Устройство для соединения относительно вращающихся коаксиальных трубопроводов Советский патент 1985 года по МПК F16L27/08 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для транспортировки жидких нагревательных сред под давлением при температуре среды до 300 С и давлении до 50 кгс/см по относительно вращающимся краксиальньм трубопроводам и может быть использовано для транспортировки охлаждающих сред к охлажденным подвижным элементам электродуговых сталеплавильных пече и качающихся мартеновских печей.

Целью изобретения является повышение срока службы устройства за счет установки дополнительного функционального узла, вступающего в работу при выходе из строя основног функционального .узла.

На чертеже изображено устройство продольный разрез.

Устройство содержит конец внутреннего трубопровода 1, расположенный в раструбе наружного трубопровода 2 таким образом, что между внутренней цилиндрической поверхностью раструба трубопровода 2 и наружной цилиндрической поверхностью конца трубопровода 1 образуется кольцевой зазор. В кольцевом зазоре размещаются нажимное 3 и опорное А кольца, уплотнительная набивка 5 и кольцевой элемент 6. Нажимное кольцо 3 имеет коническую расточку и фиксируется от осевого смещения к концу трубопровода 1 и проворачивания относительно последнего разрезным пружинным стопорным кольцом 7.

Опорное кольцо 4 имеет паз, в-который входит штифт 8, жестко соединенный с раструбом трубопровода 2 и предотвращающий проворачивание опорного кольца 4 относительно уплотнительной набивки 5 с целью исключения возможности скручивания последней .

Кольцевой элемент 6 имеет коническую проточку под стопорное кольцо 9. Кольца 3 и 4 при устранении зазора 6 образуют пяту и подпятник подшипника скольжения. Устройство содержит также резьбовую втулку 10 и установленные последовательно резьбовую крышку 11, упорную втулку 12, стакан 13, шарики 14 и сигнальную планку 15.

Резьбовая втулка 10 одним концом примыкает к кольцевому элементу 6, а вторым сочленяется по резьбе с

крьпикой 1 1 , соединенной болтовым соединением со стаканом 13. Резьбовое соединение втулки 10 с крьшкой 11 необходимо для регулировки зазора S при сборке, которой принимается меньшим на 2 мм конструктивного зазора 5f между торцами втулки 12 и стакана 13. Втулка 10 имеет дренажное отверстие 16 и кольцевой буртик 17, предназначенные для предотвращения попадания транспортируемой среды к шарикам 14 в случае ее просачивания через уплотнительную набивку. Упорная втулка 12, располагаемая на конце трубопровода 1 с одной стороны, имеет коническую расточку под стопорное кольцо 18, назначение которого аналогично назначению стопорного кольца 7, а с другой стороны на торце - V-образную кольцевую канавку, являю-. щуюся беговой дорожкой для шариков 14,

Стакан 13 на внутренней торцовой поверхности также ответную V-образную кольцевую канавку.

Шарики 14 закладываются в беговую дорожку без сепаратора с зазором между последними шариками,

меньшим диаметра шарика. Собран-.

ные воедино элементы 11-14 устройства образуют упорный шарикоподшипниковый узел с закладными шариками. Сигнальная планка 15, расположенная с внешней стороны стакана 13, крепится на трубопроводе 1 с помощью болта и устанавливается с зазором УЗ по отношению к торцу стакана 13, равным 0,2-0,5 мм, с целью

предотвращения Трения при относительном вращении стакана и планки. Сигнальная планка предназначена для визуального наблюдения за степенью износа элементов (3, 4, 12,

13 и 14) устройства, расположенных во внутренних, недоступных для осмотра полостях. Сигнальная план- ка 15 может быть выполнена в виде устройства типа конечный выключате-ль, установленного, например, таким образом, чтобы оно срабатывалось при выдвижении конца трубопровода 1 относительно торца стакана 13 на величину зазора 6., . Это

позволит исключить необходимость

визуал;ьного наблюдения и обеспечить автоматическую сигнализацию технического состояния элементов устройства. Сочленение элементов 10-14

устройства, располагаемых на конце трубопровода 1 с раструбом второго трубопровода 2, осуществляется с помощью накидного фланца 19, шпилечного соединения 20 и приварного фланца 21.

