RU2328649C2

RU2328649C2 - Method of pipes connection and device for its implementation

Info

Publication number: RU2328649C2
Application number: RU2005108092/06A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Васильевич Соловьев (RU); Геннадий Васильевич Соловьев
Original assignee: Геннадий Васильевич Соловьев
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2008-07-10
Also published as: RU2005108092A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: method of pipes connection consists in installation of sealing element in the point of pipes joint, displacement of ends in opposite direction to each other until contact with sealing element and installation of structural element. Ends of connected pipes are profiled to create end and axial planes of joint. Axial planes of joint are directed at the angle to the axis of connected pipes and create arcs in the point of connection with pipe that are shorter than the ones at the end. Sealing element is tightened with structural element by means of deformation to seal the joint.

EFFECT: simplifies design of joint and increases its reliability.

7 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к соединению труб в трубопровод и может быть использовано во всех отраслях, связанных с изготовлением и монтажом и эксплуатацией труб. Например: трубопрокатные судостроительные, машиностроительные заводы, нефте- и газодобывающие отрасли, предприятия химической промышленности, градостроительные организации, организации «Водоканала», «Теплосети» и прочие.The invention relates to the connection of pipes in a pipeline and can be used in all industries related to the manufacture and installation and operation of pipes. For example: pipe-rolling shipbuilding, machine-building plants, oil and gas producing industries, chemical industry enterprises, town-planning organizations, Vodokanal, Teploseti organizations and others.

Известно техническое решение по заявке РФ №97115879. При реализации способа в указанном техническом решении конец трубы вводят в соединительную деталь после установки уплотнительного кольца в полости, выполненной в соединительной детали, а затем на часть трубы и прилегающую к ней часть соединительной детали устанавливают зажимное средство.Known technical solution according to the application of the Russian Federation No. 97115879. When implementing the method in the specified technical solution, the end of the pipe is introduced into the connecting part after installing the sealing ring in the cavity made in the connecting part, and then clamping means is installed on the pipe part and the adjacent part of the connecting part.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому и выбранному в качестве прототипа является муфтовое соединение фирмы Штрауб, патент РФ №2068525, которое содержит уплотнительную манжету, имеющую С-образную форму, с проходящими навстречу друг другу уплотнительными закраинами, которые поддерживаются на стенке манжеты через пружинное кольцо. Манжета охвачена сужаемым, посредством запорного устройства, корпусом и размещенным между манжетой и корпусом листовым вкладышем, перекрывающим продольный разрез корпуса.The closest technical solution to the claimed and selected as a prototype is the Straub coupling coupling of the patent of the Russian Federation No. 2068525, which contains a sealing cuff having a C-shape, with sealing lips extending towards each other, which are supported on the cuff wall through a spring ring. The cuff is covered by a tapering, by means of a locking device, casing and a sheet insert placed between the cuff and the casing, overlapping a longitudinal section of the casing.

Основными недостатками этого муфтового соединения являются:The main disadvantages of this coupling connection are:

- необходимость снабжения специальными конструктивными элементами, предотвращающими аксиальное перемещение труб под воздействием давления рабочей среды;- the need to supply special structural elements that prevent axial movement of pipes under the influence of pressure of the working environment;

- сложностью конструкции муфтового соединения.- the complexity of the design of the coupling connection.

Целями настоящего изобретения является как упрощение конструкции соединения, так и уменьшение трудоемкости монтажа трубопровода и повышения надежности его работы под большими давлениями, вызывающими высокие аксиальные усилия на конструктивные узлы муфт.The objectives of the present invention is both to simplify the design of the connection, and to reduce the complexity of mounting the pipeline and increase the reliability of its operation under high pressures, causing high axial forces on the structural units of the couplings.

Основные технические результаты, благодаря которым обеспечивается выполнение поставленных целей, - это упрощение конструкции, снижение стоимости соединения, повышение надежности работы и снижение трудоемкости монтажа труб.The main technical results due to which the achievement of the set goals is ensured are the simplification of the design, reduction in the cost of connection, increased reliability of work and reduced laboriousness of pipe installation.

