RU211311U1

RU211311U1 - Electrofusion coupling

Info

Publication number: RU211311U1
Application number: RU2021133838U
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Коровин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Группа Компаний "Пластик"
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2022-05-31

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к соединениям или фитингам для труб, касается муфты соединительной электросварной, которая может быть использована для соединения и ремонта пластмассовых трубопроводов высокого давления до 3,2 МПа, преимущественно диаметром 500-2000 мм, в том числе для соединения питьевых трубопроводов и газопроводов. Муфта соединительная электросварная содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической втулки с технологическими отверстиями, две электроспирали, установленные внутри корпуса с отступами от края и на расстоянии друг от друга, образующими холодную зону, металлические контакты для подключения сварочного аппарата, установленные в технологических отверстиях и соединенные с концами электроспирали, армирующий слой, выполненный из композиционного материала и расположенный между технологическими отверстиями. При этом каждая электроспираль выполнена в виде отдельной намотки из близко расположенных витков проволоки. Техническим результатом от использования муфты соединительной электросварной является расширение арсенала технических средств, повышение безопасности и сокращение времени производственных работ. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

The proposed utility model relates to connections or fittings for pipes, it concerns an electric-welded coupling, which can be used to connect and repair high-pressure plastic pipelines up to 3.2 MPa, mainly with a diameter of 500-2000 mm, including for connecting drinking pipelines and gas pipelines . SUBSTANCE: electrically welded coupling contains a body made in the form of a cylindrical bushing with process holes, two electric coils installed inside the body with indents from the edge and at a distance from each other, forming a cold zone, metal contacts for connecting a welding machine installed in the process holes and connected to the ends of the electrospiral, a reinforcing layer made of a composite material and located between the technological holes. In this case, each electric spiral is made in the form of a separate winding of closely spaced turns of wire. The technical result from the use of an electrofusion coupling is to expand the arsenal of technical means, increase safety and reduce the time of production work. 8 w.p. f-ly, 3 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к соединениям или фитингам для труб, касается муфты соединительной электросварной, которая может быть использована для соединения и ремонта пластмассовых трубопроводов высокого давления до 3,2 МПа включительно и выше, преимущественно диаметром 500-2000 мм, в том числе для соединения питьевых трубопроводов и газопроводов. The proposed utility model relates to connections or fittings for pipes, relates to an electric-welded coupling, which can be used to connect and repair high-pressure plastic pipelines up to 3.2 MPa inclusive and above, mainly with a diameter of 500-2000 mm, including for connecting drinking pipelines and gas pipelines.

Известна универсальная конусная муфта (RU 148064 U1, кл. F16L 55/17, опубл. 27.11.2014 г.), предназначенная для ремонта трубопроводов, в частности, для ремонта дефектных участков и дефектов сварных швов трубопроводов без остановки перекачки продукта (нефти, газа или воды), а также для усиления сварных швов на стадии строительства трубопроводов. Муфта содержит цилиндрическую внутреннюю поверхность, соответствующую диаметру трубопровода, и металлическую обечайку, выполненную с возможностью установки своей внутренней поверхностью на соответствующую ей внешнюю поверхность муфты. Внешняя поверхность муфты и внутренняя поверхность металлической обечайки выполнены коническими. Муфта состоит из соединяемых между собой двух полумуфт, каждая из которых содержит выступы и пазы, ответные соответственно пазам и выступам другой полумуфты. Муфта выполнена из отвержденного композиционного материала, работающего на сжатие, выбранного из группы: стеклопластик, углепластик, базальтопластик. Металлическая обечайка выполнена из двух полуобечаек, соединенных между собой сварными швами. Длина металлической обечайки меньше длины муфты на 100-200 мм. В рабочем состоянии концы муфты выступают по отношению к концам металлической обечайки. Указанная муфта обеспечивает повышение эксплуатационной надежности отремонтированного трубопровода и доведение его до уровня бездефектного за счет того, что выступы и пазы, выполненные на полумуфтах, и конические внешняя поверхность муфты и внутренняя поверхность металлической обечайки обеспечивают исключение зазоров между муфтой и металлической обечайкой, между трубопроводом и муфтой.A universal cone coupling is known (RU 148064 U1, class F16L 55/17, publ. 27.11.2014), designed for repairing pipelines, in particular, for repairing defective sections and defects in pipeline welds without stopping the pumping of the product (oil, gas or water), as well as to strengthen welds at the stage of pipeline construction. The coupling contains a cylindrical inner surface corresponding to the diameter of the pipeline, and a metal shell, made with the possibility of installation with its inner surface on the outer surface of the coupling corresponding to it. The outer surface of the coupling and the inner surface of the metal shell are made conical. The coupling consists of two coupling halves connected to each other, each of which contains projections and grooves corresponding to the grooves and projections of the other coupling half, respectively. The sleeve is made of a hardened composite material working in compression, selected from the group: fiberglass, carbon fiber, basalt plastic. The metal shell is made of two half-shells interconnected by welded seams. The length of the metal shell is less than the length of the coupling by 100-200 mm. In working condition, the ends of the coupling protrude in relation to the ends of the metal shell. The specified coupling provides an increase in the operational reliability of the repaired pipeline and bringing it to the level of a defect-free one due to the fact that the protrusions and grooves made on the coupling halves, and the conical outer surface of the coupling and the inner surface of the metal shell ensure the elimination of gaps between the coupling and the metal shell, between the pipeline and the coupling .

