ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к уплотнительным соединениям и может широко применяться в трубопроводах с катодными устройствами для защиты от коррозии.
Известно уплотнительное соединение трубопроводов с фланцами и уплотнительным кольцом (авторское свидетельство СССР №237502, кл. F16L 23/02, F16J 15/12, 1968). Соединение имеет сложную конструкцию и не обеспечивает электрической изоляции между соединяемыми участками трубопровода.
Известно уплотнительное соединение трубопроводов с фланцами, между которыми расположено уплотнительное кольцо с промежуточным уплотнительным устройством в виде шпильки (авторское свидетельство СССР №675262, кл. F16L 23/02, F16J 15/12, 25.07.79). Однако такое соединение имеет сложную конструкцию и не обеспечивает электроизоляционную защиту соединяемых трубопроводов друг от друга.
Для повышения эффективности катодной защиты трубопроводов от коррозии применяют диэлектрическое соединение трубопроводов, содержащее два патрубка, изолирующую фасонную вставку, уплотняющие диэлектрические средства, обжим (EP 1091157 A1, F16L 25/02, 11.04.2001). Однако недостатками этого соединения являются сложная конструкция и технология изготовления, требующая применения дорогостоящего оборудования и сложных контрольно-измерительных приборов, высокой квалификации работников, низкая герметичность.
По своей технической сущности указанное диэлектрическое соединение трубопроводов является наиболее близким предлагаемой полезной модели и принято за прототип. Перед полезной моделью была поставлена задача добиться упрощения конструкции и технологии изготовления, использования более простого и дешевого оборудования, снижения затрат на эксплуатацию трубопроводов, повышения эффективности катодной защиты трубопроводов от коррозии, улучшения герметичности, повышение надежности и техники безопасности.
Техническим результатом является упрощение конструкции и технологии изготовления, снижение расхода материалов, улучшение герметичности, прочности и надежности, повышение эффективности катодной защиты трубопроводов от коррозии, увеличение срока эксплуатации, использование при изготовлении более простого и дешевого оборудования, улучшение условий труда и техники безопасности.
Технический результат достигается за счет того, что в диэлектрическом соединении трубопроводов, содержащем два патрубка, изолирующую фасонную вставку, уплотняющие диэлектрические средства, обжим, изолирующая фасонная вставка выполнена в виде уплотнительного электроизоляционного кольца с поперечным сечением типа двутаврового профиля с вертикальной стенкой и двумя горизонтальными полками с возможностью самоуплотнения при транспортировке рабочей среды под давлением, уплотняющие диэлектрические средства содержат выполненный из композитного материала силовой диэлектрический элемент, который охватывает уплотнительное электроизоляционное кольцо и концевые части патрубков после их склеивания, обжим выполнен в виде силового кожуха, облегающего с одной стороны концевую часть патрубка, а с другой стороны силовой диэлектрический элемент.
На чертеже показано диэлектрическое соединение трубопроводов (общий вид, сечение). Диэлектрическое соединение трубопроводов содержит патрубки 1 и 2, силовой диэлектрический элемент 2, уплотнительное электроизоляционное кольцо 3, силовой кожух 4.
С помощью предлагаемого диэлектрического соединения участки трубопроводов электрически изолируют друг от друга, предотвращая их непосредственный электрический контакт. Изоляцию проводящих электрический ток трубопроводов друг от друга осуществляют посредством непроводящих материалов. В качестве таких материалов для изготовления силового диэлектрического элемента 2 используют композитные материалы, препятствующие прохождению через них электрического тока, в частности, стеклопластик, стекло-базальтопластик на эпоксидном связующем. Изолирующие фасонные вставки в виде уплотнительного электроизоляционного кольца выполняют из эластомера, обладающего не только диэлектрическими свойствами, но и высокоэластичными свойствами, что повышает эффект самоуплотнения при возникновении или повышении давления в трубопроводе. Для упрощения конструкции и технологии изготовления уплотнительное электроизоляционное кольцо 3 выполняют с поперечным сечением типа двутаврового профиля с вертикальной стенкой и горизонтальными полками с параллельными гранями.
