ТРУБНОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 1998 года по МПК F16L21/02 

Изобретение относится к трубопроводной технике и может быть использовано, в частности, для безмуфтового соединения труб из стеклопластика, применяемых для прокладки магистральных каналов очистных сооружений.

Известен ряд трубных соединений, содержащих входящие одна в другую законцовки труб, с внутренним пазом на законцовке нарезной трубы и размещенным в нем уплотнительным элементом. К ним относятся патенты ЕП N 0124678 и N 0156222 по кл. F 16 L 21/00, 1989 и 1990 гг., уплотнительные элементы по которым имеют упругие кольцевые кромки, охватывающие законцовки внутренних труб.

Известно трубное соединение (авторское свидетельство СССР N 1592626, кл. F 16 L 16 21/00, 1990 г.), имеющее уплотнительный элемент с торцевыми проточками для раскрытия уплотнительного элемента под давлением среды.

Известны трубные соединения с изгибом и поворотом при изгибе кольцевых кромок уплотнительных элементов (патенты ЕП N 0080110, 0140171, 0159385 по кл. F 16 L 17/02, 1989 г.).

Известен патент Швеции N 348820, кл. F 16 L 17/02, 1968 г. на трубное соединение, уплотнение которого обеспечивается поворотом и поджимом уплотнительного хвостовика.

Известен патент США N 4664421, НКИ 285-110, 1982 г. на трубное соединение, имеющее уплотнительный элемент с рядом деформируемых кромок.

Общим недостатком известных технических решений является изгиб уплотнительных элементов при сборке под воздействием хвостовика внутренней трубы при сборке. Этот недостаток не устраняется даже, если уплотнительный элемент закрепить в кольцевом пазу наружной трубы клиновым соединением (патент Франции N 2144424, F 16 L 17/00, 1984 г.).

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является трубное соединение, содержащее входящие одна в другую законцовки труб, с внутренним кольцевым пазом на законцовке наружной трубы и размещенным в нем уплотнительным элементом, установленным наклонно с охватом своим основанием законцовки внутренней трубы (авторское свидетельство СССР N 1373959, F 16 L 21/02, 1988 г.).

Указанный аналог - прототип обладает такими же недостатками, что и известные трубные соединения.

Как в каждой известной наружной трубе трубного соединения переход от законцовки к уплотнительному элементу по внутреннему каналу в прототипе не учитывает перепад жесткости, внутренняя труба после взаимодействия с законцовкой наружной трубы начинает сразу же взаимодействовать с передней частью уплотнительного элемента, деформирует его, при перекосах труб уплотнительный элемент может передавливаться, что не обеспечивает герметичности и надежности трубного соединения.

Основной задачей разработки является создание такого трубного соединения, уплотнительный элемент в котором со стороны законцовки наружной трубы был бы прочно и надежно закреплен в ней, обеспечен был плавный жесткостной переход от законцовки трубы к уплотнительному элементу и обеспечено было бы наклонное расположение уплотнительного элемента по отношению к внутренней трубе и охват ее его основанием при сборке.

Задача изобретения - повышение надежности и герметичности.

Поставленная задача решена и достигнута за счет изменения конструкции законцовки наружной трубы, перекрытия отходящим от нее конструктивным элементом внутреннего кольцевого паза наружной трубы и закрепления между ним и стенкой в зоне паза передней частью уплотнительного элемента.

Для этого в трубном соединении, содержащем входящие одна в другую законцовки труб, с внутренним кольцевым пазом на законцовке наружной трубы и размещенным в нем уплотнительным элементом, установленным наклонно с охватом своим основанием законцовки внутренней трубы, законцовка наружной трубы снабжена выполненным за одно целое с ним направляющим бугелем в виде обратного кольцевого хвостовика, частично перекрывающего ее внутренний кольцевой паз с образованием кольцевой ниши, в которой закреплен снабженный передним кольцевым пояском, конгруэнтным профилю ниши, уплотнительный элемент, причем внутренний диаметр направляющего кольцевого бугеля выполнен равным внутреннему диаметру наружной трубы. Дополнительно уплотнительный элемент армирован по наружному контуру синтетическими нитями, омоноличенными материалом уплотнительного элемента, выполненным из термоусаживающейся упруго-эластичной резины или полимера. Законцовка трубы, направляющий кольцевой бугель и труба в целом выполнена из стеклопластика со спирально-перекрестным расположением в нем армированных волокон и наклоном спиралей из них по отношению к образующим трубы, выбранным в пределах 57-87^o.

