УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ КОМПЕНСИРУЮЩЕГО РАСТРУБНОГО ПАТРУБКА Российский патент 1995 года по МПК F16L21/08 

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано в машиностроении, энергомашиностроении и других отраслях промышленности при изготовлении и монтаже трубопроводов для компенсации в процессе эксплуатации линейных перемещений, вызванных тепловыми или механическими воздействиями, поскольку большинство трубопроводов в процессе эксплуатации испытывают значительные деформации колебания корпуса судна, изменение температуры рабочей среды, транспортируемой по трубам, и т.п.

Для ликвидации или снижения возникающих напряжений в трубопроводе в настоящее время в его состав включают сальниковые или сильфонные компенсаторы, резино-металлические патрубки, способные воспринимать нагрузки от внешних сил и компенсировать их.

Сальниковые компенсаторы, применяемые в трубопроводах, имеют ряд недостатков, сдерживающих их широкое применение. Во-первых, они имеют сложную конструкцию, требуют в процессе эксплуатации постоянного уплотнения сальника. Во-вторых, сальниковые компенсаторы малонадежны при угловых перемещениях соединяемых труб. В-третьих, обеспечить их герметизацию сложно и трудоемко (Овчинников И.Г. Овчинников В.И. Судовые системы и трубопроводы. М. Судостроение, 1981).

Сильфонные компенсаторы изготовляют из дорогостоящей коррозионостойкой стали, и их применение для трубопроводов, смонтированных из труб, материалом для которых служит углеродистая сталь, медь и медно-никелевые сплавы, неэкономично. Кроме того, из-за большой сложности установки требуемого натяга при монтаже компенсатора они имеют сравнительно невысокий срок службы.

Аналогом заявляемого объекта является резино-металлический патрубок. Однако такой патрубок имеет крайне сложный по конструкции уплотнительный узел и отличается значительными габаритами, вызывая большие затраты трудоемкости при монтаже.

Кроме того, компенсаторы обеспечивают небольшое осевое перемещение соединяющих труб (а.с. N 832231, кл. F 16 l 51/02, 1981).

Прототипом изобретения является патент США N 2520501, кл. 282-51, опубл. 1950.

В данном соединителе уплотнение осуществляется за счет эластичного элемента круглого поперечного сечения, расположенного между Z-образным кожухом, соединенным с фланцем, прижимаемого к нему трехрядной пружиной кольцевой формы, прутки которой имеют круглое поперечное сечение. Пружина, выполняя функцию грундбуксы, второй своей стороной упирается в другой фланец. Цилиндрическая часть корпуса патрубка имеет сложное фигурное сечение, приспособленное для обеспечения герметизации. Оба фланца также сложного фигурного поперечного сечения и вытянуты внутрь. Подсоединение к изделию осуществляется за счет сферических частей.

Конструкция соединителя является сложной и состоит из большого количества деталей, сложных в изготовлении, причем многие из них в процессе сборки имеют жесткие предельные отклонения по размерам, что повышает затраты и на их монтаж (сборку). Поперечное сечение эластичной прокладки не позволяет судить о ее долговременной работоспособности, поскольку постоянное давление пружины приходится на ее плоскую сторону небольшой толщины. Кроме того, большое количество деталей увеличивает массогабаритные характеристики патрубка и повышает его металлоемкость.

Целью изобретения является упрощение конструкции уплотнительного узла компенсирующего устройства, снижение его габаритов, металлоемкости и трудоемкости изготовления и монтажа при обеспечении надежной герметизации и повышения сроков эксплуатации в условиях действия повышенных деформаций трубопровода.

