RU214539U1 - Композитный компенсатор сдвиговых перемещений трубопроводов - Google Patents
Композитный компенсатор сдвиговых перемещений трубопроводов Download PDFInfo
- Publication number
- RU214539U1 RU214539U1 RU2022122301U RU2022122301U RU214539U1 RU 214539 U1 RU214539 U1 RU 214539U1 RU 2022122301 U RU2022122301 U RU 2022122301U RU 2022122301 U RU2022122301 U RU 2022122301U RU 214539 U1 RU214539 U1 RU 214539U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- load
- protective casing
- bearing frame
- compensator
- corrugations
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 230000001681 protective Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims 1
- 125000005373 siloxane group Chemical group [SiH2](O*)* 0.000 claims 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 claims 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 1
- 238000005296 abrasive Methods 0.000 description 1
- 230000035512 clearance Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области трубопроводного транспорта, в частности к компенсаторам для сдвиговых перемещений трубопроводов, работающих в режиме нагружения, в широком диапазоне параметров рабочего тела (газ, нефть, вода и др. продукты). Композитный компенсатор сдвиговых перемещений трубопровода содержит концевые наконечники и выполненный из композиционных материалов сильфон, в составе: силового каркаса, внешнего защитного кожуха и внутреннего химстойкого лейнера, противолежащие концы гофр сильфона герметично соединены с наконечниками. Обращенная от рабочей среды поверхность внутреннего химстойкого лейнера имеет равномерно распределенные по ее длине волнообразные утолщения, жестко сопряжена с гофрированной поверхностью силового каркаса, гофры которого охватывают поверхность утолщений. Внешний защитный кожух жестко сопряжен с концевыми наконечниками, имеет гофрированную поверхность, охватывающую соответствующую поверхность гофр силового каркаса, и сопряжен с ней. Силовой каркас, внешний защитный кожух и внутренний химстойкий лейнер при их сопряжении выполнены в виде разнотолщинной многослойной трубы, изготовленной методом послойной кольцевой намотки арамидных волокон с пропиткой полимерным связующим, длина внутреннего защитного экрана равна заданному рабочему расстоянию между встречно ориентированными торцами концевых наконечников. При реализации полезной модели на основе используемого композиционного материала создан компенсатор в виде единой герметично охватывающей концевые наконечники многослойной трубы с армирующим контуром, обладающей повышенной прочностью на сжатие от внутреннего давления рабочего тела при сохранении гибкости и упругости в осевом и сдвиговом/изгибном направлениях, что повысило эксплуатационную надежность компенсатора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Полезная модель относится к области трубопроводного транспорта, в частности к компенсаторам сдвиговых перемещений трубопроводов, работающих в режиме постоянного или переменного нагружения, в широком диапазоне параметров рабочего тела (газ, нефть, вода и др.)
Известны компенсаторы для сдвиговых перемещений трубопровода, содержащие наконечники, сильфон, внешний и внутренний защитные кожухи (см. патент РФ №176998 ПМ, опубл. 06.02.2018 г, №187352 ПМ, опубл. 01.03.2019 г.).
Техническое решение по патенту №187352 выбрано в качестве ближайшего аналога полезной модели.
Данный компенсатор сдвиговых перемещений трубопровода содержит концевые наконечники и расположенные между ними выполненные из композиционных материалов сильфон, внешний защитный кожух и внутренний защитный экран, противолежащие концы гофр сильфона герметично соединены с наконечниками.
Внутренний защитный экран выполнен в виде трубы и обеспечивает направленное движение транспортируемой среды в трубопроводе, защищает сильфон от попадания в пространство между гофрами сильфона твердых веществ, что увеличивает срок службы компенсатора. Для защиты сильфона от внешних механических повреждений применяется внешний защитный кожух.
Однако данный компенсатор может быть использован только при существенно ограниченном диапазоне компенсации (допустимом диапазоне растяжения-сжатия) не может быть использован в магистральных трубопроводах при высоких давлениях и значительном диапазоне компенсаций (растяжение, сжатие), т.к. ограниченность зазоров между внутренним защитным экраном и наружным защитным кожухом может привести к риску повреждений гофр сильфона.
Техническим результатом полезной модели является создание компенсатора сдвиговых перемещений трубопроводов, имеющего высокую эксплуатационную надежность при значительном диапазоне компенсаций, характерных для магистральных трубопроводов.
