СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК F16L19/08 

Изобретение относится к соединениям труб-оболочек, преимущественно разъемным, и может быть использовано в соединительных устройствах с упругим разрезным кольцом, установленным в кольцевых углублениях трубчатых деталей, применяемых для транспортировки жидких и газообразных сред, в корпусах высокого давления, а также в целях их ремонта.

К разъемным соединениям предъявляются повышенные требования по обеспечению прочности, надежности и герметичности стыка, безопасности использования и недопустимости разрушения от воздействующих нагрузок.

Известно соединительное устройство, содержащее охватывающую и охватываемую трубчатые детали, упругое разрезное кольцо, установленное в кольцевых углублениях деталей с пересечением им их взаимообращенных посадочных поверхностей, и средство для изменения его положения и фиксации (патент RU 2167359, ⁷МПК F 16 L 19/08, 19/10, 13/14, 2000).

Известно соединение труб с использованием упругого разрезного кольца и его толкателей, установленных в пазах, выполненных с выступами, для повышения быстродействия соединения (Авторское свидетельство SU 1603129, ⁵МПК F 16 L 37/08, 1991).

Известно также соединение труб с использованием упругого разрезного кольца и кольцевого уплотнителя (заявка Франции 2657942, ⁵МПК F 16 L 37/088, 1991).

К недостаткам указанных устройств следует отнести ненадежность соединений в условиях действия циклических нагрузок, технологические отклонения от направления укладки трубчатых деталей, безопасности эксплуатации при повышенных давлениях среды.

Наиболее близким аналогом по технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является соединительное устройство по патенту RU 2167359.

Основной задачей изобретения является создание соединительного средства охватывающей и охватываемой трубчатой детали на основе новой концепции использования тонкостенных колец и образования ими и элементами деталей кольцевых углублений для размещения и фиксации упругого разрезного кольца.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение прочности и надежности стыка в условиях действия циклических нагрузок, безопасности эксплуатации и обеспечение ремонтопригодности.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции соединительного устройства и введения новых конструктивных элементов.

Для этого в соединительном устройстве, содержащем охватывающую и охватываемую трубчатые детали, упругое разрезное кольцо, установленное в кольцевых углублениях деталей с пересечением им их взаимообращенных посадочных поверхностей, и средство для изменения его положения и фиксации, детали устройства снабжены скрепленными с ними тонкостенными кольцами с расположением соответственно тонкостенного кольца внутренней поверхностью в охватывающей детали и тонкостенного кольца наружной поверхностью в охватываемой детали заподлицо с взаимообращенными посадочными поверхностями деталей, кольцевое углубление охватываемой детали образовано посадочной поверхностью под ее тонкостенное кольцо и его открытым плоским радиальным торцом, а кольцевое углубление охватывающей детали - ее плоской радиальной гранью, посадочной поверхностью для тонкостенного кольца охватывающей детали и плоским радиальным торцом этого тонкостенного кольца, причем средство для изменения положения упругого разрезного кольца выполнено в виде резьбовых стержней, установленных в радиальных отверстиях охватывающей детали, два из которых установлены по концам упругого разрезного кольца, а остальные промежуточные - между ними с возможностью фиксации упругого разрезного кольца внутренней поверхностью на посадочной поверхности под тонкостенное кольцо охватываемой детали у его плоского радиального торца.

В другом варианте детали устройства снабжены скрепленными с ними тонкостенными кольцами с расположением соответственно тонкостенного кольца охватывающей детали внутренней поверхностью заподлицо с ее внутренней посадочной поверхностью, выполнением тонкостенного кольца охватываемой детали меньшего диаметра наружной поверхности, чем посадочная поверхность охватываемой детали, кольцевое углубление охватываемой детали образовано наружной поверхностью ее тонкостенного кольца и открытым плоским радиальным торцом на кольцевом выступе охватываемой детали, а кольцевое углубление охватывающей детали выполнено непосредственно в ее тонкостенном кольце, причем средство для изменения положения упругого разрезного кольца выполнено по меньшей мере в виде одного резьбового стержня, установленного в радиальных соосных отверстиях охватывающей детали и ее тонкостенного кольца с возможностью фиксации упругого разрезного кольца внутренней поверхностью на тонкостенном кольце охватываемой детали у ее плоского радиального торца кольцевого выступа.

