Торцевое уплотнение для изготовления теплоизолированных труб

Полезная модель относится к конструкциям торцевых уплотнений для производства теплоизолированных труб по технологии труба в трубе и предназначена для герметизации внутреннего пространства между основной трубой и трубой-оболочкой.
Известно торцевое уплотнение для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе, которое состоит из кольцевого элемента, содержащего сквозное осевое отверстие и канал, предназначенный для закачки изоляционного материала в пространство между основной трубой и трубой- оболочкой [патент №201844159, дата приоритета: 19.10.2010 г., дата публикации: 25.05.2011 г., МПК F16L 59/00].
Недостатком известного торцевого уплотнения является отсутствие упорного аппарата. Кольцевой элемент забивается внутрь трубы-оболочки и удерживается за счет сил трения, возникающих между его наружной поверхностью и внутренней поверхностью трубы-оболочки. Впоследствии может произойти выдавливание уплотнения наружу из межтрубного пространства, что может привести к нарушению технологического процесса изготовления теплоизолированных труб.
Известно торцевое уплотнение, предназначенное для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе, которое состоит из уплотнительного узла и упорного аппарата. Уплотнительный узел содержит кольцевой упругий элемент со сквозным осевым отверстием, а упорный аппарат содержит струбцину и направляющую, при этом направляющая присоединена к кольцевому элементу и закрепляется на поверхности основной трубы посредством струбцины [патент №104633376, дата приоритета: 30.01.2015 г., дата публикации: 20.05.2015 г., МПК: F16L 55/10].
Недостатком известного торцевого уплотнения является конструкция упорного аппарата, которая не обладает достаточной прочностью, вследствие чего, может произойти частичное смещение уплотнительного узла под воздействием масс жидкого теплоизоляционного материала и появиться течь материала из межтрубного пространства.
В качестве прототипа выбрано торцевое уплотнение для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе, содержащее уплотнительный узел и упорный аппарат, при этом уплотнительный узел состоит из соединенных стяжными шпильками соосно расположенных двух шайб и упругого кольцевого элемента, закрепленного между ними, а упорный аппарат состоит из струбцин и торцевой крышки, соединенной со стяжными шпильками, ход которых ограничен надетыми на них втулками. При этом диаметры шайб и упругого кольцевого элемента меньше внутреннего диаметра трубы оболочки [патент № CN 103062576, дата приоритета: 24.10.2011 г., дата публикации: 19.11.2014 г., МПК F16L 59/02].
Преимуществом конструкции прототипа перед другими известными аналогами является относительная простота уплотнительного узла. Он надежно герметизирует пространство между основной трубой и трубой-оболочкой. Однако конструкция торцевого уплотнения имеет недостатки, которые заключаются в устройстве его упорного аппарата. Конструкция упорного аппарата сложна и, как следствие, недостаточно надежна. Дефект втулок или смещение струбцины могут привести к смещению уплотнительного узла и потере герметичности торцевого уплотнения, вследствие чего может возникнуть брак в процессе изготовления теплоизолированной трубы.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение арсенала торцевых уплотнений для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является расширение арсенала торцевых уплотнений для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе с сопутствующим упрощением конструкции торцевых уплотнений.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Торцевое уплотнение для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе состоит из наружной и внутренней шайб, соединенных стяжными приспособлениями, и кольцевого упругого элемента, установленного между ними, при этом диаметры кольцевого упругого элемента и внутренней шайбы не превышают внутреннего диаметра трубы-оболочки. В отличие от прототипа диаметр наружной шайбы превышает внутренний диаметр трубы-оболочки.
Торцевое уплотнение для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе предназначено для герметизации межтрубного пространства, образованного между основной трубой и трубой-оболочкой, и обеспечивает возможность его заполнения жидким теплоизоляционным материалом. Торцевое уплотнение надевается на основную трубу и погружается в трубу-оболочку внутренней шайбой и кольцевым упругим элементом, при этом наружная шайба находится снаружи трубы-оболочки и упирается в ее торцевую поверхность.
Наружная и внутренняя шайбы содержат сквозные осевые отверстия, предназначенные для установки шайб на основную трубу. Диаметр сквозных осевых отверстий может быть равен наружному диаметру основной трубы. В этом случае, отсутствие зазора между поверхностью основной трубы и сквозным осевым отверстием обеспечивает снижение риска потери герметичности и появления течи теплоизоляционного материала из межтрубного пространства. Также обеспечивается точное центрирование торцевого уплотнения, что исключает риск смещения основной трубы относительно трубы-оболочки.
Наружная и внутренняя шайбы содержат концентрические отверстия, расположенные вокруг сквозного осевого отверстия, что обеспечивает возможность соединения наружной и внутренней шайбы стяжными приспособлениями.
Кольцевой упругий элемент расположен между шайбами и может быть изготовлен из материала, обладающего стойкостью к деформационным нагрузкам, например, из резины или полиуретана. При этом кольцевой упругий элемент увеличивается в диаметре под воздействием нагрузки, создаваемой стяжными приспособлениями, и возвращается к исходному размеру при снятии нагрузки.
