УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫХ ТРУБ Российский патент 2000 года по МПК F28F9/13 

Изобретение относится к устройству соединения двух располагающихся перпендикулярно друг к другу труб, в частности труб для теплообменника.

Более конкретно, предлагаемое изобретение касается соединения двух перпендикулярных друг другу труб, называемых условно первой трубой и второй трубой, содержащего соединительную часть, к которой приваривается упомянутая вторая труба, и некоторую соединительную деталь, имеющую вырез для размещения в нем упомянутой соединительной части и соединенную с упомянутой первой трубой.

В известных на сегодняшний день и обычно используемых устройствах соединения перпендикулярных труб для получения теплообменников соединительная часть представляет собой металлический элемент, содержащий на одной из своих сторон закругленное углубление, в котором размещается первая труба, а на противоположной стороне эта соединительная часть имеет другое закругленное углубление, ось которого перпендикулярна оси первого углубления и в котором размещается вторая труба. Размещенные таким образом две трубы привариваются к упомянутой соединительной части.

Таким образом, соединение описанного выше типа является жестким и подвергается воздействию вибраций и дифференциальных тепловых расширений, которым подвергаются сами соединенные между собой трубы. В результате этих воздействий сварные швы разрушаются, что влечет за собой повреждение и возможные разрывы труб.

В заявке на патент Франции FR-2640035, поданной Заявителем предлагаемого изобретения, было предложено соединять между собой две перпендикулярных трубы, условно называемых первой трубой и второй трубой, при помощи некоторой соединительной части, к которой приварена упомянутая вторая труба, и двух массивных соединительных деталей, каждая из которых имеет приемную оболочку для упомянутой соединительной части и обжимает эту соединительную часть, одновременно приваренных вручную к упомянутой первой трубе.

Установка такого устройства соединения оказывается достаточно сложной и требует выполнения многочисленных сварных швов, реализуемых вручную в процессе осуществления соединения между собой двух перпендикулярных труб. В то же время обе упомянутые соединительные детали являются достаточно массивными, чем обусловлены проблемы их дифференциального теплового расширения при высоких температурах.

Предлагаемое изобретение позволяет решить эти проблемы, устраняя всякую необходимость сварки на первой трубе в процессе выполнения операции соединения двух труб и реализуя устройство соединения, допускающее некоторую степень свободы по перемещению.

Для решения поставленной задачи упомянутая соединительная деталь в соответствии с предлагаемым изобретением представляет собой профилированный элемент, установленный на первой трубе и жестко связанный с ней вдоль одной из ее образующих, причем упомянутая часть соединения и блокировки второй трубы позволяет обеспечить радиальную и продольную блокировку по меньшей мере в одном направлении.

В соответствии с предпочтительным способом реализации предлагаемого изобретения радиальная блокировка реализуется при помощи дополняющих друг друга форм соединительной части и выреза, причем в предпочтительном варианте упомянутые дополняющие друг друга формы образуют соединение типа, "ласточкин хвост".

В соответствии с первым вариантом реализации предлагаемого изобретения продольная блокировка осуществляется при помощи упорной планки, расположенной на соединительной части.

В этом случае упомянутая соединительная часть предпочтительно образована некоторой металлической деталью С-образной формы, на одной из сторон которой располагается выемка, предназначенная для размещения в ней второй трубы, на ветвях которой располагаются элементы блокировки, имеющие поперечное сечение в виде "ласточкиного хвоста", и на другой стороне которой располагается упомянутая упорная планка.

В соответствии с другим возможным вариантом реализации продольная блокировка осуществляется при помощи закругленной формы соединительной части в продольном направлении второй трубы.

В этом случае упомянутая соединительная часть предпочтительно образована некоторой металлической деталью, имеющей О-образную форму, на одной из сторон которой, центрированной на горизонтальной оси симметрии этой детали, располагается углубление, в котором располагается вторая труба, на горизонтальных ветвях располагаются элементы блокировки, имеющие поперечное сечение в виде "ласточкиного хвоста", и на другой стороне этой детали содержится упомянутая закругленная форма в виде дуги окружности.

