專(zhuān)利名稱(chēng)：管道連接件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到塑性材料的管道三通。本發(fā)明特別適用于連接80mm直徑或更大的管子的三通。尤其適用于安裝在有壓力的管道設(shè)備中。
塑性材料的管子和連接件具有廣泛的應(yīng)用，但是，并不普遍用于承受相對(duì)高壓的應(yīng)用中。其主要原因是當(dāng)承受周期性變化的壓力(例如出現(xiàn)在閥門(mén)被打開(kāi)或關(guān)閉的管線(xiàn)中，或出現(xiàn)在泵的下流區(qū)中的情況)時(shí)，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(diǎn)處，有破裂的趨勢(shì)，分叉點(diǎn)位于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(xiàn)。這一問(wèn)題是厚截面塑料三通所特有的，鑄鐵三通不存在這個(gè)問(wèn)題，因此，鑄鐵三通經(jīng)常優(yōu)先用于這種情況。
為了克服這一缺陷，已采用過(guò)許多方法增加分叉點(diǎn)處的三通的強(qiáng)度，加厚分叉點(diǎn)處的厚度，或者與三通一起模制補(bǔ)充的臺(tái)階，以便在交叉區(qū)域的主體直管和支管之間延伸。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些改進(jìn)并沒(méi)有增加多少三通的壽命。另外，加厚分叉區(qū)域，使得在模制后的冷卻過(guò)程中產(chǎn)生不均等的熱傳遞，從而產(chǎn)生削弱三通強(qiáng)度的冷卻應(yīng)力。
本發(fā)明的目的是要減少厚截面塑料三通在分叉處破裂的趨勢(shì)。
驚奇的是，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)加強(qiáng)三通在支管和直管主體的表面之間相交的側(cè)面區(qū)域，而不是前面提到過(guò)的分叉點(diǎn)，可以取得這種效果。
因此，本發(fā)明提供一種厚截面的塑性材料的分支的管道連接件，其特征在于優(yōu)選的加強(qiáng)方法就是優(yōu)先加強(qiáng)連接件的側(cè)面區(qū)域。
更好地，優(yōu)先加強(qiáng)方法包括在與分叉點(diǎn)相比較的側(cè)面區(qū)域中進(jìn)行局部加厚，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，加厚就是增加一些加強(qiáng)肋，每一個(gè)加強(qiáng)肋實(shí)際上是沿著由連接件的外表面和一個(gè)平面的相交叉的地方確定的軌跡延伸。它就是(a)通過(guò)分叉點(diǎn)，(b)垂直于包含有連接件的支管和直管主體兩根軸線(xiàn)的平面，(c)與支管中心軸線(xiàn)的交叉線(xiàn)，位于在離開(kāi)所述的支管方向上的連接分叉點(diǎn)的線(xiàn)以外。
在一個(gè)特殊的優(yōu)選形式中，加厚就是在三通的每一側(cè)面設(shè)置一對(duì)加強(qiáng)肋，實(shí)質(zhì)上，加強(qiáng)肋是沿著在直管主體和支管表面的相交叉的線(xiàn)延伸，每一對(duì)加強(qiáng)肋實(shí)際相交于各自側(cè)面的頂點(diǎn)處。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選形式中，與分叉點(diǎn)相比較，側(cè)面的頂點(diǎn)被特別加強(qiáng)。更好地，在分叉點(diǎn)處，管道三通沒(méi)有加厚。
現(xiàn)在，參考附圖，進(jìn)一步描述本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，其中附

圖1是普通塑料管道三通的側(cè)視圖。
附圖2是本發(fā)明的第一種管道三通的側(cè)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(xiàn)4-4的近似的橫截面圖。和附圖7和8是根據(jù)本發(fā)明的第二和第三種管道三通的側(cè)視圖。
參考附圖1，一個(gè)普通的管道三通包括一個(gè)帶有相對(duì)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(shí)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(xiàn)16，在側(cè)視圖中呈V字形，該V字形的底端是側(cè)面頂點(diǎn)。如前面討論過(guò)的，當(dāng)承受周期性的壓力變化時(shí)，在V字形的上頂點(diǎn)的分叉點(diǎn)17處，這些現(xiàn)有技術(shù)的厚截面塑料管道三通存在有破裂的問(wèn)題。
