НЕРАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 2003 года по МПК F16L13/14 

Изобретение относится к соединениям труб-оболочек из композиционных материалов с металлическими трубчатыми деталями, преимущественно неразъемным, установленных на их конце, и может быть использовано в трубах для транспортировки жидких или газообразных сред в корпусах высокого давления.

К неразъемным соединениям предъявляются повышенные требования по обеспечению жесткости, прочности, надежности и герметичности стыка, безопасности использования и недопустимости разрушения от воздействующих нагрузок.

Известно неразъемное соединение, содержащее трубу из композиционного материала на основе спирально навитых перекрещивающихся стеклонитей и полимерного связующего, герметизирующий слой из упруго эластичного материала и металлическую трубчатую деталь с радиальными заостренными элементами, зафиксированными в материале трубы, кольцевым хвостовиком, облицованным по наружной поверхности кольцевой оболочкой непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала (патент RU 2144640, ⁷МПК F 16 L 47/00, 2000). Известны и другие неразъемные соединения труб из композиционного материала с металлическими трубчатыми деталями посредством радиальных заостренных элементов, зафиксированных в материале трубы, с герметизирующим слоем из упругоэластичного материала (патент RU 2079764, ⁶МПК F 16 L 47/00, 1977, патент RU 2079765, ⁶МПК F 16 L 47/00, 1977).

К недостаткам указанных неразъемных соединений труб из композиционных материалов с металлическими трубчатыми деталями следует отнести ненадежность герметизации стыка слоем упругоэластичного материала по поверхности их взаимного контакта, возможности проникновения транспортируемой среды между ними и ее утечки.

Наиболее близким аналогом по технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является неразъемное соединение по патенту RU 2144640.

Основной задачей изобретения является создание неразъемного соединения на основе новой концепции заделки конца кольцевой оболочки непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала на металлической трубчатой детали.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение надежности герметизации неразъемного соединения, безопасности эксплуатации.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции соединения и введения новых конструктивных элементов.

Для этого, в неразъемном соединении, содержащем трубу из композиционного материала на основе спирально навитых перекрещивающихся стеклонитей и полимерного связующего, герметизирующий слой из упругоэластичного материала и металлическую трубчатую деталь с радиальными заостренными элементами, зафиксированными в материале трубы, кольцевым хвостовиком, облицованным по наружной поверхности кольцевой оболочкой непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала, металлическая трубчатая деталь снабжена расположенной со стороны наружной поверхности кольцевого хвостовика кольцевой канавкой, выполненной с кольцевым поднутрением и тонкостенным кольцевым козырьком на боковой поверхности, а кольцевая оболочка непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала на ней - внутренним кольцевым выступом с кольцевой полкой, размещенным в указанной кольцевой канавке с заходом кольцевой полки в кольцевое поднутрение под тонкостенным кольцевым козырьком, причем тонкостенный кольцевой козырек на кольцевой полке внутреннего кольцевого выступа кольцевой оболочки непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала плотно обвальцован вокруг кольцевой полки с образованием с ней замковой заделки. Замковая заделка кольцевой оболочки непрерывного герметизирующего слоя на кольцевом хвостовике металлической трубчатой детали выполнена между кольцевыми рядами радиальных заостреннных элементов, противоположно направленными в несущие наружный и внутренний слои композиционного материала трубы.

Отличительными особенностями неразъемного соединения являются следующие признаки:
- снабжение металлической трубчатой детали кольцевой канавкой, расположенной со стороны наружной поверхности кольцевого хвостовика,
- выполнение кольцевой канавки с кольцевым поднутрением и тонкостенным кольцевым козырьком на ее боковой поверхности,
- снабжение кольцевой оболочки непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала на кольцевом хвостовике металлической трубчатой детали внутренним кольцевым выступом с кольцевой полкой,
- размещение внутреннего кольцевого выступа в указанной кольцевой канавке с заходом кольцевой полки в кольцевое поднутрение под тонкостенным кольцевым козырьком,
- плотная обвальцовка тонкостенного кольцевого козырька на кольцевой полке внутреннего кольцевого выступа кольцевой оболочки, размещенного в кольцевой канавке кольцевого хвостовика металлической трубчатой детали с образованием с ней замковой заделки,
- выполнение замковой заделки оболочки непрерывного герметизирующего слоя упругоэластичного материала на кольцевом хвостовике металлической трубчатой детали между кольцевыми рядами радиальных заостренных элементов, противоположно направленными в несущие наружный и внутренний слои композиционного материала трубы.

Указанные отличительные признаки неразъемного соединения являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. Неразъемное соединение создано с учетом новой концепции заделки кольцевой оболочки непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала на кольцевом хвостовике металлической трубчатой детали с обвальцовкой кольцевого козырька в кольцевой канавке вокруг кольцевой полки внутреннего кольцевого выступа кольцевой оболочки непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала, что позволяет исключить утечку транспортируемой жидкой или газообразной среды под давлением. Предложенное неразъемное соединение позволяет повысить надежность герметизации и безопасность его эксплуатации в трубопроводных системах.

Указанные отличительные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе, не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу создания неразъемного соединения и достижения нового технического результата на основе новой концепции организации стыка трубы из композиционного материала с металлической трубчатой деталью в комбинации с непрерывным герметизирующим слоем из упругоэластичного материала между ними. Новое техническое решение является результатом опытно-экспериментальных работ, творческого вклада без использования стандартных разработок или каких-либо рекомендаций в данной области техники, является оригинальным, неочевидным, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами и кратким их описанием.

