ТРУБНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДА ДЛЯ ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕДЫ Российский патент 2018 года по МПК F16L27/08 F02B37/02 

Область и уровень техники

Настоящее изобретение относится к трубному узлу, выполненному с возможностью расположения в трубопроводе для газообразной среды согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

Для уменьшения уровня оксидов азота, то есть NOx, в отработавших газах от двигателя внутреннего сгорания, в предшествующем уровне техники известна рециркуляция некоторой части отработавших газов через возвратный трубопровод к впуску двигателя внутреннего сгорания. Возвратный трубопровод для рециркуляции отработавших газов состоит из нескольких труб и компонентов, таких как клапан системы рециркуляции отработавших газов и охладитель системы рециркуляции отработавших газов, для охлаждения отработавших газов перед их смешиванием с воздухом и направлением обратно в двигатель внутреннего сгорания. Возвратный трубопровод для отработавших газов проходит от горячей стороны двигателя внутреннего сгорания, где расположен выпускной трубопровод, к холодной стороне двигателя внутреннего сгорания, где воздух впускается в двигатель внутреннего сгорания. Во время работы двигателя внутреннего сгорания отдельные трубы и компоненты в возвратном трубопроводе подвержены воздействию вибраций и тепловых нагрузок. Для исключения создания избыточных напряжений в возвратном трубопроводе, в предшествующем уровне техники известно соединение соединительных труб в возвратном трубопроводе с поверхностями соприкосновения, способствующими обеспечению некоторой подвижности труб относительно друг друга. Тем не менее такие поверхности соприкосновения увеличивают риск утечек в соединениях между соединительными трубами. В предшествующем уровне техники известно использование уплотнительных колец, выполненных из ковкого железа или стали, для обеспечения уплотнения между поверхностями соприкосновения смежных труб в трубопроводе. Тем не менее создание полностью уплотненных соединений между поверхностями соприкосновения посредством жестких уплотнительных колец, выполненных из металла, является затруднительным.

Описанный выше трубный узел, известный ранее из документа SE 535677 C2, противодействует этим недостаткам, поскольку этот трубный узел оснащен поверхностью соприкосновения, которая, находясь в состоянии соединения с поверхностью соприкосновения соединительной трубы, способствует обеспечению подвижности между поверхностями соприкосновения и, таким образом, подвижности между трубным узлом и соединительной трубой. Эта подвижность по существу предотвращает возникновение напряжений между трубным узлом и соединительной трубой, когда они подвержены воздействию механических и тепловых нагрузок. Несмотря на то, что поверхность соприкосновения трубного узла и поверхность соприкосновения соединительной трубы расположены подвижно по отношению друг к другу, они могут относительно хорошо предотвращать утечки газообразной среды. Тем не менее, благодаря существованию трубчатого гибкого уплотнительного элемента, может быть обеспечено полностью уплотненное соединение между трубным узлом и соединительной трубой. Соответственно, трубный узел этого типа может создавать так называемый расширительный стык с соединительной трубой и посредством этого обеспечивать так называемое двойное уплотнение, поскольку в случае образования трещины или тому подобного в трубчатом гибком уплотнительном элементе, трубчатое тело внутри него обеспечивает дополнительную защиту.

Несмотря на то, что трубный узел, описанный в SE 535677 C2, хорошо выполняет свою функцию, существует естественная потребность в его некотором улучшении.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является разработка трубного узла описанного выше типа, который улучшен по меньшей мере в некотором отношении по сравнению с трубными узлами этого типа предшествующего уровня техники.

Эта цель достигается согласно изобретению посредством разработки такого трубного узла с признаками, изложенными в отличительной части п.1 формулы изобретения.

Поскольку упомянутое средство для прикрепления фланцевого элемента уплотнительного элемента к фланцевому элементу в соединительной трубе выполнено с возможностью обеспечения газонепроницаемого соединения между трубным узлом и упомянутой соединительной трубой, и образования, посредством взаимного прикрепления упомянутых фланцевых элементов, только контактного соединения трубного узла с упомянутой соединительной трубой, трубный узел имеет очень простую конструкцию, поскольку трубчатое тело трубного узла не нужно приспосабливать к какой либо части соединительной трубы, что, в свою очередь, способствует упрощению установки и снятия трубного узла по отношению к соединительной трубе, по сравнению с такими трубными узлами предшествующего уровня техники.