Стяжные приспособления предназначены для соединения наружной и внутренней шайб. Количество стяжных приспособлений зависит от требуемой степени деформации кольцевого упругого элемента. Стяжные приспособления могут представлять собой пары винт-гайка, шпильки с гайками или другие аналогичные приспособления.
Диаметры внутренней шайбы и кольцевого упругого элемента не превышают внутреннего диаметра трубы-оболочки, что обеспечивает возможность их расположения в межтрубном пространстве. Диаметры внутренней шайбы и кольцевого упругого элемента могут быть равны внутреннему диаметру трубы-оболочки. В этом случае наружная поверхность кольцевого упругого элемента будет иметь плотный контакт с внутренней поверхностью трубы-оболочки, что обеспечивает возможность снижения степени деформации кольцевого упругого элемента, необходимой для обеспечения герметичности межтрубного пространства. Недостатками такой конструкции могут стать затруднения при монтаже и демонтаже торцевого уплотнения.
Для снижения риска возникновения затруднений при монтаже и демонтаже торцевого уплотнения диаметры внутренней шайбы и кольцевого упругого элемента могут быть меньше внутреннего диаметра трубы оболочки. При этом для того, чтобы обеспечить герметичность межтрубного пространства, потребуется большая степень деформации кольцевого упругого элемента.
Диаметр наружной шайбы больше внутреннего диаметра трубы-оболочки. При этом наружная шайба располагается снаружи трубы-оболочки и упирается в ее торцевую поверхность. Контакт торцевой поверхности трубы-оболочки и поверхности наружной шайбы обеспечивает возможность создания преднатяга обеих шайб стяжными приспособлениями и деформации кольцевого упругого элемента, расположенного между ними.
Дополнительно торцевое уплотнение может содержать втулку, проходящую через поверхность шайб, что обеспечивает возможность закачивания жидкого теплоизоляционного материала в межтрубное пространство.
Основная труба и труба-оболочка могут иметь произвольные размеры, но при этом величина внутреннего диаметра трубы-оболочки должна быть больше величины наружного диаметра основной трубы. Основная труба может быть изготовлена из металла, например, из стали, меди или алюминия. Труба-оболочка может быть изготовлена из стойких к коррозии материалов, например, из оцинкованной стали, полиэтилена или поливинилхлорида.
Заявляемая полезная модель обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что диаметр наружной шайбы превышает внутренний диаметр трубы-оболочки, обеспечивая, таким образом, возможность использования поверхности наружной шайбы для упора в торцевую поверхность трубы-оболочки и создания стяжными приспособлениями преднатяга внутренней шайбы, необходимого для деформации кольцевого упругого элемента, без использования упорного аппарата, таким образом позволяя достичь технический результат, заключающийся в расширении арсенала торцевых уплотнений для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе с сопутствующим упрощением их конструкции.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель поясняется следующим чертежом.
Фигура - торцевое уплотнение для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе, общий вид, продольный разрез.
Торцевое уплотнение для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе содержит наружную шайбу 1 и внутреннюю шайбу 2, соединенные шпильками 3, которые снабжены гайками 4 и приварены к поверхности внутренней шайбы 2, а между шайбами 1 и 2 установлен кольцевой упругий элемент 5 из полиуретана. Диаметры внутренней шайбы 2 и кольцевого упругого элемента 5 не превышают внутреннего диаметра трубы-оболочки 6, диаметр внешней шайбы 1 превышает внутренний диаметр трубы-оболочки 6, а диаметры сквозных осевых отверстий шайб 1 и 2 равны наружному диаметру основной трубы 7. При этом через поверхность наружной шайбы 1 и внутренней шайбы 2 проходит металлическая втулка 8, к которой присоединен шланг 9.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Торцевое уплотнение для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе надевают на основную трубу 7, которая погружена в трубу-оболочку 6. Торцевое уплотнение устанавливают внутрь трубы-оболочки 6, проталкивая до упора наружной шайбы 1 в торцевую поверхность трубы-оболочки 6. После установки торцевого уплотнения гайки 4 закручивают монтажным инструментом и тем самым сближают шайбы 1 и 2, которые деформируют кольцевой упругий элемент 5. Диаметр кольцевого упругого элемента 5 увеличивается, и его наружная поверхность упирается во внутреннюю поверхность трубы-оболочки 6, герметично закрывая межтрубное пространство. К металлической втулке 8 присоединяют шланг 9, и закачивают в межтрубное пространство жидкий теплоизолирующий материал. После его затвердевания осуществляют демонтаж торцевого уплотнения. В процессе раскручивания гаек 4 кольцевой упругий элемент 5 уменьшается до исходных размеров, и торцевое уплотнение снимают с основной трубы 7. Впоследствии торцевое уплотнение используют повторно для изготовления других теплоизолированных труб. Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в расширении арсенала торцевых уплотнений для изготовления теплоизолированных труб по технологии труба в трубе с сопутствующим упрощением их конструкции.