Способ соединения труб заключается в создании профилированных концов соединяемых труб: либо при их изготовлении, либо путем последующего герметичного и жесткого соединения корпуса полумуфт по форме ласточкина хвоста. Причем соединение торца полумуфты с торцом трубы должно осуществляться с ее меньшей стороны. При этом образуются торцевые и аксиальные плоскости разъемов. По второму варианту исполнения каждая полумуфта жестко связывается с трубой, устанавливаясь на нее сверху, как и при монтаже раздельных полумуфт. Причем торцы труб расположены на расстоянии, равном или меньшем, чем половина длины полумуфты. Уплотнительный элемент устанавливается на места разъема труб как с наружной стороны соединяемых труб, так и с их внутренней стороны. Причем уплотнительный элемент на наружную поверхность трубы может быть установлен на аксиальных плоскостях разъемов и на торцевых разъемах под стягивающим хомутом. На внутреннюю поверхность трубы уплотнительный элемент устанавливается на пружинную оправку. По всем вариантам установки уплотнительных элементов после стыковки профилированных разъемов труб место разъема труб стягивается конструктивными элементами, расположенными на сплошных участках труб в плоскостях торцевых разъемов.The method of connecting pipes consists in creating the profiled ends of the pipes to be connected: either during their manufacture, or by subsequent tight and rigid connection of the coupling half body in the form of a dovetail. Moreover, the connection of the end face of the coupling half with the end of the pipe should be carried out from its smaller side. In this case, end and axial planes of the connectors are formed. In the second embodiment, each coupling half is rigidly connected to the pipe, mounted on top of it, as when installing separate coupling halves. Moreover, the ends of the pipes are located at a distance equal to or less than half the length of the coupling half. The sealing element is installed in place of the pipe connector both on the outside of the pipes to be connected and on their inside. Moreover, the sealing element on the outer surface of the pipe can be installed on the axial planes of the connectors and on the end connectors under the tightening clamp. On the inner surface of the pipe, the sealing element is mounted on a spring mandrel. For all options for installing sealing elements after joining the profiled pipe connectors, the place of the pipe connector is pulled together by structural elements located on solid sections of pipes in the planes of the end connectors.

Устройство для осуществления способа соединения труб содержит профилированные концы труб. Профили выполнены таким образом, что образуются торцевые и аксиальные плоскости разъемов, причем аксиальные плоскости разъемов направлены под углом к оси соединяемых труб таким образом, что в месте соединения с трубами образуются дуги меньшей длины, чем с торца. Все соединяемые между собой плоскости разъемов равны и параллельны между собой. На всех разъемах, с наружной или внутренней поверхности соединяемых труб, закреплены уплотнительные элементы. На торцевых разъемах установлены стягивающие конструктивные элементы, выполненные в виде разъемных хомутов, разъемы которых расположены на сплошных участках труб в плоскости торцевых разъемовA device for implementing the method of connecting pipes contains profiled pipe ends. The profiles are made in such a way that end and axial planes of the connectors are formed, and the axial planes of the connectors are directed at an angle to the axis of the connected pipes so that shorter arcs are formed at the junction with the pipes than from the end. All interconnected planes of connectors are equal and parallel to each other. On all connectors, from the outer or inner surface of the connected pipes, sealing elements are fixed. At the end connectors are installed tightening structural elements made in the form of detachable clamps, the connectors of which are located on solid pipe sections in the plane of the end connectors

Концы соединяемых труб могут быть образованы корпусами полумуфт по форме ласточкина хвоста, своими меньшими торцевыми сторонами жестко и герметично связанными с соединяемыми трубами, причем торцы этих труб расположены на расстоянии, равном или меньшем, чем половина длины муфты, а уплотнительный элемент расположен в пазах, расположенных вдоль аксиальных разъемов и вдоль торцевого разъема с большей стороной.The ends of the pipes to be connected can be formed by dovetail half-coupling bodies, with their smaller end faces rigidly and hermetically connected to the pipes to be connected, the ends of these pipes being located at a distance equal to or less than half the length of the coupling, and the sealing element is located in the grooves located along the axial connectors and along the end connector with the larger side.

Уплотнительный элемент может быть расположен с внутренней поверхности места разъема труб на пружинной оправке, а внутренние поверхности труб снабжены упорами.The sealing element may be located on the inner surface of the pipe connector on the spring mandrel, and the inner surfaces of the pipes are provided with stops.

