МОДУЛЬНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2010 года по МПК F16L15/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к модульным трубчатым элементам для трубопроводных конструкций.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к модульным трубчатым элементам для конструкций газоходов. Следующее далее описание будет конкретно ссылаться на это частное применение, но без ограничения изобретения только им.

Уровень техники

Как известно, газоходы (газоотводы) обычно составляются из ряда модульных трубчатых элементов с круглым сечением, которые взаимно стыкованы один в другой с образованием вертикального трубопровода (канала), через который могут отводиться выходящие газы бойлера (котла). Конечно, такие трубчатые элементы должны выполняться из материала, стойкого к высоким температурам, обычным для отходящих газов бойлера, и должны быть соответственно выполнены, так чтобы обеспечивать правильный выходящий поток таких газов через газоход без утечек через соединения между смежными модульными трубчатыми элементами.

Более конкретно, в соответствии с современными требованиями безопасности трубчатые элементы должны изготавливаться из металлического материала, чтобы противостоять и высоким температурам, и обычному химическому воздействию отходящих газов бойлера. Кроме того, они должны быть сконструированы и установлены так, чтобы соединение между концами последовательно соединенных модульных трубчатых элементов было гарантированно газонепроницаемым при перепаде давления между внутренней и наружной стороной газохода до 0,1 бар.

В используемых в настоящее время газоходах требования безопасности удовлетворяются за счет изготовления модульных трубчатых элементов заданной длины, которые спрофилированы на обоих противоположных концах со спиральной канавкой, проходящей с постоянным шагом вокруг соответствующей части стенки трубчатого элемента. В дополнение к описанному выше противоположные концы имеют различный диаметр. Первый конец имеет диаметр по существу такой же, как номинальный диаметр трубчатого элемента, в то время как второй - противоположный конец трубчатого элемента развальцован, так чтобы его диаметр был несколько больше диаметра первого конца. Таким образом, второй конец модульного трубчатого элемента может быть стыкован с первым концом смежного модульного трубчатого элемента с наложением его спиральной канавки на спиральную канавку на этом первом конце смежного модульного трубчатого элемента.

Таким образом возможно ввинтить первый конец трубчатого элемента во второй конец непосредственно примыкающего трубчатого элемента, обеспечивая механическое соединение, гарантирующее необходимую конструкционную жесткость.

Для обеспечения действующих требований безопасности к газонепроницаемому уплотнению каждый трубчатый элемент снабжается кольцевым пластиковым уплотнением, которое располагается на его первом конце с краю части стенки, имеющей спиральную канавку. После того как два смежных трубчатых элемента стыкованы, такое кольцевое уплотнение расплющивается между цилиндрическими торцевыми стенками трубчатых элементов с закрытием зазора между этими стенками и, таким образом, предотвращением случайных утечек выходящих газов через соединение между стыкованными модульными трубчатыми элементами.

К сожалению, собранные таким образом модульные газоходы имеют большие проблемы с уплотнением при относительно долгом сроке эксплуатации. Практически весь газоход приходит в негодность из-за преждевременного старения материала кольцевого уплотнения.

Эти материалы, кроме того, увеличивают стоимость модульных трубчатых элементов, а также требуют периодической замены при изнашивании и старении для обеспечения необходимого газонепроницаемого соединения.

Краткое изложение сущности изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача создания модульного трубчатого элемента для трубопроводов, в частности газоходов, имеющих надежную конструкцию и гарантирующих газонепроницаемость в течение долгого срока службы и в то же время легко и экономично изготовляемых и обслуживаемых, так что преодолеваются упомянутые недостатки уровня техники.

В настоящем изобретении предлагается модульный трубчатый элемент для трубопроводных конструкций, включающий трубу круглого сечения и заданной длины, имеющую первую охватываемую оконечную часть и вторую охватывающую оконечную часть с взаимодополняющими формами, так что первая охватываемая оконечная часть первого модульного трубчатого элемента стыкуется со второй охватывающей оконечной частью второго модульного трубчатого элемента, обеспечивая газонепроницаемое соединение между первым и вторым трубчатыми элементами; предлагаемый модульный трубчатый элемент отличается тем, что первая охватываемая оконечная часть упомянутой трубы с круглым сечением содержит резьбовую часть на своем конце, соответствующем первому концу этой трубы, и смежную промежуточную уплотнительную часть, имеющую по существу бочкообразную форму, причем вторая охватывающая оконечная часть упомянутой трубы содержит по существу цилиндрическую часть на ее конце, соответствующем противоположному второму концу указанной трубы, и смежную промежуточную резьбовую часть.

