ЗАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ТРУБ К ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ Российский патент 2005 года по МПК G01M3/08 

Изобретение относится к области машиностроения и испытательной техники, в частности обеспечения работы труб под давлением, а также при определении герметичности труб, и может быть использовано для зажима присоединяемых к гидравлической системе труб, например теплообменных аппаратов при гидравлических испытаниях труб и/или для обеспечения работы труб под давлением.

Известна опрессовочная головка, состоящая из корпуса и размещенной в нем самоуплотняющейся кольцевой манжеты, закрепленной кольцом (SU 637754, G 01 М 3/08). Недостатком данной головки является недостаточная надежность устройства при испытании труб при давлении до 70 МПа.

Известна опрессовочная головка, состоящая из корпуса с каналами подвода среды в уплотнительную камеру уплотнительного элемента, армированного угольниками, установленными в месте стыковок секторных вставок, охваченных возвратной пружиной (SU 597898, F 16 J 15/46). Недостатком данной конструкции является недостаточная надежность.

Ближайшим аналогом является уплотнительная головка (SU 2183825 С 1), состоящая из корпуса с каналом подвода среды, соединенным с одной стороны с запорным клапаном, клапаном сброса давления, а с другой стороны - с уплотнительной камерой, образованной поверхностью кольцевой проточки на боковой поверхности уплотнительного элемента, армированного угольниками, расположенными между секторными вставками, торцовыми поверхностями опорных втулок, между которыми размещен уплотнительный элемент, и внутренней поверхностью дистанционной втулки, имеющей сквозные отверстия по периферии боковой поверхности. Недостатком данной конструкции является большое количество уплотнительных элементов, повышенная материалоемкость и трудоемкость изготовления.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и долговечности зажимного устройства при одновременном снижении материалоемкости и трудоемкости изготовления и повышении экономичности.

Данная задача решается за счет конструкции зажимного устройства для присоединения труб к гидравлической системе для гидравлических испытаний и/или работы под давлением, которое содержит корпус с гнездом под концевой участок трубы, цанговый зажим с гидроприводом в виде составного кольцевого поршня, состоящего из манжеты из упругого материала с открытой с одного торца манжеты кольцевой полостью и, по крайней мере, одной втулки, расположенной между глухим торцом манжеты и торцами элементов цангового зажима, причем корпус состоит из соединенных между собой с возможностью разъединения не менее двух частей, имеющих каждая соосно расположенный относительно другой части корпуса преимущественно центральный канал для подачи и удаления рабочей жидкости, при этом одна из частей корпуса содержит дополнительный канал с периферическими ответвлениями, сообщенными каждое с центральным каналом и с кольцевой полостью манжеты, а другая съемная часть корпуса выполнена в виде гайки стаканного типа, объемлющей цанговый зажим и кольцевой поршень, а на части высоты втулки поршня с внешней ее стороны выполнена кольцевая выемка с образованием на внешней стенке втулки, по крайней мере, одного уступа на участке, обращенном к манжете, при этом в пределах осевой длины указанной выемки регулируемо фиксированно размещена гайка с ограничителем рабочего хода, обеспечивающим возможность создания требуемого усилия цангового зажима, и ограничителем обратного свободного хода элементов цангового зажима при разъеме труб.

Зажимное устройство может быть выполнено с разъемными частями корпуса, которые соединены друг с другом на резьбе, при этом одна из частей корпуса выполнена с возможностью соединения со стойкой гидростенда посредством кольцевого выступа, образованного на внешнем приторцевом участке этой части корпуса, и фиксирующей гайки, размещенной на этой части корпуса с возможностью закручивания до прижатия к стойке гидростенда.

Центральный канал упомянутой части корпуса может быть сообщен с присоединенным к корпусу патрубком гидравлической системы для подачи и нагнетания рабочей жидкости в трубы.

Манжета может быть выполнена с возможностью плотного размещения под давлением рабочей жидкости в полости между внутренней стенкой соответствующей части корпуса и стенкой заведенного в гнездо концевого участка трубы.

Втулка поршня может быть выполнена из прочного материала, преимущественно металла или сплава, а между втулкой поршня и манжетой размещена промежуточная кольцевая втулка-прокладка из материала с упругопластическими свойствами, промежуточными относительно соответствующих свойств втулки и манжеты, и с более высокими антифрикционными свойствами, преимущественно из фторопласта.

Ограничитель рабочего хода может быть выполнен в виде кольцевой проточки на ограничительной гайке, которая расположена на указанной гайке со стороны, обращенной в сторону манжеты, и выполнена диаметром, превышающим внешний диаметр соответствующего выступа втулки поршня и глубиной, соответствующей максимальной величине рабочего хода поршня.

