Муфта стеклокомпозитная биаксиальная

Муфта стеклокомпозитная биаксиальная относится к сооружениям напорных трубопроводов и предназначена для соединения труб, чаще используется в условиях, в которых невозможно применение упорных блоков, переносящих силу напора на прилегающий к соединению грунт.
Аналогом заявленной полезной модели является трубное муфтовое резьбовое соединение, которое включает муфту и два трубных конца, в котором герметизация осуществляется посредством контакта торцов труб через уплотнительное кольцо. Торцы труб выполнены в виде взаимопротивоположных, расходящихся по отношению к внутренней поверхности трубы конусов, а уплотнительное кольцо выполнено в виде сочленительного, имеющего сходящиеся ответные конусные поверхности. При этом между муфтой и сочленительным кольцом выполнен зазор с возможностью обеспечения необходимого перемещения последнего в радиальном направлении. Угол наклона конусной поверхности соответствует углу трения использованных материалов (патент на изобретение РФ №RU 2186284 C2, дата публикации: 27.07.2002 г.).
Основными недостатками аналога является то, что соединение выполнено резьбовым, тем самым обеспечивая раструб концов труб при их соединении. Так же при резьбовом соединении увеличивается время монтажа и становится невозможным работа с трубами больших диаметров.
Другим аналогом является техническое решение, выполненное в виде устройства для соединения труб (патент на изобретение №2186284, опубликованный 27.07.2002 Бюл. №21). Изобретение относится к нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности и может быть использовано в скважинах для крепления труб в колонну. Трубное муфтовое резьбовое соединение включает муфту и два трубных конца, в котором герметизация осуществляется посредством контакта торцов труб через уплотнительное кольцо. Торцы труб выполнены в виде взаимопротивоположных, расходящихся по отношению к внутренней поверхности трубы конусов, а уплотнительное кольцо выполнено в виде сочленительного, имеющего сходящиеся ответные конусные поверхности. При этом между муфтой и сочленительным кольцом выполнен зазор с возможностью обеспечения необходимого перемещения последнего в радиальном направлении. Угол наклона конусной поверхности соответствует углу трения использованных материалов.
Основными недостатками аналога является то, что соединение не имеет дополнительных блокирующих элементов, тем самым являясь недостаточно надежным при применении в напорных трубопроводах.
Другим аналогом является техническое решение, выполненное в виде устройства для соединения труб (патент на изобретение №2191947, опубликованный 27.10.2002 Бюл. №30). Данное техническое решение включает состыкованные торец в торец концы труб, образующие ступенчатый разъем, стянутый по крайней мере одним бандажным кольцом, уложенным с натягом в кольцевой канавке, а торцевые поверхности труб и поверхности, образующие ступень диаметрального разъема, скреплены между собой герметизирующим адгезионным материалом. Приведены различные виды ступенчатого разъема и его герметизации. Также данное техническое решение содержит пазы для обеспечения надежного соединения.
Основными недостатками данного аналога являются сложность изготовления, с учетом необходимости более точной предварительной подготовки для обеспечения герметичного соединения, также показатели герметичности будут ухудшиться прямо пропорционально повышению давления, что характерно для напорных трубопроводов. Также недостатком можно считать отсутствие прочностных характеристик во время изгиба конструкции.
Ближайшим аналогом является биаксиальная муфта, которая является двухсторонним соединением труб, при этом с каждой стороны соединение имеет резиновое уплотнение, а также систему прут-паз, посредством которой нагрузка переносится по принципу действия сжимающих сил, при этом на конце трубы, предназначенной для блокирующих соединений, имеется соответствующий паз (патент на изобретение SU 129439 A1, дата публикации: 10.10.1960 г.).
Существенными недостатками аналога является то, что за счет отсутствия ограничителя усложняется соединение труб, увеличивается сложность монтажа, требуется предварительная механическая обработка труб. Данное соединение не устойчиво к коррозии и показатели герметичности будут ухудшаться при применении на напорных трубопроводах.
Задачей заявленной полезной модели является устранение недостатков аналогов.
Техническим результатом является обеспечение высоких эксплуатационных характеристик, а именно устойчивости к осевым-внутренним нагрузкам.
Достигаемый технический результат реализуется в Муфте стеклокомпозитной биаксиальной, которая содержит три слоя: внешний, структурный и внутренний, состоящие из армирующих наполнителей, дисперсного наполнителя и связующего, так же содержит два паза для блокирующих элементов, два паза для уплотнительного профиля, один паз для ограничителя.
При этом внутренний слой состоит из армирующих наполнителей и связующего.
При этом внешний слой состоит из армирующих наполнителей и связующего.
