РАСТРУБНЫЙ МУФТОВЫЙ ПАТРУБОК И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F16L21/00 

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в машиностроении, энергомашиностроении и других отраслях промышленности, где производят изготовление трубопроводов, испытывающих в процессе эксплуатации линейные и угловые перемещения, а также, где крайне сложно выполнить сварку или отказаться от последней.

В жестких трубопроводах, смонтированных из труб, соединенных друг с другом, фланцы приварены к трубам при помощи двухсварных швов, что не дает возможности компенсировать возникающие деформации. Это требует применения различных по конструкции компенсаторов, которые воспринимают внешние нагрузки.

Однако, применение сальниковых и сильфонных компенсаторов значительно удорожает стоимость изготовления трубопроводов, по причине сложности их конструкций и невысокой надежности в эксплуатации.

В практике изготовления и монтажа трубопроводов применяют литье и штампованные конструкции, которые трудоемки в изготовлении литье и штампованные конструкции, которые трудоемки в изготовлении и требуют создания специального оборудования. Еще более трудоемким считается технология изготовления аналогичных патрубков методом механической обработки.

В зарубежном судостроении существуют различные соединения труб. Все они также отличаются сложностью конструкции, а способ их получения требует применения специального инструмента и оснастки [1] значительных затрат материалов и времени. В указанных конструкциях соединительные муфты изготавливают либо без внутреннего центрирующего упора, либо делают их металлоемкими и нетехнологичными за счет приварки кольца прямоугольного, полукруглого или другого сечения.

Наиболее близким аналогом к заявленному является объект, указанный в [2] и [3] в которых соединение труб осуществляется при помощи патрубков или муфт фигурного сечения, средняя часть которой имеет конструкцию арочного типа. Уплотнение производится путем установки прокладок в зазоры между концами соединяемых труб и внутренней поверхностью концов муфты.

Недостатками конструкции этих муфт является или отсутствие в их средней части выступающего элемента, позволяющего предотвратить перемещение труб в осевом направлении, или образование элемента методом литья или механической обработки.

В соединении труб, разработанном американской фирмой Дрессер, используются клинообразные уплотнительные кольца и чугунная муфта со специальным стопором для упрощения сборки и ограничения перемещения труб в осевом направлении. В соединении труб типа Викинг Джонсон роль стопора выполняет ввинчиваемая в тело муфты пробка. Однако, обе конструкции имеют ряд технических недостатков. В первом случае расходуется излишний металл на образование стопора и его можно получать только методом литья или механической обработки, что значительно удорожает стоимость изготовления муфты. Во втором случае необходимы дополнительные затраты на сверление отверстия в муфте, образования резьбы, уплотнение резьбы, установку пробки. Кроме того, выступающая пробка, имеющая острые кромки, способствует повышению турбулентности потока транспортируемой по трубопроводу среды.

Задачей настоящего изобретения является создание такой конструкции муфты и более совершенного и экономического способа получения выступа округлой формы, которая снижает турбулентность потока транспортируемой среды в зоне соединения труб. Это значительно повышает надежность работы соединения и соответственно трубопровода в целом.

Технический результат достигается за счет того, что ограничительный выступ имеет полукруглую кольцевую форму, направленную выпуклой частью к оси. При этом образование кольцевого выступа получается за счет перетекания металла, возникающего в результате работы подвижного пуансона. То, что выступ выполнен гладким и выпуклым к оси патрубка, позволяет сгладить поток транспортируемой по трубопроводу жидкости, тем самым предотвратить образование турбулентности, вызывающей коррозию в трубопроводе, и, как следствие, повысить его надежность и работоспособность. Кроме того, выступ выполняет уже известную функцию центратора, обеспечивающего достижение требуемого зазора между трубами при их монтаже и предотвращает столкновение труб.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен раструбный муфтовый патрубок; на фиг. 2 схема образования из трубной заготовки (a) патрубка (б).

Ниже приведены описание предлагаемой конструкции муфтового раструбного патрубка и последовательность выполнения операций при его изготовлении и сборке.

Конструкция муфтового раструбного патрубка симметрична относительно ограничительного кольцевого выступа 1, от которого по обе стороны имеются розданные цилиндрические участки 2, переходящие в коническую раздачу 3.

Патрубок изготовляют способом холодной обработки металлов давлением на гидравлических прессах при помощи пуансонов (фиг. 2), профили которых соответствуют профилю получаемого патрубка.

