RU2263843C1

RU2263843C1 - Plastic tube joint assembly

Info

Publication number: RU2263843C1
Application number: RU2004104385/06A
Authority: RU
Inventors: А.П. Осипов (RU); А.П. Осипов
Original assignee: Осипов Алексей Петрович
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2005-11-10
Also published as: RU2004104385A

Abstract

FIELD: construction of pipeline transporting systems, namely joint assemblies of plastic tubes reinforced by rigid metallic carcass in the form of lengthwise rods arranged uniformly along circle and cross reinforcement wound on rods.

SUBSTANCE: tube joint assembly includes plastic electrically heated coupling. Said coupling has cylindrical cavities for placing ends of joined tubes having on their ends at least two annular saw tooth like teeth whose adjacent cylindrical surfaces coincide with lower surface of lengthwise rods of reinforcement and whose outer surfaces are formed by outer and inner surfaces of tubes. Annular teeth arranged on end of one tube form profile adjoined with that formed by means of annular teeth arranged on end of other tube. Reinforcing lengthwise rods of both tubes are mutually shifted by pitch half along circle.

EFFECT: enhanced loading capability of pipeline.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области сооружения трубопроводов, предназначенных для транспортирования жидких или газообразных сред, в том числе химически агрессивных, при высоком давлении и колебаниях температур транспортируемых сред и окружающей среды (воздуха при наземной прокладке и почвы при прокладке в траншеях).The invention relates to the field of construction of pipelines designed to transport liquid or gaseous media, including chemically aggressive ones, at high pressure and temperature fluctuations of the transported media and the environment (air during ground laying and soil when laying in trenches).

Известно соединение полимерных труб (1), армированных жестким каркасом в виде продольных стержней и навитой на них поперечной арматуры, содержащее металлическую муфту с внутренней цилиндрической поверхностью для размещения концов соединяемых труб, на которой выполнена резьба с глубиной, не превышающей верхний уровень продольной арматуры трубы.It is known to connect polymer pipes (1) reinforced with a rigid frame in the form of longitudinal rods and transverse reinforcement wound thereon, containing a metal sleeve with an inner cylindrical surface to accommodate the ends of the pipes to be joined, on which a thread is made with a depth not exceeding the upper level of the longitudinal reinforcement of the pipe.

Недостатком этого соединения является невозможность его применения в трубопроводах с избыточным давлением транспортируемых сред вследствие того, что металлические элементы каркаса трубы, продольные и поперечные стержни с торцов после разрезки трубы на мерные длины не защищены от контакта с транспортируемой средой и, следовательно, из-за отсутствия адгезии металлических стержней и полимерной оболочки трубы при избыточном давлении транспортируемой среды неизбежны протечки по зазорам между полимерной оболочкой и металлическими элементами арматуры, а также по зазорам между круглопрофильной резьбой муфты и поперечными элементами арматуры трубы.The disadvantage of this connection is the impossibility of its use in pipelines with excess pressure of the transported media due to the fact that the metal elements of the pipe frame, longitudinal and transverse rods from the ends after cutting the pipe into measured lengths are not protected from contact with the transported medium and, therefore, due to the lack of adhesion of metal rods and the polymer shell of the pipe at an overpressure of the transported medium, leakages are inevitable in the gaps between the polymer shell and the metal elements ntami reinforcement, as well as the gaps between the circular thread of the coupling and the transverse elements of the pipe reinforcement.

Известно соединение полимерных армированных труб (2), содержащее концевую втулку из термопласта, скрепленную с концами труб посредством сварки трением.A compound of polymer reinforced pipes (2) is known, comprising a thermoplastic end sleeve bonded to pipe ends by friction welding.

Недостатком этого соединения является невозможность обеспечения гарантированной герметичности стыка концевой втулки с наружной поверхностью внутреннего полимерного слоя трубы по меньшему диаметру, а также технологическая сложность изготовления и невозможность производства ремонта в полевых условиях при эксплуатации и монтаже трубопроводов.The disadvantage of this connection is the inability to ensure guaranteed tightness of the junction of the end sleeve with the outer surface of the inner polymer layer of the pipe for a smaller diameter, as well as the technological complexity of manufacturing and the inability to make repairs in the field during operation and installation of pipelines.