Согласно одному варианту осуществления изобретения трубчатое тело имеет концевые секции с внешними окружными поверхностями, которые по окружности упираются во внутреннюю поверхность стенки фланцевых элементов трубного узла. Таким образом, в трубном узле достигается хорошая функция двойного уплотнения, без необходимости взаимодействия трубчатого тела с какой-либо частью упомянутой соединительной трубы.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, фланцевые элементы уплотнительного элемента имеют фланцевые поверхности, выполненные с возможностью, в упомянутом состоянии прикрепления, упирания во фланцевые поверхности упомянутого фланцевого элемента в упомянутой соединительной трубе. Таким образом, плотное соединение между трубным узлом и соединительной трубой может быть обеспечено посредством упомянутого фланцевого элемента.

Согласно другому варианту осуществления изобретения упомянутые фланцевые поверхности уплотнительного элемента выполнены с возможностью прохождения по существу под прямым углом или под прямым углом к продольному прохождению трубчатого тела. Такая конструкция фланцевого элемента способствует установке и снятию трубного узла по отношению к соединительным трубам.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, упомянутое средство содержит кольцевой уплотнительный элемент, у упомянутого прикрепления фланцевого элемента уплотнительного элемента к фланцевому элементу в соединительной трубе, выполненный с возможностью сжатия между фланцевыми элементами для обеспечения упомянутого газонепроницаемого соединения между трубным узлом и соединительной трубой, причем упомянутый уплотнительный элемент представляет собой уплотнительное кольцо. Таким образом, может быть с высокой надежностью достигнуто газонепроницаемое соединение между упомянутыми фланцевыми элементами и, следовательно, между трубным узлом и соединительной трубой, посредством взаимного прикрепления фланцевых элементов.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, упомянутые фланцевые элементы упомянутых уплотнительных элементов выполнены с возможностью образования одного конца трубного узла, посредством прохождения дальше, чем упомянутое трубчатое тело, в направлении от упомянутого первого конца к упомянутому второму концу уплотнительного элемента. Это означает, что трубчатое тело, в случае соединения трубного узла с соединительной трубой, не достает до упомянутой соединительной трубы, благодаря чему установка и снятие являются очень простыми в ограниченных пространствах, поскольку в этом случае трубный узел и соединительная труба могут быть соединены и разделены без необходимости вставления какой-либо части в какую-либо другую часть.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, упомянутое средство содержит элементы, выполненные с возможностью прикрепления упомянутых фланцевых элементов друг к другу через винтовое соединение. Это, в сочетании с предшествующим вариантом осуществления, упрощает установку и снятие. Во время снятия нужно только ослабить винтовое соединение, после чего трубный узел может быть поднят от соединительной трубы поперечно по отношению к последней.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, трубчатый гибкий уплотнительный элемент выполнен в форме сильфона, благодаря чему он может быть согнут по существу во всех направлениях, а также может упруго изменяться в длину. Таким образом, сильфонный уплотнительный элемент обеспечивает большинство типов взаимных перемещений между трубным узлом и соединительной трубой. Таким образом, сильфонный уплотнительный элемент преимущественно сконструирован таким образом, чтобы он мог сопротивляться воздействию высоких давлений и высоких температур в газообразной среде. Таким образом, сильфонный уплотнительный элемент преимущественно выполнен из металлического материала с подходящими свойствами.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, упомянутое неподвижное расположение трубчатого гибкого уплотнительного элемента снаружи трубчатого тела содержит сварочное соединение.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, трубный узел оснащен упомянутым гибким уплотнительным элементом у обоих концов упомянутого трубчатого тела. Таким образом, установка и снятие трубного узла по отношению к соединительным трубам с обоих концов становятся очень простыми для выполнения, поскольку трубный узел выполнен с возможностью соединения с соответствующими соединительными трубами только через один фланцевый элемент.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, трубный узел выполнен с возможностью составления части трубопровода для рециркуляции отработавших газов, причем этот трубопровод по меньшей мере частично прикреплен к двигателю внутреннего сгорания. Трубопроводы для рециркуляции отработавших газов проходят между горячей стороной двигателя внутреннего сгорания, где выпускаются отработавшие газы, и холодной стороной двигателя внутреннего сгорания, где воздух впускается в двигатель внутреннего сгорания. Таким образом, трубопровод удобно прикреплять к двигателю внутреннего сгорания. Следовательно, трубопровод для рециркуляции отработавших газов подвержен воздействию вибраций от двигателя внутреннего сгорания. Трубопровод для рециркуляции отработавших газов также подвержен воздействию большой тепловой нагрузки, поскольку отработавшие газы имеют высокую температуру. По этой причине, трубный узел согласно настоящему изобретению хорошо подходит для использования в качестве компонента трубопроводе для рециркуляции отработавших газов, поскольку он эффективно предотвращает образование напряжений, вызванных механическими и тепловыми нагрузками. Трубный узел, согласно другому варианту осуществления изобретения, преимущественно выполнен с возможностью установки в трубопровод, между отводящей трубой, принимающей отработавшие газы из выпускного трубопровода в двигателе внутреннего сгорания, и трубой, которая содержит клапан системы рециркуляции отработавших газов. Тем не менее трубный узел также может быть установлен в других положениях в трубопроводе.