Для решения поставленного технического результата предлагается компенсатор для сдвиговых перемещений трубопровода, содержащий стальные соединительные элементы и сильфон из композиционных материалов в составе: силовой каркас, внешний защитный кожух и внутренний химстойкий лейнер, при этом в противолежащие концы сильфона герметично заделаны стальные соединительные элементы, при этом согласно полезной модели, обращенная от рабочей среды поверхность внутреннего лейнера имеет равномерно распределенные по ее длине волнообразные утолщения и при этом жестко сопряжена с гофрированной поверхностью силового каркаса, слои которого повторяют поверхность утолщений, внешний защитный кожух жестко сопряжен с концевыми наконечниками, имеет волнообразную поверхность, охватывающую соответствующую поверхность гофр силового каркаса и сопряжен с ним, при этом силовой каркас, внешний защитный кожух и внутренний химстойкий лейнер при их сопряжении выполнены в виде разнотолщинной многослойной трубы, изготовленной методом послойной кольцевой намотки арамидных волокон с пропиткой полимерным связующим, длина внутреннего химстойкого лейнера равна заданному рабочему расстоянию между встречно ориентированными торцами концевых стальных наконечников.
Согласно полезной модели, соединение каждого конца сильфона на соответствующем наконечнике выполнено в виде зубчатого зацепления и фиксирующей пластины, соединенной с наконечником и имеющей с наружной стороны зубчатое зацепление для соответствующей консоли слоя композитного материала внешнего защитного кожуха.
Согласно полезной модели, в качестве полимерного связующего используют уретановые композиции.
Реализованное в полезной модели конструктивное исполнение композитного компенсатора сдвиговых перемещений трубопроводов в виде единой герметично охватывающей концевые наконечники многослойной трубы с армирующим контуром стойким к абразивному износу, химической и биологической коррозии и обладающей повышенной прочностью к внутреннему давлению рабочего тела при сохранении гибкости и упругости в осевом и сдвиговом/изгибном направлениях.
Анализ известного уровня техники в целом показал, что предлагаемая в полезной модели совокупность конструктивных признаков компенсатора и используемых для его изготовления материалы, их взаимосвязь не известны из уровня техники, и соответствуют критериям полезной модели «новизна» и «промышленная применимость», что подтверждается нижеприведенным описанием.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где на:
рис. 1 показан композитный компенсатор сдвиговых перемещений трубопроводов (поперечное сечение);
рис. 2 - то же, что на рис. 1 фрагмент А;
рис. 3 - то же, что на рис. 1 фрагмент Б.
Композитный компенсатор сдвиговых перемещений трубопроводов, работающих в режиме постоянного и переменного нагружения, содержит концевые наконечники 1 и выполненные из композиционных материалов силовой каркас 2, внешний защитный кожух 3 и внутренний химстойкий лейнер 4.
Концевые наконечники 1 выполнены из металла и предназначены для стыковки, предпочтительно с использованием сварки, с существующими магистральными газо- нефтепроводами или другими трубопроводными системами (не показано).
Внутренний химстойкий лейнер 4 обеспечивает направленное движение транспортируемой среды в трубопроводе, защищает силовой каркас 2 от различных веществ. Внешний защитный кожух 3 обеспечивает защиту силового каркаса 2 от внешних воздействующих факторов (УФ-излучение, вода, биологические повреждения и так далее).
Обращенная к гофрам силового каркаса 2 поверхность внутреннего химстойкого лейнера 4 имеет равномерно распределенные по ее длине волнообразные утолщения 5, жестко сопряжена с гофрированной поверхностью силового каркаса 2. Гофры силового каркаса 2 охватывают поверхность утолщений 5.
Внешний защитный кожух 3 жестко сопряжен с концевыми наконечниками 1, имеет гофрированную поверхность, охватывающую соответствующую поверхность гофр силового каркаса 2 и сопряжен с ней.
Силовой каркас 2, внешний защитный кожух 3 и внутренний химстойкий лейнер 4 при их сопряжении выполнены в виде разнотолщинной многослойной трубы, изготовленной методом послойной кольцевой намотки арамидных волокон с пропиткой полимерным связующим.
Разнотолщинная многослойная труба при формировании последовательно сопряженных между собой слоев образована методом изготовления труб из композиционных материалов по традиционной технологии использования закладной оправки, которую при формировании внутреннего химстойкого лейнера, силового каркаса, внешнего защитного кожуха размещают в полостях концевых наконечников 1, при этом заданное рабочее расстояние между торцами концевых наконечников соответствует рабочей длине «L» внутреннего защитного экрана 4.
При формировании слоя композиционного материала соответствующего образованию гофрированной поверхности силового каркаса его противолежащие концы жестко соединяют с концевыми наконечниками 1 для обеспечения герметичности образуемой системы компенсатора.
