УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ ДИСКИ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ПОДАЧИ ЗАЩИТНОГО ГАЗА ВНУТРЬ ТРУБЫ ПРИ СВАРКЕ

Полезная модель относится к вспомогательным устройствам для осуществления сварки трубопроводов из высоколегированных сплавов и титана или титановых сплавов, в частности к устройствам для подачи защитного газа внутрь трубы [B23K9/00, B23K9/32, B23K9/326].
Из уровня техники известна УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОДУВКА ТРУБОПРОВОДОВ [GB2201623, опубл. 07.09.1988], характеризуемая размещением внутри указанного трубопровода по меньшей мере двух элементов перемычки таким образом, чтобы между ними было образовано пространство для продувочного газа.
Также из уровня техники известно ПРОДУВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ТРУБ [US2015083785, опубл. 23.06.2015], содержащее пару уплотнительных дисков, которые расположены внутри трубы, и выполнены с возможностью расширения подаваемым воздухом и контактированием с внутренней стенкой трубы, при этом каждый из уплотнительных дисков дополнительно содержит блокирующий слой, который является огнестойким и располагается на внешней периферийной поверхности каждого из уплотнительных дисков.
Наиболее близким по технической сущности является УПЛОТНИТЕЛЬ ИНЕРТНОГО ГАЗА [US3095844, опубл. 02.07.1963], включающий два разнесенных, параллельных и соосных дисковых узла, каждый из которых включает две тонкие плоские круглые металлические пластины, расположенные на расстоянии друг от друга параллельно, один тонкий плоский круглый эластомерный диск большего диаметра, чем указанные металлические пластины, зажатый между указанными пластинами, одну обжимную сквозную втулку.
Основной технической проблемой аналогов и прототипа является низкая герметичность участка трубы между уплотнителями из-за того, что при использовании типовых цельных дисков требуется точная подгонка диаметра уплотнителей под диаметр трубы. Но даже с учетом точной подгонки, при монтаже таких дисков - высока вероятность их расположения внутри трубы под наклоном с образованием зазоров и щелей между внутренней поверхностью трубы и уплотнителем. Неоптимальное положение диска может возникнуть из-за того, что на внутренних стенках трубы могут иметься технологические неровности, которые не позволяют смонтировать уплотнитель так, чтобы обеспечить герметичность внутреннего пространства трубы между уплотнителями.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом является повышение герметичности участка трубы между уплотнителями при наличии неровностей на внутренней поверхности трубы.
Указанный технический результат достигается за счет того, что уплотнительные диски для устройства подачи защитного газа внутрь трубы при сварке выполнены с отверстиями в центре, отличающиеся тем, что уплотнительные диски выполнены из высокотемпературного силикона с твердостью от 45 до 60 Шор, двубортными по краям и цельными в центральной части.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан общий вид уплотнительного диска для устройства подачи защитного газа внутрь трубы при сварке.
На фиг. 2 показаны отдельные функциональные элементы устройства для подачи защитного газа внутрь трубы при сварке.
На фиг. 3 показан общий вид устройства для подачи защитного газа внутрь трубы при сварке.
На фиг. 4 показана схема соединения функциональных элементов устройства для подачи защитного газа внутрь трубы при сварке.
На фиг. 5-7 показаны варианты изготовления уплотнительного диска для устройства подачи защитного газа внутрь трубы при сварке.
На чертежах обозначено
1 - уплотнительный диск; 2 - крюк; 3 - впускной клапан защитного газа; 4 - гайки; 5 - гибкие рукава; 6 - диффузор; 7 - выпускной клапан защитного газа; 8 - камера выпуска защитного газа; 9 - жесткие трубки.
Осуществление полезной модели
Теплоустойчивый уплотнительный диск 1 используется в устройстве для подачи защитного газа внутрь трубы при сварке поверхностей из высоколегированных сталей и титана или титанового сплава. Данное устройство характеризуется тем, что состоит из последовательно соединенных функциональных элементов, а именно крюка 2, выполненного из коррозионно-стойкой нержавеющей стали, который соединен с впускным клапаном защитного газа 3, выполненным полым внутри из латуни с покрытием хромом. На впускной клапан защитного газа 3 устанавливается уплотнительный диск 1 и фиксируется на впускном клапане посредством гайки 4, выполненной также из коррозионно-стойкой нержавеющей стали. К впускному клапану защитного газа 3 с помощью резьбового соединения присоединяется гибкий рукав 5, также выполненный из коррозионно-стойкой нержавеющей стали с покрытием хромом, ответный конец которого соединен с диффузором 6 путем резьбового соединения. Диффузор 6 выполнен из латунного сердечника и двух алюминиевых дисков, между которыми располагается слой спрессованного титана. К диффузору присоединяется следующий гибкий рукав 5. Гибкие рукава 5 могут быть заменены на жесткие трубки 9, выполненные из латуни, покрытые хромом и имеющие резьбовые участки с обоих концов. На выпускной клапан защитного газа 7, выполненный из латуни с покрытием хромом, устанавливается теплоустойчивый уплотнительный диск 3 и фиксируется посредством гайки 4. Далее гибкий рукав 5 (или же жесткая трубка 9) резьбовым соединением крепится к выпускному клапану защитного газа 7. На выпускной клапан посредством резьбового соединения устанавливается камера выпуска защитного газа 8, выполненная из спеченной латуни.
