Полимерный трубопровод

Полимерный трубопровод

Реферат

Изобретение относится к производству и строительству трубопроводов в химической, газовой и нефтяной промышленностях для использования в условиях агрессивных сред и высоких давлений.

Известны трубопроводы с соединительными элементами в виде неразъемных соединений, содержащие втулку с законцовками, а также металлическую гильзу, охватывающую цилиндрические поверхности втулки, при этом втулка выполнена из двух частей, сваренных между собой по торцевым поверхностям, на законцовках втулки выполнены упорные поверхности, сопрягаемые с фиксирующими элементами в виде металлических клиньев, приваренных к гильзе (см. патент РФ № 2087785, "Неразъемное соединение труб из армированного термопласта и способ его осуществления", заявл. 12.05.93 г., опубл. 20.08.1997 г., БИ № 23, 1997 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного неразъемного устройства в трубопроводе, относится то, что в неразъемном соединении труб, цельная металлическая гильза устанавливается на уже сваренные части втулки, причем со сварного шва предварительно удаляется грат, с приложением осевого усилия для осуществления натяга. После температурной усадки полимера между втулкой и гильзой могут образовываться неплотности. Для исключения относительного смещения гильзы и втулки устанавливаются дополнительные фиксирующие элементы в виде металлических клиньев, привариваемые к гильзе. Приварка клиньев к гильзе производится на трубопроводе и может привести к прогарам термопласта и разгерметизации трубопровода. Кроме того, выполнение гильзы цельной не предполагает использование соединения на поворотах трубопровода. Изготовление гильзы, сборка втулки и ее последующая установка в трубопровод требуют специальной оснастки, усложняют сборку.

Известен трубопровод, в котором для соединения концов труб друг с другом используется соединительный элемент, выполненный в виде муфты и представляющей собой корпус с цилиндрическими полостями для концов соединяемых труб. Корпус выполнен из термопластичного материала, внутри которого размещен армирующий слой, содержащий сплошную арматуру трубчатой формы, и нагревательный элемент, выполненный в виде спирали (см. патент DE № 3932807, МКИ F 16 L 47/02, 1991 г.).

Недостатком известной конструкции трубопровода является то, что в неразъемном соединительном элементе внутри монолита полимера используется арматура в виде сплошной трубы. Это делает невозможным применение известной муфты для соединения труб высокой жесткости, т.е. при сооружении тяжело нагруженных трубопроводов из армированных полимерных труб. Соединительный элемент, содержащий жесткую сплошную арматуру, не обеспечивает равнопрочного сварного соединения, а его сборка и последующая установка в трубопровод требуют специальной оснастки, усложняют сборку.

Известен также полимерный трубопровод, преимущественно металлопластовый, включающий жестко соединенные друг с другом посредством соединительных элементов полимерные армированные трубы заданной длины, запорную арматуру, насосы, при этом полимерные трубы содержат усилитель прочности в виде объемного армирующего каркаса, размещенного в монолите полимера (см. патент РФ № 2192577, "Полимерный трубопровод", МПК F 16 L 9/12, заявл. 29.12.2000 г., опубл. 10.11.2002 г., Бюл. № 31). Неразъемное соединение выполнено в виде металлической гильзы, выполненной составной из отрезков металлических труб, сваренных между собой под углом 0≤α<90°, а в стенках гильзы выполнены полости в виде отверстий для выхода грата и кольцевых расточек, выполненных на внутренних поверхностях отрезков труб с образующими поверхностями под углом β≥0 к осям соединяемых труб. Гильза охватывает цилиндрические поверхности термопластовой втулки с законцовками, выполненной из двух частей, сваренных между собой по торцевым поверхностям, и охватывающей законцовками цилиндрические поверхности труб. Гильза содержит термоплатовый замок, сформированный в процессе сварки торцов частей втулки путем заполнения полостей, выполненных в соединении, расплавленным термопластом, при этом части втулки вводятся в термостатированную гильзу и свариваются под тем же углом 0≤α<90°, что и отрезки металлических труб.

Недостатками известного трубопровода, принятого за прототип, является использование в нем неразъемного термопластового соединительного элемента с усилителем прочности в виде внешней укрепляющей гильзы. Изготовление гильзы, сборка втулки и ее последующая установка в трубопровод требуют специальной оснастки, усложняют сборку.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании трубопровода с высокой нагрузочной способностью при обеспечении равнопрочных сварных соединений как для труб, так и для неразъемных соединений любой конфигурации.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в получении неразъемного соединения с внутренним усилителем прочности в виде объемного армирующего каркаса, идентичного каркасу соединяемых труб. При этом упрощается сборка самого соединения и трубопровода в целом, а также повышается надежность работы трубопровода с использованием таких неразъемных соединений.

