RU2750744C1 - All-in-one high-pressure hose connection - Google Patents

All-in-one high-pressure hose connection Download PDF

Info

Publication number
RU2750744C1
RU2750744C1 RU2020139352A RU2020139352A RU2750744C1 RU 2750744 C1 RU2750744 C1 RU 2750744C1 RU 2020139352 A RU2020139352 A RU 2020139352A RU 2020139352 A RU2020139352 A RU 2020139352A RU 2750744 C1 RU2750744 C1 RU 2750744C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sleeve
nipple
hoses
layer
pressure
Prior art date
Application number
RU2020139352A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Идрис Зилфикарович Даштиев
Федор Владиленович Емельянов
Алексей Алексеевич Ефремов
Александр Алексеевич Кульков
Александр Федорович Разин
Original Assignee
Акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения filed Critical Акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения
Priority to RU2020139352A priority Critical patent/RU2750744C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2750744C1 publication Critical patent/RU2750744C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L33/00—Arrangements for connecting hoses to rigid members; Rigid hose connectors, i.e. single members engaging both hoses

Abstract

FIELD: mechanical engineering.SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering, in particular concerns reinforced high-pressure hoses with a sealing elastomeric inner shell, a metal nipple, power and bandage layers. The metal nipple of the sleeve contains annular projections placed concentrically on the surface of a thin-walled shell having the shape of a truncated cone with an annular platform across the axis of the nipple outwards. The invention can be used for the production of high-pressure hoses, for example, for the oil and gas industries.EFFECT: ease of fabrication, reliability, and possibility of replacing high-pressure metal hoses with PCM hoses, including flexible ones that can work at an internal pressure of 100 MPa or more.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для производства армированных гибких рукавов высокого давления.The invention relates to mechanical engineering and can be used for the production of reinforced flexible high pressure hoses.

Существующие гибкие рукава высокого давления представляют собой многокомпонентные системы, состоящие в основном из следующих частей: гибкий армированный рукав и стальные законцовки, предназначенные для присоединения в систему и соединения с гибким рукавом. Недостатком таких гибких рукавов высокого давления является недостаточная надежность и потери герметичности в соединении стальные законцовки - гибкий рукав [см. книгу Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М.: «Машиностроение, 1971 г., стр. 531].Existing high pressure flexible hoses are multi-component systems, consisting mainly of the following parts: a flexible reinforced hose and steel ends designed to be connected to the system and connected to the flexible hose. The disadvantage of such flexible high-pressure hoses is the lack of reliability and loss of tightness in the connection of steel ends - flexible hose [see. book by T.M. Basht Engineering hydraulics. M .: "Mechanical engineering, 1971, p. 531].

Конструкция известного соединения по патенту РФ 2355937, MITK7 F16L 33/207, публ. 20.05.2009 г. представляет собой следующее: на наружной поверхности армированного рукава установлена муфта с внутренними уплотняющими кольцевыми выступами, в рукаве с муфтой размещен ниппель с наружными уплотнительными кольцевыми выступами до упора друг в друга. Уплотнение происходит путем обжатия муфты. Недостатками данной конструкции и большинства известных уплотненных по наружной поверхности является:The design of a known connection according to RF patent 2355937, MITK 7 F16L 33/207, publ. 05/20/2009 is the following: on the outer surface of the reinforced sleeve there is a coupling with internal sealing annular protrusions, in the sleeve with the coupling there is a nipple with external sealing annular protrusions against each other. Sealing takes place by squeezing the sleeve. The disadvantages of this design and most of the known sealed on the outer surface are:

- во-первых, в результате старения материала рукава возможна потеря герметичности;- firstly, as a result of aging of the material of the sleeve, loss of tightness is possible;

- во-вторых, в том, что муфта имеет диаметр заведомо больший, чем диаметр рукава и уменьшается путем обжима до меньшего, а за счет внутреннего высокого давления будет стремиться возвращаться в исходное состояние. Все это снижает надежность герметичного соединения в зонах законцовки - рукав.- secondly, in the fact that the sleeve has a diameter that is obviously larger than the diameter of the sleeve and is reduced by crimping to a smaller one, and due to the internal high pressure it will tend to return to its original state. All this reduces the reliability of the tight connection in the tip zones - the sleeve.

