МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ЗАГЛУШКА ИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННОЙ ТРУБЫ ИЛИ ФАСОННОГО ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2016 года по МПК F16L59/12 F16L7/02 

Изобретение относится к конструктивным элементам трубопроводного транспорта, систем теплоснабжения и может быть использовано в различных областях промышленности, например при производстве концевых и фасонных элементов трубопроводов с тепловой изоляцией в защитной оболочке, строительстве теплотрасс, изготовлении санитарно-технических систем, воздуховодов и др. Металлическая заглушка изоляции предназначена для установки на концевой элемент трубопровода для предотвращения выхода теплоизоляции в процессе ее полимеризации, а также для защиты теплоизолирующего слоя трубы или фасонного изделия от увлажнения и механических повреждений.

Известна металлическая заглушка изоляции концевых и фасонных элементов трубопроводов, содержащая крышку с герметизатором, сварную обечайку и сварной шов, соединяющий их (см. ГОСТ 30732-2006. Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой. Технические условия. - Москва: Стандартинформ, 2007, с. 36).

Данная металлическая заглушка обладает низкой технологичностью, что обусловлено высокой трудоемкостью и энергоемкостью в изготовлении, имеет низкие эксплуатационные характеристики, обусловленные потерей герметических и коррозионных свойств сварных соединений.

Известны конструкции заглушек для труб с тепловой изоляцией, описанные в патентах РФ на изобретения RU 2221184, 10.01.2004, RU 2273787, 20.09.2004. В данных конструкциях кольцевой зазор со стороны торцов герметизирован заглушками 17 и 18, выполненными в виде усеченного конуса с наружной и внутренней конусностью и большими основаниями направленными противоположно. Наружный конус ограничен диаметрами D₁ и D₂, а внутренний конус - диаметрами d₂ и d₁, причем (D₁-D₂) - поле допуска внутреннего диаметра оболочки, a (d₂-d₁) - поле допуска наружного диаметра трубы 3, сопрягаемые поверхности заглушек предварительно покрыты герметизирующим составом.

Известна заглушка трубы с теплоизоляцией по заявке на выдачу патента США на изобретение US 2008121304, 29.05.2008. Трубы, образованные наружной трубой и внутренней трубой, присоединены сваркой к двум торцевым заглушкам, расположенным по концам трубы. Кольцевое пространство между внутренней и внешней трубами заполнено изоляционным материалом. Заглушки прикреплены с помощью сварки как к концам наружной трубы, так и к концам внутренней трубы, при этом внешняя и внутренняя поверхности торцевых заглушек по форме продольного разреза соответствуют наружной и внутренней поверхностям труб. Упомянутые торцевые заглушки имеют, по существу, ту же толщину, что и наружная и внутренняя трубы, к которым они прикреплены. Между наружной и внутренней поверхностями заглушек образованы две кольцевые полости, одна из которых открыта наружу, другая внутрь трубы. Первая и вторая кольцевые полости каждой заглушки разнесены друг относительно друга по оси X-X и разделены кольцевой перегородкой.

Известна теплоизолированная труба, предназначенная для подачи жидкости с температурой, ниже или равной 90°C (заявка на изобретение КНР CN 103498996 (A) 08.01.2014). Теплоизолированная труба состоит из рабочей стальной трубы, на которую надета труба-оболочка. Слой вспененного полиуретана, используемого в качестве теплоизоляции, расположен между стальной трубой и трубой-оболочкой. Каждый из двух концов трубы-оболочки снабжен своей торцевой заглушкой с центральным отверстием для прохода рабочей трубы.

Известна полезная модель КНР CN 203176637 (U), 04.09.2013, в которой раскрыта конструкция теплоизолированной трубы с внутренней стальной трубой и внешней защитной стальной трубой, закрытой по концам торцевыми крышками с компенсатором в виде гофров. Торцевые крышки с компенсатором в виде гофров расположены внутри внешней защитной стальной трубы, закрывая и внутреннюю стальную трубу.

Известна конструкция заглушки для теплоизолированной трубы по заявке Японии JPH 11190080 (A), 13.07.1999. Для обеспечения прижатия торцевой крышки для теплоизоляционного материала высота корпуса крышки может быть уменьшена путем обеспечения правильного положения крышки. Для этого прижимной элемент выполнен в виде металлической пластины со сквозным отверстием, в котором размещен наконечник штифта. Металлическая пластина со стороны внутренней периферической поверхности изогнута в направлении наружу по всей окружности, а по центру, где располагается сквозное отверстие, металлическая пластина изогнута внутрь с образованием вогнутой формы.

Описанные выше конструкции сложны в изготовлении.