Недостатком указанной муфты является сложность изготовления из-за наличия множества элементов, которые необходимо соединять между собой, необходимость использования стягивающих элементов, а так же вес, вследствие использования металлической обечайки.The disadvantage of this coupling is the complexity of manufacturing due to the presence of many elements that must be connected to each other, the need to use tightening elements, as well as weight due to the use of a metal shell.

Известна муфта для ремонта трубопровода (RU 130034 U1, кл. F16L 55/18, F16L 55/175, опубл. 10.07.2013 г.), использующаяся при ремонте эксплуатирующихся трубопроводов с дефектами, преимущественно трещиноподобными, в частности эксплуатирующихся газопроводов, нефтепроводов, которая содержит две полуобечайки, соединенные между собой по продольным участкам склеиванием или болтовыми соединениями. Каждая полуобечайка выполнена трехслойной, причем внутренний слой выполнен из углепластика, а наружные слои из стеклопластика. Обеспечивается снижение пожароопасности и повышение технологичности процесса ремонта трубопровода.A known coupling for pipeline repair (RU 130034 U1, class F16L 55/18, F16L 55/175, publ. contains two half-shells interconnected along the longitudinal sections by gluing or bolted connections. Each half-shell is made of three layers, with the inner layer made of carbon fiber, and the outer layers of fiberglass. EFFECT: reduction of fire hazard and improvement of manufacturability of the pipeline repair process.

Недостатком указанной муфты является наличие механических болтовых соединений, вследствие чего трубопровод не представляет единую монолитную конструкцию. Наличие механических болтовых соединений это всегда слабое место - так как необходимо их постоянно подтягивать, так как резьбовое соединение со временем ослабляется, но это не всегда возможно - так как трубопроводы могут быть труднодоступны и находиться под землей или под водой. Склеивание данной муфты на объекте также не всегда возможно, а выполнить его без нарушения технологии - на строительном объекте почти невыполнимая задача. К тому же клеевое соединение обладает меньшей прочностью, чем монолитное соединение.The disadvantage of this coupling is the presence of mechanical bolted connections, as a result of which the pipeline does not represent a single monolithic structure. The presence of mechanical bolted connections is always a weak point - since it is necessary to constantly tighten them, since the threaded connection loosens over time, but this is not always possible - since pipelines can be difficult to access and be underground or under water. Gluing this coupling on the site is also not always possible, and to perform it without violating the technology is an almost impossible task on a construction site. In addition, the adhesive joint has less strength than a monolithic joint.

Самым частым дефектом соединения при помощи муфт с закладными электронагревателями согласно ГОСТ Р 54792-2011 «Дефекты в сварных соединениях термопластов» при сварке является замыкание витков спирали ввиду неплотного прилегания муфты к свариваемой трубе непосредственно при сварке. The most common defect in the connection using couplings with embedded electric heaters according to GOST R 54792-2011 “Defects in thermoplastic welded joints” during welding is the closure of the spiral turns due to the loose fit of the coupling to the pipe being welded directly during welding.

Использование в качестве армирования металла приводит к коррозии, повреждению самой муфты при сварке и впоследствии распространению трещин как на самой муфте, так и на трубопроводе, а также увеличивает вес изделия. Кроме этого, коэффициент линейного термического расширения у металлов в 10-20 раз выше, чем у углепластика.The use of metal as a reinforcement leads to corrosion, damage to the coupling itself during welding and subsequently the propagation of cracks both on the coupling itself and on the pipeline, and also increases the weight of the product. In addition, the linear thermal expansion coefficient of metals is 10-20 times higher than that of carbon fiber.

