RU2271492C2 - Polymeric pipeline - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: polymeric pipeline comprises interconnected polymeric reinforced pipes which have the same length, valving, and pumps. The polymeric pipes are provided with strengthening member made of reinforced frame mounted inside the bulk of the polymer. The non-detachable coupling member is provided with strengthening member made of pipe sections welded together over the face surfaces at an angle of 0 < α < 90. The strengthening member of the non-detachable coupling member is made of reinforced frame identical to the frame of pipes and is mounted in the bulk of polymer.

EFFECT: expanded functional capabilities.

1 dwg

Description

Изобретение относится к производству и строительству трубопроводов в химической, газовой и нефтяной промышленностях для использования в условиях агрессивных сред и высоких давлений.The invention relates to the production and construction of pipelines in the chemical, gas and oil industries for use in aggressive environments and high pressures.

Известны трубопроводы с соединительными элементами в виде неразъемных соединений, содержащие втулку с законцовками, а также металлическую гильзу, охватывающую цилиндрические поверхности втулки, при этом втулка выполнена из двух частей, сваренных между собой по торцевым поверхностям, на законцовках втулки выполнены упорные поверхности, сопрягаемые с фиксирующими элементами в виде металлических клиньев, приваренных к гильзе (см. патент РФ № 2087785, "Неразъемное соединение труб из армированного термопласта и способ его осуществления", заявл. 12.05.93 г., опубл. 20.08.1997 г., БИ № 23, 1997 г.).Known pipelines with connecting elements in the form of one-piece joints, containing a sleeve with endings, as well as a metal sleeve covering the cylindrical surfaces of the sleeve, the sleeve is made of two parts welded together on the end surfaces, the ends of the sleeve are made contact surfaces, mating with the locking elements in the form of metal wedges welded to the sleeve (see RF patent No. 2087785, "One-piece pipe connection of reinforced thermoplastic and method for its implementation", application L. 12.05.93, publ. 08/20/1997, BI No. 23, 1997).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного неразъемного устройства в трубопроводе, относится то, что в неразъемном соединении труб, цельная металлическая гильза устанавливается на уже сваренные части втулки, причем со сварного шва предварительно удаляется грат, с приложением осевого усилия для осуществления натяга. После температурной усадки полимера между втулкой и гильзой могут образовываться неплотности. Для исключения относительного смещения гильзы и втулки устанавливаются дополнительные фиксирующие элементы в виде металлических клиньев, привариваемые к гильзе. Приварка клиньев к гильзе производится на трубопроводе и может привести к прогарам термопласта и разгерметизации трубопровода. Кроме того, выполнение гильзы цельной не предполагает использование соединения на поворотах трубопровода. Изготовление гильзы, сборка втулки и ее последующая установка в трубопровод требуют специальной оснастки, усложняют сборку.For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below, when using the well-known one-piece device in the pipeline, the one-piece metal sleeve is installed on the already welded parts of the sleeve in the one-piece pipe connection, and the burr is preliminarily removed from the weld with the application of axial force for implementation of interference. After thermal shrinkage of the polymer, leaks may form between the sleeve and the sleeve. To eliminate the relative displacement of the sleeve and sleeve, additional fixing elements are installed in the form of metal wedges, welded to the sleeve. Welding of the wedges to the sleeve is carried out on the pipeline and can lead to burnouts of the thermoplastic and depressurization of the pipeline. In addition, the implementation of a solid sleeve does not imply the use of connections on the corners of the pipeline. The manufacture of the sleeve, the assembly of the sleeve and its subsequent installation in the pipeline require special equipment, complicate the assembly.

Известен трубопровод, в котором для соединения концов труб друг с другом используется соединительный элемент, выполненный в виде муфты и представляющей собой корпус с цилиндрическими полостями для концов соединяемых труб. Корпус выполнен из термопластичного материала, внутри которого размещен армирующий слой, содержащий сплошную арматуру трубчатой формы, и нагревательный элемент, выполненный в виде спирали (см. патент DE № 3932807, МКИ F 16 L 47/02, 1991 г.).A known pipeline in which to connect the ends of the pipes to each other uses a connecting element made in the form of a coupling and representing a housing with cylindrical cavities for the ends of the connected pipes. The housing is made of thermoplastic material, inside of which is placed a reinforcing layer containing continuous tubular reinforcement and a heating element made in the form of a spiral (see patent DE No. 3932807, MKI F 16 L 47/02, 1991).