Р1акидной фланец 19 устанавливается на цилиндрическую проточку на стакане 13 и упирается в кольцевой буртикJ приварной фланец 21 приваривается к раструбу трубопровода 2.

Шпилечное соединение 20 предназначено для предварительной подтяжки уплотнитеЛьной набивки и одновременной передачи осевого усилия от конца трубопровода 1.К раструбу трубопровода 2.

Устройство работает следующим образом.

При транспортировании рабочей среды под давлением возникают осевые усилия, стремящиеся раздвинуть концы трубопроводов 1 и 2 в противоположных направлениях. Эти усилия через стопорное кольцо 18 передаются на втулку 12 и далее через элементы 14, 13, 19, 20 и 21 устройства на раструб трубопровода 2, образуя таким образом замкнутую уравновешенную систему сил. По мере износа и(или) приработки беговых дорожек втулки 12 и стакана 13 и шариков 14 зазор fij уменьшается, одновременно зп 1еньшается зазор 5 и увеличивается зазор 5 так как конец первого трубопровода 1 вьщвигается наружу. Разница между величинами зазора rf (первоначальная и после определенной наработки устройства ) определяет степень износа и приработки беговых дорожек втулки 12 .стакана 13 и шариков 14. При уменьшения зазора «Jj. ДО нуля или близкого

к нулю значения зазора также уменьшатся до нуля . а зазор Sj увеличится на такую же величину. Указанное увеличение зазора Sj послужит сигналом того, что шарикоподшипниковый узел, образуемый элементами 18, 11, 12, 13 и 14, утратил работоспособность и в работу вступил упорный подшипник скольжения, образуемый

элементами 3, А и 7. В этом случае шарикоподшипниковый узел из работы следует исключить.

Это достигается тем, что гайки шпилевого соединения отпускаются

до положения, когда кольцевой элемент 6 своим скосом упрется в стопорное кольцо 9. Одноврзменно соответственно передвигается сигнальная планка 15, имеющая продольный паз

под крепежный болт. Начиная с этого момента, сигнальная штанка определяет степень износа элементов 3 и 13 упорного подшипника скольжения. В этом положении осевое усилие от конца трубопровода 1 стопорного кольца 7 передается на кольцо 3 и далее через кольцо 4, уплотнительную набивку 5, элементы 6 и 9 на раструб трубопровода 2, образуя

таким образом замкнутую уравновешенную систему сил. При этом уплотнительная набивка постоянно подясимается осевым усилием, пропорциональным внутреннему усилию транспортируемой среды, т.е. таким образом осуществляется подтяжка уппотнительной набивки.

Указанный режим работы предлааемого устройства является резервным для предотвращения аварийных ситуаций при выходе из строя основного шарикоподшипникового узла.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ВРАЩАЮЩИХСЯ КОАКСИАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, расположенных с образованием кольцевого зазора между их цкпиндрическини поверхностями, в котором размещены уплотнительная набивка взаимодействующая через кольцевой элемент с грундбуксой и средство для автоматического поджима набивки в виде нажимного кольца, установленного на внутреннем трубопроводе, и опорного кольца, отличающеес я тем, что, с целью повьпяения срока службы устройства, оно снабжено шариками, стопорным элементом и упорной втулкой, зафиксированной на внутреннем трубопроводе, а грундбукса выполнена в виде соединенных по резьбе втулки и стакана, между которыми размещена упорная втулка, шарики размещены в зазоре между обращенными один к другому торцами упорной втулки и стакана с образованием подшипника качения, при этом нажимное кольцо установлено с зазором По отношению к основному кольцу, равным или меньшим зазора между упорной втулкой и стаканом, причем стопорный элемент установлен на конце наружного трубопровода с возможностью контакта с кольел цевым элементом при выборе зазора между нажимным и опорным кольцами. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, с целыо исключения скручивания набивки, опорное кольцо зафиксировано от проворота относительно наружного трубоел провода . 3.Устройство по пп., 1 и 2, о тСП личающееся тем, что, с целью предотвращения попадания среды в подшипник качения, втулка выполнена с дренажным отверстием и кольцевым буртиком, выступающим со CTojJOHM внутреннего трубопровода. 4.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что, с целью обеспечения контроля технического состояния устройства, оно снабжено сигнальной ппанкой, установленной на внутреннем трубопроводе с зазором относительно торца стакана.