В предпочтительном варианте выполнения бочкообразная промежуточная уплотнительная часть первой охватываемой оконечной части трубы круглого сечения имеет по меньшей мере одну секцию, предпочтительно центральную секцию, с диаметром больше диаметра смежной резьбовой части, причем указанная по меньшей мере одна секция имеет по существу цилиндрическую форму. Эта промежуточная уплотнительная часть первой охватываемой оконечной части трубы круглого сечения предпочтительно имеет выпуклую форму.

В еще одном предпочтительном варианте выполнения упомянутая цилиндрическая концевая часть второй противоположной охватывающей оконечной части трубы круглого сечения имеет диаметр больше диаметра резьбовой концевой части, но немного меньше диаметра упомянутой по меньшей мере одной секции бочкообразной промежуточной уплотнительной части на первой охватываемой оконечной части.

Предпочтительно, если цилиндрическая концевая часть второй противоположной охватывающей оконечной части трубы круглого сечения имеет заданную длину, гарантирующую при стыковке двух модульных трубчатых элементов наложение друг на друга по меньшей мере участка цилиндрической концевой части на упомянутую по меньшей мере одну секцию бочкообразной промежуточной уплотнительной части первой охватываемой оконечной части, когда промежуточная резьбовая часть стыкуется с резьбовой концевой частью на первой охватываемой оконечной части трубы.

Ниже изобретение поясняется на не ограничивающих примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено:

на фиг.1 - модульный газоход в разобранном виде, образуемый из предлагаемых в настоящем изобретении модульных трубчатых элементов,

на фиг.2 - увеличенный вид части фиг.1,

на фиг.3 и 4 - два последовательных шага соединения двух модульных трубчатых элементов с фиг.1 и 2.

Подробное описание изобретения

На фиг.1-4 ссылочным номером 1 в целом обозначен модульный трубчатый элемент, который, в частности, может использоваться в конструкции герметизированных трубопроводов и, более конкретно, в конструкции газоходов, например выпускных трубопроводов, проходящих предпочтительно, но не обязательно, в вертикальном направлении и через которые, при нормальном функционировании, проходят выходящие газы бойлера, печки, камина и т.п.

Модульный трубчатый элемент 1 образован трубой 2 с круглым сечением и заранее заданной длиной, которая предпочтительно, но не обязательно, может быть изготовлена из металлического материала (такого как, например, нержавеющая сталь) и имеет первую охватываемую оконечную часть 2а и вторую охватывающую оконечную часть 2b. Обе части 2а и 2b имеют взаимодополняющую форму, так что первая охватываемая оконечная часть 2а первого модульного трубчатого элемента 1 может быть стыкована со второй охватывающей оконечной частью 2b второго модульного трубчатого элемента, обеспечивая газонепроницаемое соединение между упомянутыми первым и вторым модульными трубчатыми элементами 1.

Более конкретно, первая охватываемая оконечная часть 2а упомянутой трубы 2 с круглым сечением содержит участок 3, образованный резьбовой частью 5 на его конце, соответствующей первому концу трубы 2, и смежной промежуточной уплотнительной частью 6, имеющей по существу бочкообразную форму. Противоположная вторая охватывающая оконечная часть 2b упомянутой трубы 2 содержит участок 4, образованный по существу цилиндрической частью 7 на его конце, соответствующем второму концу трубы 2, и смежной промежуточной резьбовой частью 8.

Другими словами, участки 3 и 4 имеют взаимодополняющую форму, так что могут быть стыкованы один с другим, обеспечивая газонепроницаемое соединение, или, более точно, так что участок 3 трубы 2 первого модульного трубчатого элемента 1 может быть стыкован с участком 4 непосредственно примыкающей трубы 2 второго модульного трубчатого элемента 1, так что обеспечивается газонепроницаемое уплотнение, удовлетворяющее требованиям безопасности.

Как показано на фиг.1 и 2, участок 3 трубы 2 круглого сечения имеет предварительно заданную длину L1, где резьбовая концевая часть 5 имеет длину L2 и по существу цилиндрическую форму. Резьбовая концевая часть 5 имеет наружную периферийную резьбу 5а, которая доходит до края трубы 2 круглого сечения, соответствующего одному концу торцевой стенки модульного трубчатого элемента 1, и имеет длину L4, которая предпочтительно, но не обязательно, меньше общей длины L2 резьбовой концевой части 5. Резьбовая концевая часть 5 имеет (номинальный) диаметр D1, предпочтительно, но не обязательно, равный (номинальному) диаметру D0 модульного трубчатого элемента 1, т.е. центральной части трубы 2 круглого сечения.