Диаметр уплотнительных дисков 1 выбирается исходя из внутреннего диаметра трубы. Каждый теплоустойчивый уплотнительный диск 3 выполнен с отверстием в центре и является двубортным. У краев уплотнительного диска 1 выполнены полости, образованные пространством между внешним и внутренним бортами. При этом внутренние и внешние борта уплотнительного диска 1 выполнены симметричными и расширяющимися к центру, образуя в центральной части соединение бортов. В варианте реализации отверстие в центре теплоустойчивого уплотнительного диска 3 может быть выполнено с вставкой из нержавеющей стали. Уплотнительные диски 1 выполнены из силикона с термостойкостью 300°С и твердостью от 45 до 60 Шор.
Устройство функционирует следующим образом.
При возникновении необходимости подачи инертного газа в ограниченное пространство околошовной зоны при сварке труб из высоколегированной стали и титана, первоначально подбирают диаметр уплотнительных дисков 1 в соответствии с внутренним диаметром трубы. Далее устройство устанавливают внутрь трубы, между стыками двух труб. По шлангу, через впускной клапан защитного газа 3, подают инертный газ, который через отверстие во впускном клапане защитного газа 3 и гибком рукаве 5 поступает в диффузор 6 и далее в пространство между теплоустойчивыми уплотнительными дисками 5, в ходе чего из пространства между стыками двух труб вытесняется остаточный кислород через выпускной клапан защитного газа 7 и камеру выпуска защитного газа 8. При этом, также, через камеру выпуска защитного газа 8 сбрасывается избыточное давление. После завершения процесса сварки, устройство вынимают из рабочего пространства трубы, посредством крюка 2.
При установке уплотнительных дисков 1 внутрь трубы борта по краям уплотнительных дисков 1 изгибаются в направлении противоположному направлению движения уплотнительных дисков при их монтаже (показано на фиг. 3), прилегая, при этом, плотно к внутренней части трубы, без образования зазоров между внутренней частью трубы и теплоустойчивыми уплотнительными дисками 1. При этом центральная часть уплотнительных дисков 1 располагается перпендикулярно плоскостям стенок трубы без изгибов.
Заявленный технический результат повышение герметичности участка трубы между уплотнителями при наличии неровностей на внутренней поверхности трубы достигается за счет того, что уплотнительный диск 1 выполнен двубортным по краям и цельным в центральной части. Благодаря чему, при монтаже уплотнительного диска 1 при наличии неровности на внутренней поверхности трубы в месте расположения уплотнительного диска 1 происходит изгиб бортов диска в соответствии с геометрией неровности. Наличие двух бортов обеспечивает гарантию герметичности - даже при случайной кратковременной разгерметизации защитный газ попадает только в межбортовое пространство уплотнительного диска 1. Изготовление уплотнительных дисков 1 из силикона с твердостью от 45 до 60 Шор обеспечивает, с одной стороны, возможность изгиба бортов уплотнительного диска 1 при его монтаже, с другой стороны предотвращает возможность потери герметичности при высоком давлении газа из-за низкой твердости уплотнительных дисков 1. Таким образом, при изготовлении уплотнительных дисков 1 из силикона с твердостью более 60 Шор не обеспечивается изгиб бортов уплотнительных дисков при их монтаже; при изготовлении уплотнительных дисков 1 из силикона с твердостью менее 45 Шор не обеспечивается гарантия герметичности из-за повышенной вероятности деформации и изгиба уплотнительного диска 1  при возрастании давления внутри трубы.
Пример достижения технического результата.
Заявитель в 2022 году изготовил опытный промышленный и коммерческий образец уплотнительного диска. Некоторые варианты изготовления представлены на фиг. 5-7. Уплотнительные диски 1 изготавливаются для диаметров труб от 37 мм до 410 мм, при этом центральная часть уплотнительных дисков может быть изготовлена со вставкой из нержавеющей стали. Опытная и коммерческая эксплуатация уплотнительных дисков 1 подтвердила заявленный технический результат, герметичность участка трубы между уплотнителями при наличии неровностей на внутренней поверхности трубы была обеспечена в 100% случаев. При этом, по сравнению с вариантом изготовления цельного уплотнителя, были также выявлены следующие преимущества заявленного решения: меньшая материалоемкость (в частности, для изготовления требуется меньшее количество силикона) и менее жесткие требования по соответствию диаметра уплотнительных дисков с внутренним диаметром трубы.
Заявленное устройство изготавливается на предприятии и является единым изделием.