Использование в качестве элемента упрочнения ленточного бандажа имеет недостатки в виду неравномерного распределения давления на муфту и только частично перекрывает зону нагрева электроспирали вследствие чего, как правило, и возникают дефекты сварки - короткое замыкание между витками спирали.The use of a tape bandage as a strengthening element has disadvantages in view of the uneven distribution of pressure on the coupling and only partially covers the heating zone of the electric coil, as a result of which, as a rule, welding defects occur - a short circuit between the coil turns.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемой полезной модели является муфта соединительная электросварная, защищенная патентом RU 200106 U1, кл. F16L 47/00, опубл. 06.10.2020 г., принятая за ближайший аналог (прототип).The closest in technical essence and achieved technical result to the proposed utility model is an electric-welded coupling, protected by patent RU 200106 U1, cl. F16L 47/00, publ. 10/06/2020, taken as the closest analogue (prototype).

Муфта по прототипу содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической втулки с технологическими отверстиями, две электроспирали, выполненные из металлической проволоки и установленные внутри корпуса. При этом электроспирали содержат две намотки, каждая из которых состоит из близко расположенных витков проволоки, последовательно соединенные между собой и выполненные друг от друга на расстоянии и с отступом от краев. При этом отступы от краев корпуса и расстояние между намотками электроспирали, а также расстояние между электроспиралями образуют холодные зоны. Металлические контакты для подключения сварочного аппарата установлены в технологических отверстиях и соединены с концами электроспирали. Армирующий слой выполнен из композиционного материала и расположен над электроспиралью между контактами для подключения сварочного аппарата. Использование указанной муфты обеспечивает повышение качества и надежности соединения трубопроводов, в том числе армированных трубопроводов высокого давления до 3,2 МПа включительно и выше. Наличие контактов для подключения сварочного аппарата с двух сторон корпуса позволяет использовать два сварочных аппарата одновременно для двухкратного ускорения процесса сварки соединения. The prototype clutch contains a housing made in the form of a cylindrical sleeve with technological holes, two electric coils made of metal wire and installed inside the housing. At the same time, the electric spirals contain two windings, each of which consists of closely spaced turns of wire, connected in series with each other and made from each other at a distance and indented from the edges. In this case, the indents from the edges of the housing and the distance between the windings of the electric coil, as well as the distance between the electric coils, form cold zones. Metal contacts for connecting the welding machine are installed in the technological holes and connected to the ends of the electric coil. The reinforcing layer is made of a composite material and is located above the electric coil between the contacts for connecting the welding machine. The use of this coupling provides an increase in the quality and reliability of the connection of pipelines, including reinforced high-pressure pipelines up to 3.2 MPa inclusive and higher. The presence of contacts for connecting a welding machine on both sides of the body allows you to use two welding machines at the same time to double the speed of the joint welding process.

Однако муфта по прототипу не лишена недостатков. Для сварки муфт больших диаметров (500-2000 мм) с использованием спиралей, состоящих из двух намоток соединенных между собой проволокой, требуется более высокая мощность сварочного оборудования и, соответственно, небезопасное для человека напряжение (свыше 48 В). Кроме этого, муфту по прототипу так же невозможно использовать при раструбном соединении трубопроводов, когда одна часть муфты приваривается к трубе на поверхности или в цеховых условиях, затем собранное изделие укладывается в траншею, а гладкий конец трубы вставляется в сформированный с помощью муфты раструб и соединение сваривается. However, the coupling of the prototype is not without drawbacks. For welding couplings of large diameters (500-2000 mm) using spirals consisting of two windings interconnected by wire, a higher power of welding equipment is required and, accordingly, voltage unsafe for humans (over 48 V). In addition, the coupling according to the prototype also cannot be used for socket connection of pipelines, when one part of the coupling is welded to the pipe on the surface or in workshop conditions, then the assembled product is placed in a trench, and the smooth end of the pipe is inserted into the socket formed using the coupling and the joint is welded .

В задачу полезной модели положено усовершенствование муфты соединительной электросварной.The objective of the utility model is to improve the electrofusion coupling.

Техническим результатом от использования муфты соединительной электросварной является расширение арсенала технических средств, повышение безопасности и сокращение времени производственных работ. The technical result from the use of an electrofusion coupling is to expand the arsenal of technical means, increase safety and reduce the time of production work.