На фиг. 1 представлен общий вид неразъемного соединения трубы из композиционного материала с металлической трубчатой деталью, на фиг.2 представлена принципиальная схема замковой заделки кольцевой оболочки на кольцевом хвостовике металлической трубчатой детали, в увеличенном масштабе, на фиг.3 представлена металлическая трубчатая деталь с наружной кольцевой канавкой на ее кольцевом хвостовике, на фиг.4 представлена кольцевая оболочка непрерывного герметизирующего слоя упругоэластичного материала с внутренним кольцевым выступом и кольцевой полкой.

Более подробное описание сущности изобретения с указанием позиций на чертежах состоит в следующем.

Неразъемное соединение (фиг. 1-4) содержит трубу 1 из композиционного материала на основе спирально навитых перекрещивающихся стеклонитей и полимерного связующего, герметизирующий слой 2 из упругоэластичного материала и металлическую трубчатую деталь 3 с радиальными заостренными элементами 4, зафиксированными в материале трубы 1, кольцевым хвостовиком 5, облицованным по наружной поверхности 6 кольцевой оболочкой 7 непрерывного герметизирующего слоя 2 из упругоэластичного материала. Металлическая трубчатая деталь 3 снабжена расположенной со стороны наружной поверхности 6 кольцевого хвостовика 5 кольцевой канавкой 8, выполненной с кольцевым поднутрением 9 и тонкостенным кольцевым козырьком 10 на ее боковой поверхности 11, а кольцевая оболочка 7 непрерывного герметизирующего слоя 2 из упругоэластичного материала на ней - внутренним кольцевым выступом 12 с кольцевой полкой 13, размещенным в указанной кольцевой канавке 8 с заходом кольцевой полки 13 в кольцевое поднутрение 9 под тонкостенным кольцевым козырьком 10. Тонкостенный козырек 10 на кольцевой полке 13 внутреннего кольцевого выступа 12 кольцевой оболочки 7 непрерывного герметизирующего слоя 2 из упругоэластичного материала плотно обвальцован вокруг кольцевой полки 13 с образованием с ней замковой заделки 14. Замковая заделка 14 герметизирующего слоя 2 на кольцевом хвостовике 5 металлической трубчатой детали 3 выполнена между кольцевыми рядами 15 и 16 радиальных заостренных элементов 4, противоположно направленными в несущих наружный и внутренний слои 17, 18 композиционного материала трубы 1.

Функционирование неразъемного соединения в составе трубопроводной системы заключается в повышении надежности герметизации за счет замковой заделки 14 кольцевой оболочки 7 непрерывного герметизирующего слоя 2 из упругоэластичного материала, надежно предохраняющего от проникновения жидкой или газообразной среды, транспортируемой по трубопроводам, магистралям с использованием настоящего надежного их соединения.

Проведенные испытания неразъемного соединения, полученного с использованием нового технического решения в совокупности предложенных существенных признаков показали положительные результаты.

Таким образом, новое техническое решение превосходит известный уровень техники, аналоги и прототип, обладает новыми свойствами, обеспечивающими новый положительный эффект благодаря новой концепции организации замковой заделки герметизирующего слоя на концевом хвостовике металлической трубчатой детали, соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.

Следует отметить, что объем предлагаемого изобретения следует понимать шире, чем то конкретное выполнение, приведенное в описании, формуле и чертежах. Форма выполнения изобретения представляет собой только возможные предпочтительные варианты его осуществления, могут быть различные комбинации в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, если все это не выходит за пределы объема технического решения, изложенного в пунктах формулы.

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении трубопроводов из композиционных материалов. Неразъемное соединение трубы из композиционного материала с герметизирующим слоем содержит металлическую трубчатую деталь с радиальными заостренными элементами и кольцевым хвостовиком, на котором выполнена кольцевая канавка с поднутрением и тонкостенным козырьком. Кольцевая канавка и поднутрение заполнены материалом герметизирующего слоя, а тонкостенный козырек обвальцован с образованием замковой заделки с герметизирующим слоем. Повышает надежность соединения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Неразъемное соединение, содержащее трубу из композиционного материала на основе спирально навитых перекрещивающихся стеклонитей и полимерного связующего, герметизирующий слой из упругоэластичного материала и металлическую трубчатую деталь с радиальными заостренными элементами, зафиксированными в материале трубы, кольцевым хвостовиком, облицованным по наружной поверхности кольцевой оболочкой непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала, отличающееся тем, что металлическая трубчатая деталь снабжена расположенной со стороны наружной поверхности кольцевого хвостовика кольцевой канавкой, выполненной с кольцевым поднутрением и тонкостенным кольцевым козырьком на ее боковой поверхности, а кольцевая оболочка непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала на ней - внутренним кольцевым выступом с кольцевой полкой, размещенньм в указанной кольцевой канавке с заходом кольцевой полки в кольцевое поднутрение под тонкостенным кольцевым козырьком, причем тонкостенный кольцевой козырек на кольцевой полке внутреннего кольцевого выступа кольцевой оболочки непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала плотно обвальцован вокруг кольцевой полки с образованием с ней замковой заделки. 2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что замковая заделка кольцевой оболочки непрерывного герметизирующего слоя из упругоэластичного материала на кольцевом хвостовике металлической трубчатой детали выполнена между кольцевыми рядами радиальных заостренных элементов, противоположно направленных в несущие наружный и внутренний слои композиционного материала трубы.