Кольцевая проточка может быть выполнена открытой со стороны, обращенной к торцу уступа втулки и со стороны, обращенной к прилегающему к уступу участку стенки втулки и, кроме того, выполнена с кольцевой фаской вдоль кромки, обращенной к уступу втулки.

Ограничитель обратного свободного хода элементов цангового зажима может быть выполнен в виде образованной на ограничительной гайке кольцевой проточки, расположенной со стороны, обращенной к цанговому зажиму открытой со сторон, обращенных к цанговому зажиму и к втулке поршня и имеющей внешний диаметр, превышающий наибольший внешний диаметр цангового зажима, и глубину, соответствующую максимальному свободному ходу элементов цангового зажима при разъеме труб.

Ограничительная гайка может быть выполнена с выемками под вильчатый ключ.

Элементы цангового зажима могут быть соединены между собой упругими связями, выполненными преимущественно в виде пружин, и со стороны входа трубы выполнены с фасками.

Кольцевая полость в манжете может быть выполнена в виде раструба, расширяющегося к периферическим ответвлениям дополнительного канала, и имеет глубину, превышающую половину высоты манжеты, причем стенки манжеты в пределах глубины полости выполнены клиновидно сужающимися к торцу манжеты, на который выходит открытый участок полости.

Съемная часть корпуса в виде гайки стаканного типа может быть выполнена с насечкой на внешней поверхности, например в виде диагонально-перекрестных углублений, образующих систему многозаходных спиралей.

Съемная часть корпуса в виде гайки стаканного типа может быть выполнена с внешней цилиндрической поверхностью и системой отверстий под вильчатый или накидной преимущественно вильчатый ключ.

Втулка поршня может быть выполнена с кольцевой фаской на внутренней поверхности у торца, обращенного к заводимому в гнездо концевому участку трубы.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении надежности и долговечности работы узла соединения труб с гидравлической системой при гидравлических испытаниях труб и/или их работе под давлением за счет обеспечения надежного обжатия концевых участков труб давлением той же рабочей жидкости, которая используется при гидравлических испытаниях труб или в гидравлической системе, к которой присоединяются трубы, при одновременном снижении трудо- и материалозатрат по выполнению зажимного устройства и повышении экономичности его работы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображено зажимное устройство, продольный разрез;

на фиг.2 - узел А на фиг.1;

на фиг.3 - узел Б на фиг.1.

Зажимное устройство 1 для присоединения труб 2 к гидравлической системе 3 для гидравлических испытаний и/или работы под давлением состоит из корпуса 4 с гнездом 5 под концевой участок 6 трубы 2. Цанговый зажим 7 с гидроприводом выполнен в виде составного кольцевого поршня 8, который состоит из манжеты 9, выполненной из упругого материала с открытой с одного торца 10 манжеты 9 кольцевой полостью 11 и, по крайней мере, одной втулки 12, расположенной между глухим торцом 13 манжеты 9 и торцами 14 элементов цангового зажима 7. Корпус 4 состоит из соединенных между собой с возможностью разъединения не менее двух частей 15 и 16, имеющих каждая соосно расположенный относительно другой части корпуса преимущественно центральный канал 17 и 18 для подачи и удаления рабочей жидкости. Одна часть 15 корпуса 4 содержит дополнительный канал 19 с периферическими ответвлениями 20, сообщенными каждое с центральным каналом 17 и с кольцевой полостью 11 манжеты 9. Другая 16 съемная часть корпуса 4 выполнена в виде гайки стаканного типа, объемлющей цанговый зажим 7 и кольцевой поршень 8. На части высоты втулки 12 поршня 8 с внешней ее стороны 21 выполнена кольцевая выемка 22 с образованием на внешней стенке втулки, по крайней мере, одного уступа 23 на участке, обращенном к манжете 9, при этом в пределах осевой длины указанной выемки 22 регулируемо фиксированно размещена ограничительная гайка 24 с ограничителем рабочего хода 25, обеспечивающим возможность создания требуемого усилия цангового зажима 7, и ограничителем обратного свободного хода 26 элементов цангового зажима 7 при разъеме труб 2.

