соединительное устройство для трубопроводов и соответствующий способ соединения

Формула изобретения

1. Способ соединения, по меньшей мере, первой и второй труб, обеспечивающий электрическое сопротивление трубопровода, отличающийся тем, что включает в себя следующие операции:

- установку цилиндрической секции адаптера (200, 1200) на один конец первой трубы (500);

- обжатие, по меньшей мере, части вышеупомянутой цилиндрической секции на первой трубе с разделительным блоком (100), выполненным из полимера с заранее выбранной электропроводностью, установленным на выступающей части первой трубы и скрепленным с цилиндрической секцией, таким образом, что вышеупомянутое обжатие обеспечивает фиксацию разделительного блока на адаптере,

- подсоединение разделительного блока к концу второй трубы.

2. Способ соединения по п.1, отличающийся тем, что операция обжатия включает в себя деформацию узла, состоящего из соединительного устройства (180) разделительного блока и дополнительного соединительного устройства (230, 235, 236) адаптера, с целью фиксации двух вышеупомянутых соединительных устройств относительно друг друга и параллельно оси цилиндрической секции адаптера.

3. Способ соединения по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед операцией обжатия первая труба (500) устанавливается таким образом, чтобы обеспечить неподвижность узла, состоящего из соединительного устройства (180) разделительного блока и дополнительного соединительного устройства (230, 235, 236) адаптера в положении сцепления.

4. Способ соединения по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что продольное расстояние между соединительным устройством (230, 235, 236) адаптера и секцией адаптера, на которой выполняется обжатие, меньше удвоенной величины исходной поперечной ширины первой трубы (500).

5. Способ соединения по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что операция обжатия заключается во внешнем обжатии путем радиального сжатия с помощью обжимных губок (400) изменяемого диаметра.

6. Способ соединения по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что обжатие осуществляется посредством продольного перемещения втулки (1400) вдоль внешней поверхности адаптера, параллельно оси цилиндрической секции адаптера, причем упомянутая внешняя поверхность адаптера имеет диаметр, увеличивающийся в направлении перемещения.

7. Способ соединения по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, первая труба выполнена из алюминия.

8. Способ соединения по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, первая труба выполнена из нержавеющей стали.

9. Способ соединения по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, первая труба выполнена из алюминия.

10. Соединительное устройство для труб, обеспечивающее электрическое сопротивление трубопровода, включающее в себя:

- адаптер (200, 1200), содержащий цилиндрическую секцию, которая может быть установлена на конце первой трубы (500) и обжата не ней,

- разделительный блок (100) из полимерного материала, выполненный таким образом, чтобы можно было соединять его с вышеуказанной цилиндрической секцией, и, аналогичным образом, подсоединять к концу другой трубы,

причем данное устройство позволяет производить обжатие, по меньшей мере, одной части цилиндрической секции на первой трубе (500), когда разделительный блок соединен с адаптером 25 и образует продолжение первой трубы (500), что обеспечивает фиксацию разделительного блока относительно адаптера.

11. Соединительное устройство по п.10, отличающееся тем, что

- вышеупомянутый адаптер включает в себя область обжатия (200S), к которой прикладывается сила воздействия обжимного инструмента;

- разделительный блок включает в себя соединительное устройство (180), служащее для стыковки с дополнительным соединительным устройством (230, 235, 236) адаптера, причем область обжатия (200S) адаптера подвергается обжимающему воздействию, вызывающему деформацию узла, образованного двумя областями соединения, и их фиксацию относительно друг друга в направлении вдоль оси цилиндрической секции адаптера.

12. Соединительное устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что разделительный блок, содержащий соединительное устройство (180), которое может входить в зацепление с дополнительным соединительным устройством (230, 235, 236) адаптера, может, кроме того, обеспечивать установку трубы в положение, подходящее для обжатия,

причем вышеуказанное подходящее для обжатия положение является таким, что труба в обжимаемом положении обеспечивает фиксацию соединительного устройства (180) в положении сцепления.

13. Соединительное устройство по одному из пп.10 или 11, отличающееся тем, что разделительный блок (100), кроме того, обеспечивает возможность неограниченного позиционирования первой трубы (500) в продольном направлении относительно разделительного блока в диапазоне, по меньшей мере, 2% от типичной поперечной ширины разделительного блока.

14. Соединительное устройство по одному из пп.10 или 11, отличающееся тем, что соединительное устройство (180) разделительного блока и дополнительное соединительное устройство (230, 235, 236) адаптера допускают вращательную симметрию

15. Соединительное устройство для трубопровода по одному из пп.10 или 11, отличающееся тем, что разделительный блок (100) выполнен из полиэфирэфиркетона (ПЭЭК).

16. Соединительное устройство по п.16, отличающееся тем, что ПЭЭК содержит от 5% до 46% материала, обеспечивающего механическое упрочнение, например, стекловолокна или углеволокна.

17. Соединительное устройство по п.15, отличающееся тем, что ПЭЭК содержит до 10%, или, предпочтительно, от 0,1% до 3% углеродных нанотрубок.

18. Соединительное устройство по п.15, отличающееся тем, что ПЭЭК содержит углеродные нанотрубки и материал, обеспечивающий механическое упрочнение.

19. Соединительное устройство по одному из пп.10 или 11, отличающееся тем, что разделительный блок (100) выполнен из полифениленсульфида.

20. Соединительное устройство по одному из пп.10 или 11, отличающееся тем, что оно является применимым для соединения двух устанавливаемых на летательном аппарате труб из алюминия, титана или нержавеющей стали.

21. Соединительное устройство по одному из пп.10 или 11, отличающееся тем, что разделительный блок содержит неэлектропроводную секцию продольным размером от 5 мм до 60 мм.

Описание изобретения к патенту

Настоящая группа изобретений касается соединительного устройства для газовых или жидкостных трубопроводов, имеющихся на летательных аппаратах (ЛА), а также соответствующего способа соединения.

Данная группа изобретений может применяться, например, в азотных трубопроводах топливных баков ЛА, нормальное давление в которых обычно составляет 15 бар (200 psi) (1,38 МПа) или даже выше. Вышеупомянутые азотные трубопроводы появились недавно в современных ЛА и служат для заполнения топливных баков инертным газом. Данные трубопроводы проходят сквозь наружную часть топливного бака, и, таким образом, подвержены воздействию топлива.

Вследствие своего расположения, а также из-за специфических электрических и электростатических характеристик современных ЛА, выполняемых из композиционных материалов, данные трубопроводы должны быть электрически непроводящими. Кроме того, они должны изготавливаться из легких материалов, например из алюминия. Еще одним возможным вариантом является изготовление трубопровода их композиционных материалов (КМ), но этот вариант является более дорогостоящим. Кроме того, вся конструкция трубопровода в целом после установки и начала эксплуатации должна быть устойчивой к воздействию различных химических веществ, в частности керосина, а также к воздействию высоких давлений.

Настоящее изобретение применимо также к трубопроводам для охлаждающих жидкостей (в частности, типа "добавочного охлаждения"), работающим при давлениях порядка 15 бар (1,5 МПа).