Известна полезная модель КНР CN 2911362 (Y). 13.06.2007, в которой описана теплоизолированная труба, состоящая из рабочей стальной трубы (первый слой), антикоррозионного поверхностного покрытия рабочей стальной трубы (второй слой), теплоизолирующего слоя, расположенного поверх антикоррозионного покрытия (третий слой), четвертый слой состоит из полиэтиленовой защитной трубы, покрытой слоем бетона, являющегося пятым слоем. Изолирующая торцевая заглушка с центральным отверстием для прохода рабочей трубы имеет ступенчатую форму, расположена по концам трубы, заведена под полиэтиленовую защитную трубу так, что охватывает слой теплоизоляции.

Данная заглушка выполнена из полиэтилена высокой плотности, поэтому не обладает достаточной механической прочностью.

Ближайшим аналогом изобретения является металлическая заглушка изоляции из оцинкованной стали для концевых и фасонных элементов трубопроводов, представленная в каталоге (см. Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой и оцинкованной стальной оболочках. Руководство к применению. Каталог. - М.: ОАО МЕЖРЕГИОНТЕПЛОСЕТЬ - ЭНЕРГОРЕМОНТ, с. 74), содержащая плоскую крышку, привариваемую к обечайке с продольным сварным швом, и сварной кольцевой шов, соединяющий их.

Однако эта металлическая заглушка изоляции имеет следующие недостатки: высокая протяженность сварных швов, приводящая к перерасходу сварочных материалов, электроэнергии, трудозатрат; сварной шов, соединяющий крышку и обечайку, выступающий над поверхностью обечайки, повреждается при транспортировке, монтаже или эксплуатации, а острые углы заглушки и заусенцы небезопасны для обслуживающего персонала.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение сопротивления внешним механическим воздействиям за счет увеличения жесткости конструкции, упрощение технологического процесса, снижение расхода основных и сварочных материалов и повышение уровня безопасности производства и эксплуатации с одновременным снижением себестоимости.

Поставленная задача решается тем, что в заглушке изоляции, выполненной из металла и содержащей обечайку и приваренную к ней крышку с центральным отверстием, обечайка выполнена из листового материала с продольным фальцевым соединением, крышка - с разнонаправленными отгибами - по наружному краю крышки отгиб выполнен с охватом наружной поверхности обечайки и соединен с обечайкой сварным или паяным швом, расположенным ниже уровня поверхности крышки с наружного края отгиба, а по центральному отверстию, отгиб выполнен в противоположном направлении, при этом сварной или паяный шов, соединяющий крышку с обечайкой, выполнен нахлесточным. Разнонаправленные отгибы крышки выполнены с длиной шеек 5÷30 мм. В качестве материала заглушки используют металлы или металлы с покрытием.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в получении конструкции металлической заглушки, обладающей долговечностью и повышенной жесткостью, что позволяет обеспечить ее сопротивление внешним механическим воздействиям, при этом упрощается технологический процесс за счет небольшого объема сварочных работ и, соответственно, снижается расход электроэнергии, а гладкость фальцевого соединения обечайки и соединение обечайки с крышкой нахлесточным сварным или паяным швом исключает повреждение при транспортировке, монтаже или эксплуатации, что повышает уровень безопасности персонала.

Фальцевое соединение обеспечивает герметичность обечайки, а отсутствие продольного сварного шва повышает коррозионную стойкость и увеличивает долговечность конструкции. При этом замена сварного соединения на фальцевое позволяет снизить себестоимость и уменьшить массу наплавленного металла в 1,2-1,8 раза в зависимости от типоразмера изделия.

Крышка, выполненная с двумя разнонаправленными отгибами, увеличивает жесткость конструкции и сопротивление внешним нагрузкам, при этом улучшаются механические характеристики заглушки в целом и упрощается процесс последующей сборки.

Замена кольцевого углового шва на нахлесточный сварной или паяный, расположенный ниже уровня поверхности крышки с наружного края, снижает вероятность механических повреждений шва. Поскольку внешние обводы крышки металлической заглушки сглажены - снижается травмоопасность обслуживающего персонала при сборке, монтаже и эксплуатации.

Использование заявленной металлической заглушки изоляции позволит увеличить долговечность изделия за счет повышения коррозионной стойкости соединений, увеличения жесткости конструкции, обеспечения герметичности при внешнем увлажнении или при воздействии агрессивных сред, а также позволит повысить уровень безопасности производства и эксплуатации изделия.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг. 1 - разрез металлической заглушки в сборе;

на фиг. 2 - разрез металлической заглушки с концевым элементом трубопровода с тепловой изоляцией.

На чертежах позициями обозначено:

1 - обечайка; 2 - крышка; 3 - отгиб-отбортовка по центральному осевому отверстию; 4 - отгиб-отбортовка по наружному краю крышки; 5 - соединение крышки с обечайкой нахлесточным сварным или паяным швом; 6 - фальцевое продольное соединение обечайки; 7 - стальная труба; 8 - изоляция (пенополиуретан); 9 - защитная оболочка; 10 - клеевая мастичная лента; 11 - центраторы; 12 - провода системы оперативного дистанционного контроля; 13 - герметизатор; 14 - соединение рабочей трубы с металлической заглушкой посредством сварки.