Также изобретение относится к автомобильному транспортному средству с трубным узлом согласно настоящему изобретению для рециркуляции отработавших газов от двигателя № внутреннего сгорания транспортного средства.

Другие преимущества и преимущественные признаки изобретения изложены далее в описании.

Краткое описание чертежей

Ниже описан иллюстративный вариант осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - часть трубопровода для рециркуляции отработавших газов в двигателе внутреннего сгорания;

Фиг. 2 - вид в разрезе соединения между трубным узлом согласно одному варианту осуществления изобретения и соединительной трубой в форме отводящей трубы трубопровода с Фиг. 1; и

Фиг. 3 - конструкция трубного узла согласно одному варианту осуществления изобретения, который подходит для расположения в трубопроводе типа, показанного на Фиг. 1.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

На Фиг. 1 показана часть трубопровода 1 для рециркуляции отработавших газов к схематично показанному двигателю 2 внутреннего сгорания, например дизельному двигателю, в показанном также схематично автомобильном транспортном средстве 3, например в грузовике. Трубопровод 1 содержит отводящую трубу 4 для принятия отработавших газов от непоказанного выпускного трубопровода двигателя внутреннего сгорания. Рециркулированные отработавшие газы в трубопроводе 1 направляются от отводящей трубы 4 к трубному узлу 5. От трубного узла 5 отработавшие газы направляются к трубе 6, содержащей клапан системы рециркуляции отработавших газов. После этого рециркулированные отработавшие газы направляются к непоказанному охладителю системы рециркуляции отработавших газов, в котором они охлаждаются перед смешиванием с воздухом и направлением обратно в двигатель внутреннего сгорания. Трубопровод 1 направляет рециркулированные отработавшие газы от горячей стороны двигателя внутреннего сгорания, где находится выпускной трубопровод, к холодной стороне двигателя внутреннего сгорания, где в двигатель внутреннего сгорания всасывается воздух. Отводящая труба 4 прикреплена к двигателю 2 внутреннего сгорания посредством множества крепежных элементов 7, например болтов. Труба 6, содержащая клапан системы рециркуляции отработавших газов, также прикреплена к двигателю внутреннего сгорания посредством множества крепежных элементов 8, которые могут быть болтами.

Во время работы двигателя внутреннего сгорания, трубопровод 1 подвергается воздействию вибраций от двигателя внутреннего сгорания и тепловым нагрузкам от горячих отработавших газов. Отработавшие газы в дизельном двигателе могут иметь температуру в диапазоне 600-700°C. В этом случае, трубный узел 5 составляет соединение между отводящей трубой 2 и трубой 6 с клапаном системы рециркуляции отработавших газов. Трубный узел 5, показанный на Фиг. 1, относится к типу предшествующего уровня техники, описанному в SE 535677 C2, и разъемно соединен с соединительной секцией 4a отводящей трубы 4 с помощью первого хомута 9 с клиновой лентой. Трубный узел 5 содержит первый трубчатый гибкий уплотнительный элемент 10, который обеспечивает отсутствие утечки отработавших газов из соединения между трубным узлом 5 и отводящей трубой 4. У противоположного конца трубный узел 5 соединен с соединительной секцией 6a трубы 6, которая содержит клапан системы рециркуляции отработавших газов, с помощью второго хомута 11 с клиновой лентой. Трубный узел 5 содержит второй трубчатый гибкий уплотнительный элемент 12, который обеспечивает отсутствие утечек отработавших газов из соединения между трубным узлом 5 и трубой 6, которая содержит клапан системы рециркуляции отработавших газов.

