Трубная муфта и способ ее изготовления

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте магистральных трубопроводов для восстановления герметичности и несущей способности поврежденных участков. Трубная муфта содержит два полукольца, полотном каждого из которых на концах образованы петли, круглые стержни, заложенные в петли, и стягивающие полукольца резьбовые детали. Полотно каждого из полуколец выполнено из прижатых друг к другу сторон замкнутой оболочки из ориентированного стеклопластика, сформированной намоткой ровинга на разнесенные друг от друга круглые стержни. В петлях выполнены отверстия соосно с отверстиями в круглых стержнях, при этом резьбовые детали, например шпильки, проходят через отверстия в круглых стержнях и петлях. Способ изготовления трубной муфты заключается в формировании двух полукольцевых оболочек со стыковочными узлами на концах в виде петель с вложенными в них круглыми стержнями и стягивающими резьбовыми элементами. При этом кольцевые оболочки формируют намоткой ровинга на разнесенные друг от друга круглые стержни с установленными в них технологическими заглушками переменного сечения в намоточном станке. Полученные оболочки со стержнями снимают с оправки станка, раздвигают волокна ровинга вывинчиванием технблогических заглушек и размещают с натягом концов на оправке, идентичной ремонтному участку трубы, после чего производят полимеризацию оболочек и съем готового изделия. Использование изобретения позволит существенно повысить надежность работы как муфты, так и ремонтного участка магистрального трубопровода, а за счет снижения массы конструкции позволит производить ее монтаж на трассе без использования грузоподъемных механизмов. 2 н.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте магистральных трубопроводов для восстановления герметичности и несущей способности поврежденных участков.

Известна трубная муфта, содержащая упругий корпус, в котором расположена эластомерная уплотнительная манжета, имеющая в поперечном сечении С-образную форму, при этом корпус снабжен стягивающим устройством (см. патент РФ №2068525).

Известен хомут для герметизации трещин в трубах, содержащий С-образное уплотнение с размещенной изнутри эластичной накладкой, прижимной элемент на концах уплотнения и средство крепления, состоящее из стяжного болта и гайки (см. свидетельство на полезную модель №9924).

Наиболее близким по конструктивному исполнению является трубная муфта по патенту РФ №2137012.

Муфта содержит свернутое из ленты кольцо (полотно) из одной или более частей, на конце каждой части кольца образованы из ленты петли, в которые заложены стержни, притягиваемые друг к другу шпильками.

Недостатки аналогов и прототипа вытекают из условий их работы на ремонтном магистральном трубопроводе (газопроводе):

- в магистральном трубопроводе с Ду=1200 мм и при рабочем давлении 100 кг/см2 толщина стенки трубы составляет не менее 21 мм, а кольцевые напряжения в стенке трубы достигают величины 33 кГ/мм2. Соответственно, для того чтобы муфта могла воспринять хотя бы 30% от рабочего напряжения поврежденного участка, толщина полотна муфты должна быть не менее 7 мм, что не позволяет говорить о возможности выполнения его в виде стальной ленты;

- при такой толщине и высоком модуле упругости стальной ленты (для стали Е=21000 кГ/мм2) полотно теряет свои упругие свойства и не обеспечивает равномерное обжатие трубопровода, следовательно, не позволяет обеспечить равномерное распределение контактных напряжений по поверхности трубопровода, а значит решить одновременно задачу восстановления герметичности и несущей способности поврежденного участка. Неизбежное корродирование металлического полотна усугубляет указанный недостаток;

- выполнение петли путем перегиба лент и закрепления их концов на стенках лент также снижает надежность конструкции, так как требует прочности зоны крепления, сопоставимой с прочностью металла основного полотна;

- не лишено недостатков и стяжное устройство, т.к. во всех случаях в нем имеются силовые элементы, которые работают на изгиб, а значит должны обладать высоким моментом сопротивления, обеспечивающимся большой площадью поперечного сечения изгибаемого элемента, что, в конечном счете, тождественно прямому увеличению его веса.

Технической задачей данного изобретения является устранение приведенных недостатков, создание надежной, легкой и долговечной конструкции муфты.