Уплотнительные элементы могут быть установлены вдоль аксиальных плоскостей разъема и с внутренней поверхности разъемных хомутов, располагающихся на торцевых разъемах.Sealing elements can be installed along the axial planes of the connector and from the inner surface of the detachable clamps located on the end connectors.

Уплотнительный элемент может быть выполнен из различных материалов (герметик, резина, поранит, медь, свинец, мягкий металл и пр.).The sealing element can be made of various materials (sealant, rubber, wound, copper, lead, soft metal, etc.).

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings.

На фиг.1 приведена схема устройства для соединения труб с профильными торцами.Figure 1 shows a diagram of a device for connecting pipes with profile ends.

На фиг.2 приведена схема соединения труб с профилями, установленными на трубах.Figure 2 shows the connection diagram of the pipes with profiles installed on the pipes.

На фиг.3 приведена схема герметизации разъема труб с применением внутренней гильзы с уплотнительным элементом. Figure 3 shows a diagram of the sealing of the pipe connector using an internal sleeve with a sealing element.

На фиг.4-6 - разрез А-А на фиг.1 (варианты установки уплотнительного элемента). Figure 4-6 is a section aa in figure 1 (installation options for the sealing element).

На фиг.7 - выноска Б на фиг.6.In Fig.7 - leader B in Fig.6.

На чертежах позициями обозначены:In the drawings, the positions indicated:

1 и 2 соединяемые трубы;1 and 2 connected pipes;

3, 4 - профильные, типа ласточкина хвоста, концы труб 1 и 2;3, 4 - profile, such as dovetail, pipe ends 1 and 2;

5, 6 - стягивающие элементы, выполненные в виде разъемных хомутов;5, 6 - tightening elements made in the form of split clamps;

7, 8 - торцевые разъемы профильных концов труб 1 и 2;7, 8 - end connectors of the profile ends of the pipes 1 and 2;

9 - аксиальные разъемы профильных концов труб 1 и 2;9 - axial connectors of the profile ends of the pipes 1 and 2;

10 - уплотнительные элементы;10 - sealing elements;

11 - пружинная оправка, фиг.3;11 - spring mandrel, figure 3;

12, 14 - стопоры, фиг.3.12, 14 - stoppers, Fig.3.

Соединяемые трубы 1 и 2 (фиг.1) имеют профилированные концы типа ласточкина хвоста 3, 4, которые могут быть изготовлены при прокате труб на заводе-изготовителе труб или путем сварки герметичным швом. При соединении двух профильных концов труб образуются разъемные плоскости: торцевые 7 и 8 и аксиальные 9. Вдоль этих разъемов устанавливаются уплотнительные элементы 10. Причем уплотнительные элементы могут быть установлены, как показано на чертеже, по нескольким вариантам. Вариант 1 - по местам разъема одной трубы. Вариант 2 - по местам разъема двух труб. Вариант 3 - только по аксиальным разъемам 9 и внутренней поверхности разъемных хомутов 5 и 6. Причем, в этом варианте, уплотнительный элемент вдоль аксиальных разъемов может быть установлен как в вариантах 1 и 2, по месту разъема одной или двух труб. Следует заметить, что в этом варианте уплотнительный элемент, попадающий под место установки хомутов 5 и 6 с уплотнительным элементом 10, должен быть установлен заподлицо с наружной поверхностью разъема, как показано на выносном элементе Б. Снаружи места разъема труб установлены разъемные хомуты 5 и 6. В варианте 3 разъемные хомуты 5 и 6 с уплотнительными элементами 10 устанавливаются строго на торцевые разъемы 7, 8, которые не имеют уплотнительных элементов. При установке, в этом варианте, разъем хомутов 5 и 6 должен находиться на сплошной поверхности между профилем и трубой.The connected pipes 1 and 2 (Fig. 1) have profiled ends such as dovetail 3, 4, which can be manufactured by rolling pipes at the pipe manufacturer or by welding with a sealed seam. When two profile ends of the pipes are connected, detachable planes are formed: end faces 7 and 8 and axial 9. Sealing elements 10 are installed along these connectors. Moreover, the sealing elements can be installed, as shown in the drawing, in several ways. Option 1 - in the places of the connector of one pipe. Option 2 - in the places of the connector of the two pipes. Option 3 - only on the axial connectors 9 and the inner surface of the detachable clamps 5 and 6. Moreover, in this embodiment, the sealing element along the axial connectors can be installed as in options 1 and 2, in place of the connector of one or two pipes. It should be noted that in this embodiment, the sealing element falling under the installation location of the clamps 5 and 6 with the sealing element 10 should be installed flush with the outer surface of the connector, as shown on the remote element B. On the outside of the pipe connector, detachable clamps 5 and 6 are installed. In option 3, detachable clamps 5 and 6 with sealing elements 10 are installed strictly on the end connectors 7, 8, which do not have sealing elements. When installing, in this embodiment, the connector of the clamps 5 and 6 should be on a continuous surface between the profile and the pipe.

