РАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК F16L19/00 F16B2/00 

Изобретение относится к агрегатам и узлам пневмогидросистем (ПГС) и предназначено для герметичного соединения трубопроводов в промышленных и транспортных энергоустановках с повышенными требованиями к технологичности конструкции, приспособленной к многократному расчленению и многократной замене уплотнения.

Известно большое количество разъемных соединений трубопроводов общепромышленного и специального исполнения [1, 2].

В ПГС часто применяются разъемные соединения с накидной гайкой при герметичном контакте сферических и конических поверхностей. В конструкторской практике они обобщенно называются соединениями "шар по конусу" (см. [1] , книга 2, с. 210, рис.495(3) "Ниппели с наружным конусом", а также [2], с.408, рисунок в табл.94 "Соединение прямое промежуточное").

Такие соединения выполнимы как при их индивидуальной конструкторской разработке, так и при использовании набора стандартизованных элементов по ГОСТ [3, 4, 5]. Соединения удобны для оперативного сочленения и расчленения труб пневмогидросистем и широко используются в испытательной и в бытовой технике, например в гибких удлинителях бытовой воды и газа. При работе с инертными газами в нормальных климатических условиях они имеют достаточно высокую герметичность и допускают значительное число расчленений и сочленений без ущерба для герметичности.

Их недостатком является то, что при работе в системах с телами повышенной агрессивности происходит постепенное механическое и коррозионное разрушение конусно-сферических поверхностей в местах контакта (по контактируемой окружности) с последующей потерей герметичности. Особенно заметно это проявляется при неоднократных расчленениях и сочленениях (сборках-разборках) соединений и значительных усилиях (моментах) затяжки накидной гайки при сборке, а также при наличии механических вибраций в процессе их эксплуатации.

Известны и не менее распространены в промышленной и бытовой технике разъемные соединения с прокладками (преимущественно металлическими), в частности так называемые штуцерные соединения с уплотнительными прокладками (см., например, [6]). Достоинство их в еще большей простоте конструкции, в возможности их повторных сборок с заменой прокладок новыми. Работа с агрессивными средами при этом обеспечивается выбором совместимых материалов.

К их недостаткам можно отнести тот факт, что для сред с высокой агрессивностью не всегда можно подобрать материал прокладок, стойкий в агрессивной среде в течение длительного срока эксплуатации. Происходит вынужденное сокращение ресурса и постепенное снижение герметичности. Если позволяют условия эксплуатации, для длительного поддержания высокой герметичности устранение этого недостатка выполняется периодической заменой уплотнительных прокладок разъемного соединения.

Соединения трубопроводов типа "шар по конусу" в связи с рассмотренными достоинствами и недостатками могут рассматриваться в качестве аналога данного изобретения, а разъемные штуцерные соединения с кольцевыми прокладками - прототипом изобретения (см. [6], приложение 2 "Штуцерное соединение с уплотнительными металлическими прокладками и закрытым затвором", стр. 14, черт. 1б - стяжное с плоской прокладкой).

Рассматриваемые в качестве прототипа штуцерные соединения с уплотнительными прокладками, состоящие из штуцера, сочленяемого с ним наконечника, металлического уплотнения между ними (мягкие металлы: медь, алюминий и др.) и стягивающей накидной гайки, обладают характерным эксплуатационным недостатком.

Несмотря на очевидную простоту конструкции, они оказываются недостаточно технологичными при многократных разъемах. Периодическая замена их кольцевых уплотнительных прокладок вызывает некоторые затруднения и не может быть выполнена оперативно. Кольцевые прокладки (особенно металлические) любой формы (плоские и конические или тарельчатого типа), способные подвергаться значительной пластической деформации при затяжке накидной гайки, после расчленения и выемки наконечника из штуцера остаются во внутренней (углубленной) части штуцера. Удаление плотно запрессованной расплющенной прокладки из штуцера невозможно без механического вмешательства и выполняется либо с помощью жесткой проволоки (в качестве инструмента) или с использованием зубила (если позволяет диаметр штуцера), либо путем использования специального приспособления, например, типа раздвижных щипцов. При этом не исключается повреждение рабочей поверхности штуцера.

Задачей изобретения является повышение технологичности конструкции разъемного соединения трубопроводов.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является облегчение и оперативность замены прокладки на новую без применения специальных приспособлений.

Задача достигается тем, что разъемное соединение трубопроводов, содержащее штуцер, наконечник, накидную гайку и кольцевую уплотнительную прокладку, расположенную между уступами на внутренней поверхности штуцера и на внешней поверхности наконечника, имеет наконечник с проточками, по крайней мере двумя, расположенными симметрично по окружности на его внешней поверхности под кольцевой уплотнительной прокладкой из материала, обладающего свойством пластической деформации. В другом варианте наконечник может быть выполнен с кольцевой проточкой по его внешней окружности.

Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1:
1 - штуцер;
2 - наконечник;
3 - накидная гайка;
4 - кольцевая уплотнительная прокладка;
5 - проточки.

Фиг.2 - разрез А-А для первого варианта разъемного соединения (выполнение проточек, по крайней мере двух, расположенных симметрично по окружности наконечника под кольцевой уплотнительной прокладкой).

Конструкция предлагаемого изобретения (фиг.1) состоит из штуцера (1), сочленяемого с ним наконечника (2), накидной гайки (3) и кольцевой уплотнительной прокладки (4). Наконечник (2) выполнен как минимум с двумя проточками (5), симметрично расположенными по окружности на внешней поверхности наконечника (2). Проточки размещаются на наконечнике под кольцевой уплотнительной прокладкой (4).

Материал кольцевой уплотнительной прокладки (4) при ее пластической деформации затекает в указанные проточки (5), кольцевая уплотнительная прокладка (4) оказывается сцепленной с наконечником (2) и может быть легко удалена из штуцера (1) вместе с наконечником (2).

Форма проточек (5) принципиально может быть любой, однако следует рекомендовать их выполнение в виде линейных пропилов, параллельных касательным к диаметру цилиндрической поверхности наконечника. Это позволяет при небольшом усилии удалить прокладку с наконечника поворотом ее в направлении проточек. При этом величина усилия определяется шириной и глубиной проточек (5). При небольших размерах проточек поворот прокладки выполним от руки.

Число проточек (5) по диаметру наконечника принципиально может быть любым, но не менее двух, при симметричном их расположении по окружности, как это показано на фиг.1 (сечение А-А). Это обеспечивает симметричное действие пары сил на кольцевую уплотнительную прокладку (4) при ее удалении из штуцера (1) вместе с наконечником (2).

В варианте 2 проточки (5) могут быть выполнены в виде одной общей кольцевой проточки.

Кольцевая уплотнительная прокладка (4) принципиально может быть как плоской (ГОСТ 19752-84), так и конической (ГОСТ 19755-84), она может быть металлической и неметаллической, выполненной из любого плотного уплотняющего материала, например из фторопласта.

Предложенная конструкция соединителя оказывается более технологичной при выполнении многократных разъемов с заменой прокладок, так как при расчленении разъемного соединения трубопроводов наконечник вынимается из внутренней части штуцера вместе с запрессованной уплотнительной прокладкой.

Источники информации
1. П.И. Орлов. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в двух книгах. Под ред. к.т.н. П.Н. Учаева. - М.: Машиностроение. 1988.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах. - М.: Машиностроение, 1992. (ТомЗ).

3. ГОСТ 16042-70 "Ниппели полусферические приварные для соединений трубопроводов по внутреннему конусу. Конструкция и размеры".

4. ГОСТ 16045-70 "Штуцера приварные для соединений трубопроводов по внутреннему конусу".

5. ГОСТ 16046-70 "Гайки накидные полусферических ниппелей для соединений трубопроводов по внутреннему конусу".

6. ГОСТ 19749-84. Соединения неподвижные разъемные пневмогидросистем. Затворы закрытые. Типы и технические требования.

Изобретение предназначено для герметичного соединения трубопроводов промышленных и транспортных энергоустановок. Разъемное соединение трубопроводов включает в себя штуцер и наконечник. Последний в первом варианте выполнен с проточками, по крайней мере двумя. Последние расположены симметрично по окружности наконечника на его внешней поверхности под уплотнительную прокладку. Последняя выполнена из материала, обладающего свойствами пластической деформации. Во втором варианте наконечник может быть выполнен с кольцевой проточкой по его внешней окружности. Обеспечивается облегчение и оперативность замены прокладки на новую без применения специальных приспособлений. 2 ил.

1. Разъемное соединение трубопроводов, содержащее штуцер, наконечник, накидную гайку и кольцевую уплотнительную прокладку, расположенную между уступами на внутренней поверхности штуцера и на внешней поверхности наконечника, отличающееся тем, что наконечник выполнен с проточками, по крайней мере двумя, расположенными симметрично по окружности на его внешней поверхности под кольцевой уплотнительной прокладкой из материала, обладающего свойством пластической деформации. 2. Разъемное соединение трубопроводов, содержащее штуцер, наконечник, накидную гайку и кольцевую уплотнительную прокладку, расположенную между уступами на внутренней поверхности штуцера и на внешней поверхности наконечника, отличающееся тем, что наконечник выполнен с кольцевой по его внешней окружности проточкой на его внешней поверхности под кольцевой уплотнительной прокладкой из материала, обладающего свойством пластической деформации.