Отличительными особенностями соединительного устройства первого варианта являются следующие признаки:
- снабжение деталей устройства скрепленными с ними тонкостенными кольцами,
- расположение тонкостенного кольца внутренней поверхностью в охватывающей детали и тонкостенного кольца наружной поверхностью в охватываемой детали заподлицо с взаимообращенными посадочными поверхностями деталей,
- образование кольцевого углубления охватываемой детали посадочной поверхностью под ее тонкостенное кольцо и его открытым плоским радиальным торцом,
- образование кольцевого углубления охватывающей детали ее плоской радиальной гранью, посадочной поверхностью для тонкостенного кольца охватывающей детали и плоским радиальным торцом этого тонкостенного кольца,
- выполнение средства для изменения положения упругого разрезного кольца в виде резьбовых стержней, установленных в радиальных отверстиях охватывающей детали,
- размещение двух резьбовых стержней по концам упругого разрезного кольца у его разреза, а остальных промежуточных - между ними,
- возможность фиксации упругого разрезного кольца внутренней поверхностью на посадочной поверхности под тонкостенное кольцо охватываемой детали у его плоского радиального торца.

Отличительными особенностями соединительного устройства второго варианта являются признаки:
- снабжение деталей устройства скрепленными с ними тонкостенными кольцами,
- расположение тонкостенного кольца охватывающей детали внутренней поверхностью заподлицо с ее внутренней посадочной поверхностью,
- выполнение тонкостенного кольца охватываемой детали наружной поверхностью меньшего диаметра, чем посадочная поверхность охватываемой детали,
- образование кольцевого углубления охватываемой детали наружной поверхностью ее тонкостенного кольца и открытым плоским радиальным торцом на кольцевом выступе охватываемой детали,
- выполнение кольцевого углубления охватывающей детали непосредственно в ее тонкостенном кольце,
- выполнение средства для изменения положения упругого разрезного кольца в виде по меньшей мере одного резьбового стержня, установленного в радиальных соосных отверстиях охватывающей детали и ее тонкостенного кольца,
- возможность фиксации упругого разрезного кольца внутренней поверхностью на тонкостенном кольце охватываемой детали у ее плоского радиального торца кольцевого выступа.

Указанные отличительные признаки соединительного устройства являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. Соединительное устройство создано с учетом новой концепции образования стыка с использованием введенных тонкостенных колец и образования ими и элементами деталей кольцевых углублений под упругое разрезное кольцо, использования резьбовых стержней для изменения положения и фиксации упругого разрезного кольца.

В одном варианте кольцевое углубление может быть образовано тонкостенными кольцами и плоскими радиальными гранями, торцами кольцевых выступов деталей, в другом варианте кольцевое углубление может быть выполнено непосредственно в тонкостенном кольце охватывающей детали.

Предложенные решения позволяют повысить прочность и надежность стыка в условиях действия циклических нагрузок, обеспечить безопасность эксплуатации и ремонтопригодность стыков трубопроводных систем.

Указанные отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе, не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение соответствующим критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу и достичь новый технический результат по созданию эффективного соединительного устройства на основе новой концепции организации стыка трубчатых деталей из композиционных материалов в комбинации с тонкостенными кольцами и использованием упругого разрезного кольца в кольцевых углублениях деталей. Новое техническое решение является результатом опытно-экспериментальных работ, творческого вклада без использования стандартных разработок или каких-либо рекомендаций в данной области техники, является оригинальным, неочевидным, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами и кратким их описанием:
на фиг.1 представлен общий вид соединительного устройства трубчатых деталей с использованием упругого разрезного кольца (первый вариант),
на фиг. 2 представлена охватывающая деталь соединительного устройства (первый вариант),
на фиг. 3 представлена охватываемая деталь соединительного устройства (первый вариант),
на фиг.4 представлен общий вид соединительного устройства трубчатых деталей с использованием упругого разрезного кольца (второй вариант),
на фиг. 5 представлена охватывающая деталь соединительного устройства (второй вариант),
на фиг. 6 представлена охватываемая деталь соединительного устройства (второй вариант).

