Диэлектрическая вставка для линий импульсного газа

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и может быть использована для электрического разъединения трубопроводов и/или их участков.
Для обеспечения контроля параметров работы и управления оборудованием линейной части МГ (шаровые краны, КИП и А и т.п.) используются системы линейной телемеханики (далее - СЛТМ).
В своем составе СЛТМ имеет как средства получения, обработки, передачи информации, так и первичные датчики, приборы, исполнительные механизмы и устройства, установленные (подключенные) через линии импульсного газа непосредственно на МГ. В то же время для защиты газопроводов от коррозии используется катодная (электрохимическая) защита, создающая защитный потенциал на МГ.
Для повышения эффективности электрохимической защиты обязательно использование диэлектрических вставок, обеспечивающих электрическую развязку между газопроводами и оборудованием СЛТМ, которые устанавливаются на линиях импульсного газа.
Диэлектрические вставки должны удовлетворять следующим условиям (применительно, согласно ВСН 39-1.8-008-2002):
электрическое сопротивление вставок по постоянному току напряжением 500 В между концевыми патрубками при нормальных условиях применения должно быть не менее 100 КОм (0,1 МОм) для всех типоразмеров диэлектрических вставок;
электрическая прочность вставок на воздухе при нормальных условиях применения, переменном токе напряжением 5 KB и частоте 50 Гц должна быть обеспечена в течение не менее 1 минуты;
диэлектрические вставки должны выдерживать испытания на прочность пробным гидравлическим давлением 1,5;
разрушающее давление для ВЭИ должно быть не менее 2,0 Рраб. при заводских испытаниях.
Известно неразъемное электроизолирующее муфтовое соединение с внутренней пластмассовой оболочкой, содержащее два металлических патрубка, между торцами которых установлено кольцо из диэлектрического материала, патрубки соединены изнутри вкладышем диэлектрическим клеемеханическим соединением, а снаружи металлической муфтой неразъемным замковым диэлектрическим клеемеханическим соединением, отличающееся тем, что внутренняя поверхность соединения зафутерована пластмассовой оболочкой, концы которой закреплены к внутренней поверхности патрубков
Недостатками известного технического решения являются ограниченная прочность изделия, по причине использования деталей, деформированных в процессе производства изделия, а также техническая сложность в изготовлении комплектующих, в т.ч. необходимость в специализированных прокатных (обжимных) станках на конечном этапе изготовления; неравномерность линейных расширений металл/диэлектрик приводящих в итоге к потере герметичности изделия в процессе работы под влиянием изменений температуры.
Известна электротеплоизолирующая соединительная вставка (патент на полезную модель № RU 2641988, от 23.01.2018), состоящая из соосно размещенных входного и выходного фланцев с присоединительными резьбами на противоположных концах и полого электроизолирующего элемента в виде диэлектрической цилиндрической втулки, укрепленной между фланцами, отличающаяся тем, что между диэлектрической втулкой, выполненной из материала, имеющего высокие механические свойства, стойкость к воздействию температур до 1000°, и фланцами зажаты прокладки, стойкие к воздействию указанных температур, при этом все зажимающие металлические элементы выполнены с коэффициентом линейного расширения, равным коэффициенту линейного расширения материала диэлектрической втулки
Недостатками известного технического решения являются техническая сложность в изготовлении комплектующих; повышенные требования к диэлектрическим комплектующим (как по прочности, так и точности изготовления); необходимость защиты от воздействия ультрафиолетового излучения (диэлектрические составляющие конструкции), сложность в подборе пары материалов металл/диэлектрик с одинаковым линейным расширением (отсутствие доступных однородных диэлектрических материалов, имеющий одинаковый коэффициент линейного расширения с металлами).
Известно электроизолирующее соединение для трубопровода (патент на изобретение № RU 2471112, от 27.12.2012), содержащее два металлических патрубка, один из которых выполнен с раструбом, а другой - с участком уменьшенного диаметра для вставки в раструб с образованием зоны соединения, кольцо из диэлектрического материала, размещенное между раструбом и участком уменьшенного диаметра патрубка, причем край участка уменьшенного диаметра выполнен развальцованным, отличающееся тем, что кольцо, изготовленное из термопластичного материала с ориентацией молекулярной структуры поперек или под углом к оси патрубков, расположено по всей длине зоны соединения, которая выполнена длиной не менее первоначального диаметра патрубков, а конец раструба патрубка выполнен обжатым снаружи длиной, равной длине развальцовки края участка сужения другого патрубка, обеспечивая одновременную с развальцовкой деформацию зоны соединения по всей длине.
