Муфта для соединения полимерных армированных труб
Владельцы патента RU 2294478:
Миланич Владимир Николаевич (RU)
Рудовский Юрий Авраамович (RU)
Осипов Алексей Петрович (RU)
Изобретение относится к области строительства трубопроводного транспорта из полимерных армированных труб, предназначенного для транспортирования газообразных и жидких, в том числе химически агрессивных, сред при избыточном давлении и колебаниях температуры. Корпус муфты выполнен в виде втулки из полимерного материала с цилиндрическими полостями для концов соединяемых труб и содержит размещенные со стороны внутренних поверхностей полостей нагревательные элементы, подвижный армирующий каркас, выполненный в виде сетки из гибких нитей, полученных из высокомодульных волокон. Сетка зафиксирована в наружном слое полимерной втулки на глубине не более толщины сетки, а образующие сетку нити расположены наклонно к оси втулки. Упрощает технологию изготовления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области строительства полимерных армированных трубопроводов, предназначенных для транспортирования газообразных и жидких, в том числе химически агрессивных, сред при избыточном давлении и колебаниях температуры, а более конкретно к соединительным элементам трубопроводов.
Известна муфта для соединения концов труб (Патент DE № 3932807 С1, МПК F 16 L 47/02, 1991 г.), содержащая корпус с цилиндрическими полостями для концов соединяемых труб, выполненный из термопластичного материала, внутри которого размещен армирующий слой в виде сплошной арматуры трубчатой формы, и нагревательный элемент в виде спирали, расположенной на внутренней поверхности цилиндрических полостей. Арматура имеет жесткость, превосходящую жесткость термопластичного материала корпуса муфты, и обеспечивает восприятие сварочного давления в процессе сварки. Такая муфта может применяться для соединения концов труб только в том случае, если последние в процессе сварочного прогрева могут раздаваться, т.е. увеличиваться по наружному диаметру на величину технологических зазоров между наружной поверхностью концов соединяемых труб и посадочной поверхностью цилиндрических полостей муфты. Высокая жесткость арматуры в корпусе муфты делает невозможным применение этой муфты для соединения труб с высокой жесткостью, т.е. при сооружении тяжелонагруженных трубопроводов из армированных полимерных труб, так как ни муфта, ни соединяемые трубы не могут менять размер посадочных поверхностей в процессе сварки, чтобы обеспечить плотное надежное соединение.
Известен соединительный элемент трубопровода (Патент RU № 2135879, МПК 6 F 16 L 47/00, 1998 г.), содержащий корпус из монолитного полимера с цилиндрическими полостями для концов соединяемых труб, внутри которого размещен армирующий каркас, а со стороны внутренних поверхностей полостей установлены нагревательные элементы в виде токопроводящих спиралей, делящие внутреннюю поверхность полости на зону нагрева и холодную зону, при этом армирующий каркас выполнен перфорированным в виде кольца и взаимодействующих с ним продольных перфорированных элементов, которые размещены на кольце с возможностью их радиального перемещения, а ширина кольца соразмерна с шириной холодной зоны. Эта конструкция позволяет производить монтаж и ремонт трубопроводов расчетной нагрузочной способности из полимерных труб, армированных жестким каркасом, благодаря наличию подвижного, т.е. нежесткого армирующего каркаса, однако технологически сложна в изготовлении и требует большого количества отдельных деталей и дорогого оборудования для их изготовления и фиксации подвижных элементов армирующего каркаса муфт при заливке наружного слоя блока полимера.
Известна муфта для соединения полимерных армированных труб (Патент RU № 2245481 МПК 7 F 16 L 47/03, 2003 г.), конструкция которой принята в качестве прототипа, содержащая корпус в виде втулки из полимерного материала с радиальными выступами на торцах и с цилиндрическими полостями для концов соединяемых труб, нагревательные элементы, размещенные со стороны внутренних поверхностей полостей, а также подвижный армирующий каркас с продольными элементами, выполненными в виде нитей из высокомодульных волокон, навитых вдоль продольной оси втулки между радиальными выступами торцов втулки параллельно или под углом к ее оси в один или несколько слоев и размещенных в блоке монолитного полимера.
Эта конструкция обеспечивает надежное соединение концов полимерных труб при достижении необходимых нагрузочных параметров трубопровода и простоте применения как при монтаже строящихся трубопроводов, так и при их ремонте в процессе эксплуатации, но требует специального оборудования для намотки жгутов из высокомодульных волокон на втулку, что значительно усложняет и удорожает процесс изготовления муфты.
Задача, решаемая изобретением, заключается в упрощении изготовления муфты для соединения концов полимерных труб при сохранении необходимых расчетных нагрузочных характеристик муфтового соединения.