Соединение каждого конца силового каркаса на соответствующем наконечнике 1 выполнено в виде зубчатого зацепления 6 и фиксирующей пластины 7, соединенной с наконечником и имеющей с наружной стороны зубчатое зацепление 8 для соответствующей консоли образуемого слоя композитного материала внешнего защитного кожуха 3.
Наличие зубчатых зацеплений при образовании силового каркаса, внешнего защитного кожуха повышает надежность их фиксации относительно наконечников 1, изготовленных из металла.
Использование для изготовления разнотолщинной многослойной трубы, формирующей конструктивную взаимосвязь внутреннего химстойкого лейнера, силового каркаса и внешнего защитного кожуха, методом кольцевой намотки армирующих волокон на основе арамидного материала наиболее оптимально по условиям эксплуатации компенсатора при высоких давлениях до 1000 атм (в зависимости от проходного диаметра) и температур магистральных трубопроводов.
Арамидный материал, на основе которого изготавливаются волокна, имеющие высокую механическую прочность, повышенную температурную устойчивость, эластичность. При реализации полезной модели, предпочтительно, используют гетероциклические, сополимерные, высокомодульные волокна.
При изготовлении разнотолщинной многослойной трубы, формирующей конструктивную взаимосвязь внутреннего химстойкого лейнера, силового каркаса и внешнего защитного кожуха в качестве пропитывающего полимерного связующего, предпочтительно, используют полиуретан. Данное связующее имеет высокую прочность на разрыв и твердость, сравнимую с эпоксидными связующими, но при этом сохраняет эластичные свойства и высокую ударную вязкость, что особенно оптимально по условиям эксплуатации компенсаторов для магистральных трубопроводов, рабочая среда в которых имеет значительные динамические нагрузки и вибрацию.
Выполнение сильфона, формирующего конструктивную взаимосвязь внутреннего химстойкого лейнера, силового каркаса и внешнего защитного кожуха, на основе разной толщины слоев композиционного материала определяется расчетным путем или/и экспериментально с учетом технологических параметров рабочей среды в магистральных трубопроводах, их проходного сечения, а также других факторов, в том числе, технологической среды при эксплуатации магистральных трубопроводов.
Реализуемый по полезной модели композитный компенсатор изготовлен на стандартном оборудовании с использованием известных материалов и технологий.
Использование при реализации полезной модели полимерных композиционных материалов обеспечивает снижение веса композитного компенсатора, повышение его прочности к силовым нагрузкам и обеспечивает возможность их использования на различных типах магистральных трубопроводах без внесения в них каких-либо технологических и конструктивных изменений.
При использовании компенсатора концевые наконечники 1 состыковываются с магистральным трубопроводом и провариваются до достижения герметичного соединения.
Работа компенсатора осуществляется традиционным образом.
Благодаря выполнению химстойкого лейнера, силового каркаса и внешней защитной оболочки в виде единой герметично охватывающей концевые наконечники многослойной трубы обеспечивается формирование относительно концевых наконечником армирующего многослойного контура из последовательно сопряженных по волнообразным гофрам слоев композиционного материала, что способствует равномерному распределению силовых нагрузок со стороны технологической среды трубопроводов в осевом и сдвиговом/изгибном направлениях без существенного изменения гибкости и упругости слоев композиционного материала, формирующего химстойкий лейнер, силовой каркас и защитный кожух, что в целом повышает эксплуатационную надежность композитного компенсатора.
Разработанная полезная модель композитного компенсатора сдвиговых перемещений предназначена для магистральных трубопроводов, предпочтительно, со стандартным диаметром 1420 мм и способна выдерживать рабочие давления до 125 атм (испытательные давления 150 атм), при этом эксплуатационные параметры разработанного гибкого компенсатора существенно превышают существующие аналоги из традиционных материалов:
Осевые перемещения (расширение) 75-105 мм
Осевые перемещения (сжатие) 20-60 мм
Сдвиговые перемещения 40-60 мм
Угловые перемещения до 6°
Claims (3)
1. Композитный компенсатор сдвиговых перемещений трубопровода, содержащий концевые наконечники и выполненный из композиционных материалов сильфон в составе: силового каркаса, внешнего защитного кожуха и внутреннего химстойкого лейнера, противолежащие концы гофр сильфона герметично соединены с наконечниками, отличающийся тем, что обращенная от рабочей среды поверхность внутреннего химстойкого лейнера имеет равномерно распределенные по ее длине волнообразные утолщения, жестко сопряжена с гофрированной поверхностью силового каркаса, гофры которого охватывают поверхность утолщений, внешний защитный кожух жестко сопряжен с концевыми наконечниками, имеет гофрированную поверхность, охватывающую соответствующую поверхность гофр силового каркаса, и сопряжен с ней, силовой каркас, внешний защитный кожух и внутренний химстойкий лейнер при их сопряжении выполнены в виде разнотолщинной многослойной трубы, изготовленной методом послойной кольцевой намотки арамидных волокон с пропиткой полимерным связующим, длина внутреннего защитного лейнера равна заданному рабочему расстоянию между встречно ориентированными торцами концевых наконечников.