Известно соединение полимерных труб, армированных жестким металлическим каркасом в виде продольных стержней, размещенных равномерно по окружности, и навитой на них поперечной арматуры (3), конструкция которого принята в качестве прототипа, содержащее полимерно-армированную электронагреваемую муфту с цилиндрическими полостями для размещения концов соединяемых труб. В полимерный корпус муфты вмонтирован перфорированный кольцевой каркас и взаимодействующие с ним перфорированные продольные элементы, которые имеют возможность радиального перемещения, что обеспечивает плотную посадку муфты на концы соединяемых труб при нагреве.It is known to connect polymer pipes reinforced with a rigid metal frame in the form of longitudinal rods arranged uniformly around the circumference and transverse reinforcement wound thereon (3), the design of which is adopted as a prototype, containing a polymer-reinforced electrically heated sleeve with cylindrical cavities to accommodate the ends of the pipes to be joined . A perforated annular skeleton and perforated longitudinal elements interacting with it are mounted in the polymeric casing of the coupling, which have the possibility of radial movement, which ensures a tight fit of the coupling to the ends of the pipes to be joined during heating.

Это соединение позволяет упростить монтаж и ремонт трубопроводов, обеспечивает более высокую нагрузочную способность трубопровода, однако технологически сложно в изготовлении и требует дорогостоящего оборудования для изготовления большого количества перфорированных элементов арматуры. Кроме этого, такое соединение требует выполнения обязательной защиты торцов концов труб, так как арматура труб после разрезания их на мерные длины остается не защищенной от контакта с транспортируемой средой, а также из-за отсутствия адгезии металлического каркаса и полимерного материала трубы не обеспечивает полную герметичность соединения вследствие протечек транспортируемой среды вдоль металлических элементов каркаса труб при изменении температурного режима работы трубопровода, обусловленных большой разницей коэффициентов температурного расширения металла каркаса и полимера.This connection allows you to simplify the installation and repair of pipelines, provides a higher loading capacity of the pipeline, however, it is technologically difficult to manufacture and requires expensive equipment for the manufacture of a large number of perforated reinforcement elements. In addition, such a connection requires the mandatory protection of the ends of the pipe ends, since the pipe reinforcement after cutting them into measured lengths remains unprotected from contact with the transported medium, and also due to the lack of adhesion of the metal frame and the polymer material of the pipe, it does not provide complete tightness of the connection due to leaks of the transported medium along the metal elements of the pipe frame when changing the temperature regime of the pipeline, due to the large difference in the coefficients of eraturnogo expansion frame metal and polymer.

Задача, решаемая изобретением, заключается в упрощении конструкции соединения и дальнейшем повышении нагрузочной способности трубопровода.The problem solved by the invention is to simplify the design of the connection and further increase the load capacity of the pipeline.

Эта задача решается следующим образом.This problem is solved as follows.

В известном соединении полимерных труб, армированных жестким, например, металлическим каркасом в виде продольных стержней, размещенных равномерно по окружности, и навитой на них поперечной арматуры, содержащем полимерную электронагреваемую муфту с цилиндрическими полостями для размещения концов соединяемых труб согласно изобретению на торцах соединяемых труб выполнено по крайней мере два кольцевых пилообразных зуба, смежные цилиндрические поверхности которых совпадают с нижней поверхностью продольных стержней арматуры, а внешние образованы наружной и внутренней поверхностями труб, причем кольцевые зубья, расположенные на торце одной трубы, образуют профиль, ответный профилю, образованному кольцевыми зубьями, расположенными на торце другой трубы, а продольные стержни арматуры обеих труб смещены относительно друг друга по окружности на полшага.In the known connection of polymer pipes reinforced with a rigid, for example, a metal frame in the form of longitudinal rods arranged uniformly around the circumference, and transverse reinforcement wound thereon, containing a polymer electrically heated sleeve with cylindrical cavities for placing the ends of the pipes to be joined according to the invention at the ends of the pipes to be connected at least two circular sawtooth teeth, the adjacent cylindrical surfaces of which coincide with the lower surface of the longitudinal bars of the reinforcement, and the outer would be formed of the outer and inner surfaces of the pipes, wherein the annular teeth, disposed at one end of the pipe to form a profile, response profile formed by annular teeth, disposed at the other end of the tube and the longitudinal reinforcement bars of the two pipes are offset relative to each other by half a pitch circle.