Это достигается тем, что в муфте соединительной электросварной, содержащей корпус, выполненный в виде цилиндрической втулки с технологическими отверстиями, две электроспирали, установленные внутри корпуса с отступами от края и на расстоянии друг от друга, образующими холодную зону, металлические контакты для подключения сварочного аппарата, установленные в четырех технологических отверстиях и соединенные с концами электроспиралей, армирующий слой, выполненный из композиционного материала и расположенный между технологическими отверстиями, каждая электроспираль выполнена в виде отдельной намотки из близко расположенных витков проволоки; корпус выполнен диаметром 500-2000 мм; электроспирали выполнены из медной или нихромовой проволоки; контакты выполнены в виде штырей цилиндрической формы диаметром 4,0 мм или 4,7 мм из меди или из латуни; в качестве композиционного материала армирующего слоя используется арамидное волокно, или углеволокно, или стекловолокно, или их смесь, для связи волокон используется эпоксидная смола; армирующий слой выполнен толщиной 0,4-30 мм; корпус выполнен из пластмассы - полиэтилена марок ПЭ100, ПЭ100-RC, полиамида, полиэтилена повышенной термостойкости марки PE-RT или из полипропилена марки PP-RCT; коэффициент линейного термического расширения у армирующего слоя в 30-100 раз ниже, чем у полимерного материала, из которого выполнен корпус.This is achieved by the fact that in the electrowelded coupling, containing a body made in the form of a cylindrical sleeve with technological holes, two electric coils installed inside the body with indents from the edge and at a distance from each other, forming a cold zone, metal contacts for connecting the welding machine, installed in four technological holes and connected to the ends of the electrospirals, a reinforcing layer made of a composite material and located between the technological holes, each electrospiral is made in the form of a separate winding of closely spaced turns of wire; the body is made with a diameter of 500-2000 mm; electrospirals are made of copper or nichrome wire; contacts are made in the form of cylindrical pins with a diameter of 4.0 mm or 4.7 mm made of copper or brass; as a composite material of the reinforcing layer, aramid fiber, or carbon fiber, or glass fiber, or a mixture thereof is used; epoxy resin is used to bond the fibers; the reinforcing layer is made with a thickness of 0.4-30 mm; the body is made of plastic - polyethylene grades PE100, PE100-RC, polyamide, high-temperature polyethylene grade PE-RT or polypropylene grade PP-RCT; the coefficient of linear thermal expansion of the reinforcing layer is 30-100 times lower than that of the polymeric material from which the body is made.

На фиг. 1 представлен общий вид муфты соединительной электросварной.In FIG. 1 shows a general view of the electrofusion coupling.

На фиг. 2 представлен вид сверху муфты соединительной электросварной.In FIG. 2 shows a top view of the electrofusion coupling.

На фиг. 3 представлен продольный разрез муфты соединительной электросварной.In FIG. 3 shows a longitudinal section of an electrofusion coupling.

Конструктивно муфта соединительная электросварная на фиг. 1-3 содержит:Structurally, the electric-welded coupling in Fig. 1-3 contains:

1 - корпус;1 - body;

2 - электроспирали;2 - electrospirals;

3 - контакты для подключения сварочного аппарата;3 - contacts for connecting a welding machine;

4 - армирующий слой.4 - reinforcing layer.

Корпус 1 выполнен в виде цилиндрической втулки, например, из пластмассы - полиэтилена марок ПЭ100, ПЭ100-RC, из полиамида или из полиэтилена повышенной термостойкости марки PE-RT, или из полипропилена марки PP-RCT. Сверху в корпусе 1 выполнены четыре технологических отверстия. The body 1 is made in the form of a cylindrical sleeve, for example, made of plastic - polyethylene grades PE100, PE100-RC, polyamide or high-temperature polyethylene grade PE-RT, or polypropylene grade PP-RCT. Four technological holes are made from above in the body 1.

Внутри корпуса 1 с отступом от краев и на расстоянии друг от друга установлены электроспирали 2. Каждая электроспираль 2 выполнена в виде отдельной намотки из близко расположенных витков металлической проволоки. Отступы от краев и расстояние между электроспиралями 2 образуют холодную зону. Inside the housing 1, indented from the edges and at a distance from each other, electric spirals 2 are installed. Each electric spiral 2 is made in the form of a separate winding of closely spaced turns of metal wire. The margins from the edges and the distance between the electric coils 2 form a cold zone.

Электроспирали 2 могут быть выполнены, например, из медной или нихромовой проволоки.Electrospirals 2 can be made, for example, of copper or nichrome wire.

Контакты для подключения сварочного аппарата 3 установлены в технологических отверстиях корпуса 1 и соединены с концами электроспиралей 2. Contacts for connecting the welding machine 3 are installed in the technological holes of the body 1 and connected to the ends of the electric coils 2.

Контакты для подключения сварочного аппарата 3 выполнены в виде штырей цилиндрической формы диаметром 4,0 мм или 4,7 мм, например, из меди или из латуни.The contacts for connecting the welding machine 3 are made in the form of cylindrical pins with a diameter of 4.0 mm or 4.7 mm, for example, made of copper or brass.

