ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕМЕНТ СБОРНО-РАЗБОРНОГО ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области трубопроводного транспорта, в частности к трубам, применяемым при развертывании мобильных полевых магистральных трубопроводов и изготовленных из новых композиционных материалов с улучшенными характеристиками изгиба и имеющих металлические концевые участки - раструб и конус, обеспечивающие быстроразъемное соединение, и может быть использована для транспортировки на большие расстояния многофазных потоков газожидкостной среды в любых климатических условиях, включая районы вечной мерзлоты.
В настоящее время все наибольшее распространение получили трубопроводы из новых композиционных материалов с улучшенными характеристиками изгиба (например, из стеклопластика). Преимущества стеклопластика очевидны перед металлом, в частности по весу, сроку службы, герметичности, что обеспечивает возможность создания облегченного мобильного сборно-разборного трубопровода. Одной из трудностей создания нормированной длины линейных элементов трубопровода является выполнение его концевых частей из стеклопластика.
Перед авторами стояла задача разработать линейный элемент сборно-разборного трубопровода из стеклопластика, который бы отвечал требованиям обеспечения надежности при эксплуатации и снижения трудозатрат при выполнении сборно-разборных операций на трубопроводе за счет использования стандартных монтажных приспособлений для быстроразъемных соединений.
При просмотре патентной и научно-технической литературы были выявлены технические решения, обеспечивающие выполнение поставленной задачи.
Так известен трубопровод с линейным элементом, содержащим трубу с конусом и раструбом, внутри которого в канавках установлены уплотняющая манжета и стопорное кольцо с эластичной прокладкой (а.с. №964323, МПК F 16 37/08).
Однако у известного линейного элемента конус и раструб выполнены зацело с трубой, что не технологично и не позволяет изготовить линейный элемент со значительными линейными размерами, например, порядка шести метров.
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является линейный элемент металлического сборно-разборного трубопровода, содержащий центральную часть, изготовленную из бесшовной горячесформированной или сварной трубы и концевых частей, одна из которых выполнена в виде раструба, а другая - в виде конуса, приваренных к центральной части. На внутренней поверхности раструба выполнены заходная фаска и две последовательно расположенные канавки, в первой из которых расположены микропористая резиновая прокладка со стопорным пружинным кольцом, а во второй - резиновая уплотнительная манжета, а на конце наружной поверхности раструба, ближайшем к трубе, выполнен прямоугольный выступ. На наружной поверхности конуса выполнены заходной участок и впадина, имеющая со стороны заходного участка вогнутую радиусную поверхность для контакта со стопорным кольцом раструба при сборке трубопровода, а заканчивается впадина прямоугольным выступом (ПМ №41505 F 16 L 9/02, 2004 г - прототип).
Однако практика показывает, что при использовании известного линейного элемента металлического сборно-разборного трубопровода в различных режимах эксплуатации (предельное нагружение при изгибах его линии) наблюдаются разрушения кольцевых сварных швов в местах приварки раструба и конуса к телу трубы, что приводит к разгерметизации и загрязнению почвы, перекачиваемым продуктом. Все это в целом говорит о низкой эффективности сборно-разборной трубопроводной системы.
Технический результат полезной модели - повышение надежности работы линейного элемента сборно-разборного трубопровода в различных режимах предельного нагружения за счет снижения жесткости тела трубы (при изгибах линии трубопровода в частности) и увеличения прочности соединения раструба и конуса к телу трубы.
Указанный технический результат достигается тем что, в известном линейном элементе сборно-разборного трубопровода, содержащем центральную часть, выполненную в виде трубы, на торцах которой жестко закреплены концевые части, одна из которых выполнена в виде конуса, а другая - в виде раструба, на внутренней поверхности которого имеется заходная фаска и две последовательно расположенные канавки, в первой из которых установлена микропористая резиновая прокладка со стопорным пружинным кольцом, а во второй - резиновая уплотнительная манжета, а на конце наружной поверхности раструба, ближайшем к трубе, выполнен прямоугольный выступ, на наружной поверхности конуса выполнены заходной участок и впадина, имеющая со стороны заходного участка вогнутую радиусную поверхность для контакта со стопорным кольцом раструба при сборке трубопровода и заканчивающаяся прямоугольным выступом, согласно полезной модели центральная часть линейного элемента сборно-разборного трубопровода выполнена из стеклопластика с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру задней торцевой части раструба и конуса, участки раструба и конуса за прямоугольными выступами увеличены на отрезки, длины которых не менее диаметра центральной части линейного элемента и в которых непосредственно за прямоугольными выступами выполнены сквозные радиальные отверстия, а на внутренних сторонах этих участков выполнены спиралевидные каналы, вход каждого из которых размещен на торцевых частях раструба и конуса, а выход каждого спиралевидного канала сообщен с соответствующим радиальным отверстием.
На фиг.1 представлен линейный элемент сборно-разборного трубопровода;
- фиг.2 участок раструба (конуса) со спиралевидными каналами.
Линейный элемент сборно-разборного трубопровода содержит центральную часть в виде трубы 1, выполненной из стеклопластика. К торцам трубы 1 присоединены с помощью клеевой композиции концевые металлические части: конус 2 и раструб 3. На торцах конуса 2 и раструба 3 выполнены кольцевые упоры 4 для ограничения продвижения стеклопластиковой трубы 1. Упоры 4 имеют высоту, равную толщине стенки трубы 1, что обеспечивает прохождение разделителей.