Смежная промежуточная уплотнительная часть 6 участка 3 имеет длину L3 и по существу бочкообразную форму, образованную так, что имеется по меньшей мере одна секция, предпочтительно центральная секция 6а с (номинальным) диаметром D2 больше (номинального) диаметра D1 смежной резьбовой концевой части 5 и (номинального) диаметра D0 модульного трубчатого элемента 1. Центральная секция 6а предпочтительно имеет по существу цилиндрическую форму. Смежная промежуточная уплотнительная часть 6 участка 3 также имеет две боковые секции 6b, 6с по существу с формой усеченного конуса, соединяющие центральную секцию 6а с остальными частями трубы 2 круглого сечения, имеющими меньший диаметр, т.е. с резьбовой концевой частью 5 и центральной частью трубы 2 круглого сечения соответственно.

В проиллюстрированном примере центральная секция 6а промежуточной уплотнительной части 6 имеет длину L5 вдоль этой промежуточной уплотнительной части 6 участка 3, которая предпочтительно, но не обязательно, меньше длины L4 резьбы 5а резьбовой концевой части 5. В то же время боковая секция 6b промежуточной уплотнительной части 6, соединяющая центральную секцию с резьбовой концевой частью 5, выполнена с по существу конусной формой и имеет длину L6, которая предпочтительно больше длины L5 центральной секции 6а.

Резьбовая концевая часть 5 получена предпочтительно прессованием непосредственно на центральной секции трубы 2 круглого сечения с диаметром D1, обеспечивая канавку спирального профиля, которая проходит с постоянным шагом вокруг конца трубы 2 круглого сечения и с длиной L4, в то время как промежуточная уплотнительная часть 6 получена прессованием непосредственно на соответствующем участке трубы 2, обеспечивая кольцевой выступ длиной L3. Другими словами, обеспечивается выпуклая промежуточная уплотнительная часть 6.

Как показано на фиг.1 и 2, участок 4 второй охватывающей противоположной оконечной части 2b трубы 2 круглого сечения имеет предварительно заданную длину L7, в то время как по существу цилиндрическая концевая часть 7 имеет длину L8, а смежная промежуточная резьбовая часть 8 имеет длину L9. По существу цилиндрическая концевая часть 7 имеет (номинальный) диаметр D3, который немного меньше диаметра D2 центральной секции 6а промежуточной уплотнительной части 6 участка 3. Диаметр D3 по существу цилиндрической концевой части 7 участка 4 при этом больше диаметра D1 резьбовой концевой части 5 участка 3.

Длина L8 по существу цилиндрической концевой части 7 предпочтительно удовлетворяет следующим соотношениям: L8≥L6+(L2-L4). Другими словами, длина L8 по существу цилиндрической концевой части 7 предпочтительно должна быть больше или равна длине L6 боковой секции 6b промежуточной уплотнительной части 6 участка 3 плюс разница между длиной L2 резьбовой концевой части 5 и длиной L4 наружной периферийной резьбы 5а той же резьбовой концевой части 5 участка 3.

Другими словами, по существу цилиндрическая концевая часть 7 первого модульного трубчатого элемента 1 должна иметь определенную длину L8, гарантирующую, что по меньшей мере ее часть накладывается на (т.е. перекрывает) центральную секцию 6а промежуточной уплотнительной части 6 охватываемой оконечной части 2а модульного трубчатого элемента 1, когда промежуточная резьбовая часть 8 второй охватывающей оконечной части 2b первого модульного трубчатого элемента 1 стыкуется (вкручивается) с наружной периферийной резьбой 5а резьбовой концевой части 5 первой охватываемой оконечной части 2а второго модульного трубчатого элемента 1.

В добавление к вышеописанному длина L8 по существу цилиндрической концевой части 7 должна быть предпочтительно, но не обязательно, меньше суммы длины L2 резьбовой концевой части 5 и длины L6 боковой секции 6b промежуточной уплотнительной части 6 участка 3. Или, другими словами, длина L8 по существу цилиндрической концевой части 7 должна предпочтительно удовлетворять следующему соотношению: L8≤L6+L2.