Армирующий слой 4 выполнен из композиционного материала и расположен над электроспиралью 2 между контактами для подключения сварочного аппарата.The reinforcing layer 4 is made of a composite material and is located above the electric coil 2 between the contacts for connecting the welding machine.

В качестве композиционного материала используется, например, арамидное волокно, или карбон (углеволокно), или стекловолокно, или смесь указанных материалов. As a composite material, for example, aramid fiber, or carbon (carbon fiber), or glass fiber, or a mixture of these materials is used.

Для связи волокон используется эпоксидная смола.Epoxy resin is used to bind the fibers.

Армирующий слой 4 выполнен толщиной 0,4-30 мм.The reinforcing layer 4 is made with a thickness of 0.4-30 mm.

Сборку предлагаемой полезной модели осуществляют следующим образом.Assembly of the proposed utility model is carried out as follows.

Изготавливают корпус 1 с четырьмя технологическими отверстиями, выполненными сверху на одной стороне корпуса 1, по два с каждой стороны, на термопласт автомате методом литья под давлением для диаметра до 225 мм включительно или методом экструзии для диаметров свыше 225 мм с последующей механической обработкой корпуса муфты. Электроспирали 2 устанавливают внутри корпуса 1 с отступом от краев путем намотки металлической проволоки, например, медной или нихромовой. При этом электроспирали 2 выполняют в виде намоток из близко расположенных витков металлической проволоки, на расстоянии друг от друга. Отступы от краев и расстояние между электроспиралями 2 образуют холодную зону. Контакты для подключения сварочного аппарата 3 выполняют в виде штырей цилиндрической формы, например, диаметром 4,0 мм или 4,7 мм из меди или латуни. В технологические отверстия корпуса 1 устанавливают контакты для подключения сварочного аппарата 3. Соединяют концы электроспиралей 2 с контактами для подключения сварочного аппарата 3. Затем на внешнюю поверхность корпуса 1 между контактами для подключения сварочного аппарата 3 наносят армирующий слой 4. Армирующий слой 4 выполняют из композитного материла, методом перекрестной намотки для муфт диаметром до 225 мм включительно, или сеткой с ромбовидными ячейками для диаметров свыше 225 мм. В качестве композитного материала используют, например, арамидное волокно, или карбон (углеволокно), или стекловолокно, или смесь указанных веществ. Количество исходных компонентов выбирают в зависимости от требуемых характеристик конечного продукта. Для связи волокон используют связующий материал - эпоксидную смолу. Армирующий слой 4 выполняют толщиной 0,4-30 мм в зависимости от характеристик соединяемого трубопровода - его диаметра и рабочего давления.Body 1 is made with four technological holes made from above on one side of body 1, two on each side, on a thermoplastic machine by injection molding for diameters up to 225 mm inclusive or by extrusion for diameters over 225 mm, followed by machining of the coupling body. Electric spirals 2 are installed inside the housing 1 indented from the edges by winding a metal wire, for example, copper or nichrome. In this case, the electric spirals 2 are made in the form of windings from closely spaced turns of a metal wire, at a distance from each other. The margins from the edges and the distance between the electric coils 2 form a cold zone. The contacts for connecting the welding machine 3 are made in the form of cylindrical pins, for example, with a diameter of 4.0 mm or 4.7 mm, made of copper or brass. Contacts for connecting the welding machine 3 are installed in the technological openings of the housing 1. The ends of the electric spirals 2 are connected to the contacts for connecting the welding machine 3. Then, a reinforcing layer 4 is applied to the outer surface of the housing 1 between the contacts for connecting the welding machine 3. The reinforcing layer 4 is made of a composite material , by the method of cross winding for couplings with a diameter up to 225 mm inclusive, or a grid with diamond-shaped cells for diameters over 225 mm. As a composite material, for example, aramid fiber, or carbon (carbon fiber), or glass fiber, or a mixture of these substances is used. The number of initial components is chosen depending on the required characteristics of the final product. To connect the fibers, a binder material is used - epoxy resin. The reinforcing layer 4 is made with a thickness of 0.4-30 mm, depending on the characteristics of the connected pipeline - its diameter and operating pressure.

На корпус 1 наклеивают термонаклейку - средство визуального контроля процесса сварки, которая меняет цвет, когда произведен нагрев муфты до заданной температуры и произведена сварка.A thermal sticker is glued onto the body 1 - a means of visual control of the welding process, which changes color when the coupling is heated to a predetermined temperature and welding is performed.

Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.The proposed utility model works as follows.

Предлагаемую конструкцию муфты соединительной электросварной используют преимущественно на трубопроводах, диаметром 500-2000 мм. В корпус 1 с двух сторон устанавливают трубы, которые необходимо соединить. Сварочный аппарат подключают к контактам для подключения сварочного аппарата 3. Со сварочного аппарата подают напряжение на электроспирали 2, установленные внутри корпуса 1. В процессе сварки корпус 1 с помощью электроспиралей 2 нагревается, вследствие чего снижается его кольцевая жесткость SN. Армирующий слой 4, нанесенный на внешнюю поверхность корпуса 1 над электроспиралями 2 между контактами для подключения сварочного аппарата 3, препятствует расширению корпуса 1 наружу, его деформации, а также предотвращает перемещение электроспиралей 2. При этом за счет наличия «холодных зон» в виде отступов от краев корпуса 1 и расстояния между намотками электроспиралей 2 расплавленная пластмасса не вытекает наружу за пределы корпуса 1, а поступает внутрь корпуса 1, обволакивает поверхности свариваемых труб по всей окружности, тем самым устраняя зазоры между трубами и корпусом 1, создает необходимое давление для соединения труб между собой (для сварки необходимо одновременно достичь требуемого давления и температуры). The proposed design of the electrically welded coupling is used mainly on pipelines with a diameter of 500-2000 mm. In case 1, pipes are installed on both sides, which must be connected. The welding machine is connected to the contacts for connecting the welding machine 3. From the welding machine, voltage is applied to the electric spirals 2 installed inside the housing 1. In the process of welding, the housing 1 is heated by means of the electric spirals 2, as a result of which its ring stiffness SN is reduced. The reinforcing layer 4, applied to the outer surface of the body 1 above the electric coils 2 between the contacts for connecting the welding machine 3, prevents the expansion of the body 1 outward, its deformation, and also prevents the electric coils 2 from moving. At the same time, due to the presence of "cold zones" in the form of indents from the edges of the body 1 and the distance between the windings of the electric coils 2, the molten plastic does not flow out outside the body 1, but enters the body 1, envelops the surfaces of the pipes to be welded around the entire circumference, thereby eliminating the gaps between the pipes and the body 1, creates the necessary pressure to connect the pipes between (for welding it is necessary to reach the required pressure and temperature at the same time).

Выполнение армирующего слоя 4 из композитного материала исключает коррозию и повреждение корпуса 1 и ведет к равномерному прижатию всей зоны нагрева к трубе и соответственно превосходно сваривается с трубой, способствует наиболее плотному прилеганию муфты к свариваемой трубе, проведению сварки без дефектов. Это связано с тем, что коэффициент линейного термического расширения у армирующего слоя 4 в 30-100 раз ниже, чем у полимерных материалов, из которого выполнен корпус 1. Характеристики полимерных материалов, используемых при изготовлении муфты соединительной электросварной, представлены в таблице 1.The implementation of the reinforcing layer 4 of a composite material eliminates corrosion and damage to the body 1 and leads to a uniform pressing of the entire heating zone to the pipe and, accordingly, perfectly welds with the pipe, contributes to the tightest fit of the coupling to the pipe being welded, welding without defects. This is due to the fact that the coefficient of linear thermal expansion of the reinforcing layer 4 is 30-100 times lower than that of the polymeric materials from which the body 1 is made. The characteristics of the polymeric materials used in the manufacture of the electrofusion coupling are presented in Table 1.

Таблица 1 Table 1

Характеристики полимерных материалов, используемых в муфте соединительной электросварнойCharacteristics of the polymeric materials used in the electrofusion coupling

МатериалMaterial Средний коэффициент линейного расширения, 10⁵ K^-1 Average coefficient of linear expansion, 10 ⁵ K ^-1 Модуль упругости при растяжении, ГПаTensile modulus, GPa Предел прочности при растяжении, МПаTensile strength, MPa Полиэтилен высокой плотностиHigh density polyethylene 17-5517-55 0,55-0,650.55-0.65 13-3013-30 ПолипропиленPolypropylene 11-1811-18 0,8-1,180.8-1.18 24-3924-39 Полиамид ПА12Polyamide PA12 12-3012-30 1,2-1,61.2-1.6 45-5545-55 Стеклопластикfiberglass 0,8-2,50.8-2.5 6969 19201920 Карбон (углепластик)Carbon (CFRP) 0,08-0,120.08-0.12 120-130120-130 780-1800780-1800

Также наличие армирующего слоя 4 позволяет сваривать пластмассовые армированные трубы высокого давления, произведенные из того же материала, что и сам корпус 1 без снижения рабочего давления трубопровода, что позволяет распространить технологию сварки с использованием муфт с электроспиралью на трубопроводы высокого давления до 3,2 МПа и выше, для которых использование технологии электромуфтовой сварки ранее не было возможным. Also, the presence of a reinforcing layer 4 makes it possible to weld high-pressure plastic reinforced pipes made from the same material as the body 1 itself without reducing the working pressure of the pipeline, which makes it possible to extend the welding technology using electrocoil couplings to high-pressure pipelines up to 3.2 MPa and above, for which the use of electrofusion welding technology was previously not possible.