Поперечное сечение уплотнительного электроизоляционного кольца 3 типа двутаврового профиля выполняют с разной шириной горизонтальных полок. При этом более широкой является горизонтальная полка, ближайшая к осевой линии трубопровода.
Диэлектрическое соединение трубопроводов работает следующим образом.
Посредством предлагаемого диэлектрического соединения осуществляют связь между отдельными участками трубопровода, объединяя их в одно целое.
При прохождении по трубопроводу и диэлектрическому соединению рабочей среды в виде находящихся под давлением газообразных или жидких продуктов давление равномерно распределяется по внутренним стенкам трубопровода и воздействует на уплотнительное электроизоляционное кольцо 3, прижимая его к силовому диэлектрическому элементу 2 и соответствующим участкам патрубков 1 и 5. Дополнительное прижатие уплотнительного электроизоляционного кольца 3 к силовому диэлектрическому элементу 2 и соответствующим участкам патрубков 1 и 5 при наличии силового кожуха 4, ограничивающего их смещение во внешнюю от трубопровода сторону, улучшает герметичность соединения, исключая попадание в него рабочей среды. Улучшению герметичности способствует также присжатие уплотнительного электроизоляционного кольца 3 к концевым участкам патрубков 1 и 5 в продольном направлении, приводящее к выдавливание уплотнительного электроизоляционного кольца 3 в сторону силового диэлектрического элемента 2. Очевидно, что с увеличением давления рабочей среды внутри трубопровода и, соответственно, патрубков 1 и 5 сила давления на уплотнительное электроизоляционное кольцо 3 увеличивается, что приводит к улучшению герметичности предлагаемого соединения.
Таким образом, под давлением рабочей среды происходит самоуплотнение электроизоляционного кольца 3, выполненного из эластомера. Конкретный выбор материала электроизоляционного кольца 3 зависит от условий эксплуатации и температуры рабочей среды. В частности, уплотнительные электроизоляционные кольца 3 в том случае, когда температура рабочей среды не превышает 150°C, изготавливают из полиуретана, при температуре рабочей среды до 230°C выполняют из силикона, а при повышении температуры рабочей среды до 250°C - из фторкаучуковой резины.
Применение уплотнительного электроизоляционного кольца с поперечным сечением типа двутаврового профиля является важным существенным признаком предлагаемого технического решения. Это связано с тем, что двутавровый профиль является наиболее экономичным профилем. На изготовление уплотнительного электроизоляционного кольца 3 требуется меньше материала при сохранении его прочностных характеристик. Использование поперечного сечения уплотнительного электроизоляционного кольца 3 типа двутаврового профиля с вертикальной стенкой и двумя горизонтальными полками обеспечивает прочность соединения, необходимую при воздействии на трубопровод осевых и радиальных нагрузок, сил, вызывающих кручение, изгиб. Кольцевые выемки, выполненные на торцах встречно направленных концевых участков патрубков 1 и 5, позволяют увеличить контактную площадь между силовым диэлектрическим элементом 2 и патрубками 1 и 5, что очень важно для их прочного склеивания.
Электрическое разъединение участков трубопровода друг от друга повышает эффективность катодной защиты трубопроводов от коррозии, уменьшает накапливание на поверхности трубопровода зарядов статического электричества, возникающих при движении в трубопроводе нефте - и газопродуктов, что улучшает условия труда и техники безопасности обслуживающего трубопровод персонала.
Изготавливают предлагаемое устройство для повышения эффективности защиты трубопроводов от коррозии путем последовательной установки друг на друга и склеивания находящихся в вертикальном положении патрубка 1, уплотнительного электроизоляционного кольца 3, патрубка 5 и дальнейшего выполнения с наружной стороны силового диэлектрического элемента 2 и силового кожуха 4. После окончания указанных операций диэлектрическое соединение трубопроводов отправляют к месту использования по назначению.
Предлагаемое техническое решение является новым, промышленно применимым.