Наиболее близким аналогом неразъемного соединения, выбранным в качестве прототипа, является изобретение по патенту РФ 2552015, МПК7 F16L 33/00 по заявке 2014111868 от 27.03.2014 г.The closest analogue of the permanent connection, selected as a prototype, is the invention under the patent of the Russian Federation 2552015, IPC 7 F16L 33/00 by application 2014111868 dated 03/27/2014.

Отличительными признаками известного неразъемного соединения рукава высокого давления являются следующие:The distinctive features of the known one-piece connection of the high-pressure hose are as follows:

- в герметизирующем слое рукава на концевых участках установлены ступенчатые гладкие гильзы, причем часть их выполнена с внутренним диаметром, равным проходному диаметру рукава, а обращенная к ниппелю часть большего диаметра выполнена с внутренним диаметром больше диаметра выступов ниппеля, наружный диаметр гильзы меньше наружного диаметра герметизирующего слоя;- in the sealing layer of the sleeve at the end sections, stepped smooth sleeves are installed, and some of them are made with an inner diameter equal to the bore diameter of the sleeve, and the part of the larger diameter facing the nipple is made with an inner diameter greater than the diameter of the protrusions of the nipple, the outer diameter of the sleeve is less than the outer diameter of the sealing layer ;

- часть гильзы большего диаметра установлена в герметизирующем слое рукава с возможностью образования зазора между гильзой и герметизирующим слоем рукава при подаче давления в рукав;- a part of the sleeve with a larger diameter is installed in the sealing layer of the sleeve with the possibility of forming a gap between the sleeve and the sealing layer of the sleeve when pressure is applied to the sleeve;

- обжимающий слой и силовой слой рукава имеют монолитную конструкцию и выполнены на основе арамидного жгута, пропитанного эластомерным связующим.- the compression layer and the load-bearing layer of the sleeve have a monolithic structure and are made on the basis of an aramid rope impregnated with an elastomeric binder.

Основным недостатком известного соединения является необходимость увеличения длины негибкой части гибкого рукава, кроме того при изготовлении имеются технологические трудности, связанные с нанесением клеев (адгезивов) на одни части и смазки на другие части ниппеля и гильзы.The main disadvantage of the known connection is the need to increase the length of the inflexible part of the flexible sleeve, in addition, during the manufacture there are technological difficulties associated with the application of adhesives (adhesives) to some parts and lubricants to other parts of the nipple and sleeve.

Изобретение решает задачу повышения надежности и технологичности соединения рукавов высокого давления для давлений до и более 100,0 МПа при диаметре рукавов 50-150 мм и более.The invention solves the problem of increasing the reliability and manufacturability of connecting high-pressure hoses for pressures up to and more than 100.0 MPa with a diameter of the hoses 50-150 mm or more.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет новой конструкции и концепции в соединении ниппеля с рукавом, содержащим герметизирующий и силовой слои, с обжимающим слоем в зоне заделки рукава.The main problem was solved and the technical result was achieved due to a new design and concept in the connection of the nipple with the sleeve containing the sealing and load-bearing layers, with the compression layer in the zone of the sleeve termination.

Для достижения поставленной цели в заявляемом изобретении часть ниппеля с герметизирующими выступами выполнена в виде тонкостенной усеченной конической оболочки с большим основанием в теле ниппеля, а малое основание соединено с круговой площадкой поперек и наружу от оси рукава и заформована в герметизирующем слое рукава на концевом участке, а обжимающий слой в зоне заделки выполнен из высокомодульного арамидного или углеродного жгутов, пропитанных эпоксидным связующим.To achieve this goal in the claimed invention, part of the nipple with sealing protrusions is made in the form of a thin-walled truncated conical shell with a large base in the body of the nipple, and the small base is connected to a circular platform across and outward from the axis of the sleeve and molded into the sealing layer of the sleeve at the end section, and the compression layer in the embedment zone is made of high-modulus aramid or carbon strands impregnated with an epoxy binder.

Указанные признаки конструктивно взаимосвязаны и являются существенными, т.к. каждый из них и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением цели, технического результата.These features are structurally interconnected and are essential, since each of them and all of them are jointly aimed at solving the assigned task with the achievement of the goal, technical result.

Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, что характеризует соответствие заявляемого технического решения критерию «новизна». Данное техническое решение является результатом опытно-конструкторской работы по созданию гибких рукавов высокого давления до 130 МПа диаметром ∅76 и ∅100 мм для для гидроразрыва пластов. В данном техническом решении реализована новая концепция технологии одновременного получения силового слоя рукава и обжимающего элемента в соединении «арматура-рукав» с использованием эластичного связующего для обеспечения гибкости рукава, жесткого связующего для обжимающего слоя. Решение по заявке неочевидно, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».The use of a single set of essential distinctive features in the prior art has not been found, which characterizes the compliance of the proposed technical solution with the criterion of "novelty". This technical solution is the result of development work to create flexible high-pressure hoses up to 130 MPa with a diameter of 76 and 100 mm for hydraulic fracturing. This technical solution implements a new concept of technology for simultaneous production of a sleeve and a crimping element in the armature-sleeve connection using an elastic binder to ensure the flexibility of the sleeve, a rigid binder for the crimping layer. The decision on the application is not obvious, which indicates that it meets the “inventive step” criterion.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в конструкциях трубопроводов, концевых арматур рукавов высокого давления ограниченных типоразмеров. При этом обеспечивается увеличение надежности.The set of essential features characterizing the essence of the invention, in principle, can be repeatedly used in the designs of pipelines, end fittings of high pressure hoses of limited standard sizes. This provides an increase in reliability.

Сущность изобретения поясняется чертежом и изометрией общего вида - фиг. 1 и фиг. 2.The essence of the invention is illustrated by a drawing and an isometric view of the general view - Fig. 1 and FIG. 2.

Конструкция неразъемного соединения рукавов содержит ниппель 1 с наружными кольцевыми выступами, проточкой на наружной поверхности 2 и герметизирующий эластомерный слой 3, составляющий общий конструктивный элемент, получаемый при прессовании или литье герметизирующего слоя в форме и установленным ниппелем 1, намотанный по всей длине рукава силовой слой 4 на основе арамидного жгута, пропитанного эластичным связующим, и обжимающий слой 5, намотанный на концевых участках рукава, выполненный на основе арамидного или углеродного жгутов, пропитанных эпоксидным связующим, составляющие монолитную конструкцию. При этом часть ниппеля 1 с герметизирующими выступами выполнена в виде тонкостенной усеченной конической оболочки 6, содержащей кольцевые выступы, с большим основанием в теле ниппеля, а малое основание соединено с круговой площадкой 7 поперек и наружу от оси рукава и заформована в герметизирующем слое рукава на концевом участке.The design of the permanent connection of the sleeves contains a nipple 1 with outer annular protrusions, a groove on the outer surface 2 and a sealing elastomeric layer 3, which constitutes a common structural element obtained by pressing or casting a sealing layer in a mold and an installed nipple 1, a power layer 4 wound along the entire length of the sleeve on the basis of an aramid braid impregnated with an elastic binder, and a crimping layer 5, wound on the end sections of the sleeve, made on the basis of aramid or carbon braids impregnated with an epoxy binder, constituting a monolithic structure. In this case, part of the nipple 1 with sealing protrusions is made in the form of a thin-walled truncated conical shell 6 containing annular protrusions, with a large base in the body of the nipple, and the small base is connected to the circular platform 7 across and outward from the sleeve axis and is molded into the sealing layer of the sleeve at the end plot.