Кроме того, данное изобретение является применимым к кислородным трубопроводам. Также важно отметить, что данное изобретение является применимым к работающим под высоким давлением трубопроводам гидросистем управления полетом и систем управления шасси, давление в которых может быть значительно выше, например порядка 350 бар (5000 psi) (35 МПа).

Во всех вышеупомянутых системах мы сталкиваемся с необходимостью контроля электропроводности установленной системы трубопроводов.

В металлических трубопроводах могут использоваться соединители между двумя элементами трубопровода с целью контроля электрического сопротивления или даже обеспечения электрической изоляции посредством непроводящей секции. В этой связи, в документе WO 2006/049956 описываются пять электроизоляционных трубопроводных соединителей, предназначенных для рассеивания электроэнергии, связанной с накоплением статических зарядов на трубопроводах для транспортировки жидкостей, возможно, под высоким давлением, на ЛА. По меньшей мере, некоторые из этих соединителей включают в себя два, как правило, трубчатых, соосных корпуса из легкого металла, цилиндрический разделитель из полиэфирэфиркетона (ПЭЭК), дисковидную прокладку из крефина для контроля сопротивления между первым и вторым корпусами, и чехол, изготовленный из материала, содержащего тефлон. Описанное в вышеупомянутом документе техническое решение является сложным в производстве и использовании, в частности, вследствие наличия большого количества деталей.

Вспомогательные приспособления для взаимного соединения трубопроводов и способ их применения представлены также в документах US 3572779 и W082/02755. В данных документах речь идет о радиальном обжатии муфты из ковкого металла.

Аналогично, трубопровод для подсоединения дополнительного устройства посредством сжатия вдоль оси, вызывающего радиальную деформацию, представлен в документе W096/05556.

И наконец, из документа W02007/110501 известно обжимаемое вспомогательное соединительное устройство (или адаптер) для трубопровода, содержащее муфту, подсоединяемую посредством обжимания к одному концу трубопровода, и которая, по меньшей мере, не напрямую, подсоединяется к другому концу трубопровода. Поверхность муфты, входящая в обжимной контакт с концом трубопровода, включает в себя покрытую адгезивным составом секцию, содержащую, по меньшей мере, две детали, одна из которых является герметизированной. Вышеупомянутая приклеиваемая секция преимущественно утапливается, предпочтительно, чтобы выступали фланцы.

В связи с этим, а также с целью решения вышеупомянутой проблемы, способ соединения, по меньшей мере, первой и второй труб таким образом, чтобы регулировать электрическое сопротивление трубопровода, отличается тем, что он включает в себя следующие операции:

- установку цилиндрической секции соединения на конец первой трубы,

- обжатие, по меньшей мере, одной части вышеупомянутой цилиндрической секции на первой трубе с разделительным блоком (100), выполненным из полимера с заранее выбранной электропроводностью, установленным на выступающей части первой трубы и скрепленным с цилиндрической секцией, таким образом, что вышеупомянутое обжатие обеспечивает фиксацию разделительного блока на адаптере,

- подсоединение разделительного блока к концу второй трубы.

Описанный выше способ дает возможность легко создать трубопроводную сеть с регулируемым электрическим сопротивлением посредством выбора вышеупомянутого полимерного материала и обжатия, обеспечивающего соединение труб.

Следует отметить, что концы рассматриваемых здесь труб имеют трубчатую или, по меньшей мере, цилиндрическую (в широком смысле слова) форму, т.е. имеют продольную ось и внутреннее отверстие, которое может быть как цилиндрическим, так и не цилиндрическим. Цилиндрическая секция соединения предпочтительно выполнена в виде внешней (или, возможно, внутренней) втулки, устанавливаемой на конце первой трубы. Таким образом, если конец первой трубы обладает осесимметричностью, то цилиндрическая секция, как правило, относительно оси, также характеризуется общей вращательной симметрией.

Следует также отметить, что оси первой и второй труб могут совпадать или быть смещены под углом одна относительно другой; в последнем случае разделительный блок и соединительное устройство имеют геометрию, допускающую угловое смещение.

Отметим также, что термин "разделительный блок" используется для обозначения жесткой детали, соединяющей две другие детали и удерживающей их на заданном расстоянии друг от друга, и что термин "обжатие" служит для обозначения механической операции скрепления без применения сварки, например посредством сдавливания.

Особо важным является тот факт, что электрическое сопротивление получаемой трубопроводной сети можно регулировать посредством выбора материала и размера разделительного блока при сохранении труб, необходимых для применения, например, труб заданной геометрии из алюминия, титана, или нержавеющей стали.

Вышеупомянутое соединительное устройство устанавливается в месте расположения трубопровода и является неразъемным после установки. Благодаря применяемому методу соединения, установку соединительного устройства можно выполнить в месте расположения трубопроводной сети, возможно, при наличии пространственных ограничений (препятствий, ограниченной доступности).

Предлагаемое техническое решение дает возможность создания соединения, устойчивого к воздействию растягивающего и вращательного усилий. Получаемое соединение является также герметичным.

Операция обжатия включает в себя деформацию узла, состоящего из соединительного устройства разделительного блока и дополнительного соединительного устройства части адаптера, производимую таким образом, чтобы закрепить в осевом положении вышеупомянутые две части относительно друг друга, Взаимная иммобилизация вышеуказанных двух соединительных устройств служит также для блокирования разделительного блока относительно адаптера; она достигается, в частности, посредством ограничения в перемещении охватываемой детали в замкнутой полости, а также путем увеличения трения между двумя указанными поверхностями. Две вышеуказанные детали закреплены неподвижно по вращению с помощью силы трения. Аналогичным образом, они закреплены по вращению относительно друг друга путем зажатия, если, предпочтительно, между разделительным блоком и адаптером предусмотрена крепежная резьба. И, наконец, они одновременно закреплены неподвижно относительно друг друга по перемещению в осевом направлении (то есть, параллельно оси адаптера, или, по меньшей мере, оси цилиндрической части адаптера или разделительного блока) посредством трения и ограничения перемещений охватываемой детали в замкнутой полости (а также с помощью крепежной резьбы, предусмотренной, возможно, между разделительным блоком и адаптером).

Согласно положительному признаку, первая труба сохраняет состояние зажатия разделительного блока во время операции обжатия.

Указанный отличительный признак дает возможность усилить деформацию получаемого узла соединительного устройства разделительного блока и дополнительного соединительного устройства, поскольку этот узел впоследствии спрессовывается между трубопроводом и обжимным инструментом.

Первая труба устанавливается перед операцией обжатия таким образом, чтобы обеспечить неподвижность узла, состоящего из соединительного устройства разделительного блока и дополнительного соединительного устройства адаптера в зажатом положении. Таким образом, после выполнения операции обжатия, трубопровод запирает соединительное устройство и, следовательно, фиксирует разделительный блок относительно адаптера.

Продольное расстояние (взятое в виде абсолютного значения) между соединительным устройством адаптера и той частью адаптера, на которой производится обжатие, должно быть меньше удвоенной величины исходной поперечной ширины первой трубы, или равно данной исходной поперечной ширине, или равно 50% или 25% исходной поперечной ширины.

В случае трубопровода круглого поперечного сечения данной указанной выше исходной поперечной шириной является диаметр, или внутренний диаметр данного трубопровода. Следует отметить, что внутренний диаметр адаптера был выбран равным диаметру первой трубы (ее внешнему диаметру, если операция обжатия производится снаружи внутрь).

