СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ Российский патент 1997 года по МПК F16L15/00 

Изобретение относится к соединению трубчатых элементов и может быть использовано в ЖРД-строении и ракетной технике.

Известно соединения трубчатых элементов (трубопроводов), содержащее штуцер с гайкой, уплотнительный элемент, ниппель (а.с. СССР N 663952, кл. F 16 l, 1979), а также соединение, содержащее два накидных фланца с уплотнением (патент СССР N 682155, кл. F 16 l, 1979).

Недостатками известных устройств являются большой вес и размеры соединительных элементов, негерметичность при больших давлениях во внутренних полостях соединенных трубчатых элементов. Это ограничивает применение известных соединений в ЖРД-строении. В ракетной технике указанное ниппельное соединение применяется для трубчатых элементов диаметром не более 10 мм и с давлением не более 200 кгс/см², фланцевое для больших диаметров с давлением до 300 кгс/см², но их применение ограничивается большими массами и габаритами.

Известно соединение трубчатых элементов (металлических труб), содержащее трубу-штуцер с наружной резьбой, и трубу гайку с ответной внутренней резьбой (патент ФРГ N 1525928, кл. F 16 l, 1970 прототип).

Недостатком известного соединения является его непрочность при больших внутренних давлениях и трудность герметизации, так как трубчатые элементы под действием высокого внутреннего давления и осевых нагрузок раздаются в диаметре за счет упругой деформации и резьба выходит из зацепления (соединение расходится).

Указанное соединение применяется для соединений газовых и гидравлический труб с внутренним давлением не более 50 кгс/см².

В ЖРД и ракетостроении, где давление внутри трубчатых элементов достигает 1000 кгс/см², указанные известные соединения не могут быть применены по вышеизложенным причинам. Как выход из положения в этом случае применяют сварные неразъемные соединения, которые затрудняют сборку, разборку, отработку агрегатов. Следует отметить, что применение силовых сварных соединений не всегда возможно и затруднено из-за большого прогрева при сварке деталей (например, частей корпуса клапанов, регуляторов и т.д.) на окончательной стадии сборки, приводящего к выходу из строя уплотняющих неметаллических элементов, потере упругих свойств пружин, нарушению от термических напряжений, подвижности прецизионных пар и др.

Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в соединении, в конце резьбы трубы-штуцера, заодно с ней выполнена цилиндрическая несущая втулка, охватывающая внешнюю поверхность конца трубы-гайки и имеющая внутренний диаметр, равный диаметру сопрягаемой внешней поверхности трубы-гайки, при этом торец втулки соединен с трубой-гайкой не силовым герметизирующим швом.

Указанная совокупность признаков обладает новыми свойствами, заключающимися в том, что соединенные концы трубчатых элементов даже при действии большого внутреннего давления и осевых нагрузок сохраняют исходное взаимное расположение за счет несущей втулки на трубе-штуцере, охватывающей внешнюю поверхность конца трубы-гайки, что повышает прочность (несущую способность) резьбового соединения (не позволят соединению разойтись по резьбе) и обеспечивает возможность его применения при любом диаметре сопрягаемых трубчатых элементов и высоком внутреннем давлении в них, а также позволяет герметизировать соединение не силовым сварным швом, вызывающим минимальный прогрев конструкции.

Таким образом, предложенное соединение трубчатых элементов соответствует критерию "существенные отличия".

Предложенное соединение приведено на чертеже, где:
1 труба-штуцер, 2 труба-гайка, 3 резьба, 4 герметизирующий сварной шов, 5 несущая цилиндрическая втулка, 6 внутренняя поверхность втулки 5, 7 внешняя поверхность трубы-гайки 2, P внутреннее давление в соединении.

Трубчатые элементы труба-штуцер 1 и труба-гайка 2 соединены резьбой 3, которая выполнена на внешней поверхности трубы-штуцера 1 и внутренней поверхности трубы-гайки 2. Герметизация соединенных трубчатых элементов осуществляется не силовым сварным швом 4. На внешней поверхности трубы-штуцера 1 заодно с ней выполнена цилиндрическая несущая втулка 5, охватывающая внутренней поверхностью 6 внешнюю поверхность 7 трубы-гайки 2. Внутренний диаметр втулки 5 равен внешнему диаметру трубы-гайки 2. Соединение работает следующим образом.

Трубу-штуцер 1 и трубу-гайку 2 (например, части корпуса регулятора) свинчивают по резьбе 3 до упора, затягивают определенным моментом и герметизируют не силовым сварным швом 4, обеспечивающим незначительный прогрев конструкции. Внешняя поверхность 7 трубы-гайки 2 при свинчивании входит в цилиндрическую втулку 5. При нагружении соединения внутренним давлением P концы труб 1 и 2 пытаются деформироваться, причем конец трубы-гайки 2 под воздействием давления и распирающего усилия в резьбовом соединении от осевой нагрузки деформируется наружу, а конец трубы-штуцера 1 во внутрь, что при отсутствии мер по сохранению исходного взаимного положения концов труб приводит к разгерметизации и расстыковке соединения.

В предложенном соединении взаимное расположение резьбовых концов труб сохраняется за счет выполненной на трубе-штуцере втулки 5. В этом случае, в самом начале деформации концов труб 1 и 2, внешняя поверхность 7 трубы-гайки 2 упирается по внутреннюю поверхность втулки 5, которая воспринимает усилие и передает его на трубу-штуцер 1, препятствуя расхождению концов труб 1 и 2 (останавливает деформацию).

Применение предложенного соединения позволяет упростить и ускорить сборку и разборку агрегатов, уменьшить их вес и габариты, упростить конструкцию, ускорить отработку, повысить герметичность и прочность.

Использование: для соединения трубчатых элементов. Сущность изобретения: стыковое соединение труб содержит трубу-штуцер с наружной резьбой и трубу-гайку с ответной внутренней резьбой, соединенные по стыку герметизирующим швом. На конце трубы-штуцера заодно с ней выполнена цилиндрическая втулка, охватывающая внешнюю поверхность конца трубы-гайки. При этом внутренний диаметр втулки выполнен равным диаметру сопрягаемой внешней поверхности трубы-гайки. 1 ил.

Стыковое соединение труб, содержащее трубу-штуцер с наружной резьбой и трубу-гайку с ответной внутренней резьбой, соединенные по стыку герметизирующим швом, отличающееся тем, что на конце резьбы трубы-штуцера заодно с ней выполнена цилиндрическая втулка, охватывающая внешнюю поверхность конца трубы-гайки, при этом внутренний диаметр втулки выполнен равным диаметру сопрягаемой внешней поверхности трубы-гайки.