В предпочтительном варианте реализации предлагаемого изобретения упомянутый профилированный элемент представляет собой плоский профилированный элемент, приваренный с помощью автоматической сварочной установки вдоль образующей наружной цилиндрической поверхности первой трубы.

Первая труба, предпочтительно, является вертикальной и несущей, а вторая труба является горизонтальной и несомой.

Предлагаемое изобретение касается также теплообменника, образованного множеством несущих труб и перпендикулярных им несомых труб, скрепленных между собой при помощи устройства соединения по изобретению.

Ниже приводится описание предпочтительных вариантов реализации предлагаемого изобретения, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, среди которых:
- фиг. 1 представляет собой схематический вид в поперечном разрезе по линии I-I, показанной на фиг. 2, первого варианта реализации устройства соединения в соответствии с предлагаемым изобретением для двух перпендикулярных труб;
- фиг. 2 представляет собой схематический вид в продольно разрезе по линии II-II, показанной на фиг. 1, того же варианта реализации предлагаемого устройства;
- фиг. 3 представляет собой схематический перспективный вид соединительной части предлагаемого устройства в соответствии с этим вариантом реализации;
- фиг. 4 представляет собой схематический вид в поперечном разрезе по линии IV-IV, показанной на фиг. 5, второго варианта реализации устройства соединения двух перпендикулярных труб в соответствии с предлагаемым изобретением;
- фиг. 5 представляет собой схематический вид в продольном разрезе по линии V-V, показанной на фиг. 4, этого второго варианта реализации предлагаемого устройства;
- фиг. 6 представляет собой схематический вид спереди соединительной части предлагаемого устройства в соответствии с этим вторым вариантом реализации;
- фиг. 7 представляет собой схематический вид в разрезе по линии VII-VII, показанной на фиг. 6, соединительной части предлагаемого устройства в соответствии с этим вторым вариантом реализации;
- фиг. 8 представляет собой схематический вид по стрелке VIII, показанной на фиг. 6, соединительной части в соответствии с этим вторым вариантом реализации;
- фиг. 9 представляет собой схематический перспективный вид соединительной части в соответствии со вторым вариантом реализации.

Изображения, представленные на фиг. 1-3, схематически иллюстрируют первый вариант реализации устройства в соответствии с предлагаемым изобретением.

Две перпендикулярные трубы, а именно, первая труба 1, предпочтительно вертикальная и несущая, и вторая труба 2, предпочтительно горизонтальная и несомая, прикреплены друг к другу и предназначены для транспортировки жидкотекучего теплоносителя. Множество таких скрепленных друг с другом труб образует в предпочтительном варианте теплообменник.

Устройство соединения в соответствии с предлагаемым изобретением содержит соединительную часть 3, к которой приварена вторая труба 2 и которая вставляется в вырез 4, выполненный в некотором профилированном элементе 5, в предпочтительном варианте реализации, представляющем собой плоский профилированный элемент и жестко связанным с первой трубой 1 предпочтительно при помощи автоматической сварки вдоль одной из образующих наружной цилиндрической поверхности этой трубы.

Благодаря дополняющим друг друга формам упомянутой соединительной части 3 и упомянутого выреза 4 в профилированном элементе эта соединительная часть 3 и приваренная к ней вторая труба 2 блокируются в радиальном направлении.

Кроме того, продольная блокировка также осуществляется в направлении перемещения.