附圖2到6說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選的管道三通。除了有附加的與該三通整體模制在一起的加強(qiáng)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(qiáng)肋順著主管和支管相交線(xiàn)16，并且進(jìn)一步沿此相交線(xiàn)延伸，形成一個(gè)字母X的形狀，X形狀的中心點(diǎn)位于側(cè)面的頂點(diǎn)19處。加強(qiáng)肋的高度是這樣變化的其最大高度位于頂點(diǎn)，X形狀的末尾合并入三通的表面。加強(qiáng)肋不延伸通過(guò)三通的分叉點(diǎn)。
本發(fā)明的管道三通比普通的三通的壽命有一個(gè)實(shí)質(zhì)性增加?？梢赃@樣認(rèn)為本發(fā)明尤其適用于實(shí)際的具有相當(dāng)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(guò)約5%。
初步的周期性變化的壓力測(cè)試表明按照附圖2到5的三通，其中，加強(qiáng)肋的寬度大約等于管筒的厚度，高度大約是管筒厚度的2倍，其壽命大約等于其他的沒(méi)有加強(qiáng)肋的同類(lèi)型三通的3倍。
申請(qǐng)人相信通過(guò)減小在分叉點(diǎn)內(nèi)的拉伸應(yīng)力，本發(fā)明的產(chǎn)品完全能夠正常工作。在這一點(diǎn)的完整的三維方向上的力的分析是復(fù)雜的。然而，申請(qǐng)人相信，在確定本發(fā)明的三通正常工作時(shí)的機(jī)理中，下面的二維力的分析是有用的。
在均勻圓管承受內(nèi)部壓力時(shí)，在管壁中產(chǎn)生的應(yīng)力是純粹的圓周方向上的拉伸應(yīng)力，沒(méi)有彎曲應(yīng)力。然而，除了圓形的以外，任何形狀的橫截面均產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力。
考慮一種管道三通，可以看到在具有附加裝置的某一點(diǎn)，主管體不再具有完整的圓環(huán)形橫截面。申請(qǐng)人認(rèn)為，當(dāng)拉伸應(yīng)力僅由均勻連續(xù)的圓圈材料支撐時(shí)，三通依賴(lài)于在其他平面中的圓圈材料來(lái)產(chǎn)生對(duì)內(nèi)部壓力的抵抗力。
附圖6說(shuō)明附圖2和3與主管的縱向軸線(xiàn)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(guò)變得更圓的辦法來(lái)抵消內(nèi)部壓力，這就引起彎曲應(yīng)力，在橢圓的長(zhǎng)軸和短軸的點(diǎn)上，彎曲應(yīng)力達(dá)到最大值，但是方向相反。在橢圓的短軸處，對(duì)應(yīng)于三通側(cè)面頂點(diǎn)19，內(nèi)表面承受壓力，而其他表面承受張力。在橢圓的長(zhǎng)軸處，對(duì)應(yīng)于分叉點(diǎn)17之一，外表面承受壓力，而內(nèi)部表面承受張力。申請(qǐng)人認(rèn)為由彎曲引起的在分叉點(diǎn)里邊的張力，再加上由內(nèi)部壓力引起的正常張力，使得現(xiàn)有技術(shù)的三通在該點(diǎn)處有發(fā)生斷裂的趨勢(shì)。
彎矩大小，以及因此而產(chǎn)生的應(yīng)力，依賴(lài)于橢圓的橢圓度(或縱橫尺寸的比率)-就是橢圓的大直徑對(duì)小直徑的比率。這些直徑的長(zhǎng)度是對(duì)截面的中性軸線(xiàn)測(cè)量的結(jié)果，這一點(diǎn)在管壁中，并且，其彎曲應(yīng)力等于零。對(duì)于縱向上的均勻一致的截面，中性軸線(xiàn)就是該截面的中心線(xiàn)。
通過(guò)對(duì)三通的側(cè)面區(qū)域的外面增加材料本發(fā)明就把截面的原來(lái)的中性軸線(xiàn)21在該區(qū)域向外移動(dòng)到新的中性軸線(xiàn)21′。中性軸線(xiàn)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(méi)有被變小。若僅對(duì)分叉點(diǎn)的外表面增加加強(qiáng)的材料，如在現(xiàn)有技術(shù)中提到的，實(shí)際上就增加了縱橫尺寸的比率，并因而增加了彎矩。
除了使用加強(qiáng)肋的方法外，其他類(lèi)似的方法可用來(lái)加強(qiáng)側(cè)面區(qū)域，例如，局部加厚或其他加固的方法。
