专利名称：管道连接件的制作方法
技术领域：
本发明涉及到塑性材料的管道三通。本发明特别适用于连接80mm直径或更大的管子的三通。尤其适用于安装在有压力的管道设备中。
塑性材料的管子和连接件具有广泛的应用，但是，并不普遍用于承受相对高压的应用中。其主要原因是当承受周期性变化的压力(例如出现在阀门被打开或关闭的管线中，或出现在泵的下流区中的情况)时，塑料管道三通的寿命短。在这种情况下，厚截面的塑料管道三通，在分叉点处，有破裂的趋势，分叉点位于三通中心平面的支管和直管的接合处，中心平面包含有支管和直管的中心轴线。这一问题是厚截面塑料三通所特有的，铸铁三通不存在这个问题，因此，铸铁三通经常优先用于这种情况。
为了克服这一缺陷，已采用过许多方法增加分叉点处的三通的强度，加厚分叉点处的厚度，或者与三通一起模制补充的台阶，以便在交叉区域的主体直管和支管之间延伸。然而，已经发现，这些改进并没有增加多少三通的寿命。另外，加厚分叉区域，使得在模制后的冷却过程中产生不均等的热传递，从而产生削弱三通强度的冷却应力。
本发明的目的是要减少厚截面塑料三通在分叉处破裂的趋势。
惊奇的是，申请人已经发现通过加强三通在支管和直管主体的表面之间相交的侧面区域，而不是前面提到过的分叉点，可以取得这种效果。
因此，本发明提供一种厚截面的塑性材料的分支的管道连接件，其特征在于优选的加强方法就是优先加强连接件的侧面区域。
更好地，优先加强方法包括在与分叉点相比较的侧面区域中进行局部加厚，在一个优选的实施例中，加厚就是增加一些加强肋，每一个加强肋实际上是沿着由连接件的外表面和一个平面的相交叉的地方确定的轨迹延伸。它就是(a)通过分叉点，(b)垂直于包含有连接件的支管和直管主体两根轴线的平面，(c)与支管中心轴线的交叉线，位于在离开所述的支管方向上的连接分叉点的线以外。
在一个特殊的优选形式中，加厚就是在三通的每一侧面设置一对加强肋，实质上，加强肋是沿着在直管主体和支管表面的相交叉的线延伸，每一对加强肋实际相交于各自侧面的顶点处。
在本发明的另一优选形式中，与分叉点相比较，侧面的顶点被特别加强。更好地，在分叉点处，管道三通没有加厚。
现在，参考附图，进一步描述本发明的优选的实施例，其中附
图1是普通塑料管道三通的侧视图。
附图2是本发明的第一种管道三通的侧视图。
附图3到附图5是附图2的管道三通的仰视图、透视图和平面俯视图。
附图6是沿附图2的截线4-4的近似的横截面图。和附图7和8是根据本发明的第二和第三种管道三通的侧视图。
参考附图1，一个普通的管道三通包括一个带有相对地延伸的管筒12、13的直的主管体11，以及带有管筒15的分支部分14。事实上，三通具有一样的管壁厚度。在主体部分和分支部分之间的相交线16，在侧视图中呈V字形，该V字形的底端是侧面顶点。如前面讨论过的，当承受周期性的压力变化时，在V字形的上顶点的分叉点17处，这些现有技术的厚截面塑料管道三通存在有破裂的问题。
附图2到6说明了本发明的优选的管道三通。除了有附加的与该三通整体模制在一起的加强肋18以外，这种管道三通与附图1所示的管道三通是一致的。这些加强肋顺着主管和支管相交线16，并且进一步沿此相交线延伸，形成一个字母X的形状，X形状的中心点位于侧面的顶点19处。加强肋的高度是这样变化的其最大高度位于顶点，X形状的末尾合并入三通的表面。加强肋不延伸通过三通的分叉点。
本发明的管道三通比普通的三通的寿命有一个实质性增加。可以这样认为本发明尤其适用于实际的具有相当厚截面的基本上刚性的管道三通，例如，其管筒厚度比管道直径超过约5%。
初步的周期性变化的压力测试表明按照附图2到5的三通，其中，加强肋的宽度大约等于管筒的厚度，高度大约是管筒厚度的2倍，其寿命大约等于其他的没有加强肋的同类型三通的3倍。
申请人相信通过减小在分叉点内的拉伸应力，本发明的产品完全能够正常工作。在这一点的完整的三维方向上的力的分析是复杂的。然而，申请人相信，在确定本发明的三通正常工作时的机理中，下面的二维力的分析是有用的。
在均匀圆管承受内部压力时，在管壁中产生的应力是纯粹的圆周方向上的拉伸应力，没有弯曲应力。然而，除了圆形的以外，任何形状的横截面均产生附加的弯曲应力。
考虑一种管道三通，可以看到在具有附加装置的某一点，主管体不再具有完整的圆环形横截面。申请人认为，当拉伸应力仅由均匀连续的圆圈材料支撑时，三通依赖于在其他平面中的圆圈材料来产生对内部压力的抵抗力。
