О работоспособности соединений полимерных труб в самотечных трубопроводах

      Комментарии к записи О работоспособности соединений полимерных труб в самотечных трубопроводах отключены

Сейчас совсем справедливо отмечается политиками, что темпы и темпы строительства в Российской Федерации возросли, на отдельных территориях в 1,5–2 раза. Предполагается не только сохранить достигнутое, но и еще улучшить результаты. Необходимо заметить, что строительство квартир активизируется не только в мегаполисах, но и на вторых территориях.

Большая часть работ по строительству наряду с этим приходится на прокладку безнапорных трубопроводов, как внутренних, так и наружных. Конечно, что возрастающая протяженность трубопроводов дополнительно требует трубной продукции, в особенности из новых (полимерных) материалов. В то время, когда речь идет о муниципальном постройке, то в полной мере разумеется, что полимерные трубные изделия возможно относительно быстро доставлять во в полной мере подготовленном к применению виде.

Другими словами такие трубные изделия оснащены соответствующими раструбами и укомплектованы уплотнительными кольцами.О работоспособности соединений полимерных труб в самотечных трубопроводах Другое дело отдаленные места, куда не всегда возможно скоро доставить трубные изделия. Выходом тут может служить создание собственного трубозаготовительного производства, на котором методом термомеханической обработки возможно как следует и производительно оформлять на финишах труб раструбы.

самые простыми для для того чтобы изготовления являются ровные раструбы.

Для изготовления ровных раструбов требуется нагрев и дорнование финиша полимерной трубы. Нагрев может производиться в жидкой (гликоль, глицерин и т. п.) либо в воздушной среде, и с применением контактных и инфракрасных нагревателей.

Для дорнирования употребляются соответствующие оправки, форма и размеры которых определяются видом полимера (непластифицированный поливинилхлорид НПВХ, полиэтилен ПЭ или полипропилен ПП) и раструба (простой или компенсационный).

герметичность и Работоспособность соединений на резиновых уплотнителях с ровными раструбами, в отличие от соединений с резиновыми уплотнителями полимерных труб на раструбах с желобком, обеспечивается в противном случае.

В таких соединениях (рис.

1) защемленное между двумя параллельными поверхностями кольцо должно принимать действующее в трубопроводной сети внутреннее гидростатическое давление р.

Уплотнитель удерживается в раструбной щели соединения за счет сил трения – сцепления, появляющихся между резиновым кольцом и поверхностями труб. Величина этих сил зависит от уровня контактных давлений ?? и коэффициента сцепления fc.

Сообщение ?? с параметрами кольца круглого поперечного сечения имеет параболическую закономерность, наряду с этим чем больше твердость резины, тем круче ветвь параболы (рис.

2).

В неспециализированных случаях коэффициент трения – сцепления fc в паре резина – полимер зависит от факторов, каковые смогут изменять его в пределах значений, отличающихся друг от друга на порядок и более. Значения fc для данных условий работы соединений возможно установить лишь экспериментально.

Опыты проводились на примерах соединений, каковые были изготовлены намерено из труб разного диаметра и из различных полимеров. По экспериментальным результатам вычислялся коэффициент трения – сцепления:

Линейные размеры элементов соединения измеряли с соответствующей последующей обработкой.

Твердость резины определяли на кольцах твердомером ТМ-2 для каждого уплотнителя в пяти местах. Коэффициенты вариации, характеризующие показатели Т, для каждого кольца составляют

Опробования соединений создавали на гидравлическом стенде (рис. 3), складывающемся из корпуса 2, на котором крепятся хомуты 3 и 6 для фиксации раструбного соединения.

Заглушка 1 разрешает нагружать соединение гидростатическим давлением (имитация давления стоков при засорении канализационного самотечного трубопровода). Гидростатическое давление замеряется манометром 7. Струбциной 4 производится сжатие ровного финиша (раструба), имитирующее укорочение вертикального диаметра труб, уложенных в грунте, до 10 %. Перемещение хомута 3 достигается поворотом одной из подробностей соединения до 10° (моделирование поворота одной из труб в раструбе второй трубы).