Указанный вариант позиционирования области обжатия относительно соединительного устройства при выполнении операции фиксации разделительного блока относительно адаптера обеспечивает эффективность обжатия адаптера на трубопроводе, в частности, посредством деформации узла, состоящего из двух дополнительных соединительных устройств. При расстоянии менее 0,5 диаметра, даже при 0,2 диаметра, деформация возрастает и тем более (с тем более высокой вероятностью) обеспечивает более плотное соединение.

В качестве альтернативы обжатие производится таким образом, что отношение между длиной, на которой производится обжатие, и длиной полезного контакта между адаптером и трубой трубопровода составляет от 0,5 до 1,33.

Следует отметить, что в последующем описании параметр ID означает длину полезного контакта между адаптером и трубой трубопровода, параллельной оси адаптера. Если весь материал адаптера используется при обжатии, это касается продольного расстояния между торцом адаптера с края, на котором установлена первая труба, и дополнительным соединительным устройством адаптера.

Следует отметить, что в последующем описании параметр IF означает длину, параллельную оси адаптера, на которой производится обжатие. Если весь материал адаптера используется при обжатии, в этом случае длина обжатия измеряется от торца адаптера с края, на котором установлена первая труба.

Выбор указанного выше отношения IF/ID при выполнении операции фиксации разделительного блока относительно адаптера обеспечивает эффективность обжатия адаптера на трубопроводе, в частности, посредством деформации узла, состоящего из двух дополнительных соединительных устройств. Если отношение IF/ID больше 0,66, деформация больше и, тем более, обеспечивает более плотное соединение.

Операция обжатия заключается во внешнем обжатии путем радиального сжатия с помощью обжимных губок изменяемого диаметра.

Еще одним возможным вариантом является обжатие посредством расширения (внутреннее обжатие).

Еще одним возможным вариантом является обжатие, производимое посредством продольного перемещения втулки вдоль внешней поверхности адаптера, имеющей увеличивающийся диаметр, что вызывает радиальное сжатие данной поверхности.

По меньшей мере, первая труба выполнена из титана.

В других вариантах, как минимум, первая труба выполнена из нержавеющей стали или алюминия.

Во всех трех случаях вторая труба, как правило, выполняется из того же материала, что и первая труба, но использование другого металла также является возможным, если применение делает необходимым или позволяет это. Сам адаптер может выполняться из того же материала, что и трубопровод, или из другого материала (например, переходник из нержавеющей стали на титановом трубопроводе, или титановый переходник на трубопроводе из нержавеющей стали).

Настоящее изобретение предлагает также соединительное устройство для труб, предназначенное для регулирования электрического сопротивления трубопровода, и содержащее:

- адаптер, включающий в себя цилиндрическую секцию, устанавливаемую на конце трубы и обжимаемую не ней,

- разделительный блок из полимерного материала, спроектированный таким образом, чтобы можно было соединять его с вышеуказанной цилиндрической секцией и подсоединять к концу другой трубы,

причем данное устройство позволяет производить обжатие, по меньшей мере, одной части цилиндрической секции на первой трубе (500), когда разделительный блок соединен с адаптером и образует продолжение первой трубы (500), что обеспечивает фиксацию разделительного блока относительно адаптера.

Описанное устройство дает возможность легко создавать трубопроводную сеть с регулируемым электрическим сопротивлением путем введения разделительного блока, полимерный материал для которого выбирается таким образом, чтобы получить требуемое электрическое сопротивление.

Соединительное устройство отличается тем, что:

- адаптер включает в себя область, называемую областью обжатия, на которой прикладывается сила воздействия обжимного инструмента во время операции обжатия;

- разделительный блок содержит соединительное устройство, служащее для стыковки с дополнительным соединительным устройством адаптера.

Область обжатия адаптера выполнена таким образом, что обжимающее воздействие, выполняемое на области обжатия, вызывает деформацию узла, состоящего из двух соединительных устройств, и, таким образом, фиксируя их в неподвижном состоянии в продольном направлении одну относительно другой. Фиксация, осуществляемая посредством обжатия, частично обусловлена описанной выше деформацией.

Кроме того, обжатие уменьшает осевой люфт между двумя вышеуказанными соединительными устройствами и создает трение между ними.

При разделительном блоке с соединительными устройствами, служащими для стыковки с дополнительным соединительным устройством адаптера, предпочтительным вариантом конструкции является обеспечение возможности позиционирования трубы в положении обжатия, таким образом, что труба в обжатом положении радиально фиксирует соединительное устройство в положении сцепления.

Благодаря этому фиксация, закрепляющая трубу в продольном направлении, легко достигается посредством обжатия.

Разделительный блок, кроме того, служит для обеспечения возможности неограниченного позиционирования первой трубы в продольном направлении относительно разделительного блока в диапазоне, по меньшей мере, 2% или, предпочтительно, 3%, 8%, 15% или 25% от типичной поперечной ширины разделительного блока.

Это представляет особый интерес, когда соединительное устройство разделительного блока обладает общей осевой симметрией; в этом случае, можно предположить, что поперечная ширина разделительного блока равна диаметру поверхности соединительного устройства, находящейся в контакте с трубой, что может равняться внутреннему диаметру, если производится внешнее обжатие.

Далее, разделительный блок служит для обеспечения возможности позиционирования трубы в продольном направлении без ограничений относительно разделительного блока в диапазоне, по меньшей мере, 2%, или, предпочтительно, 3%, 8%, 15% или 15%, например, от рассматриваемой ширины.

Следует отметить, что внутренний диаметр соединительного устройства разделительного блока, находящийся в контакте с трубой, как предполагается, предпочтительно, равен внешнему диаметру трубы в данном применении.

Как пояснялось выше, труба может фиксировать соединительное устройство в положении сцепления. Таким образом, в результате вышеупомянутой возможности неограниченного позиционирования, разделительный блок может обеспечивать установку трубы, по меньшей мере, в первом и втором внешнем положении, или, преимущественно, в любом промежуточном положении.

Разделительный блок фиксирует соединительное устройство в радиальном направлении в положении сцепления во всех указанных выше полезных положениях для трубы.

Кроме того, второе положение обжатия отделено от первого положения обжатия смещением в продольном направлении, по меньшей мере, на 2% внутреннего диаметра соединительного устройства, или более.

Таким образом, описанное устройство обладает гибкостью, и если трубопровод слишком длинный, секцию трубопровода не нужно отрезать.

В качестве альтернативы свобода продольного позиционирования равна, по меньшей мере, продольному номинальному размеру соединительного устройства, или, предпочтительно, величине, в два раза превышающей это значение. В данном описании продольный размер соединительного устройства принят в качестве номинального размера вследствие его взаимосвязи с трубой. Продольным размером может являться, например, радиус выступа.

По сути, в соответствии с другим вариантом, соединительное устройство разделительного блока включает в себя выступ, радиальный профиль поперечного сечения которого является приблизительно округлым, а дополнительное соединительное устройство адаптера содержит полость, радиальный профиль поперечного сечения которой является дополнительным относительно вышеуказанного выступа.

