polaczenia rurowe.odt

5. Połączenia rurowe.

W zależności od metody łączenia rur rozróżnia się połączenia nierozłącz­ne: nitowe, spawane, zgrzewane, lutowane, klejone, roztłaczane oraz połącze­nia rozłączne: kielichowe, gwintowe i kołnierzowe. Dla utrzymania jednakowej średnicy przewodu rurowego rury łączy się stykowo (czołowo) lub też koniec jednej z nich rozwalcowuje się, otrzymując odpowiednio większą śred­nicę.

Nitowanie (rys. 8.1a, b) stosuje się rzadko i tylko do rur o średnicach powyżej 800 mm, gdy jest możliwy dostęp do łbów nitów od wewnątrz. Rury stalowe są przeważnie spawane czołowo (rys. 8.1c). Stosując nakładkę w postaci tulei spawa się najpierw same rury, a następnie nakładkę z rurami (rys. 8.1d), co zwiększa wytrzymałość połączenia. Zgrzewania rur stalowych w zasadzie nie

stosuje się, ponieważ przy mniejszych średnicach rur usuwanie sopli z nad­topionego metalu wewnątrz rury jest prawie niemożliwe, natomiast przy dużych średnicach spawanie jest technologią tańszą. Klejenie jest stosowane przeważnie do łączenia rur z tworzyw sztucznych.

Połączenie roztłaczane powstaje w wyniku rozwalcowania na zimno koń­cówki rury przy montażu (rys. 8.1f) i jest stosowane m.in. w segmentach rurek kotłowych (płomieniówek) lub do łączenia rur rozwalcowanych przed montażem na odpowiedni wymiar (np. rys. 8.1e).

Połączenia rozłączne są stosowane do łączenia rur między sobą oraz z innymi elementami rurociągu (kształtkami, armaturą, zbiornikami). Połączenia wymagają z reguły stosowania uszczelek.

Połączenia kielichowe stosuje się przeważnie do łączenia rur żeliwnych kamionkowych, używanych w rurociągach wodnych przy ciśnieniu czynnika ok. 0,2 MPa (max. do 1 MPa) oraz czasami do rur stalowych (rys. 8.2). Połączenie  powstaje przez wsunięcie gładkiej rury do rozszerzonego końca drugiej rury, zwanego kielichem; do kielicha wkłada się szczeliwo (np. sznur konopny smołowany) i zalewa ołowiem, smołą lub cementem. W razie potrze‑

stosuje się połączenia podatne (rys. 8.2d), uszczelniane gumowymi pierścieniami.

Połączenia kielichowe powinny być mocowane w taki sposób, aby nie przenosily sił wzdłużnych i poprzecznych.

Połączenia gwintowe stosuje się do łączenia rur o małych średnicach (do Dn = 80 mm), przewodzących czynnik pod ciśnieniem pn do 4 MPa. Istnieje wiele różnych rozwiązań tych połączeń, z których kilka podano na rys. 8.3.

Najprostszym rozwiązaniem jest skręcenie nagwintowanych rur (rys. 8.3a), których jedna jest rozwalcowana. Do łączenia rur o jednakowej średnicy stosuje się również różne złączki. Połączenie jednozłączkowe (rys. 8.3b) jest proste i tanie; jego wadą jest konieczność przesuwania wzdłużnego obracania rury przy montażu i demontażu. Lepszym rozwiązaniem jest nacięcie długiego gwintu na jednej z rur (2 na rys. 8.3c). Montaż i demontaż połączenia przeprowadza się wówczas przy nieruchomych rurach, przesuwając złączkę (nakrętkę) 3 z rury 2 na rurę 1. Nakrętka 4 zabezpiecza przed zmianą położenia złączki 3 np. pod wpływem drgań.

Równie korzystne warunki montażu i demontażu zapewnia połączenie dwuzłączkowe (rys. 8.3d).

Uszczelnienie połączeń gwintowych wykonuje się przez owinięcie gwintu nićmi konopnymi lub lnianymi, smarowanymi minią z pokostem lub szybko schnącym lakierem nitrocelulozowym; stosuje się również płaskie uszczelki pierścieniowe na powierzchniach oporowych, np. w połączeniach dwuzłącz­kowych (rys. 8.3d).

Połączenia s k r ę t k o w e (rys. 8.3e) służą do łączenia rur o niedużych średnicach i cienkich ściankach. Rozwalcowane stożkowo końcówki rur 1 i 2 są dociskane nakrętkami 4 do skrętki gwintowanej 3. Przy dokładnym wykonaniu powierzchni stożkowych połączenie to zapewnia dostateczną szczelność; w innych rozwiązaniach stosuje się dodatkowo pierścienie uszczel­niające. Połączenia skrętkowe są używane w smarowniczych przewodach olejowych, w instalacjach hydraulicznych i pneumatycznych, w automatyce przemysłowej itp.