Промежуточная резьбовая часть 8 участка 4 второй охватывающей оконечной части 2b имеет предпочтительно цилиндрическую форму с (номинальным) диаметром D4, который немного меньше (номинального) диаметра D3 резьбовой концевой части 5 участка 3 первой охватываемой оконечной части 2а. Промежуточная резьбовая часть 8 имеет резьбу 8а, размер которой позволяет соединить ее с резьбой 5а резьбовой концевой части 5, обеспечивая стыковку и фиксацию посредством навертывания участка 4 одного трубчатого элемента 1 на участок 3 соседнего стыкуемого трубчатого элемента 1.

Рассматривая более подробно, промежуточная резьбовая часть 8 имеет на промежуточном участке резьбу 8а, которая проходит в направлении к центральной части трубы 2 круглого сечения на длину L9, которая предпочтительно больше длины L5 центральной секции 6а промежуточной уплотнительной части 6 участка 3. Предпочтительно, но не обязательно, эта длина L9 также больше длины L4 наружной периферийной резьбы 5а резьбовой концевой части 5.

В представленном примере резьба 8а на промежуточном участке проходит в направлении к центральной части трубы 2 круглого сечения на длину L9, которая равна общей длине промежуточной резьбовой части 8.

По существу цилиндрическая концевая часть 7 сформирована предпочтительно посредством развальцовывания трубы 2 круглого сечения до диаметра D3. Промежуточная резьбовая часть 8 предпочтительно изготовлена формованием непосредственно на соответствующей части трубы 2 диметром D4, с получением канавки спирального профиля, которая проходит с постоянным шагом вокруг всей длины L9 промежуточной резьбовой части 8. Такая спиральная канавка обязательно имеет размер, позволяющий наложить ее на спиральную резьбу 5а на резьбовой концевой части 5 участка 3 трубы 2 круглого сечения.

Пути использования и работа трубчатого элемента 1 могут быть легко выведены специалистом из вышеприведенного описания и фигур и, соответственно, не будут далее подробно описываться.

В то же время осуществление стыковки между двумя трубчатыми элементами 1, т.е. соединения между охватываемой оконечной частью 2а первого модульного трубчатого элемента 1 со второй охватывающей оконечной частью 2b второго модульного трубчатого элемента 1, будет далее описано со ссылкой на фиг.3 и 4.

Участок 3 первого трубчатого элемента 1 вставляется в участок 4 непосредственно примыкающего второго трубчатого элемента 1 до упора края (конца) 3а участка 3 в край резьбы 8а промежуточной резьбовой части 8 участка 4, т.е. на граничной линии, отделяющей по существу цилиндрическую концевую часть 7 от промежуточной резьбовой части 8.

В этом положении край (конец) 4а участка 4 по существу цилиндрической концевой части 7 расположен непосредственно перед центральной секцией 6а промежуточной уплотнительной части 6 на участке 3 с диаметром D2 немного меньше диаметра D3 по существу цилиндрической концевой части 7 участка 4.

На фиг.4 показано, что, вкручивая участок 3 первого модульного трубчатого элемента 1 в участок 4 непосредственно примыкающего модульного трубчатого элемента 1, можно с усилием продвинуть края 4а участка 4 поверх (накладывая) центральной секции 6а промежуточной уплотнительной части 6 на участке 3, доводя по существу цилиндрическую концевую часть 7 участка 4 поверх резьбовой концевой части 5 участка 3. В то же время промежуточная резьбовая часть 8 участка 4 продвигается поверх резьбовой концевой части 5 участка 3. Это наложение приводит к пластической деформации по существу цилиндрической концевой части 7 непосредственно примыкающего трубчатого элемента 1 на центральной секции 6а промежуточной уплотнительной части 6 первого модульного трубчатого элемента 1.

В результате пластической деформации по существу цилиндрической концевой части 7 модульного трубчатого элемента 1 на центральной секции 6а промежуточной уплотнительной части 6 смежного модульного трубчатого элемента 1 стенки двух соответствующих труб 2 круглого сечения полностью плотно прилегают друг к другу, обеспечивая газонепроницаемое соединение (уплотнение), которое полностью удовлетворяет существующим требованиям безопасности.

Описанные выше модульные трубчатые элементы 1 обеспечивают ряд преимуществ, в частности такие модульные трубчатые элементы не требуют использования кольцевых уплотнений из пластичных материалов для обеспечения необходимой газонепроницаемости между смежными модулями, повышая тем самым их надежность и срок службы и при этом уменьшая стоимость их изготовления и эксплуатации по сравнению с известными из уровня техники модульными элементами.

Газоход из предлагаемых в настоящем изобретении модульных трубчатых элементов более легко и быстро устанавливается, позволяя тем самым также снизить монтажные затраты.