Тягами 5 осуществляется осевое смещение до 50 мм ровного финиша одной трубы в раструбе второй (имитация продольных температурных деформаций труб).

Коэффициент fc, как направляться из выражения (1), не зависит от колец и диаметров труб, что не противоречит условиям геометрического подобия. Но при трансформации размеров элементов соединений смогут сказываться факторы, каковые не учтены выражением (1). Совершена серия опытов на соединениях труб из ПВХ диаметром 160 и 250 мм.

Употреблялись кольца (dк = 10,1 и 15 мм) из резины НК 3311 (Т = 40 ± 3 ед.тв.).

С надежностью вывода 0,95 (t = 0,97, что2) можно считать расхождения в средних размерах fc = 0,3 и fc = 0,28 при средних квадратических отклонениях S = 0,04 и 0,05 статистически незначимыми.

В ходе опробований наблюдалось, что в момент разгерметизации происходит выброс кольца из раструбной щели соединения при некоем значении внутреннего давления р. В одних случаях уплотнитель возможно выкинут всецело, в других частично, подобно тому, как выдавливается кольцо из раструбного соединения с желобком при давлениях и больших углах поворота.

К примеру, из 30 циклов опробований одного соединения диаметром 110 мм (трубы ПВХ, dк = 7,8 мм, кольцо из резины марки НК 3311) в 11 случаях кольцо выбрасывалось всецело.

Это возможно растолковать тем, что коэффициент fc «распределен» в соединении по поверхности контакта неравномерно. Попытка установить численные значения неравномерности fc не стала причиной хорошим итогам.

Расхождения в давлениях в разных случаях разгерметизации статистически незначимы (fc и S занимают промежуточное значение между взятыми для D = 160 и 250 мм и отличаются в третьих символах).

С учетом этого, предстоящие изучения проводились на соединениях труб одного типоразмера (диаметром 160 мм, с кольцами НК 3311, dк=10,1 мм).

Как отмечается в некоторых работах, силы трения обратно пропорциональны модулям упругости E материалов трущейся пары.

Для проверки этого положения для пары резина – полимер были совершены опробования соединений труб из ПВХ и ПЭ 32, имеющих громаднейшее различие в показателях Е. С надежностью вывода 0,95 (t = 1,37, что2) можно считать расхождение в средних размерах fc = 0,27 и 0,24 (S = 0,05) статистически незначимым и пользоваться одними значениями коэффициентов трения – сцепления при соединении труб из всех полимеров резиновыми кольцами и гладкими раструбами.

Температура стоков, оказывающая действие на трубы в подземной канализации, может изменяться от 3 до 35 °С.

В неспециализированных случаях температура влияет на силу трения. Совершены испытания при температуре 10 и 25 °С.

Было обнаружено, что отличие значений fc = 0,29 (S = 0,05) и fc = 0,28 (S = 0,04) статистически незначима (при надежности вывода 0,95, t = 0,51, что2). Для исследуемого промежутка температур от 3 до 35 °С трансформациями fc, если они будут иметь место при эксплуатации и монтаже подземного трубопровода из любого полимера, возможно пренебречь.

Серии опытов были направлены на получение зависимости коэффициента трения – сцепления fc от длительности неподвижного контакта tt полимерных поверхностей и резинового кольца и от его сжатия ? между этими поверхностями в соединении (рис. 4).

Обработка умелых данных способом мельчайших квадратов разрешила взять эмпирические коэффициенты для аналитического выражения, преобразованного с заменой ? на ? по литературным данным для колец из резины НК 3311.

Из чего вытекает, что

Это подтверждается сравнением на статистическую значимость экспериментальных результатов (при различном времени экспозиции):

при t = 50ч fc = 0,402 (S = 0,05, n = 10);

при t = 200ч fc = 0,405 (S = 0,06, n = 10).