На фиг.2 профильные концы 3 и 4 образованы элементами, устанавливаемыми на соединяемые трубы 1 и 2, и соединяются с ними герметичным сварным швом. Расстояние от места соединения элементов, образующих профильные концы 3 и 4 до торцов труб 1 и 2, должно быть равно или меньше половины длины профиля. В пазы, выполненные внутри профилей, установлены уплотнительные элементы 10. Пазы под уплотнительные элементы выполнены только по одному торцевому (большему) и двум аксиальным разъемам каждого профиля. Со стороны соединения меньшего по образующей профиля с трубой проточка под уплотнительный элемент отсутствует. По аксиальному разъему паз выполнен таким образом, что при соединении профилей уплотнительные элементы контактируют друг с другом. По торцевому разъему паз П-образный. В каждом профиле торцевой паз связан с аксиальными пазами. Снаружи место разъема охватывают разъемным хомутом.In Fig.2, the profile ends 3 and 4 are formed by elements installed on the connected pipes 1 and 2, and are connected to them by a hermetic weld. The distance from the junction of the elements forming the profile ends 3 and 4 to the ends of the pipes 1 and 2 should be equal to or less than half the length of the profile. In the grooves made inside the profiles, sealing elements are installed 10. The grooves for the sealing elements are made only one end (larger) and two axial connectors of each profile. On the side of the connection of a smaller generatrix of the profile with the pipe, there is no groove under the sealing element. On the axial connector, the groove is made in such a way that when connecting the profiles, the sealing elements are in contact with each other. On the end connector, the groove is U-shaped. In each profile, the end groove is associated with axial grooves. Outside, the connector is covered by a detachable clamp.

На фиг.3 профильные элементы с трубами 1 и 2 связаны как на фиг.1. Уплотнительный элемент 10 закреплен на пружинной оправке 11, установленной внутри разъема труб 1 и 2. Длина оправки с уплотнительным элементом больше, чем длина разъема. Снаружи место разъема охватывается разъемными хомутами 5 и 6. Наружный диаметр уплотнительного элемента на оправке больше внутреннего диаметра соединяемых труб. Оправка выполнена с разрезом, за счет чего может, сжимаясь при установке в трубу, уменьшаться в наружном диаметре. Оправка расположена между двумя стопорами 12 и 13.In Fig.3, profile elements with pipes 1 and 2 are connected as in Fig.1. The sealing element 10 is mounted on a spring mandrel 11 mounted inside the pipe connector 1 and 2. The length of the mandrel with the sealing element is greater than the length of the connector. Outside, the connector is covered by detachable clamps 5 and 6. The outer diameter of the sealing element on the mandrel is larger than the inner diameter of the connected pipes. The mandrel is made with a cut, due to which it can shrink when it is inserted into the pipe and decrease in outer diameter. The mandrel is located between the two stops 12 and 13.

