МУФТА САМОПОДЖИМНАЯ БЕЗИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ
TOOLLESS SELF-TENSIONING COUPLING

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, а именно к средствам, используемым при ремонте и строительстве трубопроводов.
Известно, что одной из основных задач, возникающих при строительстве, и в особенности, при ремонте трубопроводов, является обеспечение быстроты строительства без потерь в качестве соединений (точность, надежность, прочностные характеристики) участков трубопроводов. Для решения данной задачи, например при прокладке магистралей в труднодоступных районах, сооружение временных трубопроводов военного назначения, аварийных трубопроводов, «спутниковых» линий на ремонтных объектах, могут использоваться различного рода муфты и иные разъемные соединения. Соответственно к муфтам, которые будут использованы в описанных выше соединениях, должны быть предъявлены аналогичные требования по прочности, надежности, точности соединений. Таким образом, в качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения может быть выбрана муфта, используемая в разъемном соединении и известная из патента на изобретение RU 2506466 (Институт неорганической химии Сибирского отделения РАН). Предложенная в RU 2506466 муфта оснащена фиксирующим обжимным устройством - сферической пружиной, размещаемым в корпусе муфты и обеспечивающим фиксацию ниппеля при получении соединения.
Авторами патента RU 2506466 решалась задача создания универсального разъемного соединения при обеспечении надежности и простоты его получения. Однако при преимуществах данной конструкции из-за того, что для обеспечения герметичности соединения должен быть использован момент сил механического перемещения муфты со сферической пружиной и ниппеля относительно друг друга, габаритные и прочностные ограничения для различных частей соединения должны быть изначально заданы с высокой степенью точности. В результате, производство и практическая эксплуатация известных из RU 2506466 муфт будет представлять собой самостоятельную технологическую задачу из-за необходимости соблюдения указанных выше требований к точности и качеству предложенного в аналоге соединения. В итоге, муфты известной из RU 2506466 конструкции смогут быть использованы с достаточно большими ограничениями при сооружении трубопроводов, в особенности при сооружении трубопроводов в труднодоступных местностях или же при оперативном сооружении трубопроводов.
В свою очередь предлагаемое изобретение позволит решить описанную выше проблему и предложить муфту, которая обеспечит быстрое и надежное соединение при создании магистралей, что будет особенно важным при стоящих задачах снижения энергозатрат, себестоимости и сокращении сроков ввода в эксплуатацию.
Указанный выше технический результат достигается при использовании муфты для соединения трубопроводов, которая включает, по меньшей мере, одну петлевую конструкцию, образованную протяженными обжимными скобами, механически связанными с, по меньшей мере, парой упругих тяговых пластин. Указанная петлевая конструкция, предназначенная для обжима конца трубопровода, механически связана с уплотнительными элементами. Оптимально, муфта будет включать две механически связанные друг с другом петлевые конструкции; при этом тяговые пластины являются частью полого корпуса муфты. В отработанном варианте исполнения, петлевая конструкция образована парой дугообразных обжимных скоб, концы которых закреплены на противолежащих тяговых пластинах.
Предложенное изобретение поясняется чертежами.
Фиг. 1 - общий вид муфты при использовании двух петлевых конструкций.
Фиг. 2 - вид двух петлевых конструкций.
Предложенная самоподжимная безинструментальная муфта предназначена, в первую очередь, для высокоскоростного монтажа магистральных трубопроводов, работающих под высоким давлением. Муфта состоит из тяговых пластин 1, обжимных скоб (тросов, стрежней) 2 для фиксации соединяемого конца трубопровода, корпуса/опорной конструкции муфты 3, уплотнительных элементов 4. То есть при изготовлении муфты будут использованы изначально простые по конструкции элементы, которые смогут быть изготовлены посредством типовых операций сварочных и, при необходимости, кузнечных работ, то есть требования к надежности конструкции будут соблюдены достаточно легко. Количество тяговых пластин и обжимных скоб выбирается при проектировании соединения, исходя из технических требований по прочности и условий эксплуатации. При этом очевидна возможность внесения изменений в конструкцию, простота переналадки линии производства с внесенными изменениями.
