ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ТРУБ Российский патент 1995 года по МПК F16L27/04 

Изобретение относится к шарнирным соединениям для труб, имеющим уплотнительный элемент, т.е. трубу с гофрированными стенками и крепежными фланцами на каждом конце трубы.

Шарнирное соединение применяется для труб, предназначенных в частности, для транспортировки жидких сред при высоких температурах, например, выхлопных газов транспортных средств с двигателями. Эти трубы выполняются в основном из металла для того, чтобы обеспечить высокую термостойкость, а также устойчивость к значительным колебаниям, создаваемым насосами, турбинами или двигателями, с которыми они соединены.

Известно шарнирное соединение двух выхлопных труб, при котором их более широкие концы вдвигаются друг в друга таким образом, что получается шаровой шарнир или при котором с помощью болтов упруго соединяются их концы, снабженные радиальными фланцами, причем необходимая герметичность и соединение типа шарового шарнира обеспечиваются за счет наличия уплотнительного кольца [1]
Их применение ограничивается средними мощностями этих соединений в отношении амортизационных колебаний или глушения возникающих шумовых нагрузок, а также из-за их незначительной герметичности.

В патенте Франции N 2531914 на концах соединяемых труб предусмотрены крепежные фланцы и подушки из трудносжимаемой металлической проволоки в местах контакта между фланцами.

Благодаря этому гарантируются прекрасная амортизация колебаний и гашение шумов. Это соединение имеет высокую эффективность, но является, вследствие сложности, довольно дорогостоящим. Поэтому оно применяется только для автомобилей высокого класса. Кроме того, устройства, описанные в вышеуказанном патенте, имеют ограниченную зону поворота.

Целью изобретения является создание герметичного соединения, устойчивого к большим колебаниям и обладающего хорошим звукопоглощением. Соединение обеспечивает простой монтаж, имеет невысокую стоимость и хорошую механическую прочность.

Цель достигается за счет того, что в соединении предусмотрены подушки из металлической проволоки и сильфоны, фланцы соединяемых труб выполнены с двумя диаметрально противоположными и радиально ориентированными крепежными насадками с центрирующими устройствами для соединительных элементов, а подушки из металлической проволоки расположены между радиальными крепежными насадками. При этом концы труб герметично соединены между собой с помощью сильфона, который зафиксирован между ними и фланцем.

Целесообразно выполнять соединительные элементы в виде скоб из упругого материала, например из металла, и установить их с возможностью фиксации на крепежных насадках фланцев.

Для фиксации свободных концов скоб на внешней стенке крепежных насадок целесообразно предусмотреть выемки.

Предпочтительно выполнение уплотнительного элемента в виде V-образной скобы, свободные концы плеч которой изогнуты назад с образованием зажимов для фиксации их сбоку на конце одной из противолежащих насадок.

Возможно выполнение соединительных элементов в виде заклепок, которые упруго удерживаются с помощью пружин. Кроме того, целесообразно также предусмотреть центральное кольцо между фланцами, выполняющее функцию карданного. Крепежные насадки противолежащих фланцев при этом располагаются ортогонально или под углом друг к другу, и каждая из них соединяется с центральным кольцом.

Для усиления жесткости предпочтительно выполнить фланец с прогнутым боковым краем или с усиленными ребрами.

На фиг. 1 показана в соответствии первая форма выполнения соединения, продольное сечение; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 то же, вид по оси; на фиг.4 вариант выполнения присоединительных устройств, вид сверху; на фиг. 5 то же, вид по оси; на фиг.6 соединительное устройство по второму варианту исполнения, вид сверху; на фиг. 7 то же, поперечное сечение в продольном направлении; на фиг.8 поперечное сечение в продольном направлении еще одной формы выполнения.

На фиг. 1-3 представлены в различных видах две выхлопные трубы 1 и 2, вставленные своими свободными концами друг в друга и герметично соединенные с помощью сильфона 3, имеющего гофрированные стенки небольшой толщины. Каждая труба 1 и 2 имеет на достаточном расстоянии от своего конца, для того, чтобы свободные концы можно было действительно вставить друг в друга, металлический фланец 4, которые в виде скобы частично охватывает сильфон 3. Свободные концы каждого металлического фланца 4 представляют собой насадки 5, расположенные по диагонали друг напротив друга и направленные радиально вверх. Каждая насадка 5 продолжается до соответствующей насадки 5 другого фланца 4, в ненагруженном состоянии параллельна ей с небольшим расстоянием и соединена с ней посредством скобы 6 из металла, имеющей форму части кольца, свободные концы которого входят в углубление 7, выполненное на противоположных наружных сторонах насадок 5 по общей диагонали, в направлении которой проходят насадки 5 фланца 4. Скоба 6 таким образом взаимодействует с насадками 5, что они поджимаются друг к другу, причем происходит частичная деформация подушки 8 из металлической проволоки, которая расположена между обеими насадками 5 и которая имеет форму кольца такого типа, которое при сборке позиционируется на предназначенном для этого выступе 9 и выжимается по внутренней стенке насадки 5 при сдавливании выемки 7.

Каждый фланец, кроме того, имеет боковой край 10, который в соответствии с ломаной линией 11 оттягивается параллельно вышеуказанному диаметру.

Благодаря этому трубы 1 и 3 могут поворачиваться вокруг оси, которая совпадает с диаметром, соединяющим диагонально противолежащие металлические подушки 8, в направлении которого направлены обе насадки 5 каждого из двух фланцев.

