RU155445U1 - Фланцевое соединение металлопластовых труб между собой - Google Patents

Abstract

Фланцевое соединение металлопластовых труб между собой, содержащее фланец накидной, втулку разрезную, втулку концевую полиэтиленовую, шпильку с гайкой и шайбой, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вставкой промежуточной, прокладкой и пружиной тарельчатой, причем наружная поверхность втулки концевой полиэтиленовой выполнена резьбовой, а втулка разрезная выполнена с ответной резьбой, при этом захват фланца накидного выполнен с помощью резьбовой наружной поверхности втулки концевой полиэтиленовой посредством втулки разрезной с ответной резьбой, пружина тарельчатая установлена под гайки шпилек, а прокладка со вставкой промежуточной - с возможностью сохранения начального давления в уплотнении во фланцевом соединении труб металлопластовых между собой.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к фланцевым соединениям, в частности, к фланцевому соединению металлопластовых труб между собой и может быть использована в нефтегазовой промышленности.

Уровень техники

Известен наконечник для крепления рукава с металлической оплеткой, который состоит из муфты, ниппеля с наружной резьбой, упругого элемента и накидной гайки, при этом при сборке наконечника сначала на рукав навинчивают муфту, затем в муфту ввинчивают ниппель, собранный с помощью упругого элемента и накидной гайки, острые кромки на внутренней поверхности ниппеля врезаются с торца в тело гибкого рукава, рукав удерживается в муфте наконечника за металлическую оплетку (см. пат. США №3752506, НКИ 285-119, МПК F16J 39/02, опубл. 14.08.1973 г.).

Недостатком данного наконечника является то, что соединение позволяет воспринимать большие осевые нагрузки, замыкаемые на металлическую оплетку, которая обладает большой несущей способностью. В конструкции, тем не менее, нет специфических узлов, которые непосредственно входят в силовой нагруженный контакт с металлической оплеткой, поэтому можно считать, что данное соединение также обладает ограничением по восприятию значительных осевых нагрузок, характерных для нефтяных и газовых скважин.

Известно герметичное фланцевое соединение для каналов текучей среды, содержащее первый фланец с первым каналом текучей среды и цилиндрической передней полостью, при этом первый канал текучей среды простирается в осевом направлении через первый фланец для выхода в опорной поверхности, а полимерное уплотнительное кольцо имеет радиальную внешнюю поверхность и радиальную внутреннюю поверхность, причем уплотнительное кольцо вставлено в цилиндрическую переднюю полость так, что его радиальная внешняя поверхность входит в контакт с периферийной поверхностью передней полости, второй фланец разъемно соединен с первым фланцем и имеет второй канал текучей среды, простирающийся в осевом продолжении первого жидкостного канала. Второй фланец выступает в осевом направлении цилиндрическим передним ниппелем с конической головкой, при этом второй канал текучей среды выходит в осевом направлении в торцевую поверхность конической головки, которая входит в контакт с радиальной внутренней поверхностью уплотнительного кольца для радиального прижатия последнего его радиальной внешней поверхностью к периферийной поверхности передней полости (см. пат. RU №2418228, МПК F16L 23/032, опубл. 10.05.20011 г.).

Недостатком данного фланцевого соединения является сложность конструкции, невысокая надежность соединения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является концевое соединение эластичного трубопровода, содержащее ниппель с наружной резьбой, упругий элемент и накидную гайку, при этом оно снабжено стопорной втулкой с наружной резьбой на верхнем конусе, корпусом с внутренней резьбой, установленным на наружную резьбу стопорной втулки и грундбуксой, установленной на внутренней резьбе корпуса, при этом ниппель выполнен с возможностью установки под внутренний диаметр эластичного трубопровода с конусной насечкой на внешней стороне и выступом в виде обращенных друг к другу большими основаниями конусов, накидная гайка расположена на наружной резьбе ниппеля, а внутри корпуса последовательно установлена цанга с упругими элементами, на внутренней поверхности которых выполнены конусные насечки, обращенные к наружной поверхности эластичного трубопровода, также последний содержит разжимную втулку, причем разжимная втулка охватывает с внешней стороны упругие элементы и входит в торцевое соединение с грундбуксой, а корпус с внутренней резьбой на концах выполнен с возможностью охвата упругого элемента и разжимной втулки, охватывающей цангу, при этом эластичный трубопровод представляет собой внутреннюю трубу из полиэтилена, армирующий грузонесущий слой нитей, на который с определенным шагом навиты витки спиральной обмотки, охватываемые полиэтиленовой наружной оболочкой (см. пат. RU №2410594, МПК F16L 33/00, опубл. 27.01.2011 г.).

