RU2422713C1

RU2422713C1 - Electro-insulated connection of pipelines

Info

Publication number: RU2422713C1
Application number: RU2009145545/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Аркадьевич Булдаков (RU); Александр Аркадьевич Булдаков; Максим Ростиславович Караваев (RU); Максим Ростиславович Караваев; Владимир Игоревич Кунашев (RU); Владимир Игоревич Кунашев; Сергей Владимирович Михайлюк (RU); Сергей Владимирович Михайлюк; Владимир Георгиевич Непомнящих (RU); Владимир Георгиевич Непомнящих; Павел Анатольевич Новиков (RU); Павел Анатольевич Новиков; Владимир Николаевич Самойленко (RU); Владимир Николаевич Самойленко; Анатолий Николаевич Токарев (RU); Анатолий Николаевич Токарев; Людмила Ивановна Чикулина (RU); Людмила Ивановна Чикулина
Original assignee: ЗАО "Газкомпозит"
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2011-06-27

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: electro-insulated connection of pipelines consists of metal branches with ring bosses whereon there is formed fastener in form of bush out of composite material, of protective ring out of dielectric material installed between ends of branches and of packing collar out of elastomer material enveloping end sections of branches. Circular recesses are made on the end sections of the branches on their end surfaces; behind the cross section of the recesses to the side of the opposite branch there are made circular projecting sections. The protective ring has a narrow section installed between the circular projecting sections and a convex section put on the circular projecting sections. The packing collar envelopes the protective ring with its internal surface; while with its external surface it contacts surface of a cavity formed with the fastener and ends of the branches. Adjacent surfaces of the projecting sections of the branches ends and the packing collar are glued. ^ EFFECT: increased reliability of pressure tightness of connection under low and high loads. ^ 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области изготовления трубопроводных соединений, выполняемых с применением композитных волокнистых материалов, и может быть использовано при изготовлении узлов соединения труб, предназначенных для электрического секционирования трубопроводов, проходящих в зонах воздействия блуждающих токов, повышения эффективности систем электрохимической защиты трубопроводов.The invention relates to the field of manufacturing pipe connections made using composite fibrous materials, and can be used in the manufacture of pipe connection units designed for electrical sectioning of pipelines passing in areas affected by stray currents, increasing the efficiency of piping electrochemical protection systems.

Известны моноблочные изолирующие соединения производства “RMA”, “SCHUCK”, “NUOVAGIUNGAS”, изготовленные по схеме сварных фланцевых соединений, где в качестве уплотнительных элементов используются кольцевые уплотнения из полимерных материалов различного сечения, в том числе манжеты, требующие обеспечения стабильности величины уплотняемого зазора и начального поджатия, достигаемых за счет высоких жесткостей (материалоемкости) сопрягаемых деталей (Петров Н.Г., Захаров Д.Б., Передерий В.И., Яковлев В.А. Совершенствование конструкций неразъемных электроизолирующих соединений для катодной защиты трубопроводов // Территория нефтегаз. 2008. №6. С.82-85).Known monoblock insulating joints manufactured by “RMA”, “SCHUCK”, “NUOVAGIUNGAS”, manufactured according to the scheme of welded flange joints, where sealing elements are used ring seals from polymer materials of various sections, including cuffs, requiring stability of the size of the sealing gap and initial preload achieved due to the high stiffness (material consumption) of the mating parts (Petrov N.G., Zakharov DB, Perederii V.I., Yakovlev V.A. lektroizoliruyuschih compounds for cathodic protection of pipelines // area petrogas. 2008. №6. S.82-85).

Известно электроизолированное соединение трубопроводов, содержащее металлические патрубки, манжету с полостью из газонепроницаемого материала, силовую оболочку из волокнистого композиционного материала (заявка на полезную модель 98101969/20). Предлагаемое техническое решение не обеспечивает формирование плавного изменения кривизны внутренней поверхности манжеты, что неизбежно приведет к высокой концентрации напряжений в материале манжеты в зонах окончания полости при нагружении внутренним давлением и сокращению срока службы изделия в целом.Known electrically insulated connection of pipelines containing metal pipes, a cuff with a cavity of a gas-tight material, a power shell of a fibrous composite material (application for utility model 98101969/20). The proposed technical solution does not ensure the formation of a smooth change in the curvature of the inner surface of the cuff, which will inevitably lead to a high concentration of stresses in the material of the cuff in the zones of the end of the cavity when loading with internal pressure and reduce the life of the product as a whole.