Технический результат достигается тем, что в трубной муфте, содержащей два полукольца, полотном каждого из которых образованы петли, заложенные в них круглые стержни с отверстиями и стягивающие полукольца резьбовые элементы, полотно каждого из полуколец выполнено из прижатых друг к другу сторон замкнутой оболочки из ориентированного стеклопластика, сформированной намоткой ровинга на разнесенные друг от друга круглые стержни, в петлях выполнены отверстия соосно с отверстиями в круглых стержнях, при этом резьбовые детали, например шпильки, проходят через отверстия в круглых стержнях и петлях.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления трубной муфты путем формирования двух полуколец со стыковочными узлами на концах в виде петель с вложенными в них круглыми стержнями и стягивающими резьбовыми элементами, кольцевые оболочки формируют намоткой ровинга на разнесенные друг от друга круглые стержни с установленными в них технологическими заглушками переменного сечения в намоточном станке, полученные заготовки со стержнями снимают с оправки станка, раздвигают волокна ровинга вывинчиванием технологических заглушек и размещают с натягом концов на оправке, идентичной ремонтному участку трубы, после чего производят полимеризацию оболочек и съем готового изделия.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена смонтированная на трубе муфта, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 изображено полотно полуколец муфты, образованное прижатыми друг к другу сторонами стеклопластиковой оболочки, на фиг.4 показана оправка с закрепленными на ней стержнями, установленная на намоточном станке, на фиг.5 - вид Д на фиг.4, на фиг.6 - разрез В-В на фиг.4, на фиг.7 - выноска Г на фиг.4, на фиг.8 - разрез В-В на фиг.4, вариант с вывинченными заглушками, на фиг.9 - выноска Г на фиг.4, вариант выполнения, на фиг.10 изображена оправка для полимеризации полукольца, на фиг.11 - вид Б на фиг 10.

Общий вид смонтированной на трубе муфты представлен на фиг.1 и фиг.2. Ремонтная стеклопластиковая муфта включает два полукольца 1 из стеклопластика прямоугольного поперечного сечения. Полотно полуколец муфты образовано прижатыми друг к другу сторонами стеклопластиковой оболочки 2 (фиг.3), образующей на концах петли 3. В петли заложены круглые стержни 4, в углублениях которых установлены гайки 5 с шайбами 6. С гайками 5 взаимодействует талреп 7, шпильки которого проходят через отверстия в петлях 3. Полости в петлях заполнены инертной массой 8, например вспененным полиуретаном, предотвращающей попадание в эти полости влаги и грязи. Для компенсации неизбежных при изготовлении и монтаже муфты перекосов шпилек и исключения возникновения в них изгибных напряжений смежные поверхности шайб и гаек выполнены сферическими. Между внутренней поверхностью муфты и трубой размещена эластичная уплотнительная манжета 9.

Технология изготовления полотна полукольца заключается в следующем.

На намоточный станок устанавливается плоская оправка с зафиксированными на ней круглыми стержнями (для стягивания полуколец), имеющими резьбовые отверстия для шпилек с установленными в них технологическими заглушками переменного сечения (завинченные в стержень толстым концом, а тонким заостренным концом выступающие за его габариты).

Полотно полукольца наматывается лентой из армирующего ровинга, пропитанного связующим, на всю ширину стержня. При этом ровинг в процессе намотки ориентируется в направлении, перпендикулярном оси вращения оправки (т.е. совпадает с направлением рабочей нагрузки), что позволяет в совокупности с отсутствием травмирования ровинга в процессе изготовления полукольца обеспечить минимальную толщину его полотна. Для увеличения прочности полотна в поперечном направлении оно может армироваться стеклотканью, укладываемой с обеих сторон оправки, и чередуется с кольцевыми слоями ровинга. На фиг.4 и фиг.5 показана оправка 10 с закрепленными на ней стержнями 4, установленная на намоточный станок. Кольцевые слои в процессе намотки в зоне установки заглушек 11 (фиг.6) раздвигаются только на ширину их тонкого заостренного конца Е (фиг.7) и тем самым до минимума уменьшаются зазоры между смежными жгутами ровинга в этой зоне.

Намотанное полукольцо снимается с оправки вместе со стягивающими стержнями. Затем из них вывинчиваются заглушки (фиг.8), раздвигая кольцевые слои и тем самым формируя отверстия под шпильки. Поскольку силовые слои прижимают друг друга, то трение между ними приводит к тому, что возникающие зазоры между жгутами имеют очень короткую длину и заканчиваются буквально в нескольких сантиметрах от шпилечного отверстия (фиг.9), а не тянутся по всей длине полотна. Затем полукольцо переносится на оправку для полимеризации (фиг.10), представлящую собой отрезок трубы 12 диметром, соответствующим диаметру ремонтируемого участка трубопровода.

Перед полимеризацией в пластике создается предварительное натяжение до 15% от разрывной нагрузки ровинга за счет растяжения полукольца муфты. Обеспечивается это тем, что стержни 4 притягиваются шпильками 13 к специальным технологическим фланцам 14, закрепленным на оправке для полимеризации. Затем оправка с установленным на ней полукольцом устанавливается в печь для полимеризации стеклопластика.

После извлечения оправки из печи полости между пластиком и стержнями заполняются вспененным полиуретаном 8 (фиг.3).

