способ соединения охватываемой и охватывающей деталей

Формула изобретения

1. СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ОХВАТЫВАЕМОЙ И ОХВАТЫВАЮЩЕЙ ДЕТАЛЕЙ, одна из которых из термопластичного материала, включающий холодную посадку с натягом охватывающей детали на охватываемую, отличающийся тем, что после посадки сопряженные поверхности нагревают до температуры размягчения на глубину их шероховатости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед посадкой сопрягаемые поверхности покрывают слоем активного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии заделки концов рукавов высокого давления, применяемых в нефтяной промышленности и в других областях народного хозяйства.

Известно соединение трубопроводов с двумя скрепленными между собой накидными муфтами и взаимодействующей с ними конической фигурной эластичной втулкой. Основной недостаток этого соединения заключается в низкой надежности при высоких рабочих давлениях.

Известен способ сборки ниппеля со шлангом, включающий холодную посадку с натягом охватывающей детали (конец трубы) на охватываемую (ниппель, подкладное кольцо) с последующей посадкой на охватывающую деталь накидной муфты.

Недостаток этого соединения в негерметичности соединения при высоких давлениях. При холодной посадке термопластичной трубы на подкладное кольцо, шероховатости подкладного кольца не заполняются, в результате в момент приложения давления по ним образуется сеть капиллярных каналов, нарушающих герметичность всего соединения.

Целью изобретения является повышение качества соединения путем повышения его работоспособности при высоких давлениях.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе соединения охватываемой и охватывающей деталей, одна из которых из термопластичного материала, включающем холодную посадку с натягом охватывающей детали на охватываемую, сопряженные поверхности деталей после посадки прогревают до температуры размягчения на глубину их шероховатости, а перед посадкой покрывают слоем активного материала.

В технике известен нагрев и последующее охлаждение одной из деталей после холодной посадки их друг на друга, при этом нагретая деталь нормализуется, а сопряженные поверхности этих деталей повторяют друг друга. Однако при приложении давления одна деталь отходит от другой, т.е. нарушается герметичность.

В данном случае прогреву подвергаются только сопрягаемые поверхности на глубину их шероховатости. Так как нагреваются только эти поверхности нормализация деталей не происходит и в силу этого в ней остаются упругие напряжения, прижимающие одну деталь к другой. То есть прогретый слой термопластичного материала (полиэтилена) находится под воздействием давления и температуры, это суммарное воздействие придает разогретому слою термопластичного материала адгезионные свойства и сопряженные поверхности склеиваются. Наличие слоя активного материала усиливает адгезионные свойства (таким образом нам удалось приклеить полиэтилен к металлу).

Такой прием из научно-технической и патентной литературы не известен. Таким образом, анализ формулы изобретения позволяет сделать вывод, что весь набор признаков (как ограничительных, так и отличительных) необходим и достаточен для осуществления как способа, так и предлагаемых устройств.

На чертеже изображено соединение термопластичных труб.

П р и м е р. Соединение (см. фиг.1) содержит концы 1 термопластичных труб диаметром 225 мм с толщиной стенки 24 мм; концы 1 обработаны с 8^о-й конусностью на длину 110 м, в качестве термопластичного материала применен полиэтилен высокого давления высокой плотности марки ПНД-153-003. Между концами 1 размещено кольцо 2 из сетки с ячейками 1,5х1,5 мм, выполненной из проволоки диаметром 0,6-0,7 мм, материал проволоки Ст.3 (возможна любая мягкая сталь). Концы 1 посажены на фигурное подкладное стеклотекстолитовое кольцо 3, с обеих сторон кольцо 3 конусное и на конусных поверхностях выполнены шероховатости в виде ступенек высотой 1 3 мм. На конусные поверхности подкладного кольца 3 нанесен (плазменным напылением) ферромагнитный слой 4 (порошок стали).

Сборку соединения осуществляют в следующей последовательности.

Кольцо 2 размещают в середине подкладного кольца 3, для этого в подкладном кольце может быть выполнена установочная канавка. Подготовленные таким образом кольца устанавливают в центратор сборочного домкрата (не показан), вводят в домкрат и закрепляют концы труб 1. После включения домкрат сводит концы 1, при этом насаживая их на подкладное кольцо. После состыковки концов 1 домкрат отключают и освобождают полученное соединение. Следующей операцией соединение вводят в индуктор высокочастотных колебаний. Как показали опыты при частоте 2200 Гц, мощности 120 км, время нахождения соединения в индукторе должно быть 10 с. При этом температура ферромагнитного слоя и сетки достигает 220^оС, а глубина прогрева соединяемых деталей до 3 мм. При изменении величины шероховатости (высоты ступенек) время нахождения в индукторе необходимо изменять. После вывода соединения из индуктора и до приложения к нему рабочего давления необходима выдержка 1,5 2 ч на остывание соединения. Прочность соединения существенно повышается, если перед посадкой концов труб 1 на подкладное кольцо 3 поверх ферромагнитного слоя наносят слой активного материала (патентуемый отдельно).

При испытаниях разрыв получается по телу трубы, соединение остается целым.

Изобретение позволяет соединять термопластичные трубы без уменьшения их проходного сечения как в полевых, так и в заводских условиях и эксплуатировать эти трубы при высоких (порядка 10 МПа) давлениях.