ТРУБНОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 1998 года по МПК F16L19/25 

Изобретение относится к трубопроводной технике и может быть использовано в соединениях труб с поджимаемым уплотнительным элементом, в частности в соединениях стеклопластиковых труб, применяемых в магистральных трубопроводах для транспортировки нефтехимических продуктов, воды и других жидкостей, как в промышленном, так и бытовом, коммунальном и других отраслях хозяйства.

Известно трубное соединение, содержащее входящие одна в другую концами сочлененные трубы, наружная в котором имеет раструб с установленным в нем металлическим элементом, с встроенными в нем уплотнительными элементами (авт. св. СССР N 1554507, кл. F 16 L 17/00, 1991).

Известно трубное соединение, содержащее входящие одна в другую концами сочлененные трубы, наружная в котором имеет внутренний кольцевой паз, в котором установлен уплотнительный элемент, снабженный встроенным в него кольцевым элементом жесткости, обеспечивающим, удержание уплотнительного элемента в определенных положениях при сборке и эксплуатации труб (патент ЕПВ N 0159385, кл. 16 L 17/02, 1988).

Известно также аналогичное трубное соединение (патент ЕПВ N 0124678, кл. F 16 L 21/02, 1989), кольцевой элемент жесткости, в уплотнительном элементе которого установлен во внутреннем кольцевом пазу так, что позволяет придавать заневоленность основаниям уплотнительных кромок при собранном трубном соединении и обеспечивает надежность герметизации стыка.

Однако в указанных трубных соединениях уплотнения в большей степени по надежности возможно добиться только в отношении наружной поверхности внутренней трубы, расположение же верхней части уплотнительного элемента во внутреннем кольцевом пазу наружной трубы без каких-либо воздействий на уплотняющие поверхности является недостаточным для обеспечения надежности герметизации.

В качестве ближайшего аналога, принятого за прототип, выбрано техническое решение по изобретению (авторское свидетельство СССР N 836441, кл. F 16 L 19/025, 1981).

Прототипу как и аналогам присущи те же недостатки, выраженные в надежности обеспечения герметизации трубных соединений в жестких условиях эксплуатации, периодического повышенного давления в трубах при транспортировке жидкостных сред, их цикличности, резкого перепада температур, разнородности свойств материалов труб и уплотнительного элемента, неравномерности затяжки, агрессивности сред и других факторов, оказывающих влияние на надежность стыка. Основной задачей разработки является создание такого трубного соединения, в котором обеспечивалось бы плотное прилегание уплотнительного элемента к уплотняемой поверхности при осевой затяжке внутренней трубы.

Цель изобретения - повышение надежности и герметичности.

Указанная задача и поставленная цель достигаются за счет изменения геометрии кольцевого элемента жесткости, размещаемого во внутреннем кольцевом пазе уплотнительного элемента, углов наклона уплотняемых конусных поверхностей, раскрепления кольцевого элемента жесткости.

Для этого в трубном соединении, содержащем входящие одна в другую концами сочлененные трубы, наружная из которых имеет раструб с установленным в нем кольцевыми уплотнительным и металлическими элементами, с коническими поверхностями по их передним торцам и дну раструба и стяжную, например, накидную гайку. Кольцевой уплотнительный элемент выполнен с охватом переднего и заднего торца металлического элемента, выполненного плоским перпендикулярно оси его симметрии, причем уплотнительный элемент между коническими поверхностями металлического элемента и дна раструба имеет по сравнению с ними меньшую длину и конгруэнтные поверхности металлического и уплотнительного элементов раскреплены между собой, конусная поверхность металлического элемента выполнена с большим углом наклона по сравнению с конусной поверхностью дна раструба.

Отличительными особенностями предложенного технического решения являются следующие признаки:
- выполнение кольцевого уплотнительного элемента с охватом переднего и заднего торца металлического элемента,
- выполнение заднего торца металлического элемента плоским,
- перпендикулярно оси его симметрии,
- уплотнительный элемент между коническими поверхностями металлического элемента и дна раструба имеет по сравнению с ними меньшую длину,
- поверхности металлического и уплотнительного элементов конгруэнтны,
- раскреплены между собой
- конусная поверхность металлического элемента выполнена с большим углом наклона по сравнению с конусной поверхностью дна раструба.

Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового положительного эффекта.

Невыполнение угла заострения кольцевого элемента жесткости большим заострения конической уплотняемой поверхности по дну раструба не позволяет решить поставленную задачу, даже если кольцевой элемент жесткости только раскрепить относительно уплотнительного элемента. Без введения дополнительных признаков. 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 характеризует 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 стеклопастиковыми 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 - геометрические особенности конусных поверхностей уплотнительного и металлического элементов.

