Электроизоляционный фитинг

 

Электроизоляционный фитинг относится к технике транспортирования газообразных и жидких сред. Электроизоляционный фитинг содержит два патрубка, соединенных между собой даэлектрическим элементом, выполненным в виде трех коаксиально установленных и закрепленных с помощью отверждаемого состава втулок. При этом внутренняя втулка закреплена в отверстиях соединительных патрубков, образуя между их торцами зазор, в котором закреплена центральная втулка. А внешняя втулка установлена так, что ее внутренняя поверхность сопряжена с внешними поверхностями соединенных патрубков и центральной втулки. Втулки изготовлены из механически напряженного стекловолокна, пропитанного отверждаемым связующим, причем центральная втулка может быть выполнена заодно как с внутренней, так и с внешней втулками. Дополнительно на поверхности фитинга закреплен диэлектрический стакан с отверстием в торцевой части. Изобретение повышает надежность фитинга. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике транспортирования газообразных и жидких сред, а именно к электроизоляционным соединениям трубопроводов.

Известно техническое решение, обеспечивающее соединение фланцев металлических труб с применением эластичной диэлектрической втулки, каждая концевая часть которой закреплена между фланцем и прижата концевым прижимным диском, к которому приварена цилиндрическая втулка (авт. св. СССР N 129442, кл. F 16 L 23/00, 1957).

Недостатком устройства является его низкая механическая прочность, что обусловлено конструктивными особенностями выполнения эластичной диэлектрической втулки, которая вследствие малой механической прочности, ухудшения ее физико-механических свойств в результате процессов старения при длительной эксплуатации приводит к разрушению этой втулки и потере герметичности этого соединения. Другим существенным недостатком данного устройства являются низкие электроизоляционные характеристики. При работе данного устройства в области сильных электрических полей максимальная напряженность электрического поля сконцентрирована между цилиндрическими втулками, приваренными к прижимным кольцевым дискам. Именно в этой зоне происходит электрический пробой. При эксплуатации устройства в условиях высокой влажности и загрязнения данное соединение становится практически электропроводно.

Наиболее близким к заявляемому является электроизоляционное соединение, содержащее установленный между патрубками с фланцами трубчатый диэлектрический элемент, скрепленный с каждым из фланцев крепежными элементами с помощью металлических колец с отверстиями под крепежные элементы (авт. св. СССР N 1028939, кл. F 16 L 25/02, 1980).

Данное устройство недостаточно надежно при эксплуатации на газопроводах, в условиях эксплуатации в климатических районах с большими перепадами температур из-за потери герметичности в зоне контакта фланцев соединяемых патрубков с диэлектрическим трубчатым элементом. Данный дефект возникает вследствие различных температурных коэффициентов линейного расширения соединяемых материалов, а также вследствие релаксации механических напряжений растяжения в шпильках и напряжений сжатия в материале диэлектрического трубчатого элемента. Кроме того, данное соединение обладает низкими электроизоляционными характеристиками в области сильных электрических полей вследствие конструктивного выполнения системы крепления соединяемых фланцев с помощью шпилек и металлических запрессованных колец. Практически, величина пробивного напряжения этого электроизоляционного фитинга определяется лишь толщиной стенок защитных диэлектрических втулок, устанавливаемых на шпильках. При эксплуатации данного устройства в условиях повышенной влажности влага может проникать внутрь его через зазоры между трубчатым диэлектрическим элементом и крепежными элементами, что приводит к существенному снижению электрической прочности устройства.

При эксплуатации в условиях повышенной влажности, при воздействии атмосферных осадков (дождя, тумана) в зазорах между фланцами и диэлектрическим трубчатым элементом и на его поверхности образуется слой влаги, который сокращает длину пути утечки электрического тока между токопроводными элементами, что, в конечном итоге, приводит к снижению пробивного напряжения данного соединения.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение надежности электроизоляционного фитинга за счет повышения степени герметичности и повышения электроизоляционных характеристик в условиях больших перепадов температур и влажности.

Технический результат достигается тем, что в электроизоляционном фитинге, содержащем два патрубка, соединенных между собой диэлектрическим элементом, диэлектрический элемент выполнен в виде трех коаксиально установленных и закрепленных с помощью отверждаемого состава втулок, при этом внутренняя втулка закреплена в отверстиях соединенных патрубков, образуя между их торцами зазор, в котором закреплена центральная втулка, а внешняя втулка установлена так, что ее внутренняя поверхность сопряжена с внешними поверхностями соединительных патрубков и центральной втулки. Для повышения механической прочности втулки изготовлены из механически напряженного стекловолокна, пропитанного отверждаемым связующим. Центральная втулка может быть изготовлена заодно с внешней или внутренней втулками. Для повышения влагозащиты фитинг может дополнительно содержать диэлектрический стакан с отверстием в торцевой части, закрепленный на его поверхности.

Технический результат достигается особенностью конструктивного исполнения заявляемого фитинга за счет того, что разделяющий диэлектрический элемент имеет сопряженные поверхности с внутренними и внешними поверхностями соединяемых стальных патрубков, обеспечивая самоуплотнение соединений при воздействии как отрицательных, так и положительных температур; за счет введения в конструкцию диэлектрического элемента, выполненного из напряженного стекловолокна, пропитанного отверждаемым связующим; за счет введения в конструкцию диэлектрического стакана, защищающего фитинг от дождевых осадков и снижающего напряженность электрического поля на боковой поверхности фитинга.