Разъемные части 15, 16 корпуса 4 зажимного устройства 1 соединены друг с другом на резьбе, при этом одна из частей 15 корпуса 4 выполнена с возможностью соединения со стойкой 27 гидростенда посредством кольцевого выступа 28, образованного на внешнем приторцевом участке 29 этой части 15 корпуса 4 и фиксирующей гайки 30, размещенной на этой части 15 корпуса 4 с возможностью закручивания до прижатия к стойке 27 гидростенда. Центральный канал 17 упомянутой части 15 корпуса 4 сообщен с присоединенным к корпусу 4 патрубком 31 гидравлической системы 3 для подачи и нагнетания рабочей жидкости в трубы. Манжета 9 выполнена с возможностью плотного размещения под давлением рабочей жидкости в полости 32 между внутренней стенкой 33 соответствующей части 15 корпуса 4 и стенкой 34 заведенного в гнездо концевого участка трубы 2. Втулка 12 поршня 8 выполнена из прочного материала, преимущественно металла или сплава, а между втулкой 12 поршня 8 и манжетой 9 размещена промежуточная кольцевая втулка-прокладка 35 из материала с упругопластическими свойствами, промежуточными относительно соответствующих свойств втулки 12 и манжеты 9 и с более высокими антифрикционными свойствами, преимущественно из фторопласта. Ограничитель рабочего хода 25 выполнен в виде кольцевой проточки 36 на ограничительной гайке 24, которая расположена на указанной гайке 24 со стороны 37, обращенной в сторону манжеты 9, и выполнена диаметром, превышающим внешний диаметр соответствующего выступа 23 втулки 12 поршня 8, и глубиной, соответствующей максимальной величине рабочего хода поршня 8. Кольцевая проточка 36 выполнена открытой со стороны, обращенной к торцу 38 уступа 23 втулки 12, и со стороны, обращенной к прилегающему к уступу 23 участку стенки втулки 12, и, кроме того, выполнена с кольцевой фаской 39 вдоль кромки, обращенной к уступу 23 втулки 12. Ограничитель обратного свободного хода 26 элементов цангового зажима 7 выполнен в виде образованной на ограничительной гайке 24 кольцевой проточки 40, расположенной со стороны, обращенной к цанговому зажиму 7 открытой со сторон, обращенных к цанговому зажиму 7 и к втулке 12 поршня 8 и имеющей внешний диаметр, превышающий наибольший внешний диаметр цангового зажима 7, и глубину, соответствующую максимальному свободному ходу элементов цангового зажима 7 при разъеме труб 2. Ограничительная гайка 24 выполнена с выемками 41 под вильчатый ключ. Элементы цангового зажима 7 соединены между собой упругими связями, выполненными преимущественно в виде пружин 42, и со стороны входа трубы 2 выполнены с фасками 43. Кольцевая полость 11 в манжете 9 выполнена в виде раструба, расширяющегося к периферическим ответвлениям 20 дополнительного канала 19, и имеет глубину, превышающую половину высоты манжеты 9, причем стенки 44 манжеты 9 в пределах глубины полости выполнены клиновидно сужающимися к торцу 10 манжеты 9, на который выходит открытый участок полости 11. Съемная часть 16 корпуса 4 в виде гайки стаканного типа выполнена с насечкой на внешней поверхности 45, например в виде диагонально-перекрестных углублений, образующих систему многозаходных спиралей. Съемная часть 16 корпуса 4 в виде гайки стаканного типа выполнена с внешней цилиндрической поверхностью 45 и системой отверстий 46 под вильчатый или накидной преимущественно вильчатый ключ. Втулка 12 поршня 8 выполнена с кольцевой фаской 47 на внутренней поверхности у торца, обращенного к заводимому в гнездо концевому участку трубы 2.