На Фиг. 3 показана конструкция трубного узла 20 согласно одному варианту осуществления изобретения, причем этот трубный узел выполнен с возможностью применения на трубопроводе, показанном на Фиг. 1, в качестве альтернативы показанному там трубному узлу 5. На Фиг. 2 показана в поперечном разрезе конструкция трубного узла 20 у одного из его концов, у которого он соединен с соединительной секцией, соответствующей соединительным секциям 4a и 6a, показанным на Фиг. 1, в соединительной трубе 21. Внешний вид трубного узла 20 является одинаковым на обоих этих концах. Трубный узел имеет трубчатое тело 22, у каждого конца которого предусмотрен трубчатый, гибкий и имеющий форму сильфона уплотнительный элемент 23, 24, который у первого конца 25, 26 неподвижно закреплен посредством сварочного соединения 50 снаружи трубчатого тела 22, а у второго конца 42 имеет фланцевый элемент 27, 28. Фланцевый элемент 27, 28 имеет фланцевые поверхности 29, выполненные с возможностью упирания во фланцевые поверхности 30 фланцевого элемента 31 в соединительной трубе при прикреплении соединительной трубы 21 к трубному узлу 20. Такое прикрепление выполняется через болтовое соединение 32.

При прикреплении фланцевых элементов уплотнительного элемента к фланцевому элементу в соединительной трубе, кольцевой уплотнительный элемент в форме уплотнительного кольца 33 выполнен с возможностью сжатия между фланцевыми элементами, для осуществления газонепроницаемого соединения между трубным узлом 20 и соединительной трубой 21. Трубчатое тело 22 имеет концевые секции 34 с внешними окружными поверхностями 35, которые по окружности упираются во внутреннюю поверхность 36 стенки фланцевого элемента 27, 28 трубного узла. Таким образом, достигается заданное уплотнение, которое обеспечивает сохранение уплотнения даже в случае возникновения повреждения, такого как трещина, в сильфонном уплотнительном элементе 23, 24.

Фланцевый элемент 27 сильфонного уплотнительного элемента 23 выполнен с возможностью образования одного конца трубного узла 20 посредством прохождения дальше, чем трубчатое тело 22, в направлении от первого конца 25 у сварочного соединения 50 к противоположному концу 42 уплотнительного элемента, посредством чего трубчатое тело 22 остается внутри сильфонного уплотнительного элемента и не выступает в какую-либо соединительную трубу 21 у соединения трубного узла 20 с такой соединительной трубой.

Благодаря инновационной конструкции трубного узла 20, его возможно отсоединять относительно соединительных труб, таких как отводящая труба 4 и труба 6 на Фиг. 1, посредством ослабления болтовых соединений у соответствующих концов трубного узла, и затем поднимания его в направлении, поперечном его продольной протяженности, как обозначено стрелкой 40 на Фиг. 2. Таким образом, трубный узел не нужно изгибать для достижения этого, поскольку никакая часть трубного узла в установленном состоянии не выступает в соединительную трубу или наоборот, и при этом достигается надежная функция двойного уплотнения трубного узла.

Очевидно, что изобретение ни коим образом не ограничено описанным выше вариантом осуществления, и специалисту в данной области техники будут понятны его многочисленные возможные изменения, без отхода от объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к трубному узлу для расположения в трубопроводе для газообразной среды. Устройство содержит трубчатое тело (22), трубчатый гибкий уплотнительный элемент (23), который на первом конце (25) неподвижно установлен снаружи трубчатого тела и который на втором конце (42) содержит фланцевый элемент (27). Фланцевый элемент (27) выполнен с возможностью съемного прикрепления к фланцевому элементу (31) в соединительной трубе (21) в трубопроводе, для того чтобы, когда фланцевые элементы прикреплены друг к другу и трубный узел соответственно соединен с соединительной трубой, обеспечивать перемещение между трубчатым телом и соединительной трубой за счет гибкости уплотнительных элементов. Взаимное прикрепление фланцевых элементов (27, 31) образует только контактное соединение трубного узла (22) с соединительной трубой (21). 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Трубный узел (20), выполненный с возможностью установки в трубопроводе для газообразной среды и содержащий:

