[发明专利]用于热机械地连接管的装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程，特别是涉及用于连接具有圆筒形状的部件(主要是管)的装置，并且当执行密闭地连接用于铺设在陆上和水下的输油和输气的大直径管道的任务时可以用到所述装置。

背景技术

用于修理损坏的水下管线的焊接和入坞装置是已知的(参见“国外海运建设”(俄语)，1984年，第5期，第57-58页)。所述已知的装置包括用于安装用来将管端部对准的液压千斤顶的框架。所述装置还具有密封的工作腔，所述工作腔用于通过干法焊接和连接管端。所述工作腔通过用来产生常规“干”焊的压缩空气干燥。

所述已知装置的一个缺点在于用于在水下状况的焊接操作的设备复杂性。所述装置使用具有操作流体的液压站、用于用空气干燥工作腔空间的大功率风扇、以及用于通过干法完成焊接操作的工作腔。

已知用于连接管端部的装置，所述装置具有管接头的形状(参见：申请No.OS 3702948，IPC⁴分类为F16L21/06，德国)。管接头在所述装置中包括两个半碗状物，这两个半碗状物通过拧紧装置径向彼此拧紧，并形成(在管上的)轴向接头。所述半碗状物具有径向向内延伸的用于轴向与连接环接合的环状台肩。通过密封面与管壁相互作用的密封圈被安装在连接环与台肩之间。密封圈被连接环和装配在管上并被半碗包围的支撑环轴向支撑。密封圈具有有利于轴向连接紧密性的成形轮廓。支撑环与套环端面以及管表面一起形成了具有三角形横截面的环状密封腔。

所述接头包括许多部件，包括半碗，为了制造所述接头需要大量的金属以及用于制造密封端面的许多工时。所述接头的水下安装需要额外的工时和额外的时间。

热机械套筒(接头)是已知的，其用作连接管的装置并且由具有形状记忆效应(SME)的材料，例如NiTi(镍钛合金)制造(参见：A.S.Tikhonov等“形状记忆效应在现代机械工程中的使用”(俄语)，莫斯科，Mashinostroyenie出版社，1981年，第56-62页)。

关于在航空工业中使用管热机械连接器(TMC)的管理文件是已知的，例如OST(工业标准)100960-80“整体热机械管道连接器”，以及OST113681-80“热机械连接器接头·设计和尺寸。”

关于在造船中使用热机械管道连接器的管理文件是已知的，例如TU.564-11429“用于海运管道的热机械连接头·技术规范”经TsNII KM“PROMETEI”核准；RD5UEIA.2836-90“用于海运系统管道的热机械连接器·用于制造和组装的工艺·模型生产过程”TsNII KM“PROMETEI”。

用于管的热机械连接是一整体的连接，其中使用了接头，所述接头是用包括具有SME材料的合金制成的。已知的热机械接头被用于连接小直径管(直径小于40毫米)。将它们安装在管端部的工艺包括以下操作：在液氮中冷冻、径向变形用于增大内径，在特殊的冷冻室储藏和运输接头直到安装在管上的时刻。安装在管上的接头当被加热时恢复了它的原始内径，因此形成热机械连接。

由于在用NiTi合金在钢制的管道上制造接头的影响下可能产生腐蚀，因此这样的管连接是不可靠的，特别是这些管道是在海水中使用的时候。

使用这样的套筒来固定大直径管端部需要消耗大量的NiTi合金、需要高劳动强度以及热机械套筒和将被连接的管端面的精机械加工，这使得当连接大直径管端时这样的套筒在商业上是没有利润的并且还需要大量的工时。用于根据由TsNII KM“PROMETEI”出版的RD.UEIA2836-90“用于海运系统管道的热机械连接器”的管道的热机械连接器被认为是与所请求保护装置的最接近的方案。

发明内容

本发明的目的在于对于任何管直径均保证经济和可靠的密闭(hermetic)连接，所述连接可以在陆上和水下进行并具有能量载体、工时和为完成管连接操作所需时间的最小支出。

所述目的得以完成是由于在已知的用于管道的热机械连接中，所述机械连接包括连接工作元件，所述连接工作元件包围着将要被连接的管的端部并且由具有形状记忆效应(形状热机械记忆效应)的材料制成，根据本发明，所述连接工作元件被制造成波纹管的形状，其具有布置在密闭的可断开的由两个部件构成的圆筒形壳体内的冷却和加热单元。耐热壳层被附着到壳体的内表面，并且在其端部内形成具有橡胶垫圈的法兰。冷却和加热单元被制造成两个盘绕管，这两个盘绕管与能量载体源连通并连接到相应的半壳体上。盘绕管安装在波纹管的外部，设置在波纹管的波纹之间。弹性填料圈被安装在与将要连接的管端部接触的波纹管波纹的表面上。