Недостатком данного устройства является то, что при номинальном рабочем давлении 20…25 кг/см² металлопластовых труб, транспортирующих природный газ, существующие фланцевые соединения не могут быть применены на давление свыше 6 кг/см² для газопроводов природного газа из-за наличия уплотнения из резины, кроме того, срок службы резины в торцевых уплотнениях трубопроводов, транспортирующих природный газ, не превышает 5 лет, после чего требуется замена прокладки, при этом срок службы металлопластовых труб, транспортирующих природный газ, достигает 50 лет.

Раскрытие полезной модели

Задачей предлагаемой полезной модели является разработка фланцевого соединения металлопластовых труб между собой, обладающего высокой надежностью, удобством монтажа и снижением трудоемкости.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к высокой надежности, удобству монтажа и снижению трудоемкости.

Технический результат достигается с помощью фланцевого соединения металлопластовых труб между собой, содержащего фланец накидной, втулку разрезную, втулку концевую полиэтиленовую, шпильку с гайкой и шайбой, при этом оно дополнительно снабжено вставкой промежуточной, прокладкой и пружиной тарельчатой, причем наружная поверхность втулки концевой полиэтиленовой выполнена резьбовой, а втулка разрезная, выполнена с ответной резьбой, при этом захват фланца накидного выполнен с помощью резьбовой наружной поверхности втулки концевой полиэтиленовой посредством втулки разрезной с ответной резьбой, пружина тарельчатая установлена под гайки шпилек, а прокладка со вставкой промежуточной - с возможностью сохранения начального давления в уплотнении во фланцевом соединении труб металлопластовых между собой.

Краткое описание чертежей и иных материалов

На фиг. дано фланцевое соединение металлопластовых труб между собой, общий вид.

Осуществление полезной модели

Фланцевое соединение металлопластовых труб между собой состоит из фланца 1 накидного, втулки 2 разрезной, втулки 3 концевой полиэтиленовой, вставки 4 промежуточной с прокладкой 5, шпильки 6 с гайкой 7, шайбой 8, пружины 9 тарельчатой, металлопластовой трубы 10, проволочного поперечного каркаса 11, причем наружная поверхность втулки 3 концевой полиэтиленовой выполнена резьбовой, а втулка 2 разрезная, выполнена с ответной резьбой, при этом захват фланца 1 накидного выполнен с помощью резьбовой наружной поверхности втулки 3 концевой полиэтиленовой посредством втулки 2 разрезной с ответной резьбой, пружина 9 тарельчатая установлена под гайку 7 с шайбой 8 шпильки 6 с возможностью сохранения начального давления в уплотнении, что препятствует разуплотнению во фланцевом соединении металлопластовых труб 10 между собой.

Фланцевое соединение металлопластовых труб между собой эксплуатируют следующим образом.

