ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩАЯ ВСТАВКА
ELECTRICALLY INSULATING INSERT

Изобретение относится к области трубопроводной арматуры, а именно к конструкциям промышленных электроизолирующих вставок для электрического разъединения, секционирования и катодной защиты трубопроводов, транспортирования газообразных и жидких сред без потери герметичности и необходимости перекрытия потока рабочей среды.
Из уровня техники известен электроизоляционный фитинг (см. патент РФ №2272212, кл. P16L 25/02, опубл. 20.03.2006). Корпус и изолирующие диэлектрические вставки данного устройства выполнены из многослойного стекловолокна, пропитанного отверждаемым связующим составом. Недостатком данной конструкции является использование стекловолокна, пропитанного эпоксидным связующим составом, в котором вследствие малой механической прочности ухудшаются его физико-механические свойства. В результате процессов старения под действием знакопеременных нагрузок при длительной эксплуатации образуется значительное количество микротрещин, ведущих к разрушению такого покрытия, и, как следствие, к потере электроизоляционных свойств, герметичности соединения и конструкции в целом.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электроизолирующее соединение трубопровода (см. патент РФ на полезную модель №128914, кл. F16L 25/02, опубл. 10.06.2013), содержащее наружную силовую муфту, входной и выходной патрубки и размещенную между ними систему электроизолирующего уплотнения, при этом муфта связана сваркой с одним из патрубков, а система электроизолирующего уплотнения выполнена в виде манжеты из эластомерного материала, центрального изолирующего кольца и клеевого элемента. Недостатком известного устройства является недостаточная работоспособность при цикличных осевых, изгибающих, скручивающих и температурных нагрузках на трубопровод (степень герметичности и равномерности прилегания уплотнения к ответным частям конструкции может самопроизвольно изменяться). Как следствие, происходит проникновение транспортируемой под давлением рабочей среды к эластомерному диэлектрическому уплотнению и постепенное насыщение его структуры избыточным давлением. В итоге при возникновении аварийной ситуации с эффектом взрывной декомпрессии такое эластомерное уплотнение может разрушиться.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в сохранении постоянными герметичности и диэлектрических свойств соединения электроизолирующей вставки при знакопеременных нагрузках на трубопровод. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в электроизолирующей вставке, содержащей входной и выходной патрубки, диэлектрическое кольцевое уплотнение и наружную силовую муфту, к входному патрубку приварен упор, а к выходному - втулка с конусной внешней поверхностью и сферическим торцом, уплотнение расположено между указанными упором и втулкой и выполнено в виде упругого кольца, L-образной обоймы, расположенной на нерабочих сторонах кольца, и тарельчатой пружины, прижимающей через обойму кольцо к сферическому торцу втулки, муфта приварена к упору и ее внутренняя поверхность сопряжена с внешней поверхностью упора по цилиндрической поверхности, а с втулкой - по конусной поверхности, при этом на втулку нанесено электроизолирующее покрытие.
На чертеже приведен поперечный разрез предлагаемой вставки.
Электроизолирующая вставка содержит наружную силовую муфту 1, к которой приварен упор 2 и втулку 3 с конусной внешней поверхностью и сферическим торцом. К последним приварены соответственно входной 7 и выходной 8 патрубки. Муфта 1 приварена к упору 2. Внутри корпуса муфты 1 между упором 2 и втулкой 3 расположено диэлектрическое кольцевое уплотнение, выполненное в виде упругого кольца 4, L-образной обоймы 5, расположенной на нерабочих сторонах кольца, и тарельчатой пружины 6, прижимающей через обойму кольцо к сферическому торцу втулки для обеспечения постоянной герметичности. Внутренняя поверхность муфты 1 сопряжена с внешней поверхностью упора 2 по цилиндрической поверхности, а с втулкой 3 - по конусной поверхности, при этом на втулку нанесено электроизолирующее покрытие 9.
Предлагаемая электроизолирующая вставка работает следующим образом.
Поток рабочей среды подается в корпус электроизолирующей вставки через входной патрубок 7 и выходит через выходной патрубок 8 либо в обратном направлении. Вне зависимости от степени или вида знакопеременной нагрузки, воздействующей на трубопровод и электроизолирующую вставку, тарельчатая пружина 6 прижимает обойму 5 с установленным в ней диэлектрическим упругим кольцом 4 к сферическому торцу втулки 3. При повышении рабочего давления среды кольцо 4 дополнительно прижимается к сферической поверхности втулки 3 самим давлением среды. Степень прилегания их поверхностей и герметичность соединения при этом остаются неизменными.
Усилие пружины 6, форма рабочей поверхности кольца 4, форма сферической поверхности втулки 3 рассчитаны, спроектированы и изготовлены таким образом, что при изменении нагрузок или положения патрубков трубопровода сохраняется взаимное прилегание соединения кольца 4 и сферического торца втулки 3. В результате этого не происходит потеря герметичности электроизолирующей вставки. Регулирование степени усилия прижима диэлектрического кольцевого уплотнения к сферической поверхности втулки 3 и соединение конусных поверхностей муфты 1 и втулки 3 через слой электроизолирующего покрытия 9 выполняется на этапе сборки электроизолирующей вставки однократно и сохраняется постоянно. Оптимальная форма кольца 4 была получена опытным путем и ее эффективность подтверждена экспериментально. Однако для сохранения точности формы и полноты прилегания к диэлектрическому кольцевому уплотнению необходимо в различных положениях сохранять его геометрические размеры. Такая возможность обеспечивается благодаря наличию обоймы 5 с возможностью ее осевого перемещения.
После предварительного с тарированным усилием осевого сжатия муфты 1, упора 2, пружины тарельчатой 6, обоймы 5, кольца 4 и втулки 3 их расположение жестко фиксируют сварным соединением между муфтой 1 и упором 2 в выбранном положении.
Наличие соединительных конических поверхностей с большой контактной поверхностью муфты 1 и втулки 3, а также неподвижного сварного соединения, обеспечивающего надежное закрепление деталей электроизолирующей вставки в выбранном положении, позволяет значительно повысить надежность использования и постоянство сопряжения деталей электроизолирующей вставки, а специальная система уплотнений обеспечивает герметичность и диэлектрические свойства.