Соединительное устройство разделительного блока и дополнительное соединительное устройство адаптера могут быть осесимметричными.

Разделительный блок выполнен из полиэфирэфиркетона (ПЭЭК), например, из ПЭЭК, содержащего от 15% до 45% стекловолокна. ПЭЭК, содержащий углеволокно, также может быть использован; эти два типа волокна выполняют роль механических усилителей. Могут использоваться и другие материалы, содержащие механические усилители, по одному или в комбинациях. В таком случае разделительный блок будет иметь повышенную прочность. Электроизоляция также выше, чем в аналогичной системе, разделительный блок которой выполнен из ПЭЭК, содержащего нанотрубки. В настоящий момент содержащий стекловолокно ПЭЭК считается абсолютно непроводящим материалом.

Еще одним возможным вариантом является выполнение разделительного блока из ПЭЭК, содержащего до 10%, или, предпочтительно, от 0,5% до 3%, возможно, от 0,1% до 3% нанотрубок. Аналогичным образом, разделительный блок может выполняться из ПЭЭК, содержащего нанотрубки, и из какого-либо материала, повышающего механическую прочность.

Возможно выполнение разделительного блока из полифениленсульфида.

Электропроводность материала может быть различной, и настоящим изобретением предусматривается применение разделительного блока, выполненного из непроводящего материала, или из материала, электрическая проводимость которого составляет от 10² до 10⁸м.

В общем случае, предлагаемое соединительное устройство может использоваться для соединения устанавливаемых на ЛА двух труб из алюминия, титана или нержавеющей стали.

Кроме того, разделительный блок включает в себя непроводящую секцию с продольным размером от 5 до 50 мм.

Таким образом, адаптер может выдерживать высокое пробивное напряжение при сохранении своих малых габаритов.

Далее данное изобретение будет описано более подробно с помощью прилагаемых чертежей, на которых:

фиг.1 - вид в разрезе разделительного блока, используемого в данном изобретении;

фиг.2 - вид в разрезе адаптера, используемого в примере осуществления изобретения;

фиг.3 - вид в разрезе представленного на фиг.1 разделительного блока и представленного на фиг.2 адаптера в начальной фазе их соединения друг с другом для первого варианта осуществления данного изобретения;

фиг.4 - вид, аналогичный виду, представленному на фиг.3, в более поздней фазе взаимного соединения разделительного блока и адаптера, когда труба трубопровода вставляется в адаптер;

фиг.5 - вид, аналогичный виду, представленному на фиг.2; помимо адаптера показан обжимной инструмент, положение которого относительно адаптера соответствует этапу процесса данного изобретения;

фиг.6 - вид, аналогичный виду, представленному на фиг.4, когда обжимной инструмент производит операцию обжатия адаптера, установленного на трубе трубопровода, при наличии разделительного блока, в первом варианте осуществления данного изобретения;

фиг.7 - вид области обжатия адаптера при наличии разделительного блока и трубы трубопровода, до обжатия;

фиг.8 - вид в увеличенном масштабе части фиг.7;

фиг.9 - вид, аналогичный представленному на фиг.7, после обжатия;

фиг.10 - вид, аналогичный представленному на фиг.8, после обжатия;

фиг.11 и 12 - обжимные губки, используемые в первом варианте осуществления данного изобретения, в открытом и закрытом положении, соответственно;

фиг.13 - вид представленного на фиг.1 разделительного блока и адаптера, используемого во втором варианте осуществления данного изобретения, в начальной фазе их соединения друг с другом;

фиг.14 - вид, аналогичный представленному на фиг.13, в более поздней фазе соединения.

фиг.15 - вид, аналогичный представленному на фиг.13, в более поздней фазе взаимного соединения разделительного блока и адаптера, когда труба трубопровода вставляется в адаптер;

фиг.16 - вид, аналогичный виду, представленному на фиг.13, когда обжимной инструмент производит операцию обжатия адаптера, установленного на трубе трубопровода, при наличии разделительного блока, во втором варианте осуществления данного изобретения.

Как показано на фиг.1, разделительный блок 100 из полимерного материала представляет собой полую деталь с горизонтально расположенной осью вращательной симметрии Х-Х и (для описываемого варианта осуществления) обладающую симметрией относительно плоскости, перпендикулярной оси Х-Х. Очевидно, что фиг.1, как и другие приведенные чертежи, представляет собой вид в разрезе по оси для различных рассматриваемых деталей.

Внешний профиль разделительного блока 100 имеет центральную часть 110, занимающую приблизительно 1/3 его длины и заканчивающуюся на расстоянии РА от каждого из торцов разделительного блока. Данная центральная часть 110 заканчивается на расстоянии РА от каждого из торцов разделительного блока. Указанная выше центральная часть 110 заканчивается небольшим уступом 115, за которым следует проточка 120, в которой, как будет указано ниже, устанавливается уплотнительное кольцо.

С другой стороны проточки 120 расположена выступающая наружная резьба 125. Затем на внешнем профиле разделительного блока 100 располагается продолжающий сужение плоский участок 130, за которым находятся впадина 135 и конечный выступ 140.

Внутренний профиль разделительного блока 100 состоит из цилиндрической центральной части 150, занимающей около 4/5 его длины. Эта центральная часть 150 имеет внутренний диаметр PF. Внутренний профиль разделительного блока с обеих сторон заканчивается расширенной частью 160 длиной РЕ, параллельной оси Х-Х, диаметром PC, немного (приблизительно на 10%) больше диаметра PF.

Соединение между центральной частью и расширенной частью представляет собой дисковидную часть, перпендикулярную плоскости чертежа и расположенную справа от плоской части 130 внешнего профиля детали (иначе говоря, на том же радиусе). В других вариантах осуществления настоящего изобретения данная дисковидная часть располагается справа от резьбы 125, или даже справа от центральной части 110.

Расширенная часть 160 включает в себя также расположенный на удалении от центра участок 165 с расширяющимся диаметром; диаметр данного участка постепенно увеличивается относительно диаметра PC. Вышеуказанное увеличение диаметра начинается справа от углубления 135.

На обоих торцах разделительного блока располагаются соединительные устройства 180. Данное устройство начинается на расстоянии PG (измеряя параллельно оси Х-Х) от торца разделительного блока. Оно состоит из тонкой части разделительного блока, имеющей толщину PD, и включает в себя внешний выступ 140 и впадину 135, а также, на внутренней стороне, часть расширенного участка 160, частично включающий в себя расширяющийся участок 165. Как видно на осевом сечении, устройство для сжатия, в сущности, включает в себя различимый шарик радиуса PR2 (выступ 140) и область впадины 135. Величина радиуса PR2 выбирается равной от 0,8 до 1,0 мм в зависимости от размеров разделительного блока. Далее будет рассмотрена работа устройства для сжатия.

Следует отметить, что разделительный блок предназначен для вставки в него конца трубы трубопровода (как указано ниже при рассмотрении фиг.4). Наличие двух внутренних диаметров, PF и PC, меньшего и большего соответственно, дает возможность одновременно обеспечить повышенную прочность разделительного блока за счет значительной толщины материала (вследствие меньшего внутреннего диаметра PF) на части его длины, и сделать возможным введение трубы с внешним диаметром PC в область соединительного устройства.