Сборка неразъемного соединения рукавов высокого давления осуществляется следующим образом. В заливочную форму закладываются стальные законцовки: ниппель 1 с своей частью, выполненной в виде тонкостенной усеченной конической оболочки с круговой площадкой на малом основании и на поверхности ниппеля, контактирующие с герметизирующим слоем наносится клей; свободное пространство вокруг усеченной конической оболочки заполняется эластомерным герметизирующим слоем 3. После термообработки герметизирующего слоя рукава, на наружную поверхность рукава технологией мокрой намотки наматывается силовой слой 4 на основе арамидного жгута, пропитанного эластомерным связующим с адгезией к герметизирующему слою 3 спиральной намоткой с углом намотки в 55° и шагом намотки от 1 до 8 мм, на концевых участках рукава в зонах расположения законцовок радиальной намоткой 85° наматывается дополнительно обжимающий слой 5 в зоне заделки из высокомодульного арамидного или углеродного жгутов, пропитанных эпоксидным связующим, представляющих монолитную конструкцию с силовым слоем 4 с физико-химическими связями с эластичным связующим.The assembly of the permanent connection of the high pressure hoses is carried out as follows. Steel tips are placed in the casting mold: nipple 1 with its part made in the form of a thin-walled truncated conical shell with a circular platform on a small base and glue is applied on the surface of the nipple in contact with the sealing layer; the free space around the truncated conical shell is filled with an elastomeric sealing layer 3. After heat treatment of the sleeve sealing layer, a power layer 4 is wound on the outer surface of the sleeve using the wet winding technology based on an aramid rope impregnated with an elastomeric binder with adhesion to the sealing layer 3 by spiral winding at a winding angle of 55 ° and a winding pitch from 1 to 8 mm, at the end sections of the sleeve in the zones where the ends are located radially with 85 ° radial winding, an additional crimping layer 5 is wound in the embedding zone of high-modulus aramid or carbon ropes impregnated with an epoxy binder, representing a monolithic structure with a load-bearing layer 4 with physical - chemical bonds with an elastic binder.

Рабочая среда внутри рукава под давлением прижимает герметизирующий слой к внутренней поверхности тонкостенной усеченной конической оболочки с деформированием ее образующей и в «карманах» А и Б снаружи и внутри усеченной конической оболочки реализуется объемное сжатие герметизирующего слоя, и ее выступы вдавливаются в тело эластомерной оболочки, обеспечивая герметичность соединения ниппеля с герметизирующим слоем рукава при высоких давлениях.The working medium inside the sleeve under pressure presses the sealing layer to the inner surface of the thin-walled truncated conical shell with deformation of its generatrix, and in the "pockets" A and B outside and inside the truncated conical shell, volumetric compression of the sealing layer is realized, and its protrusions are pressed into the body of the elastomeric shell, providing tightness of the connection of the nipple with the sealing layer of the sleeve at high pressures.

По заявляемым материалам изобретения изготовлены рукава высокого давления до 130 МПа (рабочее давление 105 МПа) с внутренним диаметром ∅76 мм, ∅100 мм. Проведены ускоренные климатические испытания для оценки надежности при длительном хранении. Полученные результаты позволили рекомендовать рукава для очень ответственного применения со сроками хранения до 15 лет и более.According to the claimed materials of the invention, high-pressure hoses up to 130 MPa (working pressure 105 MPa) with an inner diameter of ∅76 mm, ∅100 mm are manufactured. Accelerated climatic tests were carried out to assess the reliability during long-term storage. The results obtained made it possible to recommend hoses for very demanding applications with storage periods of up to 15 years or more.

Представленное новое техническое решение в предложенной совокупности существенных признаков позволяет создать рукава высокого давления более эффективные по сравнению с известным уровнем техники, воспроизводимо промышленным способом, и соответствует также критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.The presented new technical solution in the proposed set of essential features makes it possible to create high-pressure hoses that are more effective in comparison with the prior art, reproducible in an industrial way, and also meets the criterion of "industrial applicability", i.e. the level of the invention.

Claims (1)

Неразъемное соединение рукава высокого давления, содержащее рукав, состоящий из герметизирующего слоя и силового слоя на основе арамидного жгута, пропитанного эластомерным связующим, ниппель с кольцевыми герметизирующими выступами, выполненными в зоне силовой заделки рукава, с проточкой на наружной поверхности и обжимающий слой в зоне заделки рукава, отличающееся тем, что часть ниппеля с герметизирующими выступами выполнена в виде тонкостенной усеченной конической оболочки с большим основанием в теле ниппеля, а малое основание соединено с круговой площадкой поперек и наружу от оси рукава и заформовано в герметизирующем слое рукава на концевом участке, а обжимающий слой в зоне заделки выполнен из высокомодульного арамидного или углеродного жгутов, пропитанных эпоксидным связующим.Non-detachable connection of a high-pressure hose containing a sleeve consisting of a sealing layer and a load-bearing layer based on an aramid braid impregnated with an elastomeric binder, a nipple with annular sealing protrusions made in the area of the sleeve's force seal, with a groove on the outer surface and a crimping layer in the area of the sleeve , characterized in that part of the nipple with sealing protrusions is made in the form of a thin-walled truncated conical shell with a large base in the body of the nipple, and the small base is connected to a circular area across and outward from the axis of the sleeve and molded into the sealing layer of the sleeve at the end section, and the crimping layer in the embedment area, it is made of high-modulus aramid or carbon strands impregnated with an epoxy binder.
RU2020139352A 2020-11-30 2020-11-30 All-in-one high-pressure hose connection RU2750744C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139352A RU2750744C1 (en) 2020-11-30 2020-11-30 All-in-one high-pressure hose connection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139352A RU2750744C1 (en) 2020-11-30 2020-11-30 All-in-one high-pressure hose connection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2750744C1 true RU2750744C1 (en) 2021-07-02