На фиг.1 изображено продольное сечение предлагаемого соединения полимерных труб.Figure 1 shows a longitudinal section of the proposed connection of polymer pipes.

На фиг.2 изображено поперечное сечение предлагаемого соединения полимерных труб (разрез А-А на фиг.1).Figure 2 shows a cross section of the proposed connection of polymer pipes (section aa in figure 1).

На фиг.3 изображен профиль торцев соединяемых труб.Figure 3 shows the profile of the ends of the connected pipes.

Соединение полимерных труб, армированных жестким каркасом, состоит из муфты 1, выполненной из полимерного материала, в цилиндрической полости 2 которой размещены концы соединяемых труб 3, 4. На внутренней поверхности полости 2 смонтированы нагревательные элементы 5. Жесткий каркас полимерной трубы выполнен в виде продольных стержней 6, размещенных равномерно по окружности с шагом t, на которые навита поперечная арматура 7. На торцах соединяемых труб выполнено по два кольцевых пилообразных зуба: 8, 9 - на торце трубы 3 и 10, 11 - на торце трубы 4. Конусные поверхности 12 кольцевых зубьев выполнены под углом α к оси труб 3, 4, смежные цилиндрические поверхности 13 совпадают с нижней поверхностью продольных стержней 6, а внешние цилиндрические поверхности 14 образованы наружной и внутренней поверхностями труб 3 и 4 соответственно. Профиль торца трубы 3 является ответным профилю торца трубы 4. Продольные стержни 6 трубы 4 смещены относительно аналогичных стержней трубы 3 на полшага t/2.The connection of polymer pipes reinforced with a rigid frame consists of a sleeve 1 made of a polymer material, in the cylindrical cavity 2 of which the ends of the connected pipes 3, 4 are placed. Heating elements 5 are mounted on the inner surface of the cavity 2. The rigid frame of the polymer pipe is made in the form of longitudinal rods 6, placed evenly around the circle with a step t, on which the transverse reinforcement is wound 7. Two ends of sawtooth teeth are made at the ends of the pipes to be joined: 8, 9 - at the pipe end 3 and 10, 11 - at the pipe end 4. Konu nye surface 12 of annular teeth formed at an angle α to the axis of the tubes 3, 4, adjacent the cylindrical surfaces 13 coincide with the lower surface of the longitudinal bars 6 and the outer cylindrical surface 14 formed by the outer and inner surfaces of the tubes 3 and 4 respectively. The profile of the end of the pipe 3 is the reciprocal profile of the end of the pipe 4. The longitudinal rods 6 of the pipe 4 are offset relative to similar rods of the pipe 3 by half a step t / 2.

Сборка соединения осуществляется следующим образом.The assembly of the connection is as follows.