2. Компенсатор по п. 1, отличающийся тем, что герметичное соединение каждого конца сильфона на соответствующем наконечнике выполнено в виде зубчатого зацепления и фиксирующей пластины, соединенной с наконечником и имеющей с наружной стороны зубчатое зацепление для соответствующей консоли слоя композитного материала внешнего защитного кожуха.
3. Компенсатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего используют силаксановые материалы, а в качестве армирующего наполнителя – синтетические волокна.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU214539U1 true RU214539U1 (ru) | 2022-11-02 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118361608A (zh) * | 2024-06-05 | 2024-07-19 | 江苏同方机械制造有限公司 | 一种组合装配式煤粉管道补偿装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176998U1 (ru) * | 2017-05-10 | 2018-02-06 | ООО Научно-производственное предприятие "Хортум" | Компенсатор сильфонный |
RU182834U1 (ru) * | 2017-11-28 | 2018-09-04 | Публичное акционерное общество "Московская объединенная энергетическая компания" | Многослойный сильфон |
WO2018228957A1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | Borealis Ag | Expansion joint |
RU187352U1 (ru) * | 2018-08-06 | 2019-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Хортум" | Сильфонный компенсатор |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176998U1 (ru) * | 2017-05-10 | 2018-02-06 | ООО Научно-производственное предприятие "Хортум" | Компенсатор сильфонный |
WO2018228957A1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | Borealis Ag | Expansion joint |
RU182834U1 (ru) * | 2017-11-28 | 2018-09-04 | Публичное акционерное общество "Московская объединенная энергетическая компания" | Многослойный сильфон |
RU187352U1 (ru) * | 2018-08-06 | 2019-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Хортум" | Сильфонный компенсатор |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118361608A (zh) * | 2024-06-05 | 2024-07-19 | 江苏同方机械制造有限公司 | 一种组合装配式煤粉管道补偿装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20020117226A1 (en) | Reinforced corrugated tubing system | |
NO312483B1 (no) | Fleksibelt, lettvekts komposittrör for höytrykks olje- og gassanvendelser | |
RU214539U1 (ru) | Композитный компенсатор сдвиговых перемещений трубопроводов | |
FI85538C (fi) | Speciellt foer transport av kyl- eller koeldvaetskor anvaendbart flexibelt roer. | |
RU2396480C1 (ru) | Сильфонное компенсирующее устройство | |
US5127680A (en) | Pipe joint structure | |
Kagoura et al. | Development of a flexible pipe for pipe-in-pipe technology | |
RU2187746C2 (ru) | Металлический лейнер, металлопластиковый баллон высокого давления (варианты) и способ изготовления металлопластикового баллона высокого давления | |
RU2400664C1 (ru) | Угловой армированный рукав-компенсатор | |
JP2006153239A (ja) | 可撓伸縮継手 | |
RU2122148C1 (ru) | Сильфонный компенсатор деформаций трубопроводов | |
CN118517583A (zh) | 用于海底应用的柔性管的夹紧装置和相关方法 | |
CN209781907U (zh) | 一种深水用非粘结柔性管及其连接接头 | |
RU2354522C2 (ru) | Способ ремонта дефектного участка действующего трубопровода | |
RU2301365C1 (ru) | Уплотнительный шнур | |
RU2328643C1 (ru) | Сильфонный компенсатор для магистральных трубопроводов из композиционного материала | |
RU49946U1 (ru) | Компенсатор | |
RU226895U1 (ru) | Сильфонный компенсатор | |
RU2493469C1 (ru) | Фитинговое соединение | |
Williams | Buckling considerations for U-shaped bellows utilized in flexible metal hoses | |
RU2664275C1 (ru) | Способ повышения прочности трубопровода изнутри | |
SU1689716A1 (ru) | Виброизолирующее компенсационное соединение трубопровода | |
CN209781908U (zh) | 一种深水用非粘结柔性管及其连接接头 | |
JP5384417B2 (ja) | ルーズフランジ式フレア管継手、ルーズフランジ式フレア管継手用鋼管、ルーズフランジ式フレア管継手用鋼管の製造方法及び鋼管の接合方法 | |
RU2146786C1 (ru) | Компенсатор перемещений трубопровода |