Различные варианты конструктивного выполнения электроизоляционного фитинга в разрезе изображены на фиг.1-3.

Фитинг (фиг. 1) содержит два стальных соединительных патрубка 1, соединенных между собой диэлектрическим элементом, состоящим из трех электроизоляционных втулок: внутренней 2, центральной 3 и внешней 4. На внешней поверхности внутренней втулки 2 выполнена резьба, с помощью которой она закреплена в отверстиях соединяемых патрубков. С помощью резьбы также закреплены центральная 3 и внешняя 4 втулки. При этом шаг резьбы на внешних поверхностях соединяемых патрубков и центральной втулке отличен от шага резьбы в отверстиях патрубков и внешней резьбе внутренней втулки. Для обеспечения герметичности соединяемых деталей зазоры между ними заполнены отверждаемым уплотняющим полимерным составом.

На фиг. 2 представлен вариант фитинга, в котором центральная электроизоляционная втулка 3 выполнена заодно с внутренней втулкой 2.

На фиг. 3 представлен конструктивный вариант устройства, в котором внешняя электроизоляционная втулка 4 выполнена заодно с центральной втулкой 3. Кроме того, данный вариант дополнительно содержит диэлектрический стакан 6 с отверстием в торцевой части, закрепленный на поверхности фитинга.

Пример 1 реализации заявляемого технического решения (фиг.1). Соединительные патрубки 1 с резьбовыми отверстиями изготовляли из стали 35. Диэлектрический элемент, состоящий из трех коаксиально закрепленных втулок 2-4, изготовляли из стеклонаполненного поликарбоната. На внешней поверхности внутренней втулки 2 нарезали резьбу с шагом и диаметром, соответствующими шагу и диаметру резьбы в отверстиях патрубков. Центральную втулку изготовляли с резьбовым отверстием, с помощью которого ее устанавливали и закрепляли в зазоре между торцами патрубков. На внешних поверхностях соединительных патрубков и центральной втулки нарезали резьбу с шагом, отличным от шага резьбы на внутренней втулке. В отверстии внешней электроизоляционной втулки нарезали резьбу с шагом и диаметром, соответствующим параметрам внешней резьбы центральной втулки и патрубков. Зазоры во всех резьбовых соединениях заполняли высокопрочным эластичным клеем на эпоксидной основе.

Пример 2 реализации заявляемого технического решения (фиг.2). Электроизоляционные втулки диэлектрического элемента получали методом намотки стекловолокна, пропитанного эпоксидным связующим. При намотке стекловолокна осуществляли его натяжение с фиксируемым усилием, равным 10% от усилия его разрыва. Внутреннюю электроизоляционную втулку 2 изготовляли заодно с центральной втулкой 3 и закрепляли в отверстиях соединительных патрубков 1 по способу, описанному в примере 1. Внешнюю втулку изготовляли методом намотки непосредственно на внешние поверхности соединительных патрубков и центральной втулки.

Пример 3 реализации заявляемого технического решения (фиг.3). Электроизоляционные втулки диэлектрического элемента получали методом намотки по способу, описанному в примере 2. Внутреннюю электроизоляционную втулку 2 изготавляли и закрепляли в соединительных патрубках 1 по способу, описанному в примере 1. Центральную втулку 3 изготовляли заодно с внешней втулкой 4 путем намотки стекловолокна, пропитанного эпоксидным связующим, непосредственно на внешние поверхности внутренней электроизоляционной втулки и соединительных патрубков. Кроме того, на внешней поверхности фитинга с помощью отверждаемого состава - клея, закрепляли конусообразный диэлектрический стакан 6, изготовленный из высокомодульной маслобензостойкой резины.

Электроизоляционные фитинги, изготовленные по представленным конструктивным вариантам, были подвергнуты испытаниям на многократные воздействия внутреннего избыточного давления, термоударов в диапазоне температур от - 60 до +60^oC и повышенной влажности до 93%, а также в полевых условиях эксплуатации газопроводов.

Все испытанные конструкции выдержали воздействия внутреннего давления газа до 100 ати, электрического напряжения до 20 кВ без нарушения герметичности и снижения электроизоляционных параметров.

Полученный технический результат позволяет использовать заявляемое техническое решение в качестве высоковольтного изолятора в системе подвода газа к средствам измерения давления в газопроводах, что обеспечит защиту датчиков давления от выхода их из строя вследствие воздействия наведенных электрических полей от атмосферных грозовых явлений.

Формула изобретения

1. Электроизоляционный фитинг, содержащий два патрубка, соединенных между собой диэлектрическим элементом, отличающийся тем, что диэлектрический элемент выполнен в виде трех коаксиально установленных и закрепленных с помощью отверждаемого состава втулок, при этом внутренняя втулка закреплена в отверстиях соединенных патрубков, образуя между их торцами зазор, в котором закреплена центральная втулка, а внешняя втулка установлена так, что ее внутренняя поверхность сопряжена с внешними поверхностями соединительных патрубков и центральной втулки.

2. Фитинг по п.1, отличающийся тем, что втулки изготовлены из механически напряженного стекловолокна, пропитанного отверждаемым связующим.

3. Фитинг по пп.1 и 2, отличающийся тем, что центральная втулка выполнена за одно с внутренней втулкой.

4. Фитинг по пп.1 и 2, отличающийся тем, что внешняя втулка выполнена за одно с центральной втулкой.

5. Фитинг по пп.1 - 4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит диэлектрический стакан с отверстием в торцевой части, закрепленный на поверхности фитинга.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3