附圖7說(shuō)明另一種形式的加強(qiáng)肋(這種形式較少選用)，其中，加強(qiáng)肋20位于相交線(xiàn)16的兩邊。顯然，雖然加強(qiáng)肋不完全與側(cè)面頂點(diǎn)19相吻合，但是，它們?nèi)匀黄鸬郊訌?qiáng)橢圓截面?zhèn)让娴淖饔?，如前面討論的那樣?br> 附圖8說(shuō)明另一實(shí)施例，其中，加強(qiáng)肋22呈V字形。在加強(qiáng)肋所處的平面中，它們起到加強(qiáng)三通側(cè)面的作用，并且，其加強(qiáng)作用的分析與附圖4相類(lèi)似。
雖然，這里用90°相等直徑的管道三通來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，但是，很明顯，本發(fā)明也可以用其他特定的形式來(lái)實(shí)施，而不脫離發(fā)明的實(shí)質(zhì)性的特征，例如45°的或不相等的管道分支。因此認(rèn)為這些實(shí)施例和舉例都屬于發(fā)明的例子，但不受這些實(shí)施例的限制，所以，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)中的明顯的所有修改都包括在本發(fā)明內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種塑性材料的分支管道的連接件，其特征在于它供給用于優(yōu)選地加強(qiáng)連接件側(cè)面區(qū)域的優(yōu)良的加強(qiáng)裝置。
2.按照權(quán)利要求1的管道連接件，其特征在于優(yōu)良的加強(qiáng)裝置包括加厚與分叉點(diǎn)相關(guān)的側(cè)面區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的管道連接件，其特征在于加厚包括模制到側(cè)面區(qū)域外表面的加強(qiáng)肋。
4.按照權(quán)利要求3的管道連接件，其特征在于每一加強(qiáng)肋實(shí)際上沿著由連接件的外表面和一個(gè)平面的交叉線(xiàn)所確定的軌跡延伸，它(a)通過(guò)分叉點(diǎn)，(b)垂直于包含連接件的支管和直管主體的二根軸線(xiàn)的平面，(c)與支管中心線(xiàn)的交叉線(xiàn)，位于在離開(kāi)所述的支管的方向上的連接分叉點(diǎn)的線(xiàn)條以外。
5.按照權(quán)利要求4的管道連接件，其特征在于所說(shuō)的加強(qiáng)肋位于連接件的兩個(gè)側(cè)面上。
6.按照權(quán)利要求5的管道連接件，其特征在于連接件的每側(cè)面具有一對(duì)所說(shuō)的加強(qiáng)肋，每個(gè)加強(qiáng)肋是在通過(guò)各自的所說(shuō)的分叉點(diǎn)的所說(shuō)的平面中。
7.按照權(quán)利要求6的管道連接件，其特征在于每一側(cè)面的所說(shuō)的加強(qiáng)肋，在各自一側(cè)的頂點(diǎn)處，實(shí)際上是互相交叉的。
8.按照權(quán)利要求4的管道連接件，其特征在于加強(qiáng)肋的上表面在平面上的位置有最大的高度，該平面垂直于支管的中心軸線(xiàn)，并且包含主管中心軸線(xiàn)。
9.按照權(quán)利要求8的管道連接件，其特征在于加強(qiáng)肋不在分叉點(diǎn)的區(qū)域延伸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種厚截面的塑性材料的分支管道連接件，它設(shè)有用于優(yōu)先加強(qiáng)連接件的側(cè)面區(qū)域的優(yōu)先加強(qiáng)裝置。最好該加強(qiáng)裝置包括有在分叉點(diǎn)的側(cè)面區(qū)域中的局部加厚區(qū)。該加厚區(qū)可以是一些加強(qiáng)肋，每一個(gè)加強(qiáng)肋基本上是沿著由連接件的外表面和一個(gè)平面的交線(xiàn)所確定的軌跡延伸。該平面通過(guò)分叉點(diǎn)，并且垂直于包含連接件的支管和直管主體兩根軸線(xiàn)的平面，該平面與支管中心軸線(xiàn)的交叉線(xiàn)，位于在離開(kāi)所述的支管方向上的連接分叉點(diǎn)的線(xiàn)以外。
文檔編號(hào)F16L41/02GK1091187SQ93109868
公開(kāi)日1994年8月24日 申請(qǐng)日期1993年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月13日
發(fā)明者J·V·亨伍德 申請(qǐng)人:溫尼德斯制管商有限公司