Muovi-metallikierreliitos : tuotteena jakotukki, jakotukkien tutkimusvertailua, kierreliitoksen tekniikkaa ja sovelluskohteita

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena on tutkia muovi-metallikierreliitoksen yhteensopivuutta vesi-kiertoisen lattialämmitys- ja viilennysjärjestelmän jakotukissa. Muovi-metallikierreliitosta tutkittiin, koska siitä on mahdollista etua suunniteltaessa uudenlaisia kiinnitystekniikoita jakotukkeihin ja muihin lisävarusteisiin.

Työn teoreettinen viitekehys pitää sisällään lattialämmitys- ja viilennysjärjestelmän teoriaa, jakotukin tekniikkaa, markkinoiden tämänhetkisiä muovijakotukkiratkaisuja, kierteiden toimintaperiaatteita sekä putkikierrestandardin käsittelyä.

Työn osalta toteutettiin tutkimusvertailu markkinoiden erilaisista muovijakotukki ratkaisuista sekä selvitettiin olemassa olevien muovi-metallikierreliitosten sovelluskohteita lattialämmitysalan ulkopuolelta. Lisäksi työssä laadittiin tutkimusanalyysi, jossa selvitettiin kierreliitoksessa vaikuttavien voimien suhdetta, ja liitoksen komponentteihin kohdistuvia rasituksia. Tutkimuksen tärkeimmät huomionalaiset seikat olivat kiristysmomentin ja aksiaalisvoiman välinen suhde sekä tangentiaalisjännityksen suuruus muovisen jakotukin heikoimmassa kohdassa - yhtymäsaumassa. Näitä tutkittiin FE-analyysillä, jonka perusteella tehtiin mekaniikka- ja lujuuslaskelmia.

Työn tuloksena saatiin käsitys suunnitellun kierreliitoksen rasituksista. Tulosten perusteella voidaan todeta, että suunniteltu kierreliitos ja sen kokoonpanoon kuuluvat komponentit kestävät suunnitellut kuormitukset. Lisäksi tutkimustuloksista voidaan päätellä, että liitoksen toimivuuden edellytyksenä on ylikiristämisen välttäminen.

The objective of this thesis is to investigate the compatibility of a plastic-metal threaded connection in distribution manifolds of hydronic floor heating and cooling systems. Plastic-metal threaded connection is examined because it may offer advantages when designing new fastening techniques for distribution manifolds and other accessories.

The theoretical framework of the thesis includes the principles of hydronic underfloor heating and cooling systems, distribution manifold technology, current solutions for plastic distribution manifolds in the market, the principles of threads, and the introduction of pipe thread standards.

The study involved a comparative analysis of various plastic distribution manifold solutions in the market and explored the application areas of existing plastic-metal threaded connections beyond the field of hydronic floor heating. Additionally, a research analysis was conducted to examine the relationship of forces in the threaded junction and the stresses on the joint components. Key aspects of the study were the relationship between tightening torque and axial force, as well as the magnitude of tangential stress at the weakest point of the plastic distribution manifold - the weld-line. These aspects were investigated through Finite Element Analysis (FEA), which formed the basis for mechanical and strength calculations.

The results of the work provided an understanding of the stresses on the designed threaded connection. Based on the findings, it can be concluded that the designed threaded junction and its components withstand the planned loads. Furthermore, the research results suggest that the functioning of the threaded connection requires avoiding over-tightening.