Недостатком известной конструкции трубопровода является то, что в неразъемном соединительном элементе внутри монолита полимера используется арматура в виде сплошной трубы. Это делает невозможным применение известной муфты для соединения труб высокой жесткости, т.е. при сооружении тяжело нагруженных трубопроводов из армированных полимерных труб. Соединительный элемент, содержащий жесткую сплошную арматуру, не обеспечивает равнопрочного сварного соединения, а его сборка и последующая установка в трубопровод требуют специальной оснастки, усложняют сборку.A disadvantage of the known pipeline design is that in a one-piece connecting element inside the polymer monolith, reinforcement in the form of a continuous pipe is used. This makes it impossible to use the known coupling for connecting pipes of high rigidity, i.e. during the construction of heavily loaded pipelines from reinforced polymer pipes. The connecting element containing rigid continuous reinforcement does not provide equal strength welded joints, and its assembly and subsequent installation in the pipeline require special equipment, complicate the assembly.

Известен также полимерный трубопровод, преимущественно металлопластовый, включающий жестко соединенные друг с другом посредством соединительных элементов полимерные армированные трубы заданной длины, запорную арматуру, насосы, при этом полимерные трубы содержат усилитель прочности в виде объемного армирующего каркаса, размещенного в монолите полимера (см. патент РФ № 2192577, "Полимерный трубопровод", МПК F 16 L 9/12, заявл. 29.12.2000 г., опубл. 10.11.2002 г., Бюл. № 31). Неразъемное соединение выполнено в виде металлической гильзы, выполненной составной из отрезков металлических труб, сваренных между собой под углом 0≤α<90°, а в стенках гильзы выполнены полости в виде отверстий для выхода грата и кольцевых расточек, выполненных на внутренних поверхностях отрезков труб с образующими поверхностями под углом β≥0 к осям соединяемых труб. Гильза охватывает цилиндрические поверхности термопластовой втулки с законцовками, выполненной из двух частей, сваренных между собой по торцевым поверхностям, и охватывающей законцовками цилиндрические поверхности труб. Гильза содержит термоплатовый замок, сформированный в процессе сварки торцов частей втулки путем заполнения полостей, выполненных в соединении, расплавленным термопластом, при этом части втулки вводятся в термостатированную гильзу и свариваются под тем же углом 0≤α<90°, что и отрезки металлических труб.A polymer pipeline is also known, mainly metal-plastic, including polymer reinforced pipes of a given length rigidly connected to each other by means of connecting elements, valves, pumps, and polymer pipes contain a strength enhancer in the form of a volume reinforcing frame placed in a polymer monolith (see RF patent No. 2192577, "Polymer pipeline", IPC F 16 L 9/12, declared on December 29, 2000, published on November 10, 2002, Bull. No. 31). The inseparable connection is made in the form of a metal sleeve made up of sections of metal pipes welded together at an angle of 0≤α <90 °, and cavities in the walls of the sleeve are made in the form of holes for the exit of burrs and ring bores made on the inner surfaces of pipe sections with forming surfaces at an angle β≥0 to the axes of the connected pipes. The sleeve covers the cylindrical surfaces of the thermoplastic sleeve with the ends made of two parts, welded together at the end surfaces, and covering the ends of the cylindrical surface of the pipe. The sleeve contains a thermoplate lock formed during welding of the ends of the parts of the sleeve by filling the cavities made in the connection with molten thermoplastic, while the parts of the sleeve are inserted into the thermostated sleeve and welded at the same angle 0≤α <90 ° as the pieces of metal pipes.

Недостатками известного трубопровода, принятого за прототип, является использование в нем неразъемного термопластового соединительного элемента с усилителем прочности в виде внешней укрепляющей гильзы. Изготовление гильзы, сборка втулки и ее последующая установка в трубопровод требуют специальной оснастки, усложняют сборку.The disadvantages of the known pipeline, adopted as a prototype, is the use in it of an integral thermoplastic connecting element with a strength amplifier in the form of an external reinforcing sleeve. The manufacture of the sleeve, the assembly of the sleeve and its subsequent installation in the pipeline require special equipment, complicate the assembly.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании трубопровода с высокой нагрузочной способностью при обеспечении равнопрочных сварных соединений как для труб, так и для неразъемных соединений любой конфигурации.The problem to which the invention is directed, is to create a pipeline with high load capacity while ensuring equal strength welded joints for both pipes and one-piece joints of any configuration.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в получении неразъемного соединения с внутренним усилителем прочности в виде объемного армирующего каркаса, идентичного каркасу соединяемых труб. При этом упрощается сборка самого соединения и трубопровода в целом, а также повышается надежность работы трубопровода с использованием таких неразъемных соединений.The technical result achieved by using the present invention is to obtain a permanent connection with an internal strength amplifier in the form of a volume reinforcing frame identical to the frame of the pipes to be connected. This simplifies the assembly of the connection itself and the pipeline as a whole, and also increases the reliability of the pipeline using such one-piece connections.

