УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СВАРНОГО ШВА ТРУБОПРОВОДОВ

Заявляемая полезная модель относится к строительству трубопроводов, а именно к средствам защиты зоны сварного соединения труб.
Известно изобретение «Соединение эмалированных труб» (патент RU 2080510 С1, МПК F16L 13/02, пр. 18.05.1995, оп. 27.05.1997), из описания которого известно устройство для защиты сварного шва трубопроводов, представляющее собой втулку с внутренним эмалевым покрытием. В центре внешней поверхности втулки выполнена цилиндрическая проточка, в ее среднем сечении радиально и равномерно по окружности расположены установочные упоры, выполненные заодно с телом втулки и выступающие над поверхностью втулки для фиксации ее в зоне стыка соединяемых труб. В этой проточке размещен теплоизолирующий материал, например, стеклоткань. В торцевых зонах втулки на ее внешней поверхности выполнены кольцевые канавки, в которые установлены уплотнительные элементы, а за ними образованы заходные конусы. Уплотнительные элементы выполнены, например, в виде резиновых колец.
Недостатком этого известного устройства для защиты сварного шва трубопроводов является:
- трудоемкость технологического процесса изготовления втулки из-за выполнения установочных упоров заодно с телом втулки и из-за сложного образования заходных конусов на концах втулки.
Известно устройство для защиты сварного шва трубопроводов (патент на полезную модель RU 20360 U1, МГЖ F16L 13/02, В23К 31/00, пр. 25.04.2001, оп. 27.10.2001), содержащее втулку, изготовленную из металла и несущую на себе установочные упоры, а также уплотнительные элементы. Установочные упоры радиально и равномерно по окружности расположены посередине внешней поверхности втулки. Торцы втулки выполнены в виде раструбов. Перед ними со стороны центральной части втулки на ее внешней поверхности расположены кольцевые упоры, а к ним, со стороны раструбов, прилегают уплотнительные элементы. При этом установочные и кольцевые упоры жестко зафиксированы на внешней поверхности втулки, например, с помощью сварки. Кроме того, на поверхность втулки нанесено защитное покрытие.
Это известное техническое решение принимается за прототип, так как оно содержит наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемой полезной модели. Однако прототип имеет существенные недостатки, а именно:
- трудоемкий технологический процесс его изготовления, обусловленный сложной геометрической формой втулки и наличием большого числа составляющих элементов, которые необходимо жестко зафиксировать на втулке;
- ограниченный срок эксплуатации, обусловленный тем, что во время сварки возможно отслоение защитного покрытия втулки, вызванное его локальным перегревом, поскольку установочные упоры плотно прилегают к поверхности втулки и выполнены из материала с высокой теплопроводностью.
Задачей настоящей полезной модели является создание нового устройства для защиты сварного шва трубопроводов позволяющее достичь следующего технического результата: упростить конструкцию и технологию изготовления этого устройства при одновременном повышении его надежности в эксплуатации.
Поставленная задача решается за счет усовершенствования устройства для защиты сварного шва трубопроводов, содержащего металлическую втулку с нанесенным на ее поверхность защитным покрытием, в центральной части внешней поверхности которой выполнена цилиндрическая проточка. На ее поверхность нанесен слой теплоизоляционного материала, на котором радиально и равномерно по окружности расположены установочные упоры, имеющие основания, выполненные с возможностью их установки на эту поверхность. На основания нанесен другой слой теплоизоляционного материала, формирующий однородный нижний слой теплоизоляционного материала и фиксирующий на нем эти упоры. При этом прочностные характеристики слоев теплоизоляционного материала отличаются друг от друга. На внутренних и внешних концевых поверхностях торцевых зон втулки выполнены конусные проточки.