Известен узел соединения металлических труб, включающий две металлические законцовки с образованием на наружной поверхности каждой из них кольцевых буртов и уложенным на них с охватом буртов армирующего ровинга, пропитанного полимерным связующим (заявка 2002118886/06). В предлагаемом техническом решении не предусмотрена дополнительная герметизация соединения, что ограничивает возможность применения соединения низкими давлениями транспортируемой среды.A known knot of connection of metal pipes, including two metal endings with the formation on the outer surface of each of them annular collars and laid on them with the coverage of the collars of the reinforcing roving impregnated with a polymer binder (application 2002118886/06). The proposed technical solution does not provide for additional sealing of the connection, which limits the possibility of using the connection with low pressures of the transported medium.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является электроизолированное соединение трубопроводов, содержащее металлические патрубки с кольцевыми утолщениями и крепежный элемент в виде втулки из волокнистого композиционного материала, установленным между торцами патрубков защитным кольцом, а концевые участки патрубков охвачены уплотнением, выполненным в виде кольцевой манжеты из газонепроницаемого материала (заявка на изобретение №95118231/06). В предлагаемом техническом решении кольцевая манжета при действии внутреннего давления работает на отрыв от патрубков, что ограничивает применение предлагаемого технического решения малыми типоразмерами трубопроводов либо низкими давлениями транспортируемой среды.The closest technical solution, selected as a prototype, is an electrically insulated pipe connection containing metal pipes with annular thickenings and a fastener in the form of a sleeve made of fiber composite material, a protective ring installed between the ends of the pipes, and the end sections of the pipes are covered by a seal made in the form of an annular cuffs made of gas-tight material (application for invention No. 95118231/06). In the proposed technical solution, the annular cuff under the action of internal pressure works on separation from the nozzles, which limits the application of the proposed technical solution to the small standard sizes of pipelines or low pressures of the transported medium.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности и долговечности работы электроизолирующего узла соединения в широком диапазоне давления транспортируемой среды за счет нового конструктивного исполнения элементов соединения.The technical task of the present invention is to increase the reliability and durability of the electrical insulating connection node in a wide pressure range of the transported medium due to the new design of the connection elements.

Технический результат достигается тем, что электроизолированное соединение трубопроводов, содержащее металлические патрубки с кольцевыми утолщениями, на которых сформирован крепежный элемент в виде втулки из композитного материала, защитное кольцо из диэлектрического материала, установленное между торцами патрубков и уплотнительную манжету из эластомерного материала, охватывающую концевые участки патрубков, выполнено таким образом, что на концевых участках патрубков на их торцевых поверхностях образованы кольцевые углубления, а за сечением углублений в сторону противоположного патрубка выполнены кольцевые выступающие участки, защитное кольцо имеет узкую часть, установленную между кольцевыми выступающими участками и выпуклую часть, насаженную на кольцевые выступающие участки, при этом уплотнительная манжета своей внутренней поверхностью охватывает защитное кольцо, а внешней поверхностью контактирует с поверхностью полости, образованной крепежным элементом и торцами патрубков, и имеет кольцевые выступы, входящие в углубления на торцах патрубков, причем прилегающие поверхности выступающих участков торцев патрубков и уплотнительной поверхности склеены. На краях манжеты с прилеганием к торцам металлических патрубков и крепежному элементу установлены ограничительные кольца из жесткого полимерного материала.The technical result is achieved by the fact that the electrically insulated connection of pipelines containing metal pipes with annular thickenings on which a fastener is formed in the form of a sleeve made of composite material, a protective ring of dielectric material installed between the ends of the pipes and a sealing sleeve of elastomeric material covering the end sections of the pipes is made in such a way that annular recesses are formed on the end sections of the nozzles on their end surfaces, and and the cross section of the recesses towards the opposite nozzle is made of annular protruding sections, the protective ring has a narrow part installed between the annular protruding sections and a convex part, mounted on the annular protruding sections, while the sealing cuff covers the protective ring with its inner surface and contacts the surface with the outer surface cavity formed by the fastener and the ends of the pipes, and has annular protrusions included in the recesses on the ends of the pipes, and when egayuschie surface projecting portions and the ends of the pipes are glued sealing surface. At the edges of the cuff with a fit to the ends of the metal pipes and the fastener, restrictive rings of rigid polymeric material are installed.

Все отличительные признаки в формуле изобретения являются существенными.All the distinguishing features in the claims are essential.

