envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Wąski Jar 9
02-786 Warszawa











37„Jasny gwint!” – to powszechne, choć niesprawiedliwe, powiedzenie o znaczeniu negatywnym, w którym głównym bohaterem jest gwint, świadczy jednak o popularności użytecznego wynalazku z IV w p.n.e. Skądinąd są także relatywnie bardziej pozytywne skojarzenia, takie jak: „pociągnąć z gwinta”, co w tłumaczeniu oznacza „napić się z butelki”. Wracając do meritum – sprawdźmy, co o gwincie dziś wiadomo w kontekście instalacji.

36Od świdra i śruby...
Gwinty są różne, tak jak i ich zastosowania oraz cechy konstrukcyjne. Mamy zatem gwint trójkątny, okrągły, trapezowy, rurowy, stożkowy, walcowy, prawy, lewy, calowy, metryczny, żarówkowy, rowerowy, wewnętrzny, zewnętrzny, pojedynczy, wielokrotny... Można jeszcze długo wymieniać. Od momentu wynalezienia do dzisiaj konstrukcja gwintu przeszła długą drogę.

Gwint wywodzi się ze świdra, następnie rozwijany był przez Archimedesa do transportu wody („śruba Archimedesa”). W I w n.e. śruby były już popularne w prasach do tłoczenia oliwy lub soków do wytwarzania wina. Jednak gwint jako taki stał się popularny dopiero w XVIII w., kiedy opanowano metody taniego i prostego gwintowania za pomocą tokarek. Tokarki wyposażone były w nóż o odpowiednim profilu, który w obracającym się wałku nacinał rowek gwintu. Wcześniej kowale radzili sobie nawijając stalowy drut na czop i zakuwając go. Dokładność i powtarzalność takiego arcydzieła pozostawiała wiele do życzenia i była jednym z hamulców rozwoju technicznego.

Dzisiaj gwinty, oprócz nacinania, wykonywane są przez walcowanie walcem o odpowiednim profilu. Walcowanie jest popularne przy produkcji masowej ze względu na brak odpadków oraz większą wytrzymałość mechaniczną takiego gwintu. W branży instalacyjnej w warunkach budowlanych jedyną stosowaną metodą tworzenia gwintu jest jego nacinanie na rurze.

38Gwint rurowy. W hydraulice i gazownictwie stosowane są gwinty rurowe, które powstały na bazie gwintu Whithwortha. Joseph Whithworth żył w XIX w. i był angielskim przemysłowcem i konstruktorem. Jako pierwszy stworzył standard gwintu, który w krajach anglosaskich używany jest do dzisiaj. Gwint Whithwortha należy do rodziny gwintów trójkątnych, zwany jest także gwintem calowym i ma kąt rozwarcia wierzchołka i dna gwintu 55o. Gdybyśmy przekroili taki gwint wzdłuż osi, to zobaczylibyśmy „piłę” o trójkątnych, zaokrąglonych zębach. Skojarzenie bardzo sugestywne i było kiedyś powodem pomyłki na lekcji, kiedy nauczyciel narysował przekrój gwintu, a nieuważający na lekcji kolega zapytał na końcu „co to za piła?”. Na podstawie gwintu Whithwortha powstał gwint rurowy, który stosowany jest w Europie. Główne różnice między gwintem rurowym a calowym to skok, czyli odległość między wierzchołkami trójkąta.

Oznaczenia i charakterystyka gwintów
Najczęściej można spotkać się z następującymi oznaczeniami gwintów:

  • G (lub BSPP) – gwint rurowy Whitwortha, walcowy;
  • Rp – gwint rurowy, walcowy wewnętrzny;
  • R – gwint rurowy, stożkowy, zewnętrzny;
  • Rc – gwint rurowy, stożkowy, wewnętrzny;
  • W – gwint stożkowy do zaworów gazowych;
  • M – gwint metryczny zwykły. 

Średnice. Średnice gwintu calowego i rurowego podawane są w calach (1” = 2,54 mm). W przypadku gwintów rurowych uprzywilejowanymi średnicami są: 1/8”, 1/4”, 3/8”, 1/2”, 3/4”, 1”, 1 1/4”, 1 1/2”, 2”, 2 1/2”, 3”, 3 1/2”, 4”, 5”, 6”. W instalatorstwie gwinty stosowane są do połączeń o średnicach do 2” ze względu na wzrastającą wraz ze średnicą siłę dokręcania.