Так как известные фланцевые соединения имеют недостатки, а именно: при номинальном рабочем давлении 20…25 кг/см² металлопластовых труб 10, транспортирующих, например, природный газ, существующие фланцевые соединения не могут быть применены на давление свыше 6 кг/см² для газопроводов природного газа (см. СНиП 2.04.08-87, табл. 29) из-за наличия уплотнения из резины, кроме того, срок службы резины в торцевых уплотнениях трубопроводов, транспортирующих природный газ, не превышает 5 лет, после чего требуется замена прокладки 5, при этом срок службы металлопластовых труб 10, транспортирующих природный газ, достигает 50 лет; захват фланца 1 накидного осуществляют за коническую поверхность с углом конуса 22°, что, во-первых, лишает смысла иметь указанный конус, предназначенный для более равномерного распределения осевой нагрузки от втулки 3 полиэтиленовой на поперечные витки проволочного поперечного каркаса 11 металлопластовой трубы 10 из-за максимального нагружения фланцем крайних (под фланцем) витков, во-вторых, напряжения смятия в полиэтилене (на фиг. не обозначено) под фланцем 1 накидным для рабочего давления в газопроводе 20…25 кг/см² превышает предел текучести полиэтилена в несколько раз, что приводит к течению полиэтилена и разрушению соединения, в-третьих, между опорной поверхностью фланца 1 накидного и поверхностью уплотнения находится довольно большой слой полиэтилена, имеющий высокий коэффициент линейного расширения, и подверженный значительным температурным деформациям, что снижает начальное давление на прокладку 5 от затяжки резьбовых соединений и с высокой вероятностью может привести к разуплотнению соединения; а также существующие конструкции фланцевого соединения предусматривают предварительно в процессе производства металлопластовых труб 10 установку фланцев 1 накидных на трубу 10 до приварки втулок 3 концевых полиэтиленовых, что вызывает неудобства при хранении и транспортировании труб 10 с установленными фланцами 1 накидными. Предлагаемое фланцевое соединение металлопластовых труб 10, например, для газо- и нефтепроводов между собой, транспортирующих природный газ с рабочим давлением 20…25 кг/см² и сроком службы до 50 лет, не имеют вышеуказанных недостатков, так как применяют гребенчатое уплотнение «полиэтилен высокой плотности - втулка 3 концевая полиэтиленовая», за счет выполнения наружной поверхности втулки 3 концевой полиэтиленовой - резьбовой, а втулки 2 разрезной - с ответной резьбой, с дополнительной прокладкой 5 из полиэтилена низкой плотности, причем прокладка 5 выполнена из более мягкого полиэтилена, которая заполняет микронеровности уплотняемых поверхностей и вызывает эффект самоуплотнения при рабочем давлении внутри трубопровода, при этом срок службы уплотнений из полиэтилена не ниже срока службы металлопластовых труб 10, до 50 лет при рабочем давлении для газопроводов из полиэтилена ПЭ 80 до 30 кг/см² при коэффициенте запаса не менее 2,5, при этом захват фланцев 1 накидных осуществляют за резьбовую наружную поверхность втулки 3 концевой полиэтиленовой через стальную втулку 2 разрезную с ответной резьбой, а все погрешности при изготовлении резьбовой наружной поверхности втулки 3 концевой полиэтиленовой компенсируется посадкой фланца 1 накидного на втулку 2 разрезную по конусу, обеспечивая посадку в резьбе с натягом, в результате предлагаемого фланцевого соединения площадь контакта стальной втулки 2 разрезной, работающая на смятие полиэтилена при осевой нагрузке, увеличена по сравнению с существующими конструкциями в 3-4 раза, что дает возможность создать необходимое начальное давление на уплотняемых поверхностях, имея необходимый запас по напряжениям смятия во втулке 3 концевой полиэтиленовой, результатом примененного захвата фланца 1 накидного за втулку 3 концевую полиэтиленовую по резьбовой наружной поверхности является значительно более равномерное в сравнении с существующими конструкциями распределение осевой нагрузки на поперечные армирующие проволоки каркаса 11 металлопластовой трубы 10, что существенно повышает прочность соединения при осевой нагрузке. Для компенсации снижения начального давления на уплотнительных поверхностях металлопластовых труб 10 между собой в результате релаксации и температурных напряжений в полиэтилене под гайки 7 шпилек 6 и шайб 8 устанавливают пружины 9 тарельчатые, которые сохраняют начальное давление в уплотнении, что препятствует разуплотнению в соединении, а также уменьшают за счет разделения резьбой на малые участки длина свободно деформирующегося от температуры большого слоя полиэтилена между опорной поверхностью фланца 1 накидного и уплотняющей поверхностью, что в несколько раз уменьшает температурные и релаксационные деформации в соединении и повышает надежность в уплотнении.

Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- высокая надежность уплотнения;

- удобство монтажа;

- снижение трудоемкости;

- уменьшение температурных и релаксационных деформаций во фланцевом соединении;

- равномерное распределение осевой нагрузки на поперечные армирующие проволоки каркаса металлопластовой трубы.

Claims (1)

1. Фланцевое соединение металлопластовых труб между собой, содержащее фланец накидной, втулку разрезную, втулку концевую полиэтиленовую, шпильку с гайкой и шайбой, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вставкой промежуточной, прокладкой и пружиной тарельчатой, причем наружная поверхность втулки концевой полиэтиленовой выполнена резьбовой, а втулка разрезная выполнена с ответной резьбой, при этом захват фланца накидного выполнен с помощью резьбовой наружной поверхности втулки концевой полиэтиленовой посредством втулки разрезной с ответной резьбой, пружина тарельчатая установлена под гайки шпилек, а прокладка со вставкой промежуточной - с возможностью сохранения начального давления в уплотнении во фланцевом соединении труб металлопластовых между собой.

   

Images