Соединение труб 1 и 2 между собой, конструктивное исполнение которых приведено на фиг.1, осуществляется в следующей последовательности. После установки уплотнительных элементов по вариантам 1 или 2 профили соединяемых труб сводятся до соприкосновения аксиальных разъемов 9. На торцевые разъемы устанавливаются разъемные хомуты 5 и 6. Далее производится стягивание хомутов, за счет чего происходит перемещение в аксиальном направлении труб 1 и 2 навстречу друг другу до тех пор, пока торцевые разъемы не закроются. Толщины уплотнительных элементов должны подбираться таким образом, чтобы компенсировать допуски на изготовление профилей соединяемых труб. При создании рабочей средой, проводимой по трубам, внутреннего давления аксиальное перемещение труб исключается за счет конфигурации профилей и стягивающего эффекта разъемных хомутов.The connection of the pipes 1 and 2 with each other, the design of which is shown in figure 1, is carried out in the following sequence. After installing the sealing elements according to options 1 or 2, the profiles of the connected pipes are reduced to the contact of the axial connectors 9. On the end connectors are installed detachable clamps 5 and 6. Next, the clamps are pulled together, due to which the pipes 1 and 2 are moved towards each other to until the end connectors close. The thicknesses of the sealing elements must be selected in such a way as to compensate for the tolerances for the manufacture of profiles of the connected pipes. When creating an internal pressure through the pipes, the axial movement of the pipes is excluded due to the configuration of the profiles and the tightening effect of the split clamps.

Соединение труб 1 и 2 между собой, конструктивное исполнение которых приведено на фиг.1, по варианту 3, установки уплотнительных элементов 10 осуществляется в следующей последовательности. Профили 3, 4 соединяемых труб 1 и 2 сводятся до соприкосновения аксиальных разъемов 9. На торцевые разъемы устанавливаются разъемные хомуты 5 и 6, имеющие на своих внутренних поверхностях уплотнительные элементы 10. При стягивании хомутов деформируются уплотнительные элементы аксиальных разъемов и хомутов. Аксиальные разъемы «закрываются» уплотнительными элементами, расположенными в них, а торцевые разъемы перекрываются уплотнительными элементами, установленными на хомутах. При создании рабочей средой, проводимой по трубам, внутреннего давления аксиальное перемещение труб исключается за счет конфигурации профилей и стягивающего эффекта разъемных хомутов.The connection of the pipes 1 and 2 with each other, the design of which is shown in figure 1, according to option 3, the installation of the sealing elements 10 is carried out in the following sequence. The profiles 3, 4 of the connected pipes 1 and 2 are reduced to the contact of the axial connectors 9. On the end connectors, detachable clamps 5 and 6 are installed, having sealing elements 10 on their inner surfaces. When tightening the clamps, the sealing elements of the axial connectors and clamps are deformed. Axial connectors are “closed” by the sealing elements located in them, and the end connectors are blocked by sealing elements mounted on the clamps. When creating an internal pressure through the pipes, the axial movement of the pipes is excluded due to the configuration of the profiles and the tightening effect of the split clamps.

Соединение труб 1 и 2 между собой, конструктивное исполнение которых приведено на фиг.2, осуществляется в следующей последовательности. После установки уплотнительных элементов 10 в пазы, выполненные вдоль торцевого 8 и аксиальных 9 разъемов, профильные концы 3 и 4 сводятся вместе с соединяемыми трубами 1 и 2 до обеспечения контакта между ними и уплотнительными элементами, расположенными в пазах вдоль разъема. На профили 3 и 4 устанавливаются разъемные хомуты 5 и 6. Хомуты стягиваются. При этом происходит аксиальное перемещение труб 1 и 2 навстречу друг другу до тех пор, пока аксиальные стыки не «закроются», а уплотнительный элемент, расположенный в П-образном пазе вдоль свободного торца профиля не деформируется о наружную поверхность трубы, связанную с противоположным профилем. При создании рабочей средой, проводимой по трубам, внутреннего давления аксиальное перемещение труб исключается за счет конфигурации профилей и стягивающего эффекта разъемных хомутов.The connection of the pipes 1 and 2 with each other, the design of which is shown in figure 2, is carried out in the following sequence. After installing the sealing elements 10 in the grooves made along the end 8 and axial 9 connectors, the profile ends 3 and 4 are reduced together with the connected pipes 1 and 2 to ensure contact between them and the sealing elements located in the grooves along the connector. On profiles 3 and 4, detachable clamps 5 and 6 are installed. The clamps are pulled together. When this happens, the axial movement of pipes 1 and 2 towards each other until the axial joints are not “closed”, and the sealing element located in the U-shaped groove along the free end of the profile is not deformed on the outer surface of the pipe associated with the opposite profile. When creating an internal pressure through the pipes, the axial movement of the pipes is excluded due to the configuration of the profiles and the tightening effect of the split clamps.