Особенность работы конструкции заключается в следующем. От действия внутреннего давления рабочей среды в стенке трубопровода в области опасных дефектов возникают разрушающие кольцевые напряжения. За счет стягивания талрепами стержней полуколец муфты в теле трубы возникают сжимающие кольцевые напряжения. Петли, в которые вложены стягиваемые стержни, не имеют разъемных соединений или зон перерезания волокна, что способствует повышению надежности конструкции и обеспечению высокого коэффициента реализации прочности стекловолокна в полотне. Для данной конструкции прочность стеклопластика получается примерно в 2,5 раза выше прочности трубы из стали марки 09Г2С, соответственно в 2,5 раза меньше толщина полотна муфты, а изгибная жесткость (с учетом модуля упругости стеклопластика Е=5000 кГ/мм2 ) ниже примерно в 60 раз. Это, в конечном счете, позволяет обеспечить существенно более равномерное обжатие трубопровода. За счет высокой степени обжатия этого участка трубы стеклопластиковой муфтой кольцевые напряжения в теле трубы могут быть снижены на 30% и более.

Кроме того, данная муфта окажется существенно легче стального варианта. Учитывая, что плотность стеклопластика составляет примерно 2 г/см3 против 7,85 г/см3 для стали, общий вес только по полотну (для трубы с Ду=1200 мм при ширине муфты 320 мм) составит 67 кг для стали и 7 кг для стеклопластика.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволит существенно повысить надежность работы как муфты, так и ремонтного участка магистрального трубопровода, а за счет снижения массы конструкции позволит производить ее монтаж на трассе без использования грузоподъемных механизмов.

1. Трубная муфта, содержащая два полукольца, полотном каждого из которых на концах образованы петли, круглые стержни, заложенные в петли, и стягивающие полукольца резьбовые детали, отличающаяся тем, что полотно каждого из полуколец выполнено из прижатых друг к другу сторон замкнутой оболочки из ориентированного стеклопластика, сформированной намоткой ровинга на разнесенные друг от друга круглые стержни, в петлях выполнены отверстия соосно с отверстиями в круглых стержнях, при этом резьбовые детали, например шпильки, проходят через отверстия в круглых стержнях и петлях.

2. Способ изготовления трубной муфты путем формирования двух полуколец со стыковочными узлами на концах в виде петель с вложенными в них круглыми стержнями и стягивающими резьбовыми элементами, отличающийся тем, что кольцевые оболочки формируют намоткой ровинга на разнесенные друг от друга круглые стержни с установленными в них технологическими заглушками переменного сечения в намоточном станке, полученные заготовки со стержнями снимают с оправки станка, раздвигают волокна ровинга вывинчиванием технологических заглушек и размещают с натягом концов на оправке, идентичной ремонтному участку трубы, после чего производят полимеризацию оболочек и съем готового изделия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к состоящей из двух получаш, герметичной под давлением и обладающей продольным силовым замыканием зажимной муфте для разъемных кабельных каналов-труб и сплошных труб, в которых уложены, например, стекловолоконные кабели, помещаемые в эти трубы под высоким давлением.

Изобретение относится к трубопроводной муфте, содержащей соединительную деталь и зажимное средство для крепления трубы в соединительной детали, причем соединительная деталь имеет цилиндрическое отверстие, в которое может вставляться труба и которое имеет полость, в которой расположено гибкое уплотнительное кольцо, а зажимное средство имеет цилиндрическую зажимную поверхность для сцепления с трубой и выступающий радиально внутрь край, который может заходить за расположенную радиально стопорную поверхность на наружной стороне соединительной детали, представляющую собой боковую стенку открытого наружу кольцевого паза.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение при монтаже и ремонте трубопроводов для систем водоснабжения и отопления. .

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение для соединения трубопроводов или трубчатых элементов. .

Изобретение относится к трубопроводному транспорту. .
Изобретение относится к муфтовым соединениям труб. .

Изобретение относится к узлам для соединения деталей, в частности к узлу для соединения концов двух труб. .

Изобретение относится к области вентиляции и может быть использовано при монтаже воздуховодов прямоугольного сечения . .

Изобретение относится к областям техники, где требуется осуществлять соединение элементов конструкций, представляющих тела вращения, с осуществлением гарантированного усилия сжатия вдоль оси

Изобретение относится к машиностроению и энергетике и может быть использовано в соединениях различных механических, гидравлических и пневматических системах различных агрегатов, а также гибких элементов, в том числе из разнородных материалов

Изобретение относится к машиностроению, к устройствам соединения деталей фланцевого типа

Изобретение относится к соединениям труб

Изобретение относится к зажимным устройствам

Изобретение относится к технологическим аварийным соединительным муфтам, предназначенным для проведения работ, связанных с локализаций последствий разрушения нефтепроводов

Изобретение относится к зубчатому сегменту зубчатого хомута, предназначенного для стопорения трубных соединений

Изобретение относится к трубным соединениям

Изобретение относится к зажимному устройству

Изобретение относится к профильным хомутам
Наверх