Указанный технический результат достигается тем, что в полимерном трубопроводе, преимущественно металлопластовом, включающем жестко соединенные друг с другом посредством соединительных элементов полимерные армированные трубы заданной длины, запорную арматуру, насосы, при этом полимерные трубы содержат усилитель прочности в виде объемного армирующего каркаса, размещенного в монолите полимера, а неразъемный соединительный элемент выполнен с усилителем прочности из отрезков, сваренных между собой по торцевым поверхностям под углом 0≤α<90°, где согласно изобретению усилитель прочности выполнен в виде объемного армирующего каркаса, идентичного каркасу труб и размещен внутри монолита полимера.The specified technical result is achieved in that in a polymer pipeline, mainly metal-plastic, including rigidly connected to each other through connecting elements polymer reinforced pipes of a given length, shutoff valves, pumps, while polymer pipes contain a strength enhancer in the form of a volume reinforcing frame placed in a monolith polymer, and a one-piece connecting element is made with a strength amplifier from segments welded together on end surfaces at an angle of 0 α <90 °, where the strength of the inventive amplifier is formed as a volume of the reinforcing frame, identical to the frame tubes and disposed within the polymer monolith.

Выполнение усилителя прочности неразъемного соединения составным из отрезков объемного армирующего каркаса, сваренных между собой по торцевым поверхностям под углом 0≤α<90°, позволяет получить трубопровод заданного направления без дополнительных вставок и элементов, изменяющих направление трассы трубопровода.The performance of the amplifier of the strength of one-piece joints made up of segments of the volumetric reinforcing cage, welded together on the end surfaces at an angle of 0≤α <90 °, allows you to get the pipeline in a given direction without additional inserts and elements that change the direction of the pipeline route.

Выполнение усилителя прочности неразъемного соединения в виде объемного армирующего каркаса, идентичного каркасу труб, позволяет получить неразъемные соединения, рассчитанные на те же нагрузки, что и трубы, образующие трубопровод, позволяет соединять неразъемные элементы между собой или с трубами сваркой встык, без дополнительного выполнения в них цилиндрических полостей для концов соединяемых труб, что упрощает сборку самих соединений и трубопровода в целом.The performance of the amplifier of the strength of one-piece connection in the form of a volumetric reinforcing frame identical to the frame of the pipes, allows to obtain one-piece connections designed for the same loads as the pipes forming the pipeline, allows you to connect one-piece elements to each other or to pipes by butt welding, without additional performance in them cylindrical cavities for the ends of the connected pipes, which simplifies the assembly of the joints themselves and the pipeline as a whole.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам устройства. Выбор прототипа позволил выявить совокупность существенных отличительных признаков устройства, не известных из уровня техники и не вытекающих для специалиста явным образом из известного уровня техники. Заявитель считает, что заявляемое изобретение соответствует условиям "новизна" и "изобретательский уровень".The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the invention, allowed to establish that the applicant did not find analogues characterized by signs identical to all essential features of the device. The choice of the prototype allowed us to identify a set of essential distinguishing features of the device, not known from the prior art and not arising for a specialist in an explicit manner from the prior art. The applicant believes that the claimed invention meets the conditions of "novelty" and "inventive step".

Полимерный трубопровод представлен на чертеже элементом трубопровода в виде неразъемного соединения труб, продольный разрез.The polymer pipeline is represented in the drawing by a pipeline element in the form of an integral pipe connection, a longitudinal section.

Соединение состоит из отрезков 1 и 2 объемного армированного каркаса, предварительно разрезанных по торцевым поверхностям, сваренных между собой под углом 0≤α<90° и залитых связующим полимером 3.The connection consists of segments 1 and 2 of a volumetric reinforced carcass, previously cut along the end surfaces, welded together at an angle 0≤α <90 ° and filled with a binder polymer 3.

Соединение выполняют следующим образом.The connection is as follows.