Соединение труб 1 и 2 между собой, конструктивное исполнение которых приведено на фиг.3, осуществляется в следующей последовательности. Пружинная оправка 11 с уплотнительным элементом 10 сжимается и заводится внутрь трубы 1 до стопора 13. На уплотнительный элемент 10 пружинной оправки 11 устанавливается профильный элемент трубы 2. На место разъема устанавливаются хомуты 5 и 6 таким образом, чтобы перекрывать аксиальные разъемы, но не перекрывать торцевые разъемы. Хомуты 5 и 6 стягиваются, и происходит аксиальное перемещение труб 1 и 2 навстречу друг другу, при этом происходит деформация уплотнительного элемента и «закрытие» им всех разъемов со стороны внутренней поверхности соединяемых труб. При создании рабочей средой, проводимой по трубам, внутреннего давления аксиальное перемещение труб исключается за счет конфигурации профилей и стягивающего эффекта разъемных хомутов. Аксиальное перемещение пружинной оправки 11 с уплотнительным элементом 10 потоком рабочей среды предохраняется стопорами 12 и 13.The connection of the pipes 1 and 2 with each other, the design of which is shown in figure 3, is carried out in the following sequence. The spring mandrel 11 with the sealing element 10 is compressed and inserted inside the pipe 1 to the stopper 13. A profile element of the pipe 2 is installed on the sealing element 10 of the spring mandrel 11. Clamps 5 and 6 are installed in place of the connector so as to overlap the axial connectors but not overlap the end ones connectors. The clamps 5 and 6 are pulled together, and the pipes 1 and 2 are axially moved towards each other, and the sealing element is deformed and all connectors are “closed” by it from the side of the inner surface of the connected pipes. When creating an internal pressure through the pipes, the axial movement of the pipes is excluded due to the configuration of the profiles and the tightening effect of the split clamps. Axial movement of the spring mandrel 11 with the sealing element 10 by the flow of the working medium is protected by stoppers 12 and 13.

Claims

1. The method of connecting pipes, which consists in installing a sealing element in place of the pipe connector, moving the ends towards each other until it touches the sealing element, installing a structural element, characterized in that the ends of the connected pipes are profiled with the formation of end and axial planes of the connector, and axial planes the connectors are directed at an angle to the axis of the pipes to be connected and at the junction with the pipes form arcs of shorter length than from the end, the sealing element is crimped by a constructive with a tape, deforming it, sealing the connector.

2. The method according to claim 1, characterized in that the sealing elements are fixed on the axial planes of the connectors and the inner planes of the crimping structural elements mounted on the end connectors.

3. The method according to claim 1, characterized in that the sealing elements are fixed to the outer surface of the spring mandrel, which is compressed, and installed inside one of the pipes to be connected to the connector until it stops, and the connector on the other end of the mandrel is inserted into the place of the connector of the other pipe.

4. The device for implementing the method according to claim 1, containing connected pipes with the planes of the connectors, sealing elements and tightening elements, characterized in that the ends of the connected pipes are profiled in such a way that they form the end and axial planes of the connectors, and the axial planes of the connectors are angled to the axis of the connected pipes so that at the junction with the pipes arcs of shorter length are formed than from the end, and all the connecting planes of the connectors are equal and parallel to each other, tighten The individual elements are fixed on all connectors, and the tightening elements are made in the form of detachable clamps located on the end connectors of the pipes, and the connectors of the clamps are located on solid sections of the pipes in the plane of the end connectors.

5. The device according to claim 4, characterized in that the profile ends of the connected pipes are formed by half-coupling bodies, in the form of a "dovetail", with their smaller end faces rigidly and hermetically connected to the connected pipes, the ends of these pipes being located at a distance equal to or less, than half the length of the coupling, and the sealing element is located in the grooves located along the axial connectors and along the end connector with the larger side.

6. The device according to claim 4, characterized in that the sealing element is located on the inner surface of the pipe connector on the spring mandrel, and the inner surfaces of the pipes are provided with stops.

7. The device according to claim 4, characterized in that the sealing elements are installed along the axial planes of the connector from the inner surface of the split clamps located on the end connectors.