На основании распознанных закономерностей трения пары резина НК 3311 – полимер установлено, что давление разгерметизации соединений с ровными раструбами

График, трактующий выражение (5) при t = 0,1 ч приводится на рис. 5 (кривая 1).

График разрешает установить степень сжатия кольца ?, снабжающую герметичность соединения в зависимости от давления p в трубопроводе. Так, при ? = 10 % давление разгерметизации будет втрое быть больше испытательное давление (5 м вод. ст.) для подземного самотечного трубопровода водоотводящей сети, при ? = 30 % – девятикратно.

Экспериментальные значения p для колец из резин вторых марок кроме этого приведены на рис.

5. Показатели колец, производимых отечественной индустрией серийно (ГОСТ 5228) для уплотнения соединений асбестоцементных труб, как видно из рис. 5, смогут быть удовлетворительно обрисованы выражением (5).

Это разрешает вычислять такие кольца пригодными и для уплотнения соединений полимерных труб.

В последней серии опытов были выяснены расчетные значения коэффициента сцепления для соединений полимерных труб для подземных трубопроводов самотечной канализации.

В зависимости от состояния поверхностей, количества и типа смазки трение по виду возможно подразделить на сухое, граничное, жидкостное, полусухое и полужидкое.

Для соединений, каковые планируют методом закатывания кольца в раструб и после этого эксплуатируются в канализационной сети, характерно полусухое и полужидкостное трение.

Испытания проводили на соединениях, подробности которых при сборке обильно смачивались водой. Опробованиям подвергались соединения труб из ПЭ 32 SDR 13,6 диаметром 160 мм. По итогам опробований 50 соединений принято значение fc, равное 0,2, которое было использовано в расчетах.

На каждом соединении совершено пять опытов.

Таковой количество выборки принят с учетом относительной надёжности и ошибки измерений, каковые установлены на уровне 5 и 95 % (ГОСТ 14359), и коэффициента вариации 18 % (большое значение при опробовании полимеров на растяжение, к примеру, при получении значений модуля упругости).

Значение коэффициента сцепления fc = 0,2 использовано при определении по особой методике размеров элементов соединений (заводского изготовления) на резиновых кольцах с ровными раструбами для полимерных труб.

Соединения с элементами заводского изготовления были испытаны на стенде с моделированием условий работы подземного канализационного самотечного трубопровода.

Было обнаружено, что соединения сохраняют герметичность под испытательным давлением: при углах поворота ровного финиша трубы в раструбе до 8°; при овализации ровного финиша трубы до 7 % от его наружного диаметра на границе с краем раструба; при одновременном повороте ровного финиша до 2° и его овализации до 5 %, и при его выдвигании на 30 мм из раструба. В последнем случае герметичность сохраняется и при давлении 0,12 МПа.

Соединения проверены в натурных условиях.

В разных грунтах на глубине от 1 до 5,5 м проложены десятки километров подземных самотечных канализационных трубопроводов из полимерных труб, каковые эксплуатируются без нареканий со стороны эксплуатационников.

Контроль над состоянием полимерных трубопроводов осуществляется, начиная с 1972 года.

Увидено, что при долгом неподвижном контакте кольца с полимерной трубой в условиях эксплуатации силы сцепления существенно возрастают за счет так именуемого «прикипания» резины к термопласту. Но этого не нужно учитывать при определении размеров соединения, т. к. оно должно делать функции компенсатора и долгий неподвижный контакт кольца с полимерной трубой не предусматривается.

Напоследок необходимо заметить, что рациональное применение подхода, освещенного в статье, должно разрешить упростить прокладку самотечных трубопроводов с применением полимерных труб и тем самым содействовать повышению темпов и количеств строительства в Российской Федерации.

Статья предоставлена Академией Конъюнктуры Промышленных Рынков

Обратный клапан для воды / Check valve for water