Сущность заявляемой полезной модели состоит в том, что устройство для защиты сварного шва трубопровода, содержащее металлическую втулку с нанесенным на ее поверхность защитным покрытием, несущую на себе радиально и равномерно по окружности установленные установочные упоры, а также уплотнительные элементы, размещенные в ее торцевых зонах, согласно настоящей полезной модели, на внешних поверхностях торцевых зон втулки выполнены кольцевые канавки, в них размещены уплотнительные элементы, в центральной части внешней поверхности втулки выполнена цилиндрическая проточка, на поверхность которой нанесен слой теплоизоляционного материала, на нем радиально расположены установочные упоры, имеющие основания, выполненные с возможностью их установки на эту поверхность, на них нанесен другой слой теплоизоляционного материала, формирующий однородный нижний слой теплоизоляционного материала и фиксирующий на нем эти упоры, причем прочностные характеристики слоев теплоизоляционного материала отличаются друг от друга, а на внешних и внутренних концевых поверхностях торцевых зон втулки выполнены конусные проточки.
Таким образом, в заявляемом устройстве для защиты сварного шва трубопроводов достигается упрощение конструкции и технологии его изготовления при одновременном повышение его надежности в эксплуатации.
Упрощение конструкции заявляемого устройства достигается путем уменьшения в нем количества составных элементов, за счет выполнения на внешней поверхности торцевых зон втулки кольцевых канавок, в которых размещены уплотнительные элементы. При этом упрощение технологии изготовления заявляемого устройства обеспечивается за счет использования радиально и равномерно по окружности расположенных установочных упоров, имеющих основания, выполненные с возможностью их размещения на поверхности цилиндрической проточки, выточенной по центру внешней поверхности втулки. Таким образом, повышается и надежность в эксплуатации заявляемого устройства, потому что установочные упоры радиально расположены в цилиндрической проточке на слое теплоизоляционного материала. Основания этих упоров зафиксированы слоем другого теплоизоляционного материала. Причем прочностные характеристики слоев теплоизоляционного материала отличаются друг от друга. Следовательно, установочные упоры не контактируют непосредственно с поверхностью втулки, за исключением точечных контактов по краям цилиндрической проточки. За счет этого минимизируется теплопередача из области сварного шва на втулку по тепловому мостику и, как результат, заявляемое устройство прослужит дольше.
Надежность в эксплуатации достигается и за счет выполнения на внешних и внутренних концевых поверхностях торцевых зон втулки конусных проточек, которые способствует увеличению пропускной способности трубопровода, потому что с их помощью уменьшается сопротивление потоку жидкости внутри трубопровода.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется следующими чертежами, где:
Фиг.1 - Устройство для защиты сварного шва трубопроводов.
Фиг.2 - Втулка.
Фиг.3 - Установочный упор.
1 - втулка.
2 - цилиндрическая проточка.
3 - слой теплоизоляционного материала.
4 - установочный упор.
5 - слой теплоизоляционного материала.
6 - кольцевая канавка.
7 - уплотнительный элемент.
8 - торцевая зона.
9 - защитное антикоррозийное покрытие.
Устройство (Фиг.1) для защиты сварного шва трубопроводов содержит втулку 1 (Фиг.2), выполненную из металла. Толщина стенки (на чертеже показано условно) втулки 1 сравнима с толщиной стенок соединяемых труб (на чертеже не показано). Прочностные параметры материала втулки 1 не хуже параметров стали, из которой изготовлены соединяемые трубы (на чертеже не показано) (например, сталь 20). В центральной части внешней поверхности (на чертеже показано условно) втулки 1 выполнена цилиндрическая проточка 2, на поверхность (на чертеже показано условно) которой нанесен слой 3 теплоизоляционного материала. На нем радиально и равномерно по окружности расположены установочные упоры 4 (Фиг.3), имеющие основания (на чертеже показано условно), выполненные с возможностью их установки на поверхность (на чертеже показано условно) цилиндрической проточки 2. Сверху на основания (на чертеже показано условно) установочных упоров 4 нанесен другой слой 5 другого теплоизоляционного материала, формирующего однородный нижний слой 3 теплоизоляционного материала и фиксирующий на нем установочные упоры 4.