附图6说明附图2和3与主管的纵向轴线呈45°平面上的管道三通圆圈材料。我们能够看到圆圈是椭圆形截面。圆圈通过变得更圆的办法来抵消内部压力，这就引起弯曲应力，在椭圆的长轴和短轴的点上，弯曲应力达到最大值，但是方向相反。在椭圆的短轴处，对应于三通侧面顶点19，内表面承受压力，而其他表面承受张力。在椭圆的长轴处，对应于分叉点17之一，外表面承受压力，而内部表面承受张力。申请人认为由弯曲引起的在分叉点里边的张力，再加上由内部压力引起的正常张力，使得现有技术的三通在该点处有发生断裂的趋势。
弯矩大小，以及因此而产生的应力，依赖于椭圆的椭圆度(或纵横尺寸的比率)-就是椭圆的大直径对小直径的比率。这些直径的长度是对截面的中性轴线测量的结果，这一点在管壁中，并且，其弯曲应力等于零。对于纵向上的均匀一致的截面，中性轴线就是该截面的中心线。
通过对三通的侧面区域的外面增加材料本发明就把截面的原来的中性轴线21在该区域向外移动到新的中性轴线21′。中性轴线的短轴直径增加，减小了椭圆截面的纵横尺寸的比率。因此，截面上的弯矩减小。
如果围绕圆周均匀增加材料，以致按比例均匀增加壁厚，那末椭圆的纵横尺寸的比率不变，而弯矩也没有被变小。若仅对分叉点的外表面增加加强的材料，如在现有技术中提到的，实际上就增加了纵横尺寸的比率，并因而增加了弯矩。
除了使用加强肋的方法外，其他类似的方法可用来加强侧面区域，例如，局部加厚或其他加固的方法。
附图7说明另一种形式的加强肋(这种形式较少选用)，其中，加强肋20位于相交线16的两边。显然，虽然加强肋不完全与侧面顶点19相吻合，但是，它们仍然起到加强椭圆截面侧面的作用，如前面讨论的那样。
附图8说明另一实施例，其中，加强肋22呈V字形。在加强肋所处的平面中，它们起到加强三通侧面的作用，并且，其加强作用的分析与附图4相类似。
虽然，这里用90°相等直径的管道三通来说明本发明，但是，很明显，本发明也可以用其他特定的形式来实施，而不脱离发明的实质性的特征，例如45°的或不相等的管道分支。因此认为这些实施例和举例都属于发明的例子，但不受这些实施例的限制，所以，对本领域技术中的明显的所有修改都包括在本发明内。
权利要求
1.一种塑性材料的分支管道的连接件，其特征在于它供给用于优选地加强连接件侧面区域的优良的加强装置。
2.按照权利要求1的管道连接件，其特征在于优良的加强装置包括加厚与分叉点相关的侧面区域。
3.根据权利要求2的管道连接件，其特征在于加厚包括模制到侧面区域外表面的加强肋。
4.按照权利要求3的管道连接件，其特征在于每一加强肋实际上沿着由连接件的外表面和一个平面的交叉线所确定的轨迹延伸，它(a)通过分叉点，(b)垂直于包含连接件的支管和直管主体的二根轴线的平面，(c)与支管中心线的交叉线，位于在离开所述的支管的方向上的连接分叉点的线条以外。
5.按照权利要求4的管道连接件，其特征在于所说的加强肋位于连接件的两个侧面上。
6.按照权利要求5的管道连接件，其特征在于连接件的每侧面具有一对所说的加强肋，每个加强肋是在通过各自的所说的分叉点的所说的平面中。
7.按照权利要求6的管道连接件，其特征在于每一侧面的所说的加强肋，在各自一侧的顶点处，实际上是互相交叉的。
8.按照权利要求4的管道连接件，其特征在于加强肋的上表面在平面上的位置有最大的高度，该平面垂直于支管的中心轴线，并且包含主管中心轴线。
9.按照权利要求8的管道连接件，其特征在于加强肋不在分叉点的区域延伸。
全文摘要
本发明提供一种厚截面的塑性材料的分支管道连接件，它设有用于优先加强连接件的侧面区域的优先加强装置。最好该加强装置包括有在分叉点的侧面区域中的局部加厚区。该加厚区可以是一些加强肋，每一个加强肋基本上是沿着由连接件的外表面和一个平面的交线所确定的轨迹延伸。该平面通过分叉点，并且垂直于包含连接件的支管和直管主体两根轴线的平面，该平面与支管中心轴线的交叉线，位于在离开所述的支管方向上的连接分叉点的线以外。
文档编号F16L41/02GK1091187SQ93109868
公开日1994年8月24日 申请日期1993年7月13日 优先权日1992年7月13日
发明者J·V·亨伍德 申请人:温尼德斯制管商有限公司