Отличительными особенностями трубного соединения являются следующие признаки: снабжение законцовки наружной трубы направляющим кольцевым бугелем, выполненным за одно целое с ней, в виде ее обратного кольцевого хвостовика, частично перекрывающего внутренний кольцевой паз с образованием кольцевой ниши, в которой закреплен уплотнительный элемент, снабженный передним кольцевым пояском, конгруэнтным профилю ниши; выполнение внутреннего диаметра направляющего кольцевого бугеля, равным внутреннему диаметру наружной трубы.

Дополнительные отличительные признаки: выполнение уплотнительного элемента из термоусаживающегося упругоэластичного резиноподобного или полимерного материала с армировкой синтетическими нитями по наружному контуру, омоноличенной материалом уплотнительного элемента; выполнение законцовки трубы, направляющего кольцевого бугеля и трубы в целом из стеклопластика со спирально-перекрестным расположением в нем армирующих волокон и наклоном спиралей из них по отношению к образующим трубы, выбранным в пределах 57-87^o.

Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижения нового положительного эффекта. Дополнительные признаки развивают основные существенные признаки и также являются существенными признаками.

Исключение, например, направляющего кольцевого бугеля как существенного признака не позволяет решить поставленную задачу. Техническое решение в этом случае будет характеризоваться признаками известных технических решений, обладающих вышеуказанными недостатками.

Отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в известных технических решениях, аналогах и прототипе не обнаружены, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых и общих известных существенных признаков позволяет решить поставленную задачу и достичь новый положительный эффект, выраженный в повышении надежности и герметичности трубного соединения, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники, аналогами и прототипом. Данное техническое решение является результатом научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы со стеклопластиковыми трубами и трубными соединениями на их основе без использования стандартных и известных проектировочных решений, рекомендаций справочного характера, является результатом творческого вклада в решение поставленной задачи, что позволяет характеризовать его соответствием критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид трубного соединения с осевым разрезом; на фиг. 2 - поперечное сечение трубного соединения; на фиг. 3 - законцовка наружной трубы с уплотнительным элементом; на фиг. 4 - законцовка наружной трубы без уплотнительного элемента; на фиг. 5 - уплотнительный элемент.

Трубное соединение содержит входящие одна в другую законцовки 1 и 2 соответственно наружной и внутренней труб 3 и 4. Законцовка 1 наружной трубы 3 имеет внутренний кольцевой паз 5 и размещенный в нем уплотнительный элемент 6, представляющий собой кольцо, удлиненным сечением установленным наклонно с охватом своим основанием 7 законцовки 2 внутренней трубы 4. Законцовка 1 наружной трубы 3 снабжена выполненным за одно целое с ним направляющим кольцевым бугелем 8 в виде ее обратного хвостовика, частично перекрывающего внутренний кольцевой паз 5 с образованием кольцевой ниши 9, в которой закреплен снабженный передним кольцевым пояском 10, конгруэнтный профилю ниши 9, уплотнительный элемент 6. Внутренний диаметр направляющего кольцевого бугеля 8 по поверхности 11 выполнен равным внутреннему диаметру наружной трубы 3 по поверхности 12.

Уплотнительный элемент 6 выполнен из термоусаживающегося упругоэластичного резиноподобного или полимерного материала с армировкой 13 синтетическими нитями по наружному контуру 14, омоноличенной материалом уплотнительного элемента 6. Законцовка 1 трубы 3, направляющий кольцевой бугель 8 и труба 3 в целом выполнены из стеклопластика со спирально-перекрестным расположением в нем армирующих волокон 15 и наклоном спиралей из них по отношению к образующим трубы 4, выбранным в пределах 57-87^o, что придает уплотнительному элементу 6 радиально-упругую податливость.