Установочные упоры 4 изготавливают преимущественно из стали с пониженным содержанием углерода, например, толщиной 1,5-2 мм и шириной до 20 мм. Наружный диаметр (на чертеже показано условно) установочных упоров 4 выполнен больше, чем внутренний диаметр соединяемых труб (на чертеже не показано). Это позволяет установить втулку 1 симметрично относительно сварного шва (на чертеже не показано). Количество установочных упоров 4 выбирают, исходя из размеров диаметров соединяемых труб и из условий образования равномерного сварного шва.
Прочностные характеристики слоев 3, 5 теплоизоляционного материала отличаются друг от друга. Нижний слой 3 теплоизоляционного материала обладает низкой теплопроводностью и обеспечивает сохранение целостности внешней поверхности (на чертеже показано условно) втулки 1 при сварке стыка труб. Наружный слой 5 теплоизоляционного материала обладает более высокими прочностными характеристиками, чем слой 3 теплоизоляционного материала. Кроме того, наружный слой 5 теплоизоляционного материала уплотняет внутренний слой 3 теплоизоляционного материала и обеспечивает его однородную структуру.
Нижний слой 3 теплоизоляционного материала выполнен, например, в виде шнура, в частности, из асбестового материала, который намотан на поверхность (на чертеже показано условно) цилиндрической проточки 2 в один ряд виток к витку без зазора (на чертеже не показано). Концы шнура зафиксированы, например, натриевым жидким стеклом ГОСТ 13708. причем, в средней части под будущим стыком труб толщина нижнего слоя увеличена (на чертеже не показано).
Наружный слой 5 теплоизоляционного материала выполнен, например, в виде стеклоленты, намотанной с 50% перекрытием. Концы стеклоленты зафиксированы, например, натриевым жидким стеклом ГОСТ 13708.
Для герметизации зазора (на чертеже не показано) между втулкой 1 и трубой (на чертеже не показано) на внешней поверхности (на чертеже показано условно) торцевых зон 8 втулки 1, симметрично от цилиндрической проточки 2, выточены кольцевые канавки 6, в которых расположены уплотнительные элементы 7, например, в виде резиновых колец. Кроме того, их наличие способствует взаимной центровке соединяемых труб (на чертеже не показано).
На внутренних и наружных концевых поверхностях торцевых зон 8 втулки 1 выполнены конусные проточки (на чертеже показано условно), обеспечивающие снижение сопротивления в месте (на чертеже не показано) соединения трубопровода (на чертеже не показано) потоку (на чертеже не показано) протекающей жидкости и, соответственно, увеличению скорости прокачиваемых объемов. А на поверхность втулки 1 может быть нанесено защитное антикоррозийное покрытие 9.
Применение устройства для защиты сварного шва трубопроводов происходит следующим образом.
Втулка 1 вводится в первую соединяемую трубу (на чертеже не показано) (приваренную к предыдущим в монтируемом трубопроводе) до упора в установочные упоры 4, затем на нее заводят стыкуемую трубу (на чертеже не показано). При этом зазор (на чертеже не показано) между втулкой 1 и трубами (на чертеже не показано), ограниченный уплотнительными элементами 7, заполняют, например, пластизольной мастикой (на чертеже не показано), обеспечивая герметизацию стыка (на чертеже не показано).
Соединение труб (на чертеже не показано) выполняется сваркой. При этом втулка 1 оказывается помещенной внутрь соединения, а установочные упоры 4 по всему периметру привариваются к соединяемым трубам (на чертеже не показано) при выполнении сварного шва (на чертеже не показано). Это создает дополнительную жесткость в ослабленном сечении втулки 1, по цилиндрической проточке 2, и улучшает характеристики сварного шва трубопровода в отношении продольной сдвиговой нагрузки.
Таким образом, с помощью заявляемого устройства для защиты сварного шва трубопроводов удается достичь следующего технического результата: упростить конструкцию и технологию изготовления этого устройства при одновременном повышении его надежности в эксплуатации.