НЕРАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и может быть использована для соединения полимерных труб с металлическими трубами, преимущественно, для соединения топливных трубопроводов между собой на нефтебазах и автозаправочных станциях (АЗС). Оно может быть использовано при производстве и ремонте неразъемных соединений трубопроводов.
Подземные трубопроводы топлива могут быть выполнены как из металлических труб, так и из полиэтиленовых двустенных труб, имеющих больший эксплуатационный ресурс по сравнению со стальными трубами, топливные трубопроводы, размещенные над землей и в свободном пространстве шахт резервуаров и технологических колодцев, должны быть выполнены из металлических труб, с надежными соединениями труб между собой [СП 156.13130.2014. Станции автомобильные заправочные. Требования пожарной безопасности].
При использовании металлических (токопроводящих) трубопроводов предотвращается накопление статического электрического заряда в трубопроводах и вокруг них в опасных зонах, полностью устраняется возможность появления воспламеняющих разрядов, возможных при трении текущего топлива о внутренние стенки. На автозаправочных станциях (АЗС) снижаются риски, связанные с возможным накоплением электростатического статического заряда и последующим его разрядом, металлические трубы требуют меньше времени на установку, проверку и обслуживание элементов заземления в технологических отсеках линий слива, резервуаров и шахтах заправочных колонок. По этой причине в наиболее опасных зонах АЗС и нефтебаз топливные трубопроводы должны иметь переходные соединения с полимерных труб на металлические трубы и наоборот. Это возможно при наличии технических устройств, обеспечивающих надежные (с контролем качества соединений) неразъемные соединения участков высоконапорных топливных труб из пластика и металла.
Таким образом, на АЗС могут использоваться трубопроводы, включающие в себя участки пластиковых и стальных трубопроводов. В комбинированных трубопроводах появляются дополнительные стыковые соединения, поэтому надежность и герметичность соединений труб особенно сильно влияет на степень безопасности эксплуатации трубопроводов и АЗС в целом.
Известен пластиковый фитинг для соединения труб, содержащий фиксирующее кольцо, охватывающее рабочую часть трубы и зафиксированное накидной гайкой [патент на полезную модель №109822, F16L 47/22, заявка: 2011119945/06, 19.05.2011, опубликовано: 27.10.2011]. Недостатком известного соединения является низкая его надежность, обусловленная отсутствием двойной оболочки труб, а также недостаточная герметизация при использовании в нем резьбового соединения.
Известен комбинированный фитинг из пластика и металла для перехода с пластикового трубопровода на металлический трубопровод, соединяющий пластиковую и латунную трубы. Рабочая часть металлической трубы имеет кольцевые выступы, а рабочие части труб соединены с помощью литейной формы [патент на полезную модель №118391, F16L 39/00: F16L 19/00, заявка 2009138415/06, 19.10.2009, опубликован 20.07.2012]. Данное устройство не обеспечивает надежную герметизацию, поскольку соединяемые трубы не имеют двойных стенок. Кроме того, проведение его монтажа с использование литейной формы вне заводских условий на АЗС практически невозможно.
Известно соединительное устройство для присоединения выполненной из пластмассы трубы к последующей детали [патент на изобретение RU 2426933, F16L 47/03, заявка: 2008127259/06, 01.12.2006, опубл. 20.08.2011], содержащее переходник, охватывающий соединяемые трубы, а внутренняя труба из термопласта на своей обращенной к продольной оси поверхности имеет токопроводящую систему для электросварки. Недостатком известного устройства является недостаточная герметичность соединения вследствие применения в нем труб с одинарными стенками.
Известен узел соединения полимерной трубы к фитингу с помощью муфты и втулки, выполненной с возможностью изменения геометрических размеров и формы под действием нагрузки от муфты [патент на изобретение РФ №2484353, F16L 13/007, заявка: 2012114961/06, 17.04.2012, опубл. 10.06.2013]. Труба присоединена к поверхности фитинга с помощью обжимной муфтой. Однако, данное соединение решает задачу соединения полимерных труб с одинарной оболочкой и не предназначено для соединения труб с двойной оболочкой, обеспечивающих допустимую для применения на АЗС степень герметизации.
7
Наиболее близким аналогом по отношению к заявляемой полезной модели, принятым за прототип, является неразъемное соединение труб [Неразъемное соединение труб и способ его выполнения, патент на изобретение RU 2263244, опубликовано 27.10.2005, заявка 2004110479/06, 06.04.2004, МПК F16L 13/007, Швецов Е.Е., Гамберг Е.В.]. Указанное устройство включает в свой состав стальной трубопровод и пластиковый трубопровод, охватывающий в рабочей части стальной трубопровод и закрепленный установочным кольцом. Недостатком известного неразъемного соединения является то, что оно не предназначено для соединения тяжело нагруженных пластиковых топливных трубопроводов, имеющих двойные оболочки с межтрубным пространством между ними. В нем пластиковый трубопровод не имеет две оболочки с межтрубным пространством между ними, заполненным инертным газом, а стальной трубопровод в зоне соединения не имеет коаксиально размещенной внешней стальной трубы, закрепленной к внешней поверхности стального трубопровода на кольцевой заглушке. Кроме того, охватывающая рабочую часть стальной трубы оболочка пластиковой трубы не закреплена фиксирующим кольцом.
Задача полезной модели заключается в создании простого в монтаже, надежного, герметичного и безопасного неразъемного соединения напорных трубопроводов АЗС, преимущественно, соединений металлической трубы с полимерной трубой с двумя коаксиальными оболочками, межтрубное пространство между которыми заполнено инертным газом (азотом).