- кольцевые углубления на торцевых поверхностях патрубков и соответствующие выступы на манжете, входящие в углубления на торцах патрубков, исключают возможность радиального смещения прилегающей части манжеты, благодаря чему снижается нагрузка на клеевой шов;- annular recesses on the end surfaces of the nozzles and the corresponding protrusions on the cuff, included in the recesses on the ends of the nozzles, exclude the possibility of radial displacement of the adjacent part of the cuff, thereby reducing the load on the adhesive joint;

- кольцевые выступающие участки на патрубках, обращенные друг к другу, и узкая часть защитного кольца образуют посадочные поверхности, обеспечивающие при сборке взаимное положение патрубков и защитного кольца;- annular protruding sections on the nozzles facing each other, and the narrow part of the protective ring form a seating surface, which ensures the relative position of the nozzles and the protective ring during assembly;

- выпуклая часть защитного кольца является формообразующей для внутренней поверхности манжеты, охватывающей выпуклую часть кольца, и обеспечивает равномерность деформаций при нагружении внутренним давлением;- the convex part of the protective ring is forming for the inner surface of the cuff, covering the convex part of the ring, and ensures uniform deformation when loaded by internal pressure;

- склеивание поверхностей выступающих участков манжеты и соответствующих углублений на торцах патрубков исключает необходимость начального поджатия уплотнительного элемента и обеспечивает работоспособность уплотнения в широком диапазоне изменения начального осевого зазора между патрубками;- bonding the surfaces of the protruding sections of the cuff and the corresponding recesses on the ends of the nozzles eliminates the need for initial preloading of the sealing element and ensures the performance of the seal in a wide range of changes in the initial axial clearance between the nozzles;

- ограничительные кольца из относительно жесткого по сравнению с материалом манжеты полимерного материала предотвращают выдавливание материала манжеты в радиальный зазор между крепежным элементом и патрубком при действии высоких уровней давления.- restrictive rings made of a relatively rigid polymer material compared to the cuff material prevent the cuff material from being squeezed into the radial clearance between the fastener and the nozzle under high pressure levels.

Изобретение поясняется чертежом, представленном на фиг.1, 2.The invention is illustrated by the drawing shown in figure 1, 2.

Изолирующий узел включает: металлические патрубки 1 с кольцевыми утолщениями 2; крепежный элемент (втулка из композитного материала) 3; защитное кольцо 4, состоящее из внутренней узкой 5 и наружной выпуклой 6 частей; манжета 7, клеевой шов 8, ограничительные кольца 9.The insulating assembly includes: metal pipes 1 with annular thickenings 2; fastener (sleeve made of composite material) 3; a protective ring 4, consisting of an inner narrow 5 and an outer convex 6 parts; cuff 7, adhesive seam 8, restrictive rings 9.

Особенность работы узла заключается в следующем.The feature of the node is as follows.

Под действием внутреннего давления транспортируемая среда поступает во внутреннюю полость манжеты и прижимает манжету к ограничивающим его поверхностям, чем препятствует проникновению транспортируемого продукта между торцами патрубков. При этом возникающие в процессе эксплуатации сжимающие, растягивающие и изгибающие нагрузки, действующие на элементы узла, принимает на себя композитная втулка, которая выполняется, исходя из требований по несущей способности.Under the action of internal pressure, the transported medium enters the inner cavity of the cuff and presses the cuff against its bounding surfaces, which prevents the penetration of the transported product between the ends of the nozzles. At the same time, compressive, tensile and bending loads arising during operation acting on the elements of the assembly are assumed by the composite sleeve, which is carried out based on the requirements for bearing capacity.

Проведенные испытания опытного узла изолирующего соединения для трубопровода наружным диаметром 426 мм подтвердили надежность и работоспособность уплотнительного элемента при нагружении статическим и циклическим внутренним давлением в диапазоне от 0 до 700 кг/см².The tests of the test unit of the insulating connection for the pipeline with an outer diameter of 426 mm confirmed the reliability and performance of the sealing element when loaded with static and cyclic internal pressure in the range from 0 to 700 kg / cm ² .

Таким образом, использование изобретения позволит повысить надежность, несущую способность и, соответственно, ресурс работы электроизолирующего соединения трубопроводов.Thus, the use of the invention will improve the reliability, bearing capacity and, accordingly, the service life of the electrically insulating pipe connections.

Claims

1. An electrically insulated pipe connection containing metal nozzles with annular thickenings on which a fastener is formed in the form of a sleeve made of composite material, a protective ring of dielectric material, installed between the ends of the nozzles and a sealing sleeve made of elastomeric material, covering the end sections of the nozzles, characterized in that the end sections of the nozzles are made in such a way that annular recesses are formed on their end surfaces, and deepened beyond the section in the direction of the opposite nozzle, annular protruding sections are made, the protective ring has a narrow part installed between the annular protruding sections and a convex part, mounted on the annular protruding sections, while the sealing cuff covers the protective ring with its inner surface and contacts the cavity surface with the outer surface, formed by the fastener and the ends of the pipes, and has annular protrusions included in the recesses on the ends of the pipes, and the adjacent surface These protruding sections of the ends of the nozzles and the sealing sleeve are glued.

2. An electrically insulated compound according to claim 1, characterized in that at the edges of the cuff with adjacent to the ends of the metal pipes and the fastening element there are restrictive rings made of rigid polymeric material.