Эта задача решается следующим образом.
В известной муфте для соединения полимерных армированных труб, содержащей корпус в виде втулки из полимерного материала с цилиндрическими полостями для концов соединяемых труб, нагревательные элементы, размещенные со стороны внутренних поверхностей полостей, и подвижный армирующий каркас в виде гибких нитей из высокомодульных волокон, расположенных перекрестно на наружной поверхности втулки и зафиксированных на ней, размещенных в монолитном блоке полимера, согласно изобретению гибкие нити армирующего каркаса сформированы в сетку, которая зафиксирована в наружном слое полимерной втулки на глубине не более толщины сетки.
Кроме того, нити, образующие сетку, расположены наклонно к оси втулки.
На фиг.1 изображен общий вид предлагаемой муфты.
На фиг.2 изображена втулка с армирующим каркасом, зафиксированным в наружном слое полимера.
На фиг.3 изображен поперечный разрез втулки.
Муфта для соединения полимерных армированных труб содержит втулку 1 из полимерного термопластичного материала с цилиндрическими полостями, на внутренних поверхностях которых размещен нагревательный элемент 2. В наружный слой полимерного материала втулки 1 помещен армирующий каркас в виде сетки из гибких нитей 3, которые могут быть выполнены из высокомодульных волокон или металлическими в зависимости от требуемой нагрузочной характеристики трубопровода. Глубина, на которой находится армирующий каркас в наружном слое полимера втулки, составляет не более толщины сетки, образующей каркас. Нити, образующие сетку, расположены наклонно к оси втулки 1 для обеспечения равных удельных напряжений в сечении нитей, образующих сетку. Втулка 1 с зафиксированным на ней армирующим каркасом в виде сетки 3 помещена в блок монолитного полимера 4. Для подвода тока к нагревательному элементу 2 в блоке монолитного полимера 4 имеются штуцера 5. В цилиндрической полости втулки 1 выполнена выемка 6, а в блоке монолитного полимера 4 со стороны его торцов выполнены выемки 7, которые образуют холодные зоны 8, 9.
Сборка муфты осуществляется следующим образом.
На предварительно разогретую внешним источником наружную поверхность втулки 1 накладывают сетку 3 и внедряют ее на глубину не более толщины сетки. После остывания наружного слоя полимерного материала втулки 1 сетка 3 надежно фиксируется на втулке 1, образуя прочный нежесткий армирующий каркас. Затем монтируют нагревательный элемент 2, штуцера 5 и формируют блок монолитного полимера 4.
Соединение полимерных армированных труб с помощью предлагаемой муфты осуществляется следующим образом.
На конец одной из соединяемых труб 10 или 11 с технологическим зазором надевают муфту, помещают их в люнеты и производят зачистку торцов труб, после чего торцы нагревают плоским нагревателем и производят сварку встык, образуя герметичное их соединение. После выдержки и остывания стыка 12 зачищают наружный грат, а муфту надвигают на стык так, чтобы он находился в середине холодной зоны 8 втулки 1. Затем включают источник питания нагревательных элементов 2 и по заданной программе с учетом внешних факторов и температуры окружающей среды производят сварку концов труб 10, 11 с муфтой, оплавляя внутренние поверхности полостей втулки 1 и наружные поверхности концов труб 10, 11. Благодаря подвижности армирующего каркаса 3 втулки 1 в радиальном направлении производится необходимая усадка муфты, чем обеспечивается расчетная нагрузочная характеристика соединения. При этом для формирования армирующего каркаса не требуется дополнительного дорогостоящего оборудования.
Стыковая сварка торцов труб 10, 11 обеспечивает герметичность трубопровода и исключает проникновение транспортируемой среды к арматуре соединяемых труб 10, 11 и в полость втулки 1, а сварка внутренней полости втулки с концами труб обеспечивает необходимую прочность соединения.
1. Муфта для соединения полимерных армированных труб, содержащая корпус в виде втулки из полимерного материала с цилиндрическими полостями для концов соединяемых труб, нагревательные элементы, размещенные со стороны внутренних поверхностей полостей, и подвижный армирующий каркас в виде гибких нитей из высокомодульных волокон, расположенных перекрестно на наружной поверхности втулки и зафиксированных на ней, размещенных в монолитном блоке полимера, отличающаяся тем, что гибкие нити армирующего каркаса сформированы в виде сетки, которая зафиксирована в наружном слое полимерной втулки на глубине не более толщины сетки.
2. Муфта для соединения полимерных армированных труб по п.1, отличающаяся тем, что нити, образующие сетку, расположены наклонно к оси втулки.