Обращаясь к фиг.2, мы видим, что адаптер 200 представляет собой полую деталь, обладающую вращательной симметрией относительно оси Y-Y и имеющую два отверстия, а именно широкое отверстие 210 и узкое отверстие 220.

Внутренний профиль адаптера, начиная от широкого отверстия, включает в себя плоский участок 215, за которым следует выступающая резьба 220, входящая в зацепление с резьбой 125 разделительного блока 100, а затем проточка 225, в которой устанавливается уплотнительное кольцо. Данный внутренний профиль имеет большой выступ 230, поверхность которого в значительной мере обращена в сторону широкого отверстия и в сторону оси вращения. Диаметр внутреннего профиля адаптера на участке, где находится вышеупомянутый выступ, уменьшается до величины IC.

Затем на внутреннем профиле адаптера располагается сферическая впадина 235 диаметром IR, дно которой (если смотреть со стороны оси вращения адаптера) имеет диаметр IB, который немного (приблизительно на 4%) больше диаметра IC.

Далее, если смотреть со стороны отверстия 210 большого диаметра в сторону отверстия 220 малого диаметра, на внутреннем профиле адаптера расположена длинная цилиндрическая секция вплоть до отверстия малого диаметра, имеющая диаметр D, немного меньший (приблизительно на 9%), чем IC, и который выбирается таким образом, чтобы быть равным диаметру PC разделительного блока. Данная секция 240 включает в себя прилегающие друг к другу две небольшие проточки 245 и 247. Проточка 245 имеет острые углы и предназначена для захвата адаптера после того, как он установлен и обжат на трубе, что улучшает характеристики адаптера по продольному тяговому усилию, то есть увеличивает допустимое давление транспортируемой жидкости. Расширенная проточка 247 заполнена слоем силикона, образующего уплотнение после того, как адаптер устанавливается на трубе. Еще одним возможным вариантом является заполнение образующим уплотнение силиконом обеих вышеупомянутых проточек (или подсекций).

Внешний профиль адаптера, если смотреть со стороны отверстия 220 малого диаметра, имеет слегка наклонную область 250 с увеличивающимся диаметром, выступающую плоскую область 255, пониженную плоскую область 280, являющуюся, грубо говоря, продолжением наклонной области 250, выступ 265, за которым расположена еще одна плоская область, образующая промежуточный участок 270, затем второй выступ 275 и высокую плоскую область 280, которая заканчивается на торце 220 большого диаметра адаптера.

Выступающая плоская область 255 не обладает вращательной симметрией относительно остальной части адаптера 200. В сечении, представленном на фиг.2, верхняя часть данной области является плоской, параллельной оси Y-Y. Под определенными углами относительно продольной оси верхняя часть данной области округляется в обратном порядке. Во время операции обжатия (описанной ниже с помощью представленных далее чертежей) данная выступающая область 255 служит для нарушения вращательной симметрии обжимаемого адаптера с целью повышения сопротивляемости конструкции возможным крутящим усилиям.

Впадина 225 расположена справа от высокой плоской области 280 (иными словами, на том же радиусе), большой выступ и впадина 235 находятся справа за вторым выступом 275, а две проточки 245 и 247 увеличенного диаметра находятся справа от промежуточного участка 270.

Вся группа в целом, состоящая из большого выступа 230 и впадины 235, образует охватывающее соединительное устройство. В плоскости разреза, параллельной оси Y-Y, данное устройство располагается между двумя плоскостями, одна из которых расположена на самом большом расстоянии от отверстия 210 большого диаметра (на расстоянии IA от него) и на расстоянии ID от отверстия 220 малого диаметра. Плоскость, определяемая минимальным внутренним диаметром IC, представляющая собой границу между большим выступом 230 и впадиной 235, расположена на расстоянии IE от отверстия 220 малого диаметра.

Как будет пояснено ниже, охватывающее соединительное устройство предназначено для сцепления с охватываемым соединительным устройством разделительного блока.

В описываемых вариантах осуществления данного изобретения используются различные материалы. К ним относятся полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) с 30%-ным содержанием стекловолокна в первом варианте осуществления разделительного блока и полифениленсульфид (PPS) во втором варианте. Преимущество ПЭЭК заключается в том, что его коэффициент теплового расширения очень близок к коэффициенту теплового расширения адаптеров, выполненных из алюминия 6061-Т6, используемого для изготовления алюминиевых трубопроводов.

Такой выбор материалов дает возможность уменьшить размер и массу разделительного блока.

Близость коэффициента теплового расширения ПЭЭК к коэффициенту теплового расширения алюминия создает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что это дает возможность уменьшения напряжений, которые могут возникать в случае изменения температуры во время эксплуатации трубопровода.

Такой выбор материалов дает возможность получить соединительное устройство с более высокими механическими характеристиками, чем, например, у соединительного устройства, в котором используется эластомерный разделительный блок.

Кроме того, получаемое соединительное устройство обладает изотропией по диэлектрическим свойствам, что является преимуществом по сравнению с соединительными устройствами, в которых используются анизотропные материалы, например материалы с ориентированными волокнами.

Еще одним возможным вариантом данного изобретения является применение разделительного блока из ПЭЭК с содержанием углеродных нанотрубок, используемого конкретно с адаптерами из нержавеющей стали для применения на трубопроводах из нержавеющей стали или титана, или с титановыми адаптерами на титановых трубопроводах. ПЭЭК, содержащий одновременно углеродные нанотрубки и стекловолокно, также может быть использован.

Следует отметить, что ПЭЭК обладает стойкостью к разламыванию и старению (химическому старению вследствие воздействия керосина, или механическому старению).

На практике, адаптер и разделительный блок могут поставляться потребителю уже соединенными друг с другом, и установка адаптера на конец первой трубы может производиться при разделительном блоке, уже соединенном с адаптером.

Возможным, хотя и не предпочтительным вариантом является поставка адаптера и разделительного блока по отдельности или, по меньшей мере, не соединенными заранее, у пользователя будет выбор, соединять их друг с другом до установки адаптера на трубу, или начать установку адаптера на трубу до подсоединения разделительного блока к адаптеру. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления, процесс заключается в соединении соединительного устройства разделительного блока с дополнительным соединительным устройством адаптера до установки адаптера, но в любом случае, до операции обжатия.

Как показано на фиг.3, на этапе закрепления адаптера 200 на разделительном блоке 100 сначала устанавливаются уплотнительные кольца 300 и 310 во внешней проточке 120 разделительного блока и во внутренней проточке 225 адаптера соответственно (данные проточки показаны на фиг.1 и 2), после чего производится выравнивание осей Х-Х и Y-Y двух вышеуказанных деталей. На резьбу 220 адаптера 200 заранее наносится определенный клей. Этот клей содержит электропроводящий металл.

Затем резьба 125 разделительного блока навинчивается на резьбу 220 адаптера до тех пор, пока данные детали 100 и 200 не достигнут положения упора (показанного на фиг.3), когда первая плоская область 215 внутреннего профиля адаптера располагается радиально напротив уплотнительного кольца 300 в проточке разделительного блока, а плоская поверхность 130 разделительного блока располагается радиально напротив уплотнительного кольца 310 в проточке адаптера, в процессе навинчивания с малым крутящим моментом, обозначенным тонкой стрелкой на оси вращения.