Трубное соединение (фиг. 1) содержит входящие одна в другую концами сочлененные трубы 1 и 2, наружная 2 из которых имеет раструб 3 с установленными в нем кольцевыми уплотнительным и металлическим элементами 4 и 5, с коническими поверхностями 6, 7 и 8 по их передним торцам дну раструба 3, и стяжную, например, накидную гайку 10.

Кольцевой уплотнительный элемент 4 выполнен с охватом переднего и заднего торцев 7 и 11 металлического элемента 5. Торец 11 металлического элемента 5 выполнен плоским, перпендикулярно оси его симметрии. Уплотнительный элемент 5 передним кольцевым ответвлением 12 между коническими поверхностями 7 металлического элемента 5 и дна 8 раструба 3 имеет меньшую длину и конгруэнтные поверхности уплотнительного элемента 4 относительно поверхностей 7 и 11 металлического элемента 5 раскреплены между собой, конусная поверхность 7 металлического элемента 5 выполнена с большим углом наклона по сравнению с конусной поверхностью дна 8 раструба 3.

Использование предложенного технического решения заключается в следующем. В отдельной форме (условно не показано) изготавливается уплотнительный элемент 4 со встроенным в нем металлическим элементом 5. Сопряженные поверхности 7 и 11 металлического элемента 5 с конгруэнтными им поверхностями уплотнительного элемента 4 раскреплены с ними посредством разделительной антиадгезионной смазки, например, фторопастовой эмульсией. При сборке уплотнительный элемент 4 со встроенным в нем металлическим элементом 5 размещается в раструбе 3 наружной трубы 2 и законцовкой 13, входящей в конгруэнтный ей кольцевой паз уплотнительного элемента 4 посредством накидной гайки 10 поджимается к уплотняемой поверхности дна 8 раструба 3. Поскольку угол наклона конусной поверхности 7 кольцевого металлического элемента 5 выполнен большим угла наклона конусной поверхности дна 8 раструба 3, то переднее кольцевое ответвление 12 уплотнительного элемента 4, выполненное короче уплотняемой конической поверхности, заклинивается и надежно уплотняется от усилия затяжки, передаваемого на плоский торце 11 металлического элемента 5, который имеет возможность только осевого перемещения. Надежное уплотнение и герметизация уплотнительного элемента 4 с законцовкой 13 трубы 1 обеспечивается посредством кольцевого паза уплонительного элемента.

При подаче транспортируемой среды под давлением металлический элемент 4 в пределах упругих деформаций оказывает дополнительное воздействие на уплотнительный элемент 4 в радиальном направлении и увеличивает надежность уплотнения и герметизации стыка.

Трубное соединение с фрагментами стеклопластиковых труб, выполненное на основе предложенного технического решения подвергалось гидравлическим испытаниям на действие внутреннего избыточного давления. Результаты испытаний положительные. Трубное соединение обладает повышенной надежностью и герметичностью.

Таким образом, новое техническое решение соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения, на его создание и использование целесообразно обеспечение защиты исключительных прав патентом.

Трубное соединение предназначено для использования в соединениях труб с поджимаемым уплотнительным элементом, в частности в соединениях стеклопластиковых труб. Трубное соединение содержит входящие одна в другую концами сочлененные трубы, наружная из которых имеет раструб с установленными в нем кольцевыми уплотнительными и металлическим элементами. Торец металлического элемента выполнен плоским, перпендикулярно оси его симметрии. Конусная поверхность металлического элемента выполнена с большим углом наклона по сравнению с конусной поверхностью дна раструба. Кольцевое ответвление уплотнительного элемента короче конической поверхности дна раструба. Конгруэнтные поверхности металлического кольца и уплотнительного элемента раскреплены между собой. Изобретение повышает надежность и герметичность устройства. 3 ил.

Трубное соединение, содержащее входящие одна в другую концами сочлененные трубы, наружная из которых имеет раструб с установленными в нем кольцевыми уплотнительным и металлическим элементами, с коническими поверхностями по их передним торцам и дну раструба, и стяжную, например накидную, гайку, отличающееся тем, что кольцевой уплотнительный элемент выполнен с охватом переднего и заднего торцов металлического элемента, задний торец металлического элемента выполнен плоским перпендикулярно оси его симметрии, причем уплотнительный элемент выполнен с передним кольцевым ответвлением, размещенным между коническими поверхностями металлического элемента и дна раструба, и имеет меньшую длину, а конгруэнтные поверхности металлического и уплотнительного элементов раскреплены между собой, конусная поверхность металлического элемента выполнена с большим углом наклона по сравнению с конусной поверхностью дна раструба.