Металлическая заглушка изоляции для теплоизолированных труб или для фасонных изделий, например для концевого элемента трубопровода с полимерной гидроизоляцией, представляет собой герметичную конструкцию, предотвращающую выход пенополиуретана в процессе полимеризации, защищает теплоизолирующий слой от увлажнения и механических повреждений.

Металлическая заглушка изоляции (фиг. 1) представляет собой конструкцию в виде полого стакана с осевым отверстием в дне и состоит из обечайки 1 и приваренной к ней крышки 2. Крышка 2 выполнена с двумя отгибами - с отбортовкой 3 по центральному осевому отверстию и отгибом-отбортовкой 4 по наружному краю крышки в противоположном направлении - в сторону обечайки 1. Крышка 2 по отбортовке 4 соединена с обечайкой 1 нахлесточным сварным или паяным швом 5. Обечайка цилиндрической формы образована из листового материала посредством продольного его соединения загибкой - в фальц. Фальцевое соединение обозначено поз. 6

При эксплуатации на металлическую заглушку действуют механические нагрузки от воздействия грунта, фундаментов, стен, опор и других конструктивных элементов. Обечайка 1, крышка 2, сварные швы 5 и 14, фальцевое соединение 6 воспринимают на себя действующие механические нагрузки и защищают изоляцию, например пенополиуретан 8, от повреждений и предохраняют его от воздействия агрессивных сред.

Сборка теплоизолированной трубы или фасонного изделия с изоляцией, например из пенополиуретана, с использованием металлической заглушки выполняется следующим образом.

Металлическую заглушку, состоящую из обечайки 1 с фальцевым швом 6, крышкой 2 с герметизатором 13, надевают на стальную трубу 7, пропуская ее через центральное осевое отверстие в крышке. На стальной трубе 7 закреплены центраторы 11 с проводами системы оперативного дистанционного контроля 12. Центральное осевое отверстие в крышке по отбортовке 3 соответствует диаметру рабочей трубы 7, что обеспечивает концентричное расположение и фиксацию металлической заглушки относительно рабочей трубы, при этом внутренняя поверхность стенки отбортовки 3 плотно охватывает наружную поверхность рабочей трубы 7. Это позволяет провести герметичное соединение рабочей трубы с металлической заглушкой посредством сварки, например кольцевым угловым швом 14. Отбортовка 3 при этом выполняет регулирующую функцию по концентричному расположению вышеуказанных элементов между собой, а шейка отбортовки 3, длиной от 5 до 30 мм увеличивает площадь контакта, тем самым облегчая процесс сварки из-за отсутствия зазора между этими элементами.

Далее, на обечайку 1 металлической заглушки крепят клеевую мастичную ленту 10. Поверх обечайки 1 надвигают защитную оболочку 9, которая может быть выполнена с раструбом, и усаживают ее на наружную поверхность обечайки известным термическим способом, например газовой горелкой, и проводят изоляцию, например, пенополиуретаном 8.

Изобретение относится к конструктивным элементам трубопроводов с тепловой изоляцией в защитной оболочке. Металлическая заглушка предназначена для установки на концевой элемент трубопровода для предотвращения выхода теплоизоляции в процессе ее полимеризации, а также для защиты теплоизолирующего слоя трубы или фасонного изделия от увлажнения и механических повреждений. Металлическая заглушка состоит из обечайки 1 и присоединенной к ней крышки 2. Крышка 2 выполнена с двумя отгибами - с отбортовкой 3 по центральному осевому отверстию и отгибом-отбортовкой 4 по наружному краю крышки в противоположном направлении - в сторону обечайки 1. Крышка 2 по отбортовке 4 соединена с обечайкой 1 нахлесточным сварным или паяным швом 5. Обечайка цилиндрической формы образована из листового материала посредством продольного его соединения гибкой фальцевым швом 6. Разнонаправленные отгибы крышки выполнены с длиной шеек 5÷30 мм. Крышка, выполненная с двумя разнонаправленными отгибами, в сочетании с фальцевым соединением обечайки обеспечивает высокую жесткость и герметичность обечайки, повышает коррозионную стойкость и тем самым увеличивает долговечность конструкции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Металлическая заглушка, содержащая обечайку и присоединенную к ней крышку с центральным отверстием, отличающаяся тем, что обечайка выполнена из листового материала с продольным фальцевым соединением, крышка выполнена с разнонаправленными отгибами, при этом по наружному краю крышки отгиб выполнен с охватом наружной поверхности обечайки и соединен с обечайкой нахлесточным сварным или паяным швом, а по центральному отверстию крышки отгиб выполнен в противоположном направлении - наружу.

2. Металлическая заглушка по п. 1, отличающаяся тем, что разнонаправленные отгибы крышки выполнены с длиной шеек 5÷30 мм.