Gwint stożkowy a walcowy. Gwint stożkowy nacięty jest w taki sposób, że wierzchołki trójkątów zarysu gwintu tworzą w przekroju stożek (w gwincie walcowym tworzą walec). Zabieg ten stosowany jest po to, by gwint miał właściwości samouszczelniające.

Podstawowe wielkości gwintów. Na rys. 2 przedstawiono przekrój gwintu rurowego. Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi gwint są:

  • średnica nominalna (zewnętrzna) D, d,
  • średnica wewnętrzna D1, d1,
  • podziałka P,
  • kąt wierzchołka gwintu,
  • zbieżność (przy gwintach stożkowych). 

39Gwinty metryczne. Instalatorzy w praktyce spotkają się również z gwintem metrycznym (rys. 3), który jest stosowany choćby w śrubach używanych do skręcania połączeń kołnierzowych. Główna różnica między gwintem rurowym a metrycznym to kąt wierzchołka, który w przypadku gwintu metrycznego wynosi 60°, a nie 55° jak w gwincie rurowym, oraz inny metryczny ciąg uprzywilejowanych średnic.

Gwinty prawe i lewe. W technice zazwyczaj stosowany jest gwint prawy. Patrząc od czoła takiego połączenia, nakręcanie nakrętki następuje zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Gwint lewy stosowany jest w złączkach gazowych, tak by zapewnić dołączenie tylko przeznaczonych dla gazu złączek (względy bezpieczeństwa). Nakrętki z naciętym gwintem lewym mają na zewnętrznej powierzchni dodatkowe nacięcie.

W parze z rurami
Historia gwintu rurowego związana jest także z historią rur. Bodźcem do rozwoju technologii rur stalowych były wojny oraz pierwsza na świecie instalacja gazu świetlnego w Londynie. Została ona zbudowana w 1815 r., po okresie Wojen Napoleońskich, z luf karabinowych (materiału było pod dostatkiem), połączonych na gwint. Cieńszy wylot rury zaopatrzony był w gwint zewnętrzny, a grubszy – w gwint wewnętrzny. Średnica światła takiej rury wynosiła około 1⁄2”. Wkrótce jednak zaczęło brakować luf karabinowych, które i tak były dobre tylko dla małych przepływów. Większe wydajności kojarzą nam się z lufami armat, ale świat nie poszedł tą drogą, tylko rozpoczęła się masowa produkcja rur stalowych. W 1841 r. w Wielkiej Brytanii znormalizowano gwint calowy (chodzi oczywiście o gwint Whithworth’a) i związany z nim ciąg średnic rur stalowych (chodzi o ciąg średnic uprzywilejowanych i nieuprzywilejowanych).

Rury stalowe w instalacjach. Rury są różne w zależności od zastosowania. Chociaż kolega, w żartach, rozróżniał tylko dwa rodzaje rur: kupne i.... kradzione:-). W branży instalatorskiej stosowane są rury przewodowe wykorzystywane do budowy rurociągów. Rodzaj transportowanej cieczy, ciśnienie, temperatura, sposób łączenia (gwint, spawanie, zaciskanie) powoduje, że rury wykonywane są z różnych gatunków materiałów, mają różną grubość ścianki i różną dokładność wykonania. Rury stalowe prze-znaczone do kontaktu z natlenioną wodą wodociągową mają dodatkową powłokę cynkową, zabezpieczającą rurę przed korozją.

Rury przewodowe o średnicach do 508 mm (20”) produkowane są bez szwu, a powyżej 508 mm – ze szwem, wzdłużnym lub spiralnym. Dopuszczalne ciśnienie robocze dla zastosowań budowlanych wynosi 1,6 MPa. W przypadku rur na gazociągi wymagania są wyższe: średnica 800-1000 mm, a dopuszczalne ciśnienie do 10 MPa.

40Łączenie na gwint krótki i długi. Dwa kawałki rury w instalacji można łączyć ze sobą na tzw. gwint krótki lub długi. Łączenie na gwint krótki stosowano, gdy była możliwość obrotu jednej z łączonych części. Mufę z gwintem wewnętrznym nakręcało się (kilka obrotów) na jedną z łączonych rur, a drugą rurę wkręcało się w wolny koniec mufy. Przy łączeniu na gwint krótki oba końce rur miały nacięte gwinty tylko na długości około połowy długości złączki. Obie rury, przed nakręceniem mufy, miały na gwintach nawinięte pakuły, których zadaniem było uszczelnienie połączenia. Typy stosowanych obecnie uszczelnień przedstawię dalej.