Изобретение относится к области машиностроения и испытательной техники и может быть использовано, в частности, для обеспечения работы труб под давлением, а также при гидравлических испытаниях труб на герметичность для зажима присоединяемых к гидравлической системе труб, например теплообменных аппаратов. Зажимное устройство включает корпус, состоящий не менее чем из двух частей. В одной части расположено гнездо под концевой участок трубы и гидропривод цангового зажима, состоящий из обжимаемой рабочей жидкостью манжеты и, по крайней мере, одной втулки. В этой части корпуса также выполнены два канала - центральный для подачи и удаления рабочей жидкости и дополнительный канал с периферическими отверстиями, сообщенными каждое с центральным каналом и кольцевой полостью манжеты. В другой части разъемного корпуса размещена регулируемо фиксированная гайка с ограничителем рабочего и обратного хода элементов цангового зажима. Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности работы узла соединения труб с гидравлической системой и снижении трудо- и материалозатрат по выполнению зажимного устройства. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Зажимное устройство для присоединения труб к гидравлической системе для гидравлических испытаний и/или работы под давлением, характеризующееся тем, что оно содержит корпус с гнездом под концевой участок трубы, цанговый зажим с гидроприводом в виде составного кольцевого поршня, состоящего из манжеты из упругого материала с открытой с одного торца манжеты кольцевой полостью и, по крайней мере, одной втулки, расположенной между глухим торцом манжеты и торцами элементов цангового зажима, причем корпус состоит из соединенных между собой с возможностью разъединения не менее двух частей, имеющих каждая соосно расположенный относительно другой части корпуса преимущественно центральный канал для подачи и удаления рабочей жидкости, при этом одна из частей корпуса содержит дополнительный канал с периферическими ответвлениями, сообщенными каждое с центральным каналом и с кольцевой полостью манжеты, а другая съемная часть корпуса выполнена в виде гайки стаканного типа, объемлющей цанговый зажим и кольцевой поршень, а на части высоты втулки поршня с внешней ее стороны выполнена кольцевая выемка с образованием на внешней стенке втулки, по крайней мере, одного уступа на участке, обращенном к манжете, при этом в пределах осевой длины указанной выемки регулируемо фиксированно размещена ограничительная гайка с ограничителем рабочего хода, обеспечивающим возможность создания требуемого усилия цангового зажима, и ограничителем обратного свободного хода элементов цангового зажима при разъеме труб.2. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что разъемные части корпуса соединены друг с другом на резьбе, при этом одна из частей корпуса выполнена с возможностью соединения со стойкой гидростенда посредством кольцевого выступа, образованного на внешнем приторцевом участке этой части корпуса и фиксирующей гайки, размещенной на этой части корпуса с возможностью закручивания до прижатия к стойке гидростенда.3. Зажимное устройство по п.2, отличающееся тем, что центральный канал упомянутой части корпуса сообщен с присоединенным к корпусу патрубком гидравлической системы для подачи и нагнетания рабочей жидкости в трубы.4. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что манжета выполнена с возможностью плотного размещения под давлением рабочей жидкости в полости между внутренней стенкой соответствующей части корпуса и стенкой заведенного в гнездо концевого участка трубы.5. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что втулка поршня выполнена из прочного материала, преимущественно металла или сплава, а между втулкой поршня и манжетой размещена промежуточная кольцевая втулка-прокладка из материала с упругопластическими свойствами, промежуточными относительно соответствующих свойств втулки и манжеты и с более высокими антифрикционными свойствами, преимущественно из фторопласта.6. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничитель рабочего хода выполнен в виде кольцевой проточки на ограничительной гайке, которая расположена на указанной гайке со стороны, обращенной в сторону манжеты, и выполнена диаметром, превышающим внешний диаметр соответствующего выступа втулки поршня, и глубиной, соответствующей максимальной величине рабочего хода поршня.7. Зажимное устройство по п.6, отличающееся тем, что кольцевая проточка выполнена открытой со стороны, обращенной к торцу уступа втулки, и со стороны, обращенной к прилегающему к уступу участку стенки втулки, и кроме того выполнена с кольцевой фаской, вдоль кромки, обращенной к уступу втулки.8. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничитель обратного свободного хода элементов цангового зажима выполнен в виде образованной на ограничительной гайке кольцевой проточки, расположенной со стороны, обращенной к цанговому зажиму, открытой со сторон, обращенных к цанговому зажиму и к втулке поршня, и имеющей внешний диаметр, превышающий наибольший внешний диаметр цангового зажима, и глубину, соответствующую максимальному свободному ходу элементов цангового зажима при разъеме труб.9. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничительная гайка выполнена с выемками под вильчатый ключ.10. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что элементы цангового зажима соединены между собой упругими связями, выполненными преимущественно в виде пружин, и со стороны входа трубы выполнены с фасками.11. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевая полость в манжете выполнена в виде раструба, расширяющегося к периферическим ответвлениям дополнительного канала, и имеет глубину, превышающую половину высоты манжеты, причем стенки манжеты в пределах глубины полости выполнены клиновидно сужающимися к торцу манжеты, на который выходит открытый участок полости.12. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что, по крайней мере, съемная часть корпуса в виде гайки стаканного типа выполнена с насечкой на внешней поверхности, например в виде диагонально-перекрестных углублений, образующих систему многозаходных спиралей.13. Зажимное устройство по любому из пп.1 и 12, отличающееся тем, что съемная часть корпуса в виде гайки стаканного типа выполнена с внешней цилиндрической поверхностью и системой отверстий под вильчатый или накидной, преимущественно вильчатый, ключ.14. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что втулка поршня выполнена с кольцевой фаской на внутренней поверхности у торца, обращенного к заводимому в гнездо концевому участку трубы.