Объемный армированный каркас для соединений выполняют из того же материала и таким же диаметром, что и объемный армированный каркас для труб: из равномерно расположенных по окружности продольных элементов 4 арматуры, и навитых на них с заданным шагом спиральных элементов 5, сваренных в местах их пересечения точечной сваркой. Готовый каркас разрезают на отрезки заданной длины по торцевым поверхностям и сваривают между собой под углом 0≤α<90°. Угол α определяется направлением трассы трубопровода. Полученный усилитель прочности помещают в пресс-форму термопластавтомата заданных размеров и с углом поворота оси α. Заполняют пресс-форму расплавленным полимером и после охлаждения получают неразъемное соединение в виде отвода с соответствующим углом поворота и с законцовками. Комбинация таких отводов позволяет получить любое изменение направления трубопровода. В зависимости от марки полимера, образующего монолит трубы, выбирается и материал для неразъемного соединения.The volumetric reinforced frame for connections is made of the same material and the same diameter as the volumetric reinforced frame for pipes: from the longitudinally reinforced elements 4 evenly spaced around the circumference, and spiral elements 5 wound around them at a given step, welded at the points of their intersection by welding. The finished frame is cut into segments of a given length along the end surfaces and welded together at an angle 0≤α <90 °. The angle α is determined by the direction of the pipeline route. The resulting strength amplifier is placed in the mold of an injection molding machine of a given size and with an angle of rotation of the axis α. The mold is filled with molten polymer and after cooling, an integral connection is obtained in the form of a branch with an appropriate angle of rotation and with tips. The combination of such branches allows you to get any change in the direction of the pipeline. Depending on the brand of polymer forming the pipe monolith, the material for one-piece connection is also selected.

Неразъемные соединения, например, в виде отводов с законцовками приформовываются друг к другу и к трубам (не показаны) известным способом |1| сварки встык нагретым инструментом либо сварки при помощи деталей с закладными нагревателями, что зависит от диаметра соединяемых труб. Трубу для изготовления трубопровода получают известным способом, протягивая объемный армирующий каркас через формирующий экструдер и заливая каркас связующим полимером |1|.One-piece connections, for example, in the form of bends with endings, are molded to each other and to pipes (not shown) in a known manner | 1 | butt welding with a heated tool or welding using parts with embedded heaters, which depends on the diameter of the connected pipes. A pipe for the manufacture of the pipeline is obtained in a known manner by pulling a volumetric reinforcing frame through a forming extruder and filling the frame with a binder polymer | 1 |.

Предлагаемые трубопроводы с усилителями прочности, выполненными в виде объемного армирующего каркаса, идентичного в трубах и в неразъемных соединительных элементах, обеспечивают равнопрочное сварное соединение как для труб, так и для неразъемных соединений любой конфигурации, при упрощении сборки и, в целом, повышении надежности эксплуатации.The proposed pipelines with strength amplifiers made in the form of a three-dimensional reinforcing frame, identical in pipes and in one-piece connecting elements, provide equal strength welded joint for both pipes and one-piece joints of any configuration, while simplifying assembly and, in general, increasing operation reliability.

Список литературыBibliography

1. Полимеры в газоснабжении. Справочник. - М.: Машиностроение, 1998.1. Polymers in gas supply. Directory. - M.: Mechanical Engineering, 1998.

Claims (1)

Полимерный трубопровод преимущественно металлопластовый, включающий жестко соединенные друг с другом посредством соединительных элементов полимерные армированные трубы заданной длины, запорную арматуру, насосы, при этом полимерные трубы содержат усилитель прочности в виде объемного армирующего каркаса, размещенного в монолите полимера, а неразъемный соединительный элемент выполнен с составным усилителем прочности из отрезков, сваренных между собой по торцевым поверхностям под углом 0≤α<90°, отличающийся тем, что усилитель прочности выполнен в виде объемного армирующего каркаса, идентичного каркасу труб, и размещен внутри монолита полимера.The polymer pipeline is predominantly metal-plastic, including polymer reinforced pipes of a given length rigidly connected to each other by means of connecting elements, shutoff valves, pumps, and the polymer pipes contain a strength amplifier in the form of a volume reinforcing frame placed in a polymer monolith, and a one-piece connecting element is made with a composite strength amplifier from segments welded together on end surfaces at an angle 0≤α <90 °, characterized in that the strength amplifier It is formed as a volume of the reinforcing frame, identical to the frame tubes, and disposed within the polymer monolith.