Для получения надлежащего момента сил при обжиме сальника в соединении используется давление рабочей среды трубопровода. Благодаря «проецированию» усилия с воспринимающих давление рабочей среды через корпус 3 муфты (либо иную конструкцию) тяговых пластин 1, на обжимные скобы 2, момент обжима прилегающих конструкций будет прямо пропорционален площади тяговых пластин 1. То есть момент обжима может быть создан в громадном диапазоне перепадов давлений и не зависит от линейных (температурных) перемещений трубопровода, что исключает излишние требования к точности проектирования и изготовления муфты. Кроме того, благодаря своей эластичности в осевом направлении, линейные изменения геометрии трубопровода, при температурных перепадах, не оказывают никакого механического воздействия на соседний элемент трубопровода. То есть предположительно отпадает необходимость обустройства температурных компенсаторов, что дает увеличение затрат как по материалу, так и по срокам. Таким образом, муфта предложенной конструкции не критична к геометрической точности сопрягаемых труб как по эллиптичности, так и по отклонениям в диаметре. То есть элементы, отвечающие за обжим стыковочного узла, по сути, являются «плавающими» и приобретают форму тела (конца трубопровода), вставляемого в муфту, благодаря чему достигаются идеальные условия для полной герметизации.
В отработанном варианте муфта включает полый корпус 3 с парой из двух обжимных протяженных скоб 2, концы которых закреплены на противолежащих тяговых пластинах. Скобы 2 представляют собой тросы, иные протяженные силовые элементы, работающие как в прямой векторной нагрузке, так и в качестве рычага. Задачей скоб 2 является передача момента сил с принимающих внутреннее давление тяговых (разжимных) пластин 1 на уплотнительный элемент 4, предотвращающий проникновение рабочей среды, движущейся по трубопроводу. При возникновении избыточного давления в корпусе 3 муфты происходит смещение тяговых пластин 1, которые передают моменты сил на обжимные скобы 2. Благодаря прямо противоположному смещению верхних и нижних обжимных скоб 2 друг от друга происходит уменьшение суммарного диаметра в зоне расположения уплотнительных элементов 4, что в свою очередь создает дополнительный момент сил, способствующий увеличению плотности прилегания уплотнительных элементов 4 к телу трубопровода.
Таким образом, муфта предложенной конструкции обеспечивает:
- упрощение технологии монтажа, увеличение скорости монтажа, понижение себестоимости работ за счет отсутствия оборудования, необходимого при болтовом или сварочном соединении;
- увеличение надежности соединения за счет переноса (проецированию) нагрузки с большой площади на меньшую площадь;
- увеличение долговечности соединения из-за расположения силовых элементов внутри изделия в месте, недоступном воздействию атмосферных и грунтовых явлений;
- увеличение скорости монтажа трубопроводов ввиду отсутствия какого-либо технологического оборудования, кроме подъемно-транспортного (при этом, как и было описано выше, муфта предложенной конструкции может быть изготовлена на месте монтажных работ).
В итоге, перечисленные выше преимущества обеспечат эффективное использование муфты предложенной конструкции в следующем неисключительном перечне работ:
- прокладка трубопроводных линий в труднодоступных районах;
- экстренное создание аварийных линий подачи/забора воды в чрезвычайных ситуациях из труб, имеющихся на ближайшем складе;
- прокладка трубопроводных линий при решении задач, выполняемых подразделениями инженерных войск;
- прокладка «спутниковых» линий при капитальных ремонтах трубопроводов;
- монтаж быстросъемных соединений, работающих в агрессивных средах;
- монтаж при невозможности проведения сварочных работ;
- самостоятельная прокладка трубопроводов тепло-/водоснабжения в сельской местности при отсутствии специалистов и техники по прокладке трубопроводов.