Более подробное описание сущности изобретения с указанием позиций на чертежах состоит в следующем.

Соединительное устройство первого варианта (фиг.1-3) содержит охватывающую и охватываемую трубчатые детали 1,2, упругое разрезное кольцо 3, установленное в кольцевых углублениях 4,5 деталей 1,2 с пересечением им их взаимообращенных посадочных поверхностей 6,7, и средство 8 для изменения его положения и фиксации. Детали 1,2 устройства снабжены скрепленными с ними тонкостенными кольцами 9,10 с расположением тонкостенного кольца 9 внутренней поверхностью 11 в охватывающей детали 1 и тонкостенного кольца 10 наружной поверхностью 12 в охватываемой детали 2 заподлицо с взаимообращенными посадочными поверхностями 6,7 деталей 1,2. Кольцевое углубление 5 охватываемой детали 2 образовано посадочной поверхностью 13 под ее тонкостенное кольцо 10 и его открытым плоским радиальным торцом 14, а кольцевое углубление 4 охватывающей детали 1 образовано ее плоской радиальной гранью 15, посадочной поверхностью 16 для тонкостенного кольца 9 охватывающей детали 1 и плоским радиальным торцом 17 этого тонкостенного кольца 9. Средство 8 для изменения положения упругого разрезного кольца 3 выполнено в виде резьбовых стержней, установленных в радиальных отверстиях 18 охватывающей детали 1, два из которых установлены по концам 19,20 упругого разрезного кольца 3 у его разреза 21, а остальные промежуточные 22 - между ними, с возможностью фиксации упругого разрезного кольца 3 внутренней поверхностью 23 на посадочной поверхности 13 под тонкостенное кольцо 10 охватываемой детали 2 у его плоского радиального торца 14. (фиг.7), (фиг.1-3).

Соединительное устройство второго варианта (фиг.4-6) содержит охватывающую и охватываемую трубчатые детали 24,25, упругое разрезное кольцо 26, установленное в кольцевых углублениях 27,28 деталей 24,25 с пересечением им их взаимообращенных посадочных поверхностей 29,30, и средство 31 для изменения его положения и фиксации. Детали 24,25 устройства снабжены скрепленными с ними тонкостенными кольцами 32,33 с расположением соответственно тонкостенного кольца 32 охватывающей детали 24 внутренней поверхностью 34 заподлицо с ее внутренней посадочной поверхностью 29. Тонкостенное кольцо 33 охватываемой детали 25 наружной и внутренней поверхностью 35,36 меньше диаметра посадочной поверхности 30 охватываемой детали 25. Кольцевое углубление 28 охватываемой детали 25 образовано наружной поверхностью 35 ее тонкостенного кольца 33 и открытым плоским радиальным торцом 37 на кольцевом выступе 38 охватываемой детали 25. Кольцевое углубление 27 охватывающей детали 24 выполнено непосредственно в ее тонкостенном кольце 32. Средство 31 для изменения положения упругого разрезного кольца 26 выполнено в виде по меньшей море одного резьбового стержня, установленного в радиальных соосных отверстиях 39,40 охватывающей детали 24 и ее тонкостенного кольца 32 с возможностью фиксации упругого разрезного кольца 26 внутренней поверхностью 41 на тонкостенном кольце 33 охватываемой детали 25 у ее плоского радиального торца 37 на кольцевом выступе 38 (фиг.4-6, фиг.8).

Функционирование соединительного устройства заключается в обеспечении им надежности герметизации стыка уплотнительными элементами 42, повышении прочности за счет введения тонкостенных колец 9,10 и 32,33 в комбинации с упругим разрезным кольцом 3,26 и ограничительных поясков 43,44. Соединительное устройство обеспечивает восприятие повышенных осевых нагрузок и давления жидких и газообразных сред, транспортируемых в трубчатых деталях 1,2 и 24,25.

Проведенные испытания соединительного устройства, полученного с использованием новых технических решений в совокупности предложенных существенных признаков, показали положительные результаты.