В проиллюстрированные варианты осуществления изобретения могут быть внесены различные изменения в пределах объема правовой охраны изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к соединениям трубопроводов. Описан модульный трубчатый элемент для трубопроводных конструкций, включающий трубу круглого сечения и заданной длины, имеющую первую охватываемую оконечную часть и вторую охватывающую оконечную часть с взаимодополняющими формами, так что первая охватываемая оконечная часть первого модульного трубчатого элемента стыкуется со второй охватывающей оконечной частью второго модульного трубчатого элемента, обеспечивая газонепроницаемое соединение между первым и вторым трубчатыми элементами. Первая охватываемая оконечная часть трубы содержит резьбовую часть на своем конце, соответствующем первому концу этой трубы, и смежную промежуточную уплотнительную часть, имеющую по существу бочкообразную форму. Вторая охватывающая оконечная часть трубы содержит по существу цилиндрическую часть на своем конце, соответствующем противоположному второму концу указанной трубы, и смежную промежуточную резьбовую часть. Изобретение повышает надежность соединения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Модульный трубчатый элемент (1) для трубопроводных конструкций, включающий трубу (2) круглого сечения и заданной длины, имеющую первую охватываемую оконечную часть (2а) и вторую охватывающую оконечную часть (2b), выполненные с взаимодополняющими формами, так что первая охватываемая оконечная часть (2а) первого модульного трубчатого элемента (1) стыкуется со второй охватывающей оконечной частью (2b) второго модульного трубчатого элемента (1), обеспечивая газонепроницаемое соединение между первым и вторым модульными трубчатыми элементами (1), отличающийся тем, что первая охватываемая оконечная часть (2а) содержит резьбовую часть (5) на своем конце, соответствующем первому концу трубы (2) круглого сечения, и смежную промежуточную уплотнительную часть (6), имеющую по существу бочкообразную форму, а вторая охватывающая оконечная часть (2b) содержит по существу цилиндрическую часть (7) на своем конце, соответствующем противоположному второму концу указанной трубы (2), и смежную промежуточную резьбовую часть (8).

2. Модульный трубчатый элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что указанная бочкообразная промежуточная уплотнительная часть (6) имеет, по меньшей мере, одну секцию, предпочтительно центральную секцию (6а), с диаметром (D2) больше диаметра (D1) смежной резьбовой концевой части (5).

3. Модульный трубчатый элемент (1) по п.2, отличающийся тем, что указанная, по меньшей мере, одна секция имеет по существу цилиндрическую форму.

4. Модульный трубчатый элемент (1) по п.2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, указанная промежуточная уплотнительная часть (6) имеет выпуклую форму.

5. Модульный трубчатый элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что указанная цилиндрическая концевая часть (7) имеет диаметр (D3) меньше диаметра (D2) указанной, по меньшей мере, одной секции (6а) бочкообразной промежуточной уплотнительной части (6).

6. Модульный трубчатый элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что указанная цилиндрическая концевая часть (7) имеет заданную длину (L8), гарантирующую при стыковке двух модульных трубчатых элементов (1) наложение, по меньшей мере, участка цилиндрической концевой части (7) на указанную по меньшей мере одну секцию (6а) бочкообразной промежуточной уплотнительной части (6), когда смежная промежуточная резьбовая часть (8) стыкуется с резьбовой концевой частью (5).

7. Модульный трубчатый элемент (1) по п.2, отличающийся тем, что указанная промежуточная уплотнительная часть (6) включает две боковые секции (6b, 6с), имеющие по существу форму усеченного конуса и соединяющиеся на одном конце с упомянутой центральной секцией (6а), а на другом конце - с резьбовой концевой частью (5) и центральной частью трубы (2) соответственно.

8. Модульный трубчатый элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что указанная цилиндрическая концевая часть (7) имеет длину (L8), которая меньше суммы длины (L2) резьбовой концевой части (5) и длины (L6) боковой секции (6b) промежуточной уплотнительной части (6), соединяющей центральную секцию (6а) с резьбовой концевой частью (5).

9. Модульный трубчатый элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что указанная резьбовая концевая часть (5) имеет резьбу (5а), проходящую до края трубы (2) на длину (L4), которая меньше общей длины (L2) резьбовой концевой части (5).

10. Модульный трубчатый элемент (1) по п.9, отличающийся тем, что указанная центральная секция (6а) промежуточной уплотнительной части (6) имеет длину (L5), которая меньше длины (L4) резьбы (5а) резьбовой концевой части (5).

11. Газоход, отличающийся тем, что он собран из модульных трубчатых элементов (1) по одному из предшествующих пунктов.