Łączniki rurowe gwintowe oraz ich elementy (korpusy złączek, nakrętki itp.) są objęte normami od PN-65/M-73109 do PN-66/M-73149.

Połączenia kołnierzowe (rys. 8.4) mogą być stosowane w bardzo szero­kim zakresie, tzn. do przewodzenia wszelkich czynników o różnym ciśnieniu i temperaturze. Wadą ich jest zwiększony ciężar i większe wymiary połącze­nia, dlatego w praktyce stosuje się je przy łączeniu przewodów o

większych średnicach w rurociągach naziemnych i w przypadkach, gdy zastosowanie innych sposobów łączenia jest utrudnione. Stosuje się połączenia z kołnierzami stałymi (rys. 8.4a) i luźnymi (rys. &4b). Kołnierze stałe mogą być przyspawane do rury, zgrzane, przylutowa­ne, przynitowane, nakręcone na gwint lub  w przypadku rur lanych  wykonane razem z rurą. W przypadku zastosowania pierścieni luźnych rury są zakończone wieńcem utworzonym przez wywinięte brzegi rur lub przez pierścienie przyspawane do rur, nakręcone na gwint itd. Na rysunku 8.5 podano przykłady kołnierzy stałych, a na rys. 8.6 — kołnierzy luźnych.

Kołnierze są elementami znormalizowanymi (PN-ISO 7005-1:1996). Zestawie­nie typów i wielkości kołnierzy jest również zawarte w tej normie łącznie z wymiarami przyłączeniowymi kołnierzy; w normie tej są podane m.in. Wymiary średnic kołnierzy oraz liczba i wymiary śrub. Liczba śrub jest wielokrotno­ścią liczby 4 (4, 8, 12, 16, 20).

Uszczelnianie połączeń kołnierzowych. Najczęściej stosuje się uszczelki płaskie (rys. 8.7a) grubości do 6 mm, wykonane z miękkich metali lub materiałów niemetalowych: tektury, gumy, skóry, tworzyw sztucznych, masy tekstolitowej wzmocnionej siatką miedzianą i wielu innych. Wybór materiału uszczelki zależy od rodzaju czynnika przewodzonego oraz jego ciśnienia i temperatury. Podstawowe rodzaje uszczelek są podane w normach PN­-86/H-74374 ÷ PN-67/H-74449. W przypadku stosowania uszczelek o różnych przekrojach (rys. 8.7b ÷ e) w kołnierzach wykonuje się odpowiednie kanałki (rowki) — rys. 8.7e.

Stosując uszczelki płaskie, otrzymuje się uszczelnienie otwarte, pół­zamknięte lub zamknięte. Uszczelnienie otwarte z uszczelką szeroką (rys. 8.7f) stosuje się przy ciśnieniach p < 1,6 MPa, zaś z uszczelką wąską (rys. 8.7g) — przy p < 4 MPa. Dla zabezpieczenia przed wyrwaniem uszczelki pod wpływem ciśnienia czynnika stosuje się uszczelnienie półzamknięte (rys. 8.7h) lub zamknięte (rys. 8.7i). Uszczelnienia te mogą być stosowane przy p, < 10 MPa, a nawet i wyższych.

Obliczanie połączeń rurowych polega na sprawdzeniu wytrzymałości złącza. W połączeniach znormalizowanych, stosowanych wg zaleceń po­danych w normach (np. w połączeniach kielichowych, gwintowych, kołnie­rzowych), obliczanie wytrzymałości elementów złącza nie jest wymagane. Połączenia rurowe nitowe, spawane itp. oblicza się według ogólnych zasad dotyczących danego złącza. Wartość siły osiowej Q, pochodzącej od parcia czynnika w kierunku osiowym i działającej na złącze.

w której: D, — średnica wewnętrzna rury.

Obliczanie uszczelek stosowanych w połączeniach kołnierzowych skręca­nych śrubami polega na wyznaczeniu siły Q, niezbędnej do zaciśnięcia uszczelki i zapewniającej szczelność podczas pracy połączenia

gdzie:

ko— wymagany nacisk powierzchniowy przy montażu połączenia (tabl. 8. 1),

Dz Dww               średnice uszczelki (zewnętrzna i wewnętrzna).

Orientacyjne naciski powierzchniowe na uszczelki

Dla znormalizowanych kołnierzy wymiary uszczelki wynikają z wymiarów kołnierzy. W pozostałych przypadkach przyjmuje się, że szerokość uszczelki wynosi :

0,07 Dn + 0,5 cm — dla uszczelnień otwartych z uszczelką wąską,

0,05 Dn + ...