При этом структурный слой состоит из армирующих наполнителей, дисперсного наполнителя и связующего.
При этом содержит два паза для блокирующих элементов во внутреннем слое и части структурного слоя.
При этом содержит два паза для уплотнительного профиля во внутреннем слое и части структурного слоя.
При этом содержит один паз для ограничителя во внутреннем слое и части структурного слоя.
При этом содержит отверстие для блокирующих элементов, проходящее через по меньшей мере два слоя.
При этом содержит два отверстия для блокирующих элементов.
При этом паз для уплотнительного профиля выполнен в виде паза, образованного за счет усечения фигурой вращения в форме трапеции вокруг горизонтальной оси.
При этом в качестве армирующего наполнителя выступают дискретные и непрерывные стеклоровинги.
При этом в качестве дисперсного наполнителя выступает кварцевый песок.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами
Фиг. 1 - изображение одного из вариантов выполнения Муфты стеклокомпозитной биаксиальной.
Фиг. 2 - изображение одного из вариантов выполнения Муфты стеклокомпозитной биаксиальной в сечении А-А.
Фиг. 3 - изображение одного из вариантов выполнения Муфты стеклокомпозитной биаксиальной в сечении А-А.
Где:
1 - Муфта
2 - Паз для уплотнительного профиля
3 - Паз для блокирующих элементов
4 - Паз для ограничителя
5 - Защитный слой.
6 - Отверстие для блокирующих элементов
7 - Внешний слой
8 - Структурный слой
9 - Внутренний слой
10 - Фаска
11 - Вертикальная ось
12 - Горизонтальная ось
Муфта стеклокомпозитная биаксиальная (1) является элементом двухстороннего соединения и состоит из трех слоев: внешнего слоя (7), структурного слоя (8) и внутреннего слоя (9).
Муфта стеклокомпозитная биаксиальная (1) изготавливается методом непрерывной намотки стекловолоконных армирующих наполнителей при одновременной пропитке связующим, с добавлением дисперсного наполнителя на специализированном устройстве для изготовления стеклопластиковых труб.
Внутренний слой (7) состоит из армирующих наполнителей и связующего.
Внешний слой (9) состоит из армирующих наполнителей и связующего.
Структурный слой (8) состоит из армирующих наполнителей, дисперсного наполнителя и связующего.
В качестве дисперсного наполнителя выступает кварцевый песок.
В качестве армирующих наполнителей выступают дискретные и непрерывные стеклоровинги и стекловуали из химически стойкого стекловолокна.
В состав связующего входят ненасыщенные полиэфирная или винилэфирная смолы.
Процесс производства Муфты стеклокомпозитной биаксиальной состоит из следующих основных этапов:
изготовление муфтовой трубы на намоточной машине по технологии непрерывной намотки на вращающейся оправке;
обработка муфтовой трубы на пазовальной машине (образование пазов для блокирующих элементов (2), уплотнительного профиля (3) и для ограничителя (4), фасок (10), отверстия для блокирующих элементов (6);
формирование сформированной муфты (1) необходимой длинны (на пазовальной машине муфтовая труба обрезается до необходимой длинны);
механическая обработка торцов сформированной муфты (1);
создание защитного слоя (5), при необходимости (обработка пазов (2,3,4), торцов муфты (1) и фасок (10) полиэфирной смолой).
Формообразующая оправка представляет собой каркас цилиндрической формы, на который по спирали, стык в стык, наматывается стальная лента, закольцованная путем сваривания противоположных концов с помощью специального оборудования.
Непрерывность работы оправки обеспечивается:
осевым перемещением витков ленты по поверхности оправки с помощью толкателей в начале оправки;
сходом витков ленты в конце оправки через систему роликов в полость вала к началу оправки;
укладкой ленты через систему натяжения на начало оправки с помощью толкателей.
Для получения заданных химических и физико-механических свойств муфтовой трубы соотношение и количество компонентов определяются технологическим регламентом (дизайном) на каждый вид муфты стеклокомпозитной биаксиальной.
Стенка муфтовой трубы формируется следующим образом: на поверхность вращающейся оправки подаются компоненты в определенных соотношениях и последовательности. При этом дисперсный наполнитель обеспечивает кольцевую жесткость, армирующий наполнитель в виде дискретных стеклоровингов обеспечивает разнонаправленное армирование и удержание кварцевого песка в композите, армирующий наполнитель, в виде непрерывных стеклоровингов - кольцевое преднапряженное армирование, а связующее пропитывает все компоненты с последующей полимеризацией. Применяемые армирующие наполнители в разных слоях композита обеспечивают дополнительные химические и физико-механические свойства муфтовой трубы.