На чертеже показан предлагаемый уплотнительный узел. В предлагаемой конструкции компенсирующего раструбного патрубка раструб 1 выполнен путем двойной раздачи одного конца трубы при одновременной отбортовке ее другого конца. Отбортованной поверхностью раструб контактирует с опорной поверхностью концевого фланца 2, который в свою очередь внутренней поверхностью размещен на прямолинейной наружной плоскости раструба. Розданная часть раструба вместе с трубой 7 образует камеру, в которой размещаются уплотнительные резиновые кольцевые прокладки 4 и 8 круглого поперечного сечения, отличающиеся друг от друга размерами, и трубчатое разрезное кольцо 5, изготовленное из более прочного материала (металл, пластмасса, пластик и т.п.), чем контактирующие с ним резиновые кольца. В кольцо 8 упирается уплотнительный фланец 6. Оба фланца соединяются друг с другом при помощи шпилек 3. При монтаже труб патрубок 1 с установленным на нем фланцем 2 монтируется на конце трубы 7, центрируется и после этого устанавливаются резиновые кольца 4 и 8 и разрезная трубка 5, концы которых после этого соединяют. В случае применения неразрезных уплотнительных колец и трубки их устанавливают на конец трубы до монтажа патрубка и концевого фланца. После этого фланцем 6 поджимают кольцо 8, а в отверстия фланцев вставляют шпильки 3, на концы которых навинчивают гайки. При навинчивании гаек уплотнительный фланец 6 своей торцовой поверхностью заставляет сжиматься резиновое кольцо 8, которое в свою очередь через более твердое трубчатое кольцо 5 сжимает кольцо 4, выполняя функцию грундбуксы, обеспечивая тем самым герметизацию патрубка. Во избежание скручивания резиновых колец и для создания им устойчивого положения в период эксплуатации в трубке по периметру с двух сторон в шахматном порядке относительно ее оси просверлены небольшие отверстия 9, в которые во время сжатия входит материал этих эластичных колец и этим фиксирует их расположение относительно радиальной плоскости соединений. Создаваемые буферные камеры над и под трубкой заполняют смазкой 10 для предотвращения преждевременного истирания резиновых колец в период эксплуатации. Кроме того, образованные камеры обеспечивают возможность надежной работы патрубка при угловых перемещениях осей соединяемых труб. Сама трубка выполняет функцию дополнительного демпфера от действия сил сжатия и обеспечивает надежную герметичность соединения, воздействуя на оба резиновых кольца одновременно.

Процесс изготовления патрубка сводится в основном к получению раструба и напрессовки на него концевого фланца. В порядке опытной проверки работоспособности и надежности раструбного компенсирующего патрубка был изготовлен образец диаметром 700 мм, на котором выполнен весь комплекс испытаний: на прочность, герметичность, компенсирующую способность, изгиб, вибрацию. Патрубок испытания выдержал, при этом не было обнаружено нарушений герметичности. Давление испытания составило Р_исп 3 Р_раб, где (Р_раб рабочее давление транспортируемой по трубопроводу среды). Дополнительно были проведены ресурсные испытания патрубка на сдвиг. Потерь герметичности не обнаружено. Проводились также ресурсные испытания патрубка при симметричной деформации сдвига, равной ±15 мм при давлении 0,25 МПа и наработке 53000 циклов. Падения давления не обнаружено.

Использование: в судостроении. Сущность изобретения: в зазоре между трубами установлен уплотнитель, выполненный в виде двух эластичных колец, между которыми установлен распорный элемент в виде трубчатого кольца. В стенках кольца, взаимодействующих с эластичными кольцами, выполнены отверстия. Полости, ограниченные внутренней трубой, распорным элементом и эластичными кольцами, заполнены пастообразной смазкой. 1 ил.

УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ КОМПЕНСИРУЮЩЕГО РАСТРУБНОГО ПАТРУБКА, состоящий из установленного в зазоре между трубами уплотнителя и нажимной буксы, отличающийся тем, что уплотнитель выполнен в виде двух эластичных колец, между которыми установлен распорный элемент в виде трубчатого кольца, в стенках которого, взаимодействующих с эластичными кольцами, выполнены отверстия, а полости, ограниченные внутренней трубой, распорным элементом и эластичными кольцами, заполнены пастообразной смазкой.