Говоря более конкретно, в соответствии с данным вариантом реализации предлагаемого изобретения соединительная часть 3 представляет собой некоторую металлическую деталь С-образной формы с шейкой 3A и симметрично расположенными ветвями 3B и 3C. На одной из поверхностей этой металлической детали, центрированной по ее оси симметрии, сформирована лоткообразная закругленная опора 3D, предназначенная для размещения на ней второй трубы 2. По обе стороны от этой лоткообразной опоры 3D на ветвях 3B и 3C выполнены элементы блокировки 3B' и 3C', имеющие поперечное сечение в виде "ласточкиного хвоста". На другой поверхности этой металлической детали упомянутая выше шейка 3A имеет упорную планку 3E, проходящую по всей длине этой шейки 3A.

Размещение этой установки соединения перпендикулярных труб осуществляют либо путем введения упомянутой соединительной части 3 в вырез 4 путем ее скольжения и последующего приваривания к поверхностям 3B'' и 3C'' этой соединительной части 3 поверхности второй трубы 3, либо путем приваривания этой соединительной части 3 к поверхности второй трубы 2 с последующим введением этой соединительной части 3 в упомянутый вырез 4 путем скольжения.

В результате введения частей в виде "ласточкиного хвоста", выполненных на ветвях 3B и 3C, в соответствующий вырез 4 плоской профилированной детали 5, форма которого дополняет форму этой вводимой части упомянутого соединительного элемента, обеспечивается радиальная блокировка второй трубы 2. В то же время, упомянутая упорная планка 3E обеспечивает продольную блокировку второй трубы 2 в направлении, схематически показанном стрелкой 7.

Для того, чтобы обеспечить продольную блокировку совокупности нескольких труб 1 и 2, упомянутые соединительные части 3 монтируются чередующимся образом, когда упорная планка 3E сначала располагается с одной стороны от трубы 1, а затем располагается с другой стороны от этой трубы 1 и так далее.

Второй возможный вариант реализации предлагаемого изобретения схематически представлен на фиг. 4-9.

Две перпендикулярных друг другу трубы, а именно первая труба 1, предпочтительно вертикальная и несущая и вторая труба 2, предпочтительно горизонтальная и несомая, прикреплены друг к другу и предназначены для транспортировки жидкотекучего теплоносителя.

Устройство соединения в соответствии с этим вариантом реализации содержит соединительную часть 6, к которой приварена вторая труба 2 и которая вставлена в вырез 4, выполненный в профилированном элементе 5, например, представляющем собой плоский профилированный элемент, жестко связанном, предпочтительно при помощи сварки, с трубой 1 вдоль одной из образующих ее наружной цилиндрической поверхности.

Благодаря дополняющим друг друга формам упомянутой соединительной части 6 и упомянутого выреза 4 эта соединительная часть 6 и приваренная к ней вторая труба 2 блокируются от возможных перемещений в радиальном направлении.

Кроме того, осуществляется также и продольная блокировка, на этот раз в двух направлениях перемещения.

Говоря более конкретно, в соответствии с этим вторым вариантом реализации устройства соединения по данному изобретению соединительная часть 6 образована металлической деталью, которая на виде спереди, как это хорошо видно на фиг. 6, имеет в целом О-образную форму с вертикальными ветвями 6A и 6B и горизонтальными ветвями 6C и 6D. На одной из поверхностей этой металлической детали, центрированной по горизонтальной оси ее симметрии, выполнена закругленная лоткообразная опорная поверхность 6E, предназначенная для размещения на ней второй трубы 2. Над этой лоткообразной опорной поверхностью 6E со стороны верхней горизонтальной ветви 6C и под этой лоткообразной опорной поверхностью 6E со стороны нижней горизонтальной ветви 6D выполнены блокировочные части, имеющие поперечное сечение в виде "ласточкиного хвоста". На другой стороне этой соединительной детали имеется закругленная выемка в виде дуги окружности, центрированная по продольной оси упомянутой первой трубы 1.

Установка этого соединительного устройства в соответствии с предлагаемым изобретением осуществляется путем введения соединительной части 6 в вырез 4 путем скольжения с последующим привариванием к этой соединительной части 3 второй трубы 2.