- трубчатое тело (22),

- трубчатый гибкий уплотнительный элемент (23, 24), который на первом конце (25) неподвижно установлен снаружи трубчатого тела, а на втором конце (42) содержит фланцевый элемент (27, 28), и

- средство (32), выполненное с возможностью съемного прикрепления фланцевого элемента (27) уплотнительного элемента к фланцевому элементу (31) в соединительной трубе (21) в трубопроводе, для того чтобы, когда фланцевые элементы прикреплены друг к другу и трубный узел (20) соответственно соединен с соединительной трубой, обеспечивать перемещение между трубчатым телом (22) и соединительной трубой (21) за счет гибкости уплотнительных элементов (23),

причем упомянутое средство для прикрепления фланцевого элемента уплотнительного элемента к фланцевому элементу (31) в соединительной трубе (21) выполнено с возможностью обеспечения газонепроницаемого соединения между трубным узлом (20) и соединительной трубой и образования, посредством взаимного прикрепления фланцевых элементов (27, 31), только контактного соединения трубного узла (20) с соединительной трубой (21), отличающийся тем, что трубчатое тело (22) имеет концевые секции (34) с внешними окружными поверхностями (35), которые по окружности упираются во внутреннюю поверхность (36) стенки фланцевых элементов (27) трубчатого элемента.

2. Трубный узел по п.1, отличающийся тем, что фланцевый элемент (27) уплотнительного элемента имеет фланцевые поверхности (29), выполненные с возможностью, в состоянии прикрепления, упирания во фланцевые поверхности (30) фланцевого элемента (31) в соединительной трубе (21).

3. Трубный узел по п.2, отличающийся тем, что фланцевые поверхности (30) уплотнительного элемента (23, 24) выполнены с возможностью прохождения под по существу прямым углом или под прямым углом к продольному прохождению трубчатого тела (22).

4. Трубный узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что упомянутое средство содержит кольцевой уплотнительный элемент (33), выполненный с возможностью, при прикреплении фланцевого элемента (27) уплотнительного элемента к фланцевому элементу (31) в соединительной трубе (21), сжатия между фланцевыми элементами для обеспечения газонепроницаемого соединения между трубным узлом (20) и соединительной трубой (21).

5. Трубный узел по п.4, отличающийся тем, что уплотнительный элемент (33) представляет собой уплотнительное кольцо.

6. Трубный узел по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что фланцевый элемент (27) уплотнительного элемента (23, 24) выполнен с возможностью образования одного конца трубного узла посредством прохождения дальше, чем трубчатое тело (22), в направлении от первого конца (25) ко второму концу (42) уплотнительного элемента (27).

7. Трубный узел по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что упомянутое средство содержит элементы (32), выполненные с возможностью прикрепления фланцевых элементов (27, 31) друг к другу посредством винтового соединения.

8. Трубный узел по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что трубчатый гибкий уплотнительный элемент (23, 24) выполнен в форме сильфона.

9. Трубный узел по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что неподвижная установка трубчатого гибкого уплотнительного элемента (23, 24) снаружи трубчатого тела (22) включает сварочное соединение (50).

10. Трубный узел по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он оснащен гибким уплотнительным элементом (23, 24) на обоих концах трубчатого тела.

11. Трубный узел по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью образования части трубопровода (1) для рециркуляции отработавших газов, причем трубопровод по меньшей мере частично прикреплен к двигателю (2) внутреннего сгорания.

12. Трубный узел по п.11, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью установки в трубопровод (1) между отводящей трубой (4), принимающей отработавшие газы из выпускного трубопровода в двигателе внутреннего сгорания, и трубой (6), которая содержит клапан системы рециркуляции отработавших газов.

13. Транспортное средство, отличающееся тем, что оно содержит трубный узел (20) по любому из пп.1-12 для рециркуляции отработавших газов от двигателя (2) внутреннего сгорания в транспортном средстве (3).