Использование предложенного технического решения заключается в следующем. На специальную оправку (условно не показано) наматывают часть законцовки 1 наружной трубы 3 совместно с направляющим кольцевым бугелем 8 в виде кольцевого пояска из стеклонитей, скрепленных полимерным связующим. Затем на этот поясок 8 одевают уплотнительный элемент 6 так, чтобы им частично охватывался поясок 8, после чего всю поверхность оправки вместе с уплотнительным элементом 6 и оставшейся частью пояска 8 обматывают спирально-кольцевыми витками стеклонитей, пропитанных этим же связующим. Полученная заготовка отверждается, оправка извлекается и заготовка подвергается термической обработке.

Сборка труб осуществляется в следующей последовательности. Внутренняя труба 4 вводится в канал 16 наружной трубы 3 так, чтобы ее законцовка 2 входила в направляющий кольцевой бугель 8 и скользила с продвижением по его поверхности 11 в направлении внутренней поверхности 12 наружной трубы 3.

Законцовка 2 внутренней трубы 4 плотно охватывается уплотнительным элементом 6 благодаря упругим свойствам материала, из которого он изготовлен. Для увеличения упругих свойств и их проявления уплотнительный элемент 6 армирован по наружному контуру наклонными спиралями синтетических нитей 13. Уплотнительный элемент 6 благодаря своим упругим свойствам и наклонному расположению при действии избыточного давления плотно охватывает законцовку 2 внутренней трубы 4 и обеспечивает надежную герметизацию трубного соединения.

Натурные опытные образцы труб ⊘ 1200 мм из стеклопластика, полученные в условиях производства промышленным способом, выполненные с учетом использования нового технического решения, прошли поэлементные испытания и проверку в трубных соединениях на их основе и показали положительные результаты.

Трубное соединение относится к трубопроводной технике и может быть использовано, в частности, для безмуфтового соединения труб. Трубное соединение содержит входящие одна в другую законцовки наружной и внутренней труб. Законцовка наружной трубы имеет внутренний кольцевой паз и размещенный в нем уплотнительный элемент, охватывающий основанием законцовку внутренней трубы. Законцовка наружной трубы снабжена направляющим кольцевым бугелем, частично перекрывающим кольцевой паз с образованием кольцевой ниши. Уплотнительный элемент закреплен передним кольцевым поясом. Уплотнительный элемент армирован по наружной поверхности синтетическими нитями и выполнен из термоусаживающегося упругоэластичного материала. Трубы выполнены из стеклопластика. Изобретение повышает надежность и герметичность устройства. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Трубное соединение, содержащее входящие одна в другую законцовки труб, с внутренним кольцевым пазом на законцовке наружной трубы и размещенным в нем уплотнительным элементом, установленным наклонно с охватом своим основанием законцовки внутренней трубы, отличающееся тем, что законцовка наружной трубы снабжена выполненным за одно целое с ней направляющим кольцевым бугелем в виде ее обратного кольцевого хвостовика, частично перекрывающего внутренний кольцевой паз с образованием кольцевой ниши, в которой закреплен снабженный передним кольцевым пояском, конгруэнтным профилю ниши, уплотнительный элемент, причем внутренний диаметр направляющего кольцевого бугеля выполнен равным внутреннему диаметру наружной трубы. 2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что уплотнительный элемент выполнен из термоусаживающегося упругоэластичного резиноподобного или полимерного материала, с армировкой синтетическими нитями по наружному контуру, омоноличенной материалом уплотнительного элемента. 3. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что законцовка трубы, направляющий кольцевой бугель и труба в целом выполнены из стеклопластика со спирально-перекрестным расположением в нем армирующих волокон и наклоном спиралей из них по отношению к образующим трубы, выбранным в пределах 57-87^o.