Данное техническое решение принято за прототип заявляемой полезной модели. Недостатками известного технического решения являются сложности в обеспечении одновременно электрической (в случае растрескивания диэлектрика) и механической прочности изделия (чем толще слой диэлектрика, тем больше электрическая и меньше механическая прочность изделия, и наоборот - чем тоньше слой диэлектрика, тем меньше электрическая и больше механическая прочность изделия), ограниченная механическая прочность изделия, которая обусловлена использованием деформируемых деталей конструкции, а также техническая сложность в изготовлении комплектующих; необходимость в специализированных прокатных (обжимных) станках на конечном этапе изготовления; неравномерность линейных расширений металл/диэлектрик приводящих в итоге к потере герметичности изделия в процессе работы под влиянием изменений температуры.
Технический результат предлагаемой полезной модели выражается в упрощении способа изготовления (в т.ч. исключение из цикла производства специализированных станков) комплектующих диэлектрической вставки, удовлетворяющей требованиям ВСН 39-1.8-008-2002 и имеющей высокие эксплуатационные характеристики в части надежности, предельному давлению, устойчивости к ультрафиолету и герметичности.
Поставленный технический результат достигается тем, что в известном электроизолирующее соединении для трубопровода, содержащем два металлических патрубка, один из которых выполнен с раструбом, а другой - с участком уменьшенного диаметра для вставки в раструб с образованием зоны соединения, кольцо из диэлектрического материала, размещенное между раструбом и участком уменьшенного диаметра патрубка, отличающееся тем, что зоны соединения заполнена диэлектрическим материалом, патрубок уменьшенного диаметра выполнен с оребрением, патрубок, выполненный раструбом, завальцован.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемой полезной модели.
На фиг. 2-3 представлены поверхности воздействия нагрузок на сжатие при работе изделия.
На фиг. 1 обозначено: 1 - патрубок с участком уменьшенного диаметра, 2 - патрубок, выполненный с раструбом, 3 - кольцо из диэлектрического материала, 4 - диэлектрический материал.
Полезная модель работает следующим образом (фиг. 1), потенциал, наложенный на защищаемое сооружение, распространяется до патрубка, выполненного с раструбом - 2, и за счет разрыва электрической цепи, вызванного диэлектрическими свойствами кольца из диэлектрического материала 3 и диэлектрический материала 4, блокируется его распространение на патрубок с участком уменьшенного диаметра 1.
Особенностью полезной модели являются:
2
обеспечение нагрузки сжатия на диэлектрик, а не растяжения при работе трубопровода (поверхности А и Б на фиг. 2), позволяет достичь повышенной нагрузочной способности диэлектрика (в 2 с лишним раза выше чем предельные разрушающие нагрузки на растяжение (1300/560 кгс/см соответственно));
обеспечение повышенной герметичности изделия происходит не только за счет застывшего диэлектрика, но и за счет применения предварительно зажатой в процессе изготовления диэлектрической прокладкой из фторопласта (или иного подобного материала).
2
Предельные же нагрузки на межслойный сдвиг (поз. Г, фиг. 3) эпоксидной смолы (290 кгс/см без наполнителя) в затвердевшем состоянии увеличены в предлагаемом варианте за счет применения наполнителя, который выполняет двойную функцию: увеличение прочности на межслойный сдвиг и коррекции линейного теплового расширения полученного диэлектрического материала.
Сборка полезной модели:
1. в отверстие патрубка, выполненного с раструбом, вставляется центрирующая ось, на которую последовательно надеваются фторопластовая (или иная, диэлектрическая) прокладка, а затем патрубок с участком уменьшенного диаметра;
2. полученная конструкция зажимается вертикально в прессе с усилием, заведомо превышающем максимально допустимое рабочее усилие, возникающие в полезной модели при подаче давления в трубопровод;
3. эпоксидная смола, разведенная с наполнителем, заливается во внутреннюю полость наружного наконечника и после отверждения изделие готово к эксплуатации.
Поставленный технический результат достигается тем, что для обеспечения герметичности диэлектрической вставки используется не только застывший компаунд, но и предварительно сжатая в процессе изготовления прокладка из фторопласта (или иного подобного материала). Стабильность же линейных расширений диэлектрика (для обеспечения герметичности) обеспечена примененным наполнителем - порошком из кварцевого стекла.
Преимущества полезной модели:
отсутствие сложных в изготовлении деталей;
отсутствие необходимости в сложных и дорогостоящих станках;
простота и повторяемость изделия, что позволяет производственным организациям самостоятельно изготавливать вставки для ликвидации аварий и инцидентов;
высокие эксплуатационные характеристики;
устойчивость к ультрафиолетовому излучению;
двойная защита от утечек, обеспечиваемой: фторопластовой прокладкой (сжатой прессом в процессе изготовления изделия) и эпоксидным компаундом с наполнителем, который при застывании образует собой герметичную конструкцию.