於發明的例子，但不受這些實施例的限制，所以，對本領域技術中的明顯的所有修改都包括在本發明內。
權利要求
1.一種塑性材料的分支管道的連接件，其特徵在於它供給用於優選地加強連接件側面區域的優良的加強裝置。
2.按照權利要求1的管道連接件，其特徵在於優良的加強裝置包括加厚與分叉點相關的側面區域。
3.根據權利要求2的管道連接件，其特徵在於加厚包括模製到側面區域外表面的加強肋。
4.按照權利要求3的管道連接件，其特徵在於每一加強肋實際上沿著由連接件的外表面和一個平面的交叉線所確定的軌跡延伸，它(a)通過分叉點，(b)垂直於包含連接件的支管和直管主體的二根軸線的平面，(c)與支管中心線的交叉線，位於在離開所述的支管的方向上的連接分叉點的線條以外。
5.按照權利要求4的管道連接件，其特徵在於所說的加強肋位於連接件的兩個側面上。
6.按照權利要求5的管道連接件，其特徵在於連接件的每側面具有一對所說的加強肋，每個加強肋是在通過各自的所說的分叉點的所說的平面中。
7.按照權利要求6的管道連接件，其特徵在於每一側面的所說的加強肋，在各自一側的頂點處，實際上是互相交叉的。
8.按照權利要求4的管道連接件，其特徵在於加強肋的上表面在平面上的位置有最大的高度，該平面垂直於支管的中心軸線，並且包含主管中心軸線。
9.按照權利要求8的管道連接件，其特徵在於加強肋不在分叉點的區域延伸。
全文摘要
本發明提供一種厚截面的塑性材料的分支管道連接件，它設有用於優先加強連接件的側面區域的優先加強裝置。最好該加強裝置包括有在分叉點的側面區域中的局部加厚區。該加厚區可以是一些加強肋，每一個加強肋基本上是沿著由連接件的外表面和一個平面的交線所確定的軌跡延伸。該平面通過分叉點，並且垂直於包含連接件的支管和直管主體兩根軸線的平面，該平面與支管中心軸線的交叉線，位於在離開所述的支管方向上的連接分叉點的線以外。
文檔編號F16L41/02GK1091187SQ93109868
公開日1994年8月24日 申請日期1993年7月13日 優先權日1992年7月13日
發明者J·V·亨伍德 申請人:溫尼德斯制管商有限公司