Kiedy nie było możliwości obrotu żadnej z łączonych rur, stosowane było łączenie na gwint długi. W tym przypadku na jednej z rur nacinany był gwint o długości cienkiej nakrętki i mufy, tak by nakrętkę i mufę można było całkowicie nakręcić na rurę. Następnie dokładano kolejną rurę z gwintem krótkim i nawiniętymi pakułami, osiowano z pierwszą rurą i wykręcając mufę z rury z długim gwintem, nakręcano ją na rurę z krótkim gwintem. W ten sposób powstawało z jednej strony szczelne połączenie. Po nakręceniu i spozycjonowaniu mufy nawijało się na kilku zwojach przy mufie pakuły i na te pakuły nakręcało się cienką nakrętkę. Dzisiaj łączenie na gwint długi zostało wyeliminowane przez popularne złączki śrubunkowe.

Uszczelnienia połączeń gwintowanych
Aby połączenie gwintowane było szczelne, stosowane są uszczelniacze, których zadaniem jest wypełnienie przestrzeni między zwojami gwintu wewnętrznego i zewnętrznego. Do wyboru jest kilka rodzajów uszczelniaczy.

Włókna lniane i konopne z dodatkami past uszczelniających. Pakuły, jak nazywane są te włókna, nie są odporne na wilgoć i dlatego kiedyś jako dodatek do włókien stosowany był pokost lniany. Dzisiaj wykorzystuje się pasty uszczelniające. Pasty te mają odpowiednie dodatki impregnujące opóźniające procesy starzenia, dające odporność na wysoką temperaturę i polepszające właściwości ślizgowe, co ma znaczenie przy skręcaniu połączenia, ale również przy jego rozkręcaniu po latach użycia. Czasami w starych instalacjach można spotkać się z połączeniami uszczelnianymi tylko pakułami bez dodatku pokostu. Takie połączenie jest bardzo trudne do rozkręcenia. Często trzeba je mocno podgrzać, aby umożliwić demontaż. Zaletą uszczelnienia włóknami konopnymi jest możliwość pozycjonowania połączenia, czyli jego cofnięcia bez ryzyka rozszczelnienia – złącze można cofnąć nawet o 1⁄2 połączenia.

Taśmy teflonowe. Zaletą taśm teflonowych w stosunku do pakuł jest większy zakres temperatury, większa odporność chemiczna i zabezpieczenie przed wnikaniem tlenu. Czasami zdarza się, że króćce podgrzewaczy c.w.u., które są uszczelnione pakułami, korodują. To korozja tlenowa, a winny jest temu tlen przedostający się przez pakuły. W takim wypadku (przy podłączaniu podgrzewaczy c.w.u.) prewencyjnie zalecane jest wykonanie uszczelnienia za pomocą taśmy teflonowej. Pewną wadą taśmy teflonowej jest natomiast to, że połączenia nie mogą być pozycjonowane, ponieważ przy cofaniu następuje zerwanie taśmy. Taśmy teflonowe w zależności od zastosowania mają różną szerokość i grubość.

Nici uszczelniające. Instalatorzy do uszczelnienia połączeń gwintowanych mają do dyspozycji także nici uszczelniające, które mogą być wykonane z teflonu, poliamidu lub nylonu. Nici poliamidowe i nylonowe mają zakres temperatury zbliżony do pakuł, czyli około 130°C. Zaletą nici jest to, że połączenia mogą być pozycjonowane do 45°.

Żywice beztlenowe – pasty anaerobowe. Kolejnym materiałem stosowanym jako uszczelnienie do gwintów są żywice beztlenowe, czyli półpłynne uszczelniacze polimeryzujące w warunkach beztlenowych. Wykonanie uszczelnienia polega na naniesieniu żywicy na kilka rowków gwintu i skręceniu połączenia. Czas polimeryzacji jest uzależniony od temperatury. W temperaturze pokojowej czas polimeryzacji wynosi kilkanaście minut, jednak gwarantowana szczelność osiągana jest po 24 h. Problematyczne jest uszczelnianie w temperaturze poniżej 5°C, a także uszczelnianie gwintów o średnicach powyżej 2”, ze względu na wielkość luzu między gwintem zewnętrznym a wewnętrznym. Zaletą żywic uszczelniających jest możliwość dowolnego pozycjonowania.

Ten krótki artykuł miał za zadanie przypomnieć w dobie nowych technologii łączenia rur, jak kiedyś wyglądało ich łączenie. Nierzadko na budowach spotyka się tradycyjne połączenia, przy czym z niektórych nadal się korzysta.


 

pi