Таким образом, новое техническое решение (варианты) превосходит известный уровень техники, аналоги и прототип, обладает новыми свойствами, обеспечивающими новый положительный эффект благодаря новой концепции организации стыка, соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.

Следует отметить, что объем предлагаемого изобретения необходимо понимать шире, чем то конкретное выполнение, приведенное в описании, формуле и чертежах. Форма выполнения изобретения представляет собой только возможные предпочтительные варианты его осуществления, могут быть различные комбинации в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, если все это не выходит за пределы объема технического решения, изложенного в пунктах формулы.

На кольцевом выступе 38 охватываемой детали 25 может быть установлено тонкостенное кольцо 45 с ориентацией своего торца по торцу 37 и заподлицо с поверхностью 30.6

Изобретение относится к соединениям труб-оболочек, преимущественно разъемным, и может быть использовано в соединительных устройствах с упругим разрезным кольцом, установленным в кольцевых углублениях трубчатых деталей, применяемых для транспортировки жидких и газообразных сред, в корпусах высокого давления, а также в целях их ремонта. Соединительное устройство содержит охватывающую и охватываемую детали, упругие разрезные кольца, соответственно размещенные в кольцевых углублениях. Детали снабжены тонкостенными кольцами для их упрочнения и повышения надежности. Средство для изменения положения упругого разрезного кольца выполнено в виде резьбовых стержней. Описана взаимосвязь деталей соединительного устройства. Изобретение повышает надежность стыка устройства. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Соединительное устройство, содержащее охватывающую и охватываемую трубчатые детали, упругое разрезное кольцо, установленное в кольцевых углублениях деталей с пересечением им их взаимообращенных посадочных поверхностей, и средство для изменения его положения и фиксации, отличающееся тем, что детали устройства снабжены скрепленными с ними тонкостенными кольцами с расположением соответственно тонкостенного кольца внутренней поверхностью в охватывающей детали и тонкостенного кольца наружной поверхностью в охватываемой детали заподлицо с взаимообращенными посадочными поверхностями деталей, кольцевое углубление охватываемой детали образовано посадочной поверхностью под ее тонкостенное кольцо и его открытым плоским радиальным торцом, а кольцевое углубление охватывающей детали - ее плоской радиальной гранью, посадочной поверхностью для тонкостенного кольца охватывающей детали и плоским радиальным торцом этого тонкостенного кольца, причем средство для изменения положения упругого разрезного кольца выполнено в виде резьбовых стержней, установленных в радиальных отверстиях охватывающей детали, два из которых установлены по концам упругого разрезного кольца у его разреза, а остальные промежуточные - между ними, с возможностью фиксации упругого разрезного кольца внутренней поверхностью на посадочной поверхности под тонкостенное кольцо охватываемой детали у его плоского радиального торца. 2. Соединительное устройство, содержащее охватывающую и охватываемую трубчатые детали, упругое разрезное кольцо, установленное в кольцевых углублениях деталей с пересечением им их взаимообращенных посадочных поверхностей, и средство для изменения его положения и фиксации, отличающееся тем, что детали устройства снабжены скрепленными с ними тонкостенными кольцами с расположением соответственно тонкостенного кольца охватывающей детали внутренней поверхностью заподлицо с ее внутренней посадочной поверхностью, тонкостенное кольцо охватываемой детали по наружной поверхности выполнено меньшего диаметра, чем посадочная поверхность охватываемой детали, кольцевое углубление охватываемой детали образовано наружной поверхностью ее тонкостенного кольца и открытым плоским радиальным торцом на кольцевом выступе охватываемой детали, а кольцевое углубление охватывающей детали выполнено непосредственно в ее тонкостенном кольце, причем средство для изменения положения упругого разрезного кольца выполнено в виде, по меньшей мере, одного резьбового стержня, установленного в радиальных соосных отверстиях охватывающей детали и ее тонкостенного кольца с возможностью фиксации упругого разрезного кольца внутренней поверхностью на тонкостенном кольце охватываемой детали у ее плоского радиального торца кольцевого выступа. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что на кольцевом выступе охватываемой детали установлено тонкостенное кольцо, наружной поверхностью заподлицо с посадочной поверхностью охватываемой детали.