На фиг.4 и 5 показан под различными углами вариант выполнения шарнирного соединения. Этот вариант имеет металлический зажим 12 в виде шпильки для волос, т.е. металлический зажим 12 имеет центральную часть 13, изогнутую U-образно, свободные концы 14 которой отогнуты назад, благодаря чему получается зажим. Каждый зажим входит сбоку в одну из двух соответствующих радиальных насадок 15, причем на каждой насадке 15 предусмотрено центрирующее углубление 16, в которое входит зажим. Ребра 17 жесткости, выдавленные на фланцах, имеющих форму получаши, служат как для повышения жесткости, так и для отвода резонансной частоты соединения от частоты двигателя. Такие ребра 17 могут быть предусмотрены и в других вариантах выполнения.

Зажим 12, благодаря своей гибкости, обеспечивает шарнирное соединение труб 1 и 2, при котором отпадает необходимость в металлических подушках 8.

На фиг.6 и 7 показан под различными углами следующий вариант выполнения изобретения. В этом варианте выполнения оси расположены ортогонально друг другу в соответствии с диаметрами труб 18 и 19, в направлении которых проходят радиальные насадки 20 каждого фланца 21, причем каждая насадка 20 соединена с центральным концом 22, находящимся между фланцами 21, и выполняет функцию карданного кольца. Соединение осуществляется таким же способом, как показано на фиг.1-3, т.е. с помощью открытой металлической скобы 23, отверстие которой надевается на карданное кольцо 22 и на наружную стенку насадки 20, которая имеет центрирующую выемку 24 для свободных концов кольца 23. Между карданным кольцом 22 и каждым отгибом насадки 20 вкладывается металлическая подушка 25. Каждый фланец 21 имеет отогнутые назад под углом 180^о боковые края 26, которые служат для повышения жесткости, а также для повышения резонансной частоты по сравнению с частотой двигателя. Таким же способом края 10 ранее описанной формы исполнения могут быть отогнуты для придания жесткости. В этой форме исполнения имеется возможность поворота труб 18 и 19 вокруг двух различных осей поворота.

На фиг.8 представлен вариант выполнения, в котором соединение радиальных насадок 27 с карданным кольцом 28 осуществляется с помощью заклепок 29, упруго удерживаемых с помощью пружин 30.

Изобретение не ограничивается вышеописанными примерами выполнения. Более того, оно охватывает различные формы выполнения, работающие по этому принципу. Например, можно заменить сильфон 3 одной или несколькими пластинами, О-образным кольцом или каким-либо устройством, которое обеспечивает герметичность и дает возможность некоторого углового перемещения; металлические подушки могут быть заменены другим материалом, который имеет аналогичную эластичность или даже сравнительно жестким материалом. В случае необходимости они вообще могут быть исключены, если свобода перемещения обеспечивается в местах контакта специальной формой насадок. О-образная часть вышеописанного металлического зажима может быть направлена радиально; открытые скобы могут быть пластичными или эластопластичными, т.е. деформироваться при монтаже на длительный срок. Эти кольца, а также вышеуказанные металлические зажимы могут быть выполнены, кроме того, из нескольких частей, соединяемых при монтаже. Не обязательно вставлять внутренние трубы друг в друга. Этот прием, предназначенный только для того, чтобы защитить уплотняющий элемент от контакта с горящими газами, может быть либо исключен, либо заменен другой защитной системой. С другой стороны, металлические подушки, а также металлические зажимы и фланцы могут иметь самые различные формы.

Сущность изобретения: в направленных радиально наружу фланцахподвижных относительно друг друга труб выполнены соединительные элементы, прижимающие концы труб друг к другу. Фланцы выполнены с двумя диаметрально противоположными и радиально ориентированными крепежными насадками с центрирующими устройствами для соединительных элементов. Подушки из металлической проволоки расположены между насадками. Концы труб герметично соединены между собой с помощью сильфона, зафиксированного между ними и фланцем. 6 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ТРУБ, содержащее подвижные одна относительно другой трубы с направленными радиально наружу фланцами с соединительными элементами в них, прижимающими концы труб друг к другу, отличающееся тем, что оно снабжено подушками из металлической проволоки и сильфонами, фланцы выполнены с двумя диаметрально противоположными и радиально ориентированными крепежными насадками с центрирующими устройствами для соединительных элементов, а подушки из металлической проволоки расположены между радиальными крепежными насадками, при этом концы труб герметично соединены между собой с помощью сильфона, который зафиксирован между ними и фланцем. 2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что соединительные элементы выполнены в виде скоб из упругого материала, например металла, и установлены с возможностью их фиксации на крепежных насадках фланцев. 3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что на внешней стенке крепежных насадок выполнены выемки с возможностью фиксации в них свободных концов скоб. 4. Соединение по п.1, отличающееся тем, что соединительные элементы выполнены в виде V-образной скобы, свободные концы плеч которой изогнуты назад с образованием зажимов, с возможностью их фиксации сбоку на конце одной из противоположных насадок. 5. Соединение по п.1, отличающееся тем, что соединительные элементы выполнены в виде заклепок, установленных с возможностью их упругого удерживания с помощью пружин. 6. Соединение по пп.1-5, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено центральным кольцом, установленным между фланцами в качестве карданного кольца, а крепежные насадки противоположных фланцев расположены ортогонально или под углом друг к другу и каждая из них соединена с центральным кольцом. 7. Соединение по пп.1-6, отличающееся тем, что фланец для усилия жесткости выполнен с изогнутым боковым краем или с усиленными ребрами.