Выступ 140 охватываемого соединительного устройства 180 входит в контакт с большим выступом 230 охватывающего соединительного устройства, что приводит к состоянию упора в продольном направлении.

Заворачивание деталей 100 и 200 после этого может быть продолжено с вхождением в зацепление соединительного устройства, посредством приложения более значительного крутящего момента, чем прикладывался до того (обозначен толстой линией на оси вращения на фиг.3).

Соединительное устройство 180 разделительного блока деформируется (не показано) и отклоняется в направлении внутрь разделительного блока, а выступ 140 при этом смещается радиально к продольной оси большим выступом 230, выполняющим функцию кулачка или скоса.

Выступ 140 проходит положение продольного упора и останавливается (принимая свою исходную форму) в полости 235, что приводит к радиальному расцеплению после прохождения большого выступа 230. Детали устройства встают в положение, показанное на фиг.4.

Во время этой операции зажатия (или сцепления) внешний диаметр соединительного устройства 180, замеряемый по внешней поверхности выступа 140, изначально равный РВ (см. фиг.1), в то время как диаметр губки полости 235 равен IC (см. фиг.2), моментально уменьшается на величину (РВ-IС)/РВ, составляющую от 0.5% до 5%, в зависимости от конкретного варианта (вариантов) осуществления.

Данная деформация является обратимой, и если на данном этапе произвести взаимное развинчивание разделительного блока и адаптера, то возможно их разъединение, при котором выступ 140 выйдет из полости 235, произойдет моментальная деформация соединительного устройства 180 относительно продольной оси разделительного блока и возврат в положение, показанное на фиг.3.

После того как соединение разделительного блока с адаптером произведено, торец плоской области 215 адаптера упирается в уступ 115 разделительного блока, тем самым закрывая пространство, в котором располагается уплотнительное кольцо 300. Аналогичным образом, торец плоской секции 130 упирается в кромку большого выступа 230, закрывая, таким образом, пространство, в котором находится уплотнительное кольцо 310, что обеспечивает водонепроницаемость соединения при эксплуатации трубопровода.

Таким образом, предлагаемый настоящим изобретением процесс соединения включает этап сцепления, производимый с помощью крутящего момента менее 200 Н*м, или, предпочтительно, значительно меньше, например, для некоторых применений, около 3 Н*м. Операция сцепления, предпочтительно, может быть выполнена вручную, или с помощью плоского гаечного ключа, без необходимости применения какого-либо источника энергии. Предлагаемое настоящим изобретением соединение может также включать в себя этап установки уплотнений.

Устройство, созданное посредством соединения описанным образом разделительного блока и адаптера, может храниться, транспортироваться и передаваться третьему лицу. Благодаря применению клея на резьбе 220, две указанные выше части прочно соединяются друг с другом, а соединительное устройство в значительной мере способствует сохранению неподвижности данного соединения.

При установке описанного выше соединения на трубопроводе, трубу трубопровода 500 вставляют в адаптер (см. фиг.4) до секции, определяемой соединительными устройствами. В качестве направляющей для трубы трубопровода служит расширяющаяся секция 160, а именно стенка расширяющегося участка 165 (не показана на фиг.4, см. фиг.1). Расширяющаяся часть 165 дает возможность вставить трубу 500, перемещая ее в продольном направлении, даже если соединительное устройство 180 деформировано и отклонено внутрь, например, вследствие неполного попадания в полость 235.

Внешний диаметр используемой трубы 500 трубопровода составляет от PC до PF (см. фиг.1), и, таким образом, данную трубу можно вставить во внутренний диаметр расширяющейся секции 160, и, если она будет вставлена на длину РЕ, можно будет достигнуть положения упора в разделение (дисковую часть), соответствующее торцу центральной части 150.

Несмотря на то что внешний диаметр трубопроводной трубы 500 близок к внутреннему диаметру расширяющейся секции 160 (иными словами, близок к PC), имеется люфт вследствие необходимого допуска на разницу в диаметрах этих двух деталей.

В показанном на фиг.4 положении трубопроводная труба не полностью вставлена в адаптер и не упирается в разделение, соответствующее торцу центральной части 150. В показанном положении труба вставлена приблизительно на 2/3 длины РЕ расширяющейся секции 160, то есть больше, чем на диаметр (или продольный размер) выступа 140.

На тот момент, когда труба 500 вставлена в расширяющуюся секцию 160 на достаточную длину (то есть, на длину больше, чем продольный размер выступа 140, или больше, чем указанный выше радиус PR2), соединительное устройство 180 удерживается в состоянии сцепления внешней стенкой трубопроводной трубы 500.

Соединительное устройство, фактически, имеет пространство, лишь достаточное для деформации в сторону оси Х-Х, и выступ 140 вынужден оставаться в полости 235. В связи с этим, следует отметить, что, несмотря на то что настоящее изобретение базируется не только на данном признаке, материал трубопроводной трубы должен быть более прочным, чем материал разделительного блока, для всех предполагаемых применений.

Следует отметить, что в данном варианте осуществления трубопроводную трубу можно устанавливать для обжатия в различных положениях, отличающихся друг от друга продольным перемещением. Минимальное расстояние, на которое следует вставлять трубу, составляет 0,3РЕ, считая от плоскости торца отверстия. Вставка трубы на максимальное расстояние осуществляется путем ее задвигания до конца расширяющейся секции 160, то есть, на длину РЕ.

Вышеупомянутые два окончательных положения трубы 500 относительно разделительного блока (и адаптера), пригодные для проведения обжатия, отличаются друг от друга на расстояние задвигания трубы, составляющее приблизительно 0,7РЕ, или 9% внешнего диаметра трубы 500, равного внутреннему диаметру расширяющейся секции 160 разделительного блока, что обеспечивает значительную гибкость операции сборки при сохранении достаточной толщины материала на длине центральной секции 150 с целью обеспечения высокой механической прочности разделительного блока.

Как показано на фиг.5, цилиндрический обжимной инструмент (аналогичный представленному на фиг.11 и 12), надевается на адаптер 200; при этом ось вращения данного инструмента совмещается с осью вращения Y-Y адаптера. Обжимной инструмент 400 воздействует на внешнюю поверхности адаптера 200 (и, в частности, на секцию, показанную с правой стороны на фиг.5, то есть на узкую часть адаптера). Данный обжимной инструмент является симметричным относительно оси У-У, но на фиг.5 для упрощения представлена только часть обжимных губок.

Параллельно оси Y-Y располагаются обжимные губки инструмента, соответствующие направлению главного сечения 410, которые, как видно из продольного сечения на фиг.5, имеют плоский внутренний профиль, поверхность которого параллельна продольной оси.

Обжимной инструмент имеет небольшую коническую секцию 420, конус h которой ориентирован таким образом, что если смотреть в направлении от отверстия малого диаметра к отверстию большого диаметра адаптера, конус расширяется (отходит от оси Y-Y).

Главный разрез радиально расположен напротив немного наклонного участка 250

выступающего плоского участка 255, впадины 260, выступа 265 и первой половины плоского участка 270. Коническая секция 420 располагается радиально напротив второй половины плоского участка 270. Комбинация данных поверхностей образует поверхность обжатия 200S адаптера 200.