Указанный технический результат достигается тем, что в полимерном трубопроводе, преимущественно металлопластовом, включающем жестко соединенные друг с другом посредством соединительных элементов полимерные армированные трубы заданной длины, запорную арматуру, насосы, при этом полимерные трубы содержат усилитель прочности в виде объемного армирующего каркаса, размещенного в монолите полимера, а неразъемный соединительный элемент выполнен с усилителем прочности из отрезков, сваренных между собой по торцевым поверхностям под углом 0≤α<90°, где согласно изобретению усилитель прочности выполнен в виде объемного армирующего каркаса, идентичного каркасу труб и размещен внутри монолита полимера.

Выполнение усилителя прочности неразъемного соединения составным из отрезков объемного армирующего каркаса, сваренных между собой по торцевым поверхностям под углом 0≤α<90°, позволяет получить трубопровод заданного направления без дополнительных вставок и элементов, изменяющих направление трассы трубопровода.

Выполнение усилителя прочности неразъемного соединения в виде объемного армирующего каркаса, идентичного каркасу труб, позволяет получить неразъемные соединения, рассчитанные на те же нагрузки, что и трубы, образующие трубопровод, позволяет соединять неразъемные элементы между собой или с трубами сваркой встык, без дополнительного выполнения в них цилиндрических полостей для концов соединяемых труб, что упрощает сборку самих соединений и трубопровода в целом.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам устройства. Выбор прототипа позволил выявить совокупность существенных отличительных признаков устройства, не известных из уровня техники и не вытекающих для специалиста явным образом из известного уровня техники. Заявитель считает, что заявляемое изобретение соответствует условиям "новизна" и "изобретательский уровень".

Полимерный трубопровод представлен на чертеже элементом трубопровода в виде неразъемного соединения труб, продольный разрез.

Соединение состоит из отрезков 1 и 2 объемного армированного каркаса, предварительно разрезанных по торцевым поверхностям, сваренных между собой под углом 0≤α<90° и залитых связующим полимером 3.

Соединение выполняют следующим образом.

Объемный армированный каркас для соединений выполняют из того же материала и таким же диаметром, что и объемный армированный каркас для труб: из равномерно расположенных по окружности продольных элементов 4 арматуры, и навитых на них с заданным шагом спиральных элементов 5, сваренных в местах их пересечения точечной сваркой. Готовый каркас разрезают на отрезки заданной длины по торцевым поверхностям и сваривают между собой под углом 0≤α<90°. Угол α определяется направлением трассы трубопровода. Полученный усилитель прочности помещают в пресс-форму термопластавтомата заданных размеров и с углом поворота оси α. Заполняют пресс-форму расплавленным полимером и после охлаждения получают неразъемное соединение в виде отвода с соответствующим углом поворота и с законцовками. Комбинация таких отводов позволяет получить любое изменение направления трубопровода. В зависимости от марки полимера, образующего монолит трубы, выбирается и материал для неразъемного соединения.

Неразъемные соединения, например, в виде отводов с законцовками приформовываются друг к другу и к трубам (не показаны) известным способом |1| сварки встык нагретым инструментом либо сварки при помощи деталей с закладными нагревателями, что зависит от диаметра соединяемых труб. Трубу для изготовления трубопровода получают известным способом, протягивая объемный армирующий каркас через формирующий экструдер и заливая каркас связующим полимером |1|.

Предлагаемые трубопроводы с усилителями прочности, выполненными в виде объемного армирующего каркаса, идентичного в трубах и в неразъемных соединительных элементах, обеспечивают равнопрочное сварное соединение как для труб, так и для неразъемных соединений любой конфигурации, при упрощении сборки и, в целом, повышении надежности эксплуатации.

Список литературы

1. Полимеры в газоснабжении. Справочник. - М.: Машиностроение, 1998.

Полимерный трубопровод преимущественно металлопластовый, включающий жестко соединенные друг с другом посредством соединительных элементов полимерные армированные трубы заданной длины, запорную арматуру, насосы, при этом полимерные трубы содержат усилитель прочности в виде объемного армирующего каркаса, размещенного в монолите полимера, а неразъемный соединительный элемент выполнен с составным усилителем прочности из отрезков, сваренных между собой по торцевым поверхностям под углом 0≤α<90°, отличающийся тем, что усилитель прочности выполнен в виде объемного армирующего каркаса, идентичного каркасу труб, и размещен внутри монолита полимера.