За один полный оборот оправки происходит формирование одного слоя муфтовой трубы и перемещение его относительно следующего слоя в осевом направлении на ширину ленты оправки. Размер толщины стенки муфтовой трубы определяется количеством сформированных слоев, шириной зоны подачи сырья и количеством его подачи в единицу времени. Параметры связующего подбираются таким образом, чтобы пропитка слоев происходила одновременно до начала полимеризации, что обеспечивает равномерную пропитку и адгезию между собой всех слоев. Таким образом, образуют подготовленную муфтовую трубу.
Подготовленная муфтовая труба перемещается по вращающейся оправке к зоне с инфракрасными нагревателями, в которой производится контроль полимеризации с помощью температурных датчиков.
При сходе с оправки, подготовленная муфтовая труба перемещается на опорные столы с роликовыми направляющими, обеспечивающие вращательно-поступательное движение. После достижения заданной длины отрезка подготовленной муфтовой трубы происходит его отпиливание.
Следующим этапом является фрезеровка части подготовленной муфтовой трубы. Она производится таким образом, чтобы были образованы пазы для блокирующих элементов (2), пазы для уплотнительного профиля (3) и паз для ограничителя (4), фаски (10).
Фаски (10) формируют таким образом, чтобы были затронуты только внутренний слой (9) и часть структурного слоя (8), а внешний слой (7) остался без изменений.
При этом пазы для блокирующих элементов (2) формируют таким образом, чтобы были затронуты только внутренний слой (9) и часть структурного слоя (8), а внешний слой (7) остался без изменений.
При этом пазы для уплотнительного профиля (3) и паз для ограничителя (4) формируют таким образом, чтобы были затронуты только внутренний слой (9) и часть структурного слоя (8), а внешний слой (7) остался без изменений.
При этом пазы для уплотнительного профиля (3) формируют таким образом, чтобы форма любого из пазов для уплотнительного профиля (3), при разрезе муфты (1) вертикальной плоскостью (11) или горизонтальной плоскостью (12), представляла трапецию.
При этом паз для ограничителя (4) формируют в центральной части муфты (1) относительно ее длины.
При этом паз для ограничителя (4) может быть сформирован любой формы, в зависимости от предполагаемого типа ограничителя.
При этом паз для уплотнительного профиля (3) находится между пазом для блокирующих элементов (2) и пазом для ограничителя (4), симметрично с каждой стороны относительно центра муфты (1) по горизонтальной плоскости (12).
После формирования пазов (7, 8 и 9), формируют отверстие для блокирующих элементов (6). Отверстие для блокирующих элементов (6) формируют в вертикальной оси (11) таким образом, чтобы оно проходило через внешний слой (7), структурный слой (8) и внутренний слой (9) и чтобы в конечном итоге блокирующие элементы могли быть пропущены через входное отверстие отверстия для блокирующих элементов (6) во внешнем слое (7) и, пройдя через структурный слой (8) и внутренний слой (9), выйти через паз для блокирующих элементов (2), находящийся во внутреннем слое (9) и части структурного слоя (8), и оказаться внутри муфты (1).
При этом отверстие для блокирующих элементов (6) может иметь любую форму, в зависимости от формы блокирующих элементов.
Следующим этапом является отпиливание от подготовленной муфтовой трубы муфты (1).
Отпиливание муфты (1) происходит таким образом, чтобы муфта (1) имела две фаски (10), которые были образованы в подготовленной муфтовой трубе.
Далее, торцы муфты (1) обрабатывают механическим способом.
Торцы муфты (1) и фаски (10) образуют обработанные торцы муфты.
После образования и подготовки муфты (1) на обработанные торцы муфты, пазы для блокирующих элементов (2), пазы для уплотнительного профиля (3) и паз для ограничителя (4) наносят защитный слой на основе полиэфирной смолы или винилэфирной смолы.
Одним из примеров выполнения технического решения в виде муфты стеклокомпозитной биаксиальной является изготовленная на заводе Компании ООО “НТТ-Пересвет” биаксиальная муфта, предназначенная для соединения труб из стеклопластика с характеристиками: диаметр трубы составляет 500 мм, рабочее давление составляет 10 атм., жесткость трубы - 5000 Па.
В качестве элемента для соединения труб была изготовлена муфта, в состав которой входят: армирующие наполнители, в виде дискретных и непрерывных стеклоровингов, дисперсный наполнитель в виде кварцевого песка и связующее на основе полиэфирной смолы.
Была сформирована муфта, состоящая из трех слоев, и установлена ее длина, составляющая 450 мм, а внутренний диаметр составляет 517 мм. Торцы муфты обработали механическим способом и сформировали фаски с двух сторон муфты, с внутренней стороны.
Торцы и фаски представляли собой обработанные торцы муфты.