На конец одной из соединяемых труб 3 или 4 с технологическим зазором надевают муфту 1, затем концы труб 3, 4 устанавливают в зажимы люнета, ориентируя их таким образом, что продольные стержни 6 трубы 4 смещены относительно аналогичных стержней трубы 3 на полшага t/2, и зажимают. После этого ступенчатым торцевателем производят профилировку торцев труб согласно фиг.3 и удаляют обнажившиеся участки поперечной арматуры 7 на глубину, равную толщине стержня поперечной арматуры. Далее ступенчатым нагревателем оплавляют конусные поверхности 12 труб 3, 4, после чего трубы осаживают, при этом оплавленные поверхности 12 образуют герметичное и прочное соединение благодаря удлиненным за счет конусности швам. После выдержки и остывания стыка при необходимости зачищают наружный грат и надвигают муфту 1 на область стыка, включают нагревательный элемент 5 муфты 1 и оплавляют ее внутреннюю цилиндрическую поверхность 2 и наружные поверхности концов труб 3, 4, при этом происходит прочное соединение концов труб вследствие радиальной усадки муфты 1 при нагревании, чем достигается высокая нагрузочная характеристика места соединения труб, равная нагрузочной характеристике трубы.A sleeve 1 is put on the end of one of the connected pipes 3 or 4 with a technological gap, then the ends of the pipes 3, 4 are installed in the clamps of the lunette, orienting them so that the longitudinal rods 6 of the pipe 4 are offset relative to the similar rods of the pipe 3 by a half step t / 2, and clamp. After this, the step trimming produces profiling of the ends of the pipes according to figure 3 and remove the exposed sections of the transverse reinforcement 7 to a depth equal to the thickness of the rod of the transverse reinforcement. Next, the conical surfaces 12 of the pipes 3, 4 are melted with a step heater, after which the pipes are upset, and the molten surfaces 12 form a tight and durable joint due to welds elongated due to the taper. After holding and cooling the joint, if necessary, strip the outer burr and push the sleeve 1 over the joint area, turn on the heating element 5 of the sleeve 1 and melt its inner cylindrical surface 2 and the outer surfaces of the ends of the pipes 3, 4, while the pipe ends are firmly connected due to radial shrinkage the coupling 1 when heated, which achieves a high load characteristic of the pipe junction, equal to the load characteristic of the pipe.

Благодаря сварке встык по двум конусным поверхностям, а также удвоенному количеству продольных стержней арматуры в зоне шва, образованному вследствие взаимного их смещения, муфта практически полностью разгружается от восприятия радиальных нагрузок, порождаемых давлением транспортируемых по трубопроводу сред, и несет только осевые нагрузки, возникающие при перекрытии задвижек, а также нагрузки, возникающие при подвижке грунта траншей, опор и при опускании сваренной на поверхности плети труб в траншею.Due to butt welding on two conical surfaces, as well as twice the number of longitudinal reinforcement bars in the weld zone, formed due to their mutual displacement, the coupling is almost completely unloaded from the perception of radial loads generated by the pressure of the media transported through the pipeline and carries only axial loads that occur during overlap gate valves, as well as loads arising from the movement of soil of trenches, supports and when lowering pipes welded on the surface of the whip into the trench.

Кроме этого, сварка труб по конусным поверхностям облегчает операцию центрирования свариваемых труб вследствие их самоцентрирования, а также позволяет расширить поле допусков по овальности и эллипсности труб, так как конусные поверхности формируются непосредственно перед сваркой при жестком закреплении концов труб в люнетах.In addition, welding pipes on conical surfaces facilitates the centering of welded pipes due to their self-centering, and also allows to expand the tolerance range for ovality and ellipse of pipes, since conical surfaces are formed immediately before welding with rigid fastening of pipe ends in lunettes.

Claims

The connection of polymer pipes reinforced with a rigid, for example, a metal frame in the form of longitudinal rods arranged uniformly around the circumference, and transverse reinforcement wound thereon, containing a polymer electrically heated sleeve with cylindrical cavities to accommodate the ends of the pipes to be joined, characterized in that the ends of the pipes to be connected are made at least two circular sawtooth teeth, the adjacent cylindrical surfaces of which coincide with the lower surface of the longitudinal bars of the reinforcement, and the outer ones are formed the outer and inner surfaces of the pipes, and the annular teeth located at the end of one pipe form a profile corresponding to the profile formed by the annular teeth located at the end of the other pipe, and the longitudinal reinforcing rods of both pipes are displaced relative to each other around the circumference by half a step.