При соединении данной муфтой пластмассовых трубопроводов с внутренним слоем, армированным синтетическими нитями или стекловолокном не происходит выход армирующего слоя трубы на поверхность и его последующая коррозия, в отличие от соединения путем сварки встык, в результате которой внутренний армирующий слой выходит на поверхность, что приводит к коррозии армирующего слоя при контакте с внешней средой. Полимерные трубопроводы высокого давления с внутренним армирующим слоем из металла без снижения прочностных характеристик трубопровода возможно сварить только с использованием данной муфты, так как для них на данный момент не доступны существующие технологии сварки и применяется только соединение с помощью механических муфт.When this coupling is connected to plastic pipelines with an inner layer reinforced with synthetic threads or fiberglass, the reinforcing layer of the pipe does not come out to the surface and its subsequent corrosion, in contrast to the connection by butt welding, as a result of which the inner reinforcing layer comes to the surface, which leads to corrosion reinforcing layer in contact with the external environment. High-pressure polymer pipelines with an internal reinforcing metal layer without reducing the strength characteristics of the pipeline can only be welded using this coupling, since existing welding technologies are not currently available for them and only mechanical couplings are used.

Соединение с помощью данной муфты не приводит к уменьшению проходного сечения трубопровода в отличие от других методов соединения и выдерживает давление не менее чем на 25% выше чем сам трубопровод.The connection with this coupling does not lead to a decrease in the flow area of the pipeline, unlike other connection methods, and withstands a pressure of at least 25% higher than the pipeline itself.

Так же данная муфта может применяться для упрочнения стыкового соединения армированной пластмассовой трубы. Помимо сварки встык для сварки армированного трубопровода используется электросварная армированная муфта. Сразу 2 преимущества - защита от внешней агрессивной среды армирующего слоя и дополнительное упрочнение соединения. В результате чего соединение становится самой сильной частью трубопровода.Also, this coupling can be used to strengthen the butt joint of a reinforced plastic pipe. In addition to butt welding, an electrofusion reinforced sleeve is used for welding reinforced pipelines. Immediately 2 advantages - protection from the external aggressive environment of the reinforcing layer and additional strengthening of the connection. As a result, the connection becomes the strongest part of the pipeline.

Также предлагаемая конструкция муфты делает возможным ее использование при раструбном соединении трубопроводов, когда для ускорения производственных работ подают напряжение на электроспираль 2, установленную с одной стороны корпуса 1, и осуществляют нагрев сначала одной части муфты, приваривая ее к трубе на поверхности или в цеховых условиях, а затем собранное изделие укладывают в траншею, гладкий конец другой трубы вставляют в сформированный с помощью муфты раструб, подают напряжение на электроспираль 2, установленную с другой стороны корпуса 1, и соединение сваривают. Also, the proposed design of the coupling makes it possible to use it in the socket connection of pipelines, when, in order to speed up production work, voltage is applied to the electric coil 2 installed on one side of the housing 1, and first one part of the coupling is heated, welding it to the pipe on the surface or in workshop conditions, and then the assembled product is laid in a trench, the smooth end of the other pipe is inserted into the socket formed with the help of a coupling, voltage is applied to the electric coil 2 installed on the other side of the body 1, and the joint is welded.

Использование двух электроспиралей, выполненных в виде отдельных намоток из близко расположенных витков проволоки, позволяет применять для сварки оборудование невысокой мощности и безопасное для человека напряжение (до 48 вольт), что обеспечивает повышение безопасности выполняемых работ. The use of two electric spirals, made in the form of separate windings of closely spaced turns of wire, makes it possible to use low-power equipment and safe voltage for humans (up to 48 volts) for welding, which ensures an increase in the safety of the work performed.

Ниже представлены примеры конкретного осуществления предлагаемой полезной модели.Below are examples of specific implementation of the proposed utility model.