Технический результат, который может быть получен при внедрении заявленной полезной модели, заключается в повышении герметичности и надежности фиксации соединяемых трубопроводов при простоте изготовления соединения, что в итоге позволит повысить уровень пожарной безопасности при эксплуатации АЗС.
Данная задача решается за счет того, что в заявленном неразборном соединении металлические и пластиковые трубы выполнены двустенными - с охватывающими их коаксиально стальной и пластиковой трубами, пластиковые трубы своими рабочими частями охватывают рабочие части соответствующих стальных труб - «натягиванием» пластиковой трубы на металлическую, пластиковые и стальные трубы в местах контакта их рабочих частей (где они вставлены одна в другую) закреплены фиксирующими кольцами, общее межтрубное пространство заполнено инертным газом, а в стенку стальной трубы врезан штуцер контроля давления и состава газа в межтрубном пространстве.
Для перехода со стального трубопровода, имеющего одинарную стенку, на пластиковый двустенный трубопровод стальная труба в зоне соединения дополняется охватывающей ее наружной стальной трубой, закрепленной с помощью сварки на кольцевой заглушке коаксиально к ней.
Для упрощения монтажа заявляемое соединение выполняется с использованием достаточно коротких участков труб длиной до 400 мм, затем готовое соединение встраивается в топливный трубопровод с помощью сварки отдельно стальных и отдельно пластиковых труб. Сборка двустенных пластиковых труб между собой производится с помощью электромуфтовой сварки с использованием двустенных муфт.
Сущность полезной модели поясняется рисунком (фиг. 1), на котором показано неразъемное соединение трубопроводов. Внутренняя оболочка 7 пластикового трубопровода рабочей частью 6 охватывает стальной трубопровод 1, на котором она закреплена фиксирующим кольцом 5. Для того, чтобы закрепить наружную оболочку 7 пластикового трубопровода, стальной трубопровод 1 в зоне соединения дополнен коаксиально размещенной внешней стальной трубой 4 путем ее закрепления к внешней поверхности стального трубопровода на кольцевой заглушке 2. При этом конец стальной трубы 4 (внешней оболочки) выступает на большую длину, чем конец стального трубопровода 1 (внутренней оболочки), а выступающий конец внутренней пластиковой оболочки 7 соответственно имеет большую длину, чем выступающий конец наружной оболочки 9 пластикового трубопровода, что определяется возможностью монтажа соединения. Наружная оболочка пластиковой трубы 10 своей рабочей частью 9 охватывает стальную трубу 4, на которой она закреплена фиксирующим кольцом 8. В объединенном трубопроводе образовано общее межтрубное пространство 11. В стенке стальной трубы 4 вырезается отверстие, в которое вваривается штуцер 3 для контроля давления и/или состава газа в межтрубном пространстве.
Соединение может монтироваться из коротких отрезков труб. В этом случае независимо изготавливаются внутреннее соединение пластиковой и стальной труб и отдельно наружное соединение пластиковой и стальной труб. Внутренняя сборная труба с вставленной коаксиально внешней сборной трубой привариваются, с одной стороны, к пластиковой стороне трубопровода, а с другой стороны - к стальному трубопроводу.
Порядок сборки неразборного соединения непосредственно на длинном участке трубопровода является более сложным. Производится присоединение к стальной трубе 4 кольцевой заглушки 2 и врезка в стенку штуцера 3 для контроля давления. На металлический трубопровод 1 одевается труба со смонтированными на ней элементами 2 и 3 и сдвигается влево (фиг. 1), что обеспечивает возможность сборки рабочих частей металлического трубопровода 1 и внутренней пластиковой оболочки 6. Далее, производится обрезка оболочек трубы. Пластиковая труба 7 натягивается своей рабочей частью 6 на рабочую часть стального трубопровода 1. В этом положении на рабочую часть 6 надвигается фиксирующее кольцо 5, с помощью которой стыковое соединение закрепляется.
После окончания монтажа соединения внутренней оболочки с рабочей частью стального трубопровода производится соединение наружных стенок. С конца на пластиковую оболочку надевается фиксирующее стопорное кольцо 8, которое сдвигается дальше вправо, за пределы зоны сборки (чтобы оно не препятствовало последующей сборке). Стальная труба 4 коаксиально выдвигается вдоль стального трубопровода 1 и на нее натягивается рабочая часть 9 наружной оболочки пластикового трубопровода. Далее стальная труба крепится путем сварки кольцевой заглушки 2 к наружной стенке стальной трубы 1. Затем фиксирующее кольцо 8 сдвигается влево и надвигается на рабочую часть 9 внешней пластиковой оболочки. Таким образом, смонтировано неразборное соединение пластикового трубопровода со стальным трубопроводом.
Компрессионное обжатие рабочей части 6 пластиковой оболочки 7 на рабочей части стальной трубы 1 с помощью фиксирующего кольца 5 создает герметичное соединение, позволяющее выдерживать соединительному узлу внутренней оболочки внутреннее давление и осевую динамическую нагрузку (рывки).
В случае утечки из основной оболочки в пространство между трубами, стенка внешней оболочки не допускает просачивания топлива и его паров в окружающую среду.
Контроль уровня безопасности заявленного соединения осуществляется путем мониторинговых наблюдений за давлением и концентрацией углеводородов в газовой среде межтрубного пространства трубопровода.
В настоящее время изготовлен опытный образец заявляемого устройства с целью его внедрения организацией LPGroup (Москва). Фотография заявляемого неразборного соединения трубопроводов представлена на фиг. 2.