ТРУБНАЯ МУФТА

Предлагаемое техническое решение относится к области машиностроения и может быть использовано при ремонте магистральных трубопроводов, например, для восстановления герметичности или несущей способности поврежденных участков.
Известна трубная муфта, содержащая свернутое из ленты кольцо из одной или более частей и на концах каждой части кольца образованы из ленты петли, в которые заложены стержни, притягиваемые друг к другу шпильками, расположенными в освобождениях, предусмотренных в петлях, и вкладыш, установленный в месте разъема кольца и прилегающий к уплотнительной манжете, в освобождениях петли установлен по меньшей мере один связывающий стержни со шпилькой соединительный элемент, выполненный в виде планки с одним или двумя отверстиями или пазами в одной плоскости или во взаимно перпендикулярных плоскостях или в виде скобы, имеющей две боковые стенки с отверстиями и скругленную центральную стенку между ними, и одна часть соединительного элемента взаимодействует со стержнем, а другая часть - со шпилькой, которая размещена на одной оси со стержнем или по одну и/или другую сторону от него, причем соединительный элемент в виде планки или шпилька расположены с возможностью выхода из контакта со стержням при неполном отвинчивании гайки со шпильки, а при установке шпилек не менее двух с одного конца кольца они или соединительный элемент в виде планки соединены между собой пластиной (патент РФ №2137012, 1999 г.).
Из известных наиболее близкой является трубная муфта, содержащая два полукольца, полотном каждого из которых на концах образованы петли, круглые стержни, заложенные в петли, и стягивающие полукольца резьбовые детали, полотно каждого из полуколец выполнено из прижатых друг к другу сторон замкнутой оболочки из ориентированного стеклопластика, сформированной намоткой ровинга на разнесенные друг от друга круглые стержни, в петлях выполнены отверстия соосно с отверстиями в круглых стержнях, при этом резьбовые детали, например шпильки, проходят через отверстия в круглых стержнях и петлях (патент РФ №2256841, 2005 г).
Известные решения имеют высокую кольцевую жесткость конструкции, которая не позволяет обеспечить равномерное обжатие участка ремонтируемого трубопровода полотном муфты, поскольку полотно известной муфты представляет собой сплошную жесткую прямоугольную конструкцию из стеклопластика. Отверждение полотна муфты осуществляется на оправке, имеющей конкретные геометрические размеры и формы, которые могут значительно отличаться от геометрических размеров и форм ремонтируемого аналогичного по диаметру трубопровода. Имея значительную сплошную толщину полотна (для муфты РСМ - 1220 толщина полотна 7,2 мм), известная трубная муфта обладает высокой кольцевой жесткостью и по своей конструкции не может обеспечить равномерное обжатие ремонтируемого трубопровода. При установке такой муфты на ремонтируемые трубопроводы с отличной от оправки геометрическими размерами и формой, между полотном муфты и наружной поверхностью ремонтируемого трубопровода могут образовываться зоны, где обжатие будет отсутствовать.
Кроме того, отсутствует возможность перемещения круглых стержней, поскольку они установлены при изготовлении трубной муфты и являются частью ее конструкции. Поэтому в процессе монтажа и эксплуатации муфты, из-за разницы геометрических размеров и формы оправки (где происходит отверждение полотна муфты) и ремонтируемого трубопровода жесткая заделка стержня может привести к появлению изгибных напряжений материала полотна в зоне контакта стержня и поверхности трубопровода и, соответственно, - к его разрушению в процессе эксплуатации.
Кроме того, предусмотренные для компенсации неизбежных при изготовлении и монтаже муфты перекосов шпилек и исключения изгибных напряжений сферические поверхности шайб и гаек при значительных отклонениях могут не обеспечить в достаточной степени исключение возникновения изгибных напряжений, что, в конечном счете, может привести к разрушению конструкции ремонтной муфты.