В результате вставления частей, выполненных в виде "ласточкиного хвоста" на ветвях 6C и 6D, в вырез 4 профилированного элемента 5, который имеет дополняющую их форму, обеспечивается радиальная блокировка второй трубы 2. Что касается формы в виде дуги окружности, то она обеспечивает продольную блокировку этой трубы 2 в двух направлениях, схематически представленных двухсторонней стрелкой 8.

Устройство предназначено для соединения двух перпендикулярных друг другу труб и может быть использовано в теплообменниках. Устройство содержит соединительную часть 3, к которой приварена вторая труба 2, и соединительную деталь 5, имеющую профилированный вырез 4, предназначенный для размещения в нем соединительной части 3, и соединенную с первой трубой 1. Соединительная деталь 5 представляет собой профилированный элемент, установленный на первой трубе 1 и жестко связанный с этой трубой вдоль одной из образующих ее наружной цилиндрической поверхности, причем соединительная часть 3 обеспечивает, кроме того, и радиальную и продольную блокировку второй трубы, по меньшей мере, в одном направлении. Кроме того, изобретение включает теплообменник, образованный перпендикулярными трубами, скрепленными между собой при помощи упомянутого устройства соединения. Изобретение позволяет избежать сварку на одной из труб в процессе выполнения операции соединения труб и допускает некоторую степень свободы по перемещению этих труб. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство соединения двух перпендикулярных друг другу труб, первой трубы (1) и второй трубы (2), содержащее соединительную часть (3, 6), к которой приварена вторая труба (2), и соединительную деталь (5), имеющую вырез (4), предназначенный для размещения соединительной части (3, 6), и соединенную с первой трубой (1), отличающееся тем, что соединительная деталь (5) представляет собой профилированный элемент, установленный на первой трубе (1) и жестко связанный с ней вдоль одной из образующих ее наружной цилиндрической поверхности, причем соединительная часть (3, 6) выполнена с возможностью обеспечения радиальной блокировки второй трубы (2) и продольной ее блокировки по меньшей мере в одном направлении. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что радиальная блокировка обеспечена при помощи дополняющих друг друга форм соединительной части (3, 6) и выреза (4). 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что дополняющие друг друга формы имеют вид "ласточкина хвоста". 4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что продольная блокировка обеспечена при помощи упорной планки (3Е), расположенной на соединительной части (3). 5. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что продольная блокировка обеспечена при помощи закругленной формы соединительной части (6) в продольном направлении второй трубы (2). 6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что соединительная часть (3) представляет собой металлическую деталь С-образной формы, имеющую на одной из своих сторон, центрированной по оси симметрии этой детали (3), лоткообразную опорную поверхность (3D), предназначенную для размещения на ней второй трубы (2) и на своих ветвях (3В, 3С) имеющую блокировочные части с поперечным сечением в форме "ласточкина хвоста", а на другой своей поверхности имеющую на шейке (3А) упорную планку (3Е). 7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что соединительная часть (6) представляет собой металлическую деталь О-образной формы, имеющую на одной из своих поверхностей, центрированной по горизонтальной оси симметрии этой детали, лоткообразный держатель (6Е), предназначенный для размещения в нем второй трубы (2), имеющую на своих горизонтальных ветвях (6С, 6D) блокировочные элементы с поперечным сечением в форме "ласточкиного хвоста" и имеющую на другой своей поверхности закругленную форму в виде дуги окружности. 8. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что соединительная деталь (5) представляет собой плоскую профилированную деталь, приваренную автоматической сваркой вдоль одной из образующих наружной цилиндрической поверхности первой трубы (1). 9. Устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что первая труба (1) является вертикальной и несущей, а также тем, что вторая труба (2) является горизонтальной и несомой. 10. Теплообменник, образованный множеством несущих и несомых труб (1, 2), перпендикулярных друг другу, отличающийся тем, что упомянутые выше трубы скреплены между собой при помощи устройства соединения в соответствии с одним из приведенных выше пунктов.