Далее были сформированы пазы для блокирующих элементов, уплотнительного профиля и ограничителя.
Со стороны пазов для блокирующих элементов с каждой стороны муфты были сформированы по одному отверстию для блокирующих элементов.
Отверстия для блокирующих элементов имели прямоугольную форму, так как планировалось использовать блокирующие элементы в виде прутов прямоугольного сечения.
После формирования пазов для блокирующих элементов, уплотнительного профиля и ограничителя, на пазы для блокирующих элементов, уплотнительного профиля и ограничителя и обработанные торцы муфты нанесли защитный слой, состоящий из полиэфирной смолы.
После завершения формирования и подготовки муфты стеклокомпозитной биаксиальной производили стыковки труб с муфтой стеклокомпозитной биаксиальной и осуществляли монтаж блокирующих элементов.
Использование муфты стеклокомпозитной биаксиальной позволило достичь высоких эксплуатационных характеристик.
Другим примером выполнения технического решения в виде муфты стеклокомпозитной биаксиальной является изготовленная на заводе Компании ООО “НТТ-Пересвет” биаксиальная муфта, предназначенная для соединения труб из стеклопластика с характеристиками: диаметр трубы составляет 900 мм, рабочее давление составляет 6 атмосфер, жесткость трубы - 10000 Па.
В качестве элемента для соединения труб была изготовлена муфта, в состав которой входят: армирующие наполнители, в виде дискретных и непрерывных стеклоровингов, дисперсный наполнитель в виде кварцевого песка и связующее на основе полиэфирной смолы.
Была сформирована муфта, состоящая из трех слоев, и установлена ее длинна, составляющая 450 мм, а внутренний диаметр составляет 925 мм. Торцы муфты обработали механическим способом и сформировали фаски с двух сторон муфты, с внутренней стороны.
Торцы и фаски представляли собой обработанные торцы муфты.
Далее были сформированы пазы для блокирующих элементов, уплотнительного профиля и ограничителя.
Со стороны пазов для блокирующих элементов с каждой стороны муфты были сформированы по одному отверстию для блокирующих элементов.
Отверстия для блокирующих элементов имели прямоугольную форму, так как планировалось использовать блокирующие элементы в виде прутов прямоугольного сечения.
После формирования пазов для блокирующих элементов, уплотнительного профиля и ограничителя, на пазы для блокирующих элементов, уплотнительного профиля и ограничителя и обработанные торцы муфты нанесли защитный слой, состоящий из полиэфирной смолы.
После завершения формирования и подготовки муфты стеклокомпозитной биаксиальной производили стыковки труб с муфтой стеклокомпозитной биаксиальной и осуществляли монтаж блокирующих элементов.
Использование муфты стеклокомпозитной биаксиальной позволило достичь высоких эксплуатационных характеристик.
Другим примером выполнения технического решения в виде муфты стеклокомпозитной биаксиальной является изготовленная на заводе Компании ООО “НТТ-Пересвет” биаксиальная муфта, предназначенная для соединения труб из стеклопластика с характеристиками: диаметр трубы составляет 1200 мм, рабочее давление составляет 10 атм., жесткость трубы - 5000 Па.
В качестве элемента для соединения труб была изготовлена муфта, в состав которой входят: армирующие наполнители, в виде дискретных и непрерывных стеклоровингов, дисперсный наполнитель, в виде кварцевого песка и связующее на основе полиэфирной смолы.
Была сформирована муфта, состоящая из трех слоев, и установлена ее длина, составляющая 470 мм, а внутренний диаметр составляет 1231 мм. Торцы муфты обработали механическим способом и сформировали фаски с двух сторон муфты, с внутренней стороны.
Торцы и фаски представляли собой обработанные торцы муфты.
Далее были сформированы пазы для блокирующих элементов, уплотнительного профиля и ограничителя.
Со стороны пазов для блокирующих элементов с каждой стороны муфты были сформированы по одному отверстию для блокирующих элементов.
Отверстия для блокирующих элементов имели прямоугольную форму, так как планировалось использовать блокирующие элементы в виде прутов прямоугольного сечения.
После формирования пазов для блокирующих элементов, уплотнительного профиля и ограничителя, на пазы для блокирующих элементов, уплотнительного профиля и ограничителя и обработанные торцы муфты нанесли защитный слой, состоящий из полиэфирной смолы.
После завершения формирования и подготовки муфты стеклокомпозитной биаксиальной производили стыковки труб с муфты стеклокомпозитной биаксиальной и осуществляли монтаж блокирующих элементов.
Использование муфты стеклокомпозитной биаксиальной позволило достичь высоких эксплуатационных характеристик в сравнении с аналогичными решениями.