На внутренней поверхности передней торцевой части раструба 3 выполнены заходная фаска 5 и две последовательно расположенные канавки, в одной из которых расположены микропористая резиновая прокладка 6 со стопорным пружинным кольцом 7, а в другой - резиновая уплотнительная манжета 8, при этом на конце наружной поверхности раструба 3, ближайшем к трубе 1, выполнен прямоугольный выступ 9. На наружной поверхности конуса 2 выполнены заходной участок 10 и впадина, сопряженные между собой вогнутой радиусной поверхностью 11 для контакта со стопорным кольцом 7 раструба 2 при сборке трубопровода. Заканчивается впадина прямоугольным выступом 12.
вн.т.
Торцы конуса 2 и раструба 3 за прямоугольными выступами 12 и 9, соответственно, увеличены на отрезки 13. Длину 1 этих отрезков выбирают не менее внутреннего диаметра Д центральной части линейного элемента из расчета надежности соединения конусов 2 и раструба 3 с центральной частью - трубой 1. Эти отрезки 13 по сути являются продолжением корпусов конуса 2 и раструба 3 и изготавливаются как единый корпус.
На внутренних сторонах этих отрезков 13 выполнены спиралевидные каналы 14, вход которых размещен на торцевых частях раструба 3 и конуса 2. Профиль спиралевидных каналов может быть любой (желобообразный, трапециевидный, треугольный). Количество этих каналов 14 выбирают, исходя из условий достаточности количества клеевой композиции для прочности соединения металлических конуса 2 и раструба 3 с трубой 1. Наименьшее достаточное количество составляет шесть спиралевидных каналов 14. Каждый из этих каналов 14 имеет выход на наружную поверхность участка 13 через сквозные отверстия 15, выполненные в стенке отрезков 13 конуса 2 и раструба 3 непосредственно за выступами 12 и 9. Количество отверстий 15 по кольцу всегда равно количеству спиралевидных каналов 14. При минимальном значении каналов 14 (шесть) центральный угол между осями радиальных каналов составляет 60 градусов.
Наличие удлиненных отрезков 13 со спиралевидными каналами 14 и сквозными радиальными отверстиями 15 позволяет создать надежное соединение металлических концевых частей 2,3 со стеклопластиковой трубой 1. с использованием
клеевой композиции, которая поступает через входы в спиралевидные каналы 14. Контроль за наполнением каналов осуществляют по выходу клеевой композиции через радиальные отверстия 15 на поверхность участков 13 раструба 3 и конуса 2. После отверждения клеевая композиция в отверстиях 15 образует дополнительные элементы (шипы) сцепления.
Линейный элемент сборно-разборного трубопровода изготавливают следующим образом. На наружную поверхность стеклопластиковой трубы 1, начиная от торца на длине, равной длине отрезка 13, наносят тонкий слой клеевой композиции. Затем эту трубу 1 вставляют в конус 2 и раструб 3 до кольцевых упоров 4. Через входы на торцах конуса 2 (раструба 3) принудительно подают клеевую композицию в спиралевидные каналы 14. Подачу клеевой композиции прекращают после выхода ее из радиальных сквозных отверстий 15 на поверхность раструба 3 и конуса 2.
Сборку полевого магистрального трубопровода из полученных линейных элементов осуществляют с помощью специального ключа, использующего упор в прямоугольные выступы 9 и 12, путем введения конуса 2 одного линейного элемента в раструб 3 другого линейного элемента, при этом конусный участок конуса 2 свободно входит в полость заходной фаски 5 раструба 3 и разжимает стопорное пружинное кольцо 7, которое сжимает эластичную прокладку 6, выполненную из микропористой резины. Конус 2 вводят в раструб 3 до тех пор, пока стопорное пружинное кольцо 7 не войдет во впадину и не упрется в ее вогнутую радиусную поверхность 11. При этом резиновая уплотнительная манжета 8, обеспечивающая герметичность соединения, работает по принципу самоуплотнения: с повышением давления в трубопроводе перекачиваемая жидкость давит на внутреннюю поверхность манжеты 8 и прижимает ее уплотняющие пояски к наружной поверхности конуса 2 и раструбу 3, чем и достигается герметичность. При отсутствии в трубопроводе избыточного давления герметичность в соединении обеспечивается за счет упругости материала этой манжеты 8.
Микропористая резиновая прокладка 6, установленная в канавке под запорным пружинным кольцом 7, обеспечивает соосность соединения линейных
элементов. Кроме того, она же предохраняет полость канавки от попадания в нее грязи, что исключает неполноту сборки.
Таким образом, суть полезной модели заключается в том что, линейный элемент сборно-разборного трубопровода изготовленный из стеклопластиковой трубы 1 с металлическим конусом 2 и раструбом 3, соединенными между собой клеевой композицией, подаваемой в специально выполненные каналы 14 на удлиненных отрезках 13, позволяет оперативно проводить монтаж на любые расстояния с любым профилем трассы сборно-разборных трубопроводов. За счет применения металлических раструба 3 и конуса 2, стыкуемая часть которых не претерпела изменения, монтаж осуществляют известным способом с использованием известных монтажных ключей, что значительно снижает трудозатраты при повышении надежности эксплуатации полевого магистрального трубопровода.