Также, затруднен монтаж известной ремонтной муфты без применения специальных грузоподъемных механизмов. Так, например, ремонтная муфта на трубопровод диаметром 1220 весит 56 кг, из них несъемные круглые стержни имеют массу 40 кг., что делает невозможным ее монтаж в труднодоступных местах.
Технической задачей является устранение приведенных недостатков, создание надежной, легкой и долговечной конструкции муфты.
Технический результат достигается тем, что трубная муфта образована двумя замкнутыми и выполненными по форме полуколец гибкими оболочками из полотна, сформированного намоткой ровинга на оправку, на концах каждой из которых образованы петли, в которых размещены с возможностью поворота относительно их продольной оси цилиндрические стержни, соединенные с соответствующими стержнями другого полукольца соединительными элементами, по крайней мере один из которых выполнен в виде винтовой стяжки, причем, полотно, образующее каждое из полуколец, выполнено в поперечном сечении как минимум из двух не прижатых друг к другу в нерабочем положении трубной муфты сторон замкнутой оболочки из композиционного материала. При этом, полотно замкнутой оболочки полукольца выполнено многослойным с не прижатыми друг к другу в нерабочем положении трубной муфты слоями. А между слоями полотна в процессе намотки может быть уложен разделительный антиадгезионный слой.
Поясняется это чертежами, где:
- на фиг.1 изображена установленная на трубе муфта, общий вид,
- на фиг.2 изображены полотна полуколец муфты, общий вид,
- на фиг.3 изображены варианты конструкции полотен полуколец, общий вид,
Ремонтная муфта включает два полукольца 1 из композиционного материала. Полотна полуколец образованы не прижатыми до момента монтажа оболочками 2 и 3 (фиг.2). Сами оболочки 2 и 3 могут быть образованы не прижатыми до момента монтажа (т.е. в нерабочем положении) оболочками 4, 5, 6, 7, 8 и 9 (фиг.3). На концах оболочек образованы петли 10 (фиг.2). В петли в процессе монтажа установлены круглые стержни 11 и 12 с резьбовыми отверстиями 13 и 14, с которыми взаимодействует талреп 15, шпильки которого проходят через отверстия в петлях 10. Полости в петлях заполнены после монтажа инертной массой или технологическими заглушками 16.
Технология изготовления ремонтной муфты заключается в следующем:
На намоточный станок устанавливается плоская оправка с зафиксированными на ней технологическими полукруглыми стержнями, имеющими резьбовые отверстия с установленными в них коническими заглушками с заостренным концом для формования отверстий способом прокола в процессе намотки. На оправку укладывают и закрепляют разделяющий антиадгезионный слой, например, фторопластовой пленки. Затем наматывают полотна 2 и 3 полукольца армирующим ровингом. Причем при необходимости для уменьшения жесткости полотна через определенное количество слоев повторяют укладку разделительного слоя. Намотанное полукольцо снимают с оправки вместе с полукруглыми стержнями, вывинчивают конические заглушки, которые прокалывают кольцевые слои и формуют отверстия под стягивающие шпильки. Затем полукольцо устанавливается на оправку, где создается предварительное натяжение, и отверждают в камере полимеризации. После отверждения полукольца муфты из него извлекают технологические полукруглые стержни и разделительные слои, получая таким образом заданную конструкцию.
Сборку муфты осуществляют на местах ремонта магистрального трубопровода. Сначала устанавливают на трубопровод полукольца, затем в петли полуколец вкладывают круглые стержни, ввинчивают в них резьбовые элементы. В процессе стягивания стержней последние имея возможность проворачиваться в петлях полуколец (шарнир) исключают возможность создания изгибных напряжений в шпильках и в зоне контакта стержней с поверхностью магистрального трубопровода.
После монтажа ремонтной муфты полости между полотном и стержнями могут быть заполнены инертным материалом или технологическими заглушками.
Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволит существенно повысить надежность работы как муфты, так и ремонтного участка магистрального трубопровода, а за счет сборной конструкции муфты и ее гибкости - упростить доставку и ее монтаж в труднодоступные места трассы.