Процесс получения патрубка состоит из ряда последовательно выполняемых операций. Вначале концы трубной заготовки подвергают небольшой раздаче для предотвращения заклинивания и более лучшего прохождения заготовки по рабочим поверхностям пуансонов. Затем в полувтулки пресса вставляют неподвижный пуансон 4, а в гнездо плунжера подвижный пуансон 5, на конец которого устанавливают заготовку трубы 6, до упора в фаску первого перехода. При включении пресса пуансон 5 своей концевой частью входит в пуансон 4, обеспечивая при этом центрирование рабочих инструментов и трубной заготовки. При дальнейшем поступательном движении пуансона 5 заготовка, подвергаясь раздаче и увеличиваясь в диаметре, "надвигаясь" на концевую часть пуансона 4, при этом в процессе дальнейшего движения плунжера она " надвигается" на вторую ступень пуансона 5 и доходит до цилиндрических выступов во фланцах обоих пуансонов. Для предотвращения смятия трубной заготовки в конце движения плунжера между выступами пуансонов устанавливают металлическую проставку 7, длина которой равна чертежами длине патрубка 8 после обработки. Благодаря тому, что между фасками торцов обоих пуансонов образуется углубление, в процессе перетекания металла оно заполняется металлом, образуя равномерный кольцевой выступ.

Сборка соединения при помощи раструбного муфтового патрубка производится в следующей последовательности:
установка на конец ранее смонтированной трубы патрубка до упора ее торца в центратор и последующее отведение его от торца трубы на расстояние, равное допускаемому компенсирующему зазору;
установка резиновой прокладки;
введение во второй конец патрубка другого конца трубы до упора в центратор и отведение трубы на требуемое расстояние, равное компенсирующему зазору;
установка резиновой прокладки;
подведение фланцев к торцам патрубка;
установка крепежа (гаек и болтов);
монтаж соединения.

Для проверки надежности и работоспособности соединений они были подвергнуты различным видам испытаний на герметичность, прочность, компенсирующую способность, изгиб, вибрацию, удар и др. Все виды испытаний соединения выдержали.

Разработанное соединение и способ его получения обладают следующими преимуществами:
отсутствует сварка, что резко снижает трудоемкость его получения, повышает качество и делает его экологически чистым;
упрощается изготовление труб за счет исключения необходимости соблюдения жестких предельных отклонений по точности их изготовления;
упрощается монтаж труб и резко сокращается время его выполнения за счет уменьшения вдвое количества крепежных деталей и упрощения конструкции уплотнения в соединении;
создается экономия дорогостоящих материалов и энергоресурсов;
процесс изготовления раструбного патрубка осуществляется за один проход на одном рабочем месте;
способ прост, непродолжителен по времени, исключает необходимость использования дорогостоящих способов литья, штамповки и механической обработки для получения патрубков;
соединение технологично, компактно и имеет минимальное количество комплектующих деталей;
соединения обеспечивают надежную эксплуатацию трубопровода при осевых перемещениях до ±15 мм и угловых до 5^o, что придает трубопроводу в целом необходимую гибкость при обеспечении его герметичности;
отпадает необходимость применения традиционно используемых сварных соединений, дорогостоящих сильфонных и сальниковых компенсаторов и импортных патрубков.

Использование: обработка металлов давлением, а именно, для изготовления трубопроводов. Сущность изобретения: раструбную муфту получают путем цилиндрической раздачи трубной заготовки с образованием ограничительного кольцевого выступа в средней ее части, и конической раздачи ее концов для установки прокладок при сборке труб между собой, что осуществляют при помощи специального комплекта устройств, состоящего из двух пуансонов, один из которых подвижный. Операции выполняются на одном рабочем месте за одно движение плунжера пресса. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

1. Раструбный муфтовый патрубок, цилиндрически-конического профиля продольного сечения с ограничительным выступом в средней части на внутренней поверхности, по обе стороны от которого в цилиндрических участках при соединении размещены трубы, а в конических участках размещены уплотнительные элементы, отличающийся тем, что ограничительный выступ выполнен в вида полукруглого кольцевого сечения и направлен внутренней частью к оси патрубка. 2. Способ изготовления патрубка, при котором в полувтулках пресса размещают неподвижный пуансон, а в плунжере подвижный пуансон с ответными фасками на их концах, на концевую цилиндрическую часть подвижного пуансона устанавливают трубную заготовку, осуществляют цилиндрическую и коническую раздачу на концах путем напрессовки до упора в его фланец с последующей установкой до окончания напрессовки между пуансонами ограничителя, отличающийся там, что неподвижный пуансон выполняют с профилем, аналогичным профилю подвижного, а перед раздачей заготовки подвижный пуансон перемещают поступательно во внутреннюю полость неподвижного, при этом трубная заготовка напрессовывается на неподвижный пуансон до упора в его фланец, а образование кольцевого выступа в средней части происходит за счет перетекания металла в углубление, образуемое фасками пуансонов.