Family

ID=76820227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020139352A RU2750744C1 (en) 2020-11-30 2020-11-30 All-in-one high-pressure hose connection

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2750744C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1603127A1 (en) * 1989-01-16 1990-10-30 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт резиновой промышленности Undetachable coupling of high-pressure hose with connection fittings
SU1656275A1 (en) * 1989-02-07 1991-06-15 Винницкий Проектно-Конструкторский Технологический Институт Гидропневмоагрегатов End fittings for high-pressure hoses
US5358012A (en) * 1993-03-18 1994-10-25 Jem Industries, Inc. Hose assembly having inner protective veneer and barbed nipple portion
RU2355937C2 (en) * 2006-09-13 2009-05-20 Евгений Дмитриевич Самохвалов Solid end reinforcement of high pressure hose
RU2552015C1 (en) * 2014-03-27 2015-06-10 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения Non-detachable connection of high pressure hoses

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1603127A1 (en) * 1989-01-16 1990-10-30 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт резиновой промышленности Undetachable coupling of high-pressure hose with connection fittings
SU1656275A1 (en) * 1989-02-07 1991-06-15 Винницкий Проектно-Конструкторский Технологический Институт Гидропневмоагрегатов End fittings for high-pressure hoses
US5358012A (en) * 1993-03-18 1994-10-25 Jem Industries, Inc. Hose assembly having inner protective veneer and barbed nipple portion
RU2355937C2 (en) * 2006-09-13 2009-05-20 Евгений Дмитриевич Самохвалов Solid end reinforcement of high pressure hose
RU2552015C1 (en) * 2014-03-27 2015-06-10 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения Non-detachable connection of high pressure hoses

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10378682B2 (en) High pressure pipe coupling construction, as well as method for forming said coupling construction
CA2685396C (en) Threaded joint with energizable seal
FI63286B (en) TAETNINGSRING AV ELASTISKT MATERIAL
RU2483238C1 (en) Connection of part of pipeline valves with pipe from polymer material, and part of pipeline valves for it
JP2012511676A (en) Sealed tubular connecting parts used in the petroleum industry and manufacturing method of the connecting parts
RU2750744C1 (en) All-in-one high-pressure hose connection
CN109642595A (en) Fluid presses driver
JP2016538485A (en) Metal flange joint gasket
US2416618A (en) Pipe
US3236528A (en) Sealing element for composite pipes and pipe joint including said element
CN208311707U (en) Metallic conduit snap ring-type connection structure
RU2763974C1 (en) One-piece connection of high-pressure hoses
US20160003385A1 (en) Gasket with compression and rotation control
KR100615662B1 (en) A sealing arrangement and a sealing member therefor
RU2552015C1 (en) Non-detachable connection of high pressure hoses
US4208067A (en) Flexible hoses
RU2400664C1 (en) Angular reinforced sleeve-compensator
CN207599202U (en) Metallic conduit connection structure with high-strength anti-corrosion coating
CN207569396U (en) Metallic conduit connection structure with compound snap ring
RU2511926C2 (en) High-pressure pipeline
CN109707935A (en) Metallic conduit connection structure with high-strength anti-corrosion coating
RU2594036C1 (en) Pipe with internal plastic shell
RU2550233C1 (en) Permanent joint of high-pressure hoses
CN106133410A (en) Piston seal
RU2535420C1 (en) Ring connection of flexible polymer reinforced pipe and method of union connection to it