Для обеспечения эффективности цилиндрическая секция адаптера 200 имеет оптимизированный размер по длине, достаточный для того, чтобы при обжатии на трубе до отверстия малого диаметра 220, обеспечить неподвижность адаптера на ней, и в то же время минимально допустимый с целью экономии материала.

Соответственно, обжатие предпочтительно производится до отверстия 220, и длина ID представляет собой максимально возможную длину обжатия адаптера на трубопроводной трубе. В случае если принимается решение не производить обжатие секции адаптера на отверстии 220, и, следовательно, не использовать весь имеющийся материал адаптера для выполнения обжатия, длина ID измеряется от плоскости, отделяющей край отверстия 220 от секции адаптера, используемой для обжатия.

В дальнейшем, расстоянием IF мы будем обозначать расстояние от плоскости отверстия 220 малого диаметра (или от плоскости, отделяющей край отверстия 220 от части адаптера, используемой для обжатия) до конца плоского участка 410 обжимного инструмента на крае отверстия 210 большого диаметра. IF является продольным (или осевым) расстоянием, на котором фактически производится обжатие обжимным инструментом 400 на адаптере 200. Для конфигурации, представленной на фиг.5, отношение IF/ID составляет 0,8.

Как видно из фиг.5, IZ обозначает продольное расстояние между концом плоской части 410 обжимного инструмента со стороны широкого отверстия 210 и плоскостью, являющейся границей секции, определяемой охватывающим соединительным устройством со стороны узкого отверстия 220, перпендикулярной сферической полости 235.

Указанное расстояние считается положительным, если обжимной инструмент расположен только на одной стороне данной плоскости (как в случае, показанном на фиг.5), и отрицательным, если обжимной инструмент заходит за данную плоскость в сторону широкого отверстия (не показано). В данном случае, ID=IZ+IF.

В описанной конфигурации, расстояние IZ равняется приблизительно 20% внутреннего диаметра D адаптера 200, который также является внешним диаметром трубы 500.

Как показано на фиг.6, обжимной инструмент 400 воздействует на узел, содержащий адаптер 200, соединенный с разделительным блоком 100 посредством сцепления, с узлом, установленным на трубе 500, как показано на фиг.4.

В рассматриваемой конфигурации труба 500 вводится в расширяющуюся секцию 160 разделительного блока 100 почти на полную длину РЕ, но не достигает положения упора в торец центральной секции 150 (то есть труба вводится приблизительно на 90%).

Обжатие, происходящее вследствие воздействия обжимающего инструмента 400, вызывает пластическую деформацию адаптера 200.

Внутренний диаметр адаптера, замеренный в плоскости узкого края большого выступа 230, исходная величина которого равнялась IC (см. фиг.2), уменьшается до величины IC. Большой выступ 230 затем плотно прижимается к соединительному устройству 180, которое деформируется и отклоняется внутрь; его диаметр PC (см. фиг.1) при этом уменьшается. Это приводит к фиксации разделительного блока 100 и адаптера 200 относительно друг друга, создавая значительные силы трения между их соответствующими поверхностями.

Аналогичным образом, соединительное устройство 180 плотно прижимается к трубе 500 трубопровода, устраняя люфт между трубой 500 и расширяющейся секцией 160 разделительного блока.

Это приводит к фиксации разделительного блока и трубы относительно друг друга за счет создания высоких сил трения между их соответствующими поверхностями, а также к фиксации соединительного устройства 180 в продольном направлении.

Обжатие адаптера на трубе приводит к обжатию соединительного устройства адаптера на соединительном устройстве разделительного блока, а также к обжатию соединительного устройства разделительного блока на трубе 500 трубопровода. Это, в частности, зависит от продольного положения обжимного инструмента относительно соединительных устройств.

Плоская секция 410 обжимного инструмента 400 прикладывает силу к адаптеру 200 через его секцию, расположенную параллельно оси Y-Y на расстоянии, равном ID-IF соединительного устройства 180 разделительного блока; в рассматриваемом варианте осуществления данная величина является положительной. В рассматриваемом варианте осуществления отношение IF/ID составляет 0,8, что обеспечивает преимущество в виде возможности закрепления адаптера.

Как показано на фиг.7 и 8, где представлено устройство до обжатия, большой выступ 230 имеет выступающий угол 231, соответствующий минимальному диаметру IC, который находится почти в точечном контакте с соединительным устройством 180 на границе между полостью 135 и выступом 140.

Между большим выступом 230 и соединительным устройством 180 имеется пространство Е1. Между выступом 140 и корпусом адаптера 200 имеется пространство Е2, представляющее собой незанятую часть полости 235. И, наконец, между трубой 500 и адаптером 200 имеется пространство Е3.

Корпус 235 адаптера образует выступающий угол 236 на границе полости 235 напротив выступающего угла 231, соответствующий границе цилиндрической секции 240 и полости 235.

Как видно из фиг.9 и 10, на которых представлено устройство после обжатия, пространство Е1 осталось практически без изменений, однако объем пространств Е2 и Е3 значительно уменьшился. Между трубой 500 и корпусом адаптера 200, почти вплоть до выступающего угла 236, образовалась контактная поверхность С1. Аналогичным образом, между выступом 140 и корпусом адаптера 200 рядом с выступающим углом 236 образовалась поверхность контакта С2; при этом, однако, рядом с выступающим углом 231 контактная поверхность не образовалась, а сохранилось пространство Е2'.

Выступающий угол 231 подвергся смещению вдоль стенки выступа 140, в сторону нижней части полости 135, вдоль стрелки, изображенной на фиг.8 (до смещения). Смещение выступа 140 соответствует описанному выше уменьшению диаметра IC.

Результат данного смещения заключается в том, что в конфигурации, полученной после обжатия, большой выступ препятствует продольному (осевому) перемещению выступа 140, и, следовательно, разделительного блока относительно адаптера; таким образом, большой выступ укрепляется по сравнению с конфигурацией, существовавшей до обжатия. Такое усиление фиксации двух вышеупомянутых деталей представляет собой запирание, осуществляемое посредством обжатия.

Следует отметить, что после обжатия адаптера и разделительного блока на трубе в соответствии со способом, предлагаемым настоящим изобретением, клей, нанесенный ранее на резьбу 220, уже не играет какой-либо важной роли в удержании двух указанных деталей в соединенном состоянии. Впоследствии он может проводить электричество, за исключением случаев применения, когда для разделительного блока выбирается диэлектрик.

Операция обжатия осуществляется с помощью обжимных губок 400, показанных в открытом и закрытом положениях на фиг.11 и 12. На данных чертежах показаны плоская секция 410 и коническая секция 420.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления данного изобретения, представленным на фиг.13-16, первый этап заключается в закреплении адаптера 1200 на разделительном блоке 100. Сначала устанавливают уплотнительные кольца во внешней проточке разделительного блока и, соответственно, во внутренней проточке 1225 адаптера, а затем производится выравнивание осей Х-Х и Y-Y данных двух деталей.