Пример 1.Example 1

Сварка трубопровода высокого давления до 3,2 МПа, диаметром 500 мм с помощью муфты соединительной электросварной по прототипу.Welding of a high-pressure pipeline up to 3.2 MPa, 500 mm in diameter using a prototype electrofusion coupling.

Для сварки использовали муфту соединительную электросварную с корпусом из полиэтилена марки ПЭ100, с армирующим слоем из арамидного волокна, толщиной 8 мм. В траншее в корпус 1 муфты с двух сторон устанавливали соединяемые трубы. Сварочный аппарат подключали к контактам для подключения сварочного аппарата 3 и подавали напряжение 96 В на электроспирали 2, содержащие две намотки, каждая из которых состоит из близко расположенных витков проволоки, соединенные между собой проволокой, установленные с двух сторон внутри корпуса 1 с отступом от края на расстоянии друг от друга. Сварку осуществляли в течение 28 мин. Общее время производственных работ составило 187 мин.For welding, an electric-welded coupling with a body made of polyethylene grade PE100, with a reinforcing layer of aramid fiber, 8 mm thick was used. Connected pipes were installed in the trench in the housing 1 of the coupling on both sides. The welding machine was connected to the contacts for connecting the welding machine 3 and a voltage of 96 V was applied to the electric spirals 2 containing two windings, each of which consists of closely spaced turns of wire connected to each other by a wire, installed on both sides inside the housing 1 with an indent from the edge by distance from each other. Welding was carried out for 28 min. The total production time was 187 minutes.

Пример 2.Example 2

Сварка трубопровода высокого давления до 3,2 МПа, диаметром 500 мм с помощью муфты соединительной электросварной предлагаемой конструкции.Welding of a high-pressure pipeline up to 3.2 MPa, with a diameter of 500 mm using an electrowelded coupling of the proposed design.

Для сварки использовали муфту соединительную электросварную с корпусом из полиэтилена марки ПЭ100, с армирующим слоем из арамидного волокна, толщиной 8 мм. В производственном цеху сваривали одну часть муфты с одной из соединяемых труб, подавая напряжение 40 В на электроспираль 2, установленную с одной стороны корпуса 1. Собранное изделие укладывали в траншею, гладкий конец другой трубы вставляли в сформированный с помощью муфты раструб, подавали напряжение 40 В на электроспираль 2, установленную с другой стороны корпуса 1. Сварку осуществляли в течение 24 минут. Общее время производственных работ составило 80 минут.For welding, an electric-welded coupling with a body made of polyethylene grade PE100, with a reinforcing layer of aramid fiber, 8 mm thick was used. In the production workshop, one part of the coupling was welded to one of the pipes to be connected, applying a voltage of 40 V to the electric coil 2 installed on one side of the housing 1. The assembled product was placed in a trench, the smooth end of the other pipe was inserted into the socket formed using the coupling, a voltage of 40 V was applied on the electrospiral 2 installed on the other side of the housing 1. Welding was carried out for 24 minutes. The total production time was 80 minutes.

Представленные примеры показывают, что предлагаемая конструкции муфты соединительной электросварной позволяет применять для сварки оборудование невысокой мощности, сокращает время производственных работ.The presented examples show that the proposed design of the electric-welded coupling allows the use of low-power equipment for welding, reduces the time of production work.

Claims

1. Electrically welded coupling, containing a housing made in the form of a cylindrical sleeve with technological holes, two electric coils installed inside the housing with indents from the edge and at a distance from each other, forming a cold zone, metal contacts for connecting a welding machine installed in four technological holes and connected to the ends of the electrospirals, a reinforcing layer made of a composite material and located between the technological holes, characterized in that each electrospiral is made in the form of a separate winding of closely spaced turns of wire.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the housing is made with a diameter of 500-2000 mm.

3. Coupling according to claim 1, characterized in that the electric coils are made of copper or nichrome wire.

4. Coupling according to claim 1, characterized in that the contacts are made in the form of cylindrical pins with a diameter of 4.0 mm or 4.7 mm made of copper or brass.

5. Coupling according to claim 1, characterized in that aramid fiber, or carbon fiber, or glass fiber, or a mixture thereof is used as the composite material of the reinforcing layer, epoxy resin is used to connect the fibers.

6. Coupling according to claim 1, characterized in that the reinforcing layer is made with a thickness of 0.4-30 mm.

7. Coupling according to claim 1, characterized in that the body is made of plastic - polyethylene grades PE100, PE100-RC, polyamide, high-temperature polyethylene grade PE-RT or polypropylene grade PP-RCT.

8. Coupling according to claim 1, characterized in that the coefficient of linear thermal expansion of the reinforcing layer is 30-100 times lower than that of the polymer material from which the body is made.