ФЛАНЕЦ

Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к узлам и деталям, обеспечивающим нормальную эксплуатацию машин и установок, а именно к фланцам, применяемым для соединения труб. Полезная модель может быть использована в коммунальном хозяйстве, мелиорации, нефтяной, газовой и других областях промышленности для восстановления фланцевого соединения, санированного композитным рукавом трубопровода.
Известен фланец для соединения труб, представляющий собой плоское кольцо с буртом по внутреннему диаметру (воротником), снабженное симметрично расположенными относительно центральной оси отверстиями для прохождения соединительных болтов. На всей плоскости сопряжения фланцев от внутреннего до наружного диаметра выполнены концентрические кольца. В качестве материала фланца использован медный или медно-никелевый сплав (патент РФ №51160, М.кл. F16L 23/032, 2006).
Фланец сохраняет эксплуатационные характеристики на высоком уровне в условиях значительного перепада рабочих температур и в средах повышенной агрессивности, но его нельзя использовать для восстановления фланцевого соединения санированного композитным рукавом трубопровода из-за невозможности обеспечения герметичности соединения фланца с рукавом.
Другим аналогом заявляемой полезной модели служит фланец, состоящий из комбинации фланцевого кольца с отверстиями под крепежные элементы и цилиндрического корпуса с кольцевыми выступами на внутренней поверхности цилиндрического корпуса (патент РФ №200465, М.кл. F16L 23/032, 2020).
Этот фланец обеспечивает продолжительный срок службы покрытия внутренней поверхности участка трубопровода за счет прочности соединения цилиндрического корпуса фланца с покрытием во время санации трубопровода, но его невозможно использовать для восстановления фланцевого соединения санированного композитным рукавом трубопровода из-за наличия выступов на внутренней поверхности цилиндрического корпуса фланца.
За наиболее близкий аналог предлагаемой полезной модели принят фланец секции трубопровода, выполненный в виде комбинации фланцевого кольца и цилиндрического корпуса с кольцевыми выступами, расположенными на наружной поверхности цилиндрического корпуса (патент РФ №167427, М.кл. F16L 11/00, 2016).
У такой конструкции фланца хорошие прочностные и эксплуатационные характеристики, но фланец не следует использовать для восстановления фланцевого соединения санированного композитным рукавом трубопровода из-за разнотолщинности стенки рукава (в нижней части рукава толщина стенки значительно больше).
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение арсенала фланцев.
Технический результат заключается в разработке конструкции фланца, обеспечивающего герметичность его соединения с композитным рукавом.
Для достижения указанного технического результата при использовании признаков известного фланца, состоящего из комбинации фланцевого кольца с отверстиями под крепежные элементы и цилиндрического корпуса, согласно полезной модели, цилиндрический корпус представляет собой пару соосных цилиндров, внутреннего и внешнего, с зазором между ними, причем во внешнем цилиндре выполнено по меньшей мере одно отверстие.
Для повышения прочности соединения фланца с композитным рукавом на наружной поверхности внутреннего цилиндра расположены кольцевые выступы.
С целью повышения прочности соединения фланца с композитным рукавом на внутренней поверхности внешнего цилиндра предусмотрены дополнительные кольцевые выступы.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез фланца; на фиг. 2 - введение эпоксидной композиции в полости между соосными цилиндрами фланца и композитным рукавом с помощью вакуума.
Предлагаемый фланец состоит из комбинации фланцевого кольца 1 с отверстиями 2 под крепежные элементы (болты, шпильки на фиг. не показаны) и цилиндрического корпуса, представляющего собой пару соосных цилиндров, внутреннего цилиндра 3 и внешнего цилиндра 4, с зазором между ними. В цилиндре 4 выполнено отверстие 5 для введения, в частности, композиции на основе эпоксидной смолы. Таких отверстий может быть несколько, а также может быть отверстие 6 для подключения вакуумного насоса (на фиг. не показан). На наружной поверхности цилиндра 3 могут быть расположены кольцевые выступы 7. На внутренней поверхности цилиндра 4 могут быть предусмотрены кольцевые выступы 8. Фланец может быть изготовлен из стали, из медных, никелевых и медно-никелевых сплавов, используемых для работы в средах повышенной агрессивности и температуры. Фланец может быть также изготовлен из композиционных материалов с полимерной матрицей, усиленной волокнистой структурой. Матрица может быть выполнена из отвержденной эпоксидной или полиэфирной смолы.
Конкретным примером заявляемого устройства является сварной из отдельных частей фланец диаметром 500 мм. Фланцевое кольцо 1 с отверстиями 2 (20 штук) под крепежные элементы изготовлено механическим способом из листа нержавеющей стали 08Х18Н10Т толщиной 30 мм. Цилиндры 3 и 4 длиной 700 мм сделаны путем свертывания стального листа толщиной 5 мм и сварки стыка. На внутренней поверхности цилиндра 4 приварены кольца из круглого прутка диаметром 6 мм с образованием кольцевых выступов 8. Отверстия 5 и 6 диаметром 20 мм соответственно для ввода эпоксидной композиции и удаления воздуха выполнены в корпусе цилиндра 4 диаметрально. Цилиндры 3 и 4 приварены к фланцевому кольцу 1 соосно с зазором между ними 25 мм и соосно с центральным отверстием кольца 1. Итак, фланец готов к использованию.
Заявляемое устройство используют следующим образом. После удаления старого фланца с трубопровода 9 конец рукавного покрытия (рукава 10) зачищают наждачной бумагой. В рукаве 10 сверлят отверстия в шахматном порядке для прохода отверждаемой композиции из полости между внешним цилиндром 4 и рукавом 10 в полость между внутренним цилиндром 3 и рукавом 10 и создания механической связи рукава 10 с новым фланцем. Конец рукава 10 вводят в зазор между цилиндрами 3 и 4 до упора с фланцевым кольцом 1. Изнутри устанавливают резиновый пакер 11, а снаружи - кольцо уплотнения 12. С помощью вакуума в полость между цилиндрами 3 и 4 и рукавом 10 вводят отверждаемую композицию, после отверждения которой фланец прочно соединяется с рукавом 10.
Установка двух фланцев на концах участка трубопровода обеспечивает его целостность. Предлагаемый фланец успешно прошел испытание на водоводе диаметром 500 мм.