Затем, как показано на фиг.13, крепежная резьба разделительного блока навинчивается на резьбу адаптера 1220 до тех пор, пока две данные детали 100 и 1200 не достигнут положения упора, при котором первая плоская область 1215 внутреннего профиля адаптера располагается радиально напротив уплотнительного кольца в проточке разделительного блока, а плоская поверхность 130 разделительного блока располагается радиально напротив уплотнительного кольца в проточке адаптера 1200.

Выступ 140 охватываемого соединительного устройства входит в контакт с большим выступом 1230 охватывающего соединительного устройства, что приводит к состоянию упора в продольном направлении (положение, показанное на фиг.14).

Как видно из фиг.14, после этого можно завинтить две детали 100 и 1200 до отказа, приложив более значительный крутящий момент, чем прикладывался до сих пор (обозначен утолщенной стрелкой на фиг.14).

Соединительное устройство 180 разделительного блока деформируется (не показано) и отклоняется в направлении внутрь разделительного блока, а выступ 140 при этом смещается радиально к продольной оси большим выступом 1230, выполняющим функцию кулачка или скоса.

Выступ 140 проходит положение продольного упора и останавливается (принимая свою исходную форму) в полости 1235, что приводит к радиальному расцеплению после прохождения большого выступа 1230.

Во время этой операции зажатия (или сцепления) внешний диаметр соединительного устройства, замеряемый по внешней поверхности выступа 140, изначально равный РВ (см. фиг.1), в то время как диаметр губки полости 1235 равен 1C (см. фиг.2, аналогично), моментально уменьшается на величину (РВ-IС)/РВ, составляющую от 0.5% до 5%, в зависимости от конкретного осуществления изобретения.

Данная деформация является обратимой, и если на данном этапе произвести взаимное развинчивание разделительного блока и адаптера, то возможно их разъединение, при котором выступ 140 выйдет из полости 235, произойдет моментальная деформация соединительного устройства внутрь разделительного блока и возврат в положение, показанное на фиг.14.

После того как сцепление произведено, торец плоской области 1215 адаптера закрывает пространство, использовавшееся для установки уплотнения. Аналогичным образом, торец плоской секции 130 упирается в кромку большого выступа 230, закрывая, таким образом, пространство, использовавшееся для установки уплотнения, что обеспечивает водонепроницаемость соединения при эксплуатации трубопровода.

Таким образом, предлагаемый настоящим изобретением способ соединения может включать этап сцепления, осуществляемого с помощью крутящего момента менее 200 Н*м, например, около 3 Н*м для некоторых приложений.

Как показано на фиг.15, при установке описанного выше соединения на трубопроводе, трубу трубопровода 500 вставляют в адаптер до секции, ограниченной соединительными устройствами. В качестве направляющей для трубы трубопровода служит расширяющаяся секция разделительного блока, а именно стенка расширяющегося участка 165 (см. фиг.1).

Внешний диаметр используемой трубы 500 трубопровода составляет от PC до PF (см. фиг.1), и, таким образом, данную трубу можно вставить во внутренний диаметр расширяющейся секции, и, если она будет вставлена на длину РЕ, можно будет достигнуть положения упора в выступ, соответствующий торцу центральной части 150.

Адаптер 1200 включает в себя основную цилиндрическую внутреннюю часть 1270, в которую можно вставить трубу трубопровода.

Аналогичным образом, адаптер содержит упорное кольцо 1220, находящееся радиально напротив части главной внутренней цилиндрической части.

Как видно на фиг.15, обжимное кольцо 1400 помещается на адаптере 1200, образуя втулку для него.

Затем кольцо 1400 устанавливается таким образом, чтобы оно упиралось в продольном направлении в упорное кольцо 1220. Данное кольцо имеет посадочное место 1225, являющееся дополнительным относительно установочной секции 1410 кольца, которое обеспечивает возможность установки кольца в положение упора в упорное кольцо (см. фиг.16).

Данное упорное кольцо вместе с опрессовочным инструментом (не показан) образует обжимные губки для кольца 1400.

Продольное сжатие (в направлении L) прикладывается к кольцу, в результате чего материал кольца деформируется радиально (в направлении R), приводя, таким образом, к обжатию адаптера 1200 на трубе трубопровода.

В рассматриваемой конфигурации перемещение и деформация адаптера 1200 сравнимы с перемещением и деформацией, получаемыми для адаптера 200 в первой конфигурации. Расстояние между площадью сцепления и площадью обжатия может быть довольно большим.

Как показано на фиг.16, если IF и ID снова будут обозначать продольные расстояния, замеряемые от плоскости, за которой производится обжатие, IF и IZ -продольные расстояния от плоскости, до которой производится обжатие (которая может являться плоскостью торца адаптера), a ID и IZ - продольные расстояния до границы соединительного устройства адаптера (образуемой большим выступом 1230 и полостью 1235), то мы снова имеем уравнение ID=IZ+IF, где отношение IF/ID может составлять, например, около 0,5 (при положительной величине IZ, как показано на фиг.13-16), или, наоборот, больше 1 (при отрицательной величине IZ), если упор 1220 расположен над или за соединительным устройством (не показано).

Радиальное защелкивание соединительного устройства во всех случаях обеспечивается вставлением трубы 500, которая фиксируется обжатием.

Следует отметить, что в двух рассмотренных вариантах осуществления настоящего изобретения после выполнения обжатия разделительный блок 100 подсоединяется к второй трубе (не показано), как и его другой конец. Как было показано на фиг.1, в описанном варианте осуществления изобретения разделительный блок является симметричным относительно плоскости. Таким образом, можно легко произвести аналогичную операцию обжатия со вторым адаптером (не показан), аналогичным адаптеру, представленному на фиг.2, чтобы посредством этой операции зафиксировать разделительный блок, второй адаптер и вторую трубу.

Тем не менее, очевидно, что возможны и другие варианты осуществления настоящего изобретения, с разделительным блоком, имеющим форму, отличающуюся от формы, показанной на фиг.1. В частности, можно использовать Y-образные или Т-образные разделительные блоки для подсоединения второй и третьей труб. Можно также использовать угловой разделительный блок, т.е. блок, образующий угол 90° между осями двух труб. Кроме того, разделительный блок может быть подсоединен ко второй трубе и другим способом, отличающимся от способа, описанного для адаптера 200. В этом способе обжатие может как использоваться, так и не использоваться, и данный способ при этом будет по-прежнему оставаться в пределах сущности настоящего изобретения. В частности, специалист в данной области техники может использовать какое-либо стандартное соединение для установленного трубопровода.

В рассмотренном подробном примере разделительный блок имеет удельное сопротивление более 10⁹ Ом*см, что обусловлено используемым материалом.

В других приложениях его удельное сопротивление может изменяться в интервале от 10² до 10⁸ Ом*см, при ожидаемом сопротивлении от 0,1 Ом до 1 ГОм.

Разделительные блоки с замеренным сопротивлением от 0,1 до 15 кОм, в зависимости от их размеров, представляют собой наглядную иллюстрацию возможностей применения настоящего изобретения. В частности, разделительный блок с используемой длиной 7,5 см, внешним диаметром 54 мм, внутренним диаметром 11 мм и сопротивлением 5 кОм, выполненный из ПЭЭК с содержанием нанотрубок, является предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, дающим хорошие результаты для трубопроводов из нержавеющей стали.

Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления.