Разъемное соединение трубопроводов для теплоносителей Советский патент 1987 года по МПК F16L19/00 

Изобретение относится к машияост- роению, в частности к устройствам для герметизации стыка соединяемых элементов - труб, работающих в условиях циклического изменения температуры.

Целью изобретения является обеспечение герметизации соединения труб при циклическом изменении температуры за счет постоянства контактных напряжений в паре.

На чертеже схематически изображено уплотнение высокотемпературного соединения.

Уплотнение состоит из кольцевого уплотнительного элемента 1 в виде цилиндрической втулки с уплотнитель- ной поверхностью 2, входящей в контакт с уплотняемой поверхностью 3 трубы 4 с резьбой. Труба 4 резьбой связана с полумуфтой 5 трубы 6, которая содержит уплотняемую поверхность 7. Полумуфта 5 имеет кольцевую расточку 8, в которой установлена с- зазором фигурная втулка 9 с наружным кольцевым выступом 10, на котором выполнена уплотнительная поверхность 11. Внутри фигурной втулки 9, ниже

няемой поверхности 11 по уплотняемой поверхности 13, на внутреннем бурте 12, получает в сечении растягивающие напряжения.

Участок полумуфты 5 от резьбы до уплотняемой поверхности 7 получает в сечении также растягивающие напряжения. Величина этих напряжений не должна быть выше допустимых значений для материала полумуфты и регулируется моментом затяжки уплотнения, а также путем подбора сечения втулок 1 и 9, входящих в уплотнение.

Рассмотрим работу уплотнения при

10

15

20

изменении температуры от обычной температуры, при которой происходит монтаж, до температуры рабочей жидкости (теплоносителя), прокачиваемой по трубам с учетом того, что гладкая 1 и фигурная 9 втулки выполнены из идентичных материалов. Поскольку втулка 1 и втулка 9 контактируют друг с дру гом и эксплуатируются в одинаковых 25 условиях, то они получают одинаковый нагрев. Термическое удлинение втулки 1 направлено в сторону уплотняемой поверхности 13 на внутреннем кольцевом выступе 12. Термическое удлинение места расположения наружного кольце- ,,, фигурной втулки 9 направлено в ту же вого выступа 10, выполнен внутренний сторону. При равенстве площадей попе- кольцевой выступ 12 с уплотняемой речных сечений втулки 1 и фигурной поверхностью 13, на которую опирается втулки 9 необходимо учитывать то.

втулка 1.

Монтаж уплотнения и его работа в соединении осуществляется в следующей последовательности.

Втулку 1 устанавливают внутри фигурной втулки 9 до контакта с уплотняемой поверхностью 13 внутреннего кольцевого выступа 12. Уплотнение в сборе устанавливается в кольцевой расточке 8 трубы 6 с посадкой уплот- нительной поверхности 11 на уплотняемую поверхность 7 трубы 6. Трубу 4 вкручивают в полумуфту 5 трубы 6 до контакта уплотняемой поверхности 3 трубы 4 с уплотнительной поверхностью 2 втулки 1.

Момент закручивания трубы 4 в полумуфту 5 трубы 6 выбирается таким, чтобы обеспечить предварительный зажим уплотненр«я с достижением на уплотняемых поверхностях 7,3 и 13 необхо димых контактных напряжений, обеспечивающих герметичность соединения. При этом втулка 1 получает в своем сечении сжимающие напряжения, а фи- ,гурная втулка 9 на участке от уплот.

83488 2

няемой поверхности 11 по уплотняемой поверхности 13, на внутреннем бурте 12, получает в сечении растягивающие напряжения.

Участок полумуфты 5 от резьбы до уплотняемой поверхности 7 получает в сечении также растягивающие напряжения. Величина этих напряжений не должна быть выше допустимых значений для материала полумуфты и регулируется моментом затяжки уплотнения, а также путем подбора сечения втулок 1 и 9, входящих в уплотнение.

Рассмотрим работу уплотнения при

10

15

изменении температуры от обычной температуры, при которой происходит монтаж, до температуры рабочей жидкости (теплоносителя), прокачиваемой по трубам с учетом того, что гладкая 1 и фигурная 9 втулки выполнены из идентичных материалов. Поскольку втулка 1 и втулка 9 контактируют друг с дру гом и эксплуатируются в одинаковых 25 условиях, то они получают одинаковый нагрев. Термическое удлинение втулки 1 направлено в сторону уплотняемой поверхности 13 на внутреннем кольцевом выступе 12. Термическое удлинение ,,, фигурной втулки 9 направлено в ту же сторону. При равенстве площадей попе- речных сечений втулки 1 и фигурной втулки 9 необходимо учитывать то.

35

40

что длина втулки 1 больше длины фигурной втулки 9 на величину, сравнимую с величиной участка длины полу- ( муфты 5 от резьбы до уплотняемой поверхности 7.

Абсолютное термическое удлинение втулки 1 при этом больше абсолютного термического удлинения фигурной втулки 9 на величину термического удлинения участка полумуфты 5 от резьбы до уплотнительной поверхности 7 при той - же температуре. В этом случае происходит дополнительное поджатие и рост контактных напряжений в месте контакта втулки 1 с уплотняемыми поверхностями 3 и 7 соответственно труб 4, 6 и полумуфты 5.

По мере прогрева труб 4 и 6 и полумуфты 5 происходит их термическое удлинение. При этом участок полумуфты 5 на участке между резьбой и уплотняемой поверхностью 7 получает термическое удлинение. Это приводит к уменьшению сжимающих напряжений во втулке 1 и растягивающих напряжений в фигурной втулке 9 до первоначально50

55

312834884

го значения, полученного при сборке тов-ого соединения свинчивяемых труб соединения. При этих условиях и про- с уплотняемыми поверхностями и уплот- исходит эксплуатация уплотнения стыка нения между ними, отличающе- соединяемых труб 4 и 6. После оста- е с я тем, что, с целью обеспечения новки в подаче теплоносителя происхо- 5 герметизации соединения при цикличес- дит остывание скважины и колонны ком изменении температуры, уплотнение труб. При этом происходит одновремен- состоит из фигурной втулки с наружным нее остывание и термическое изменение и внутренним кольцевыми выступами и размеров уплотнения - гладкой втулки цилиндрической втулки, установленной 1 и фигурной втулки 9 с сохранением 0 внутри фигурной втулки с возможностью необходимых контактных напряжений и взаимодействия одним концом с уплот- уплотняемых поверхностях. При повторной няемой поверхностью одной из труб, подаче теплоносителя происходит указан- а другим концом-с внутренним кольце- ный процесс работы уплотнения.Уплотне- вым выступом фигурной втулки, причем ние может быть использовано неоднократнс.5 фигурЯая втулка наружным кольцевым Формула изобретения выступом образует герметичное соедиРазъемное соединение трубопроводов нение с уплотняемой поверхностью дру- для теплоносителей, состоящее из муф- гой трубы.

Изобретение позволяет решить проблему герметизации стыков соединяемых труб трубопровода .при циклической закачке высокотемпературного теплоносителя. Разъемное соединение включает соединяемые посредством полумуфты трубы и уплотнение,.состоящее из кольцевого уплотнительного элемента в виде втулки, входящей в контакт с уплотняемой поверхностью 3 трубы 4. На уплотняемой поверхности трубы 6 установлена с зазором относительно внутренней поверхности трубы 6 фигурная втулка 9 с наружным 10 и внутренним 12 кольцевыми выступами, Наружным кольцевым выступом 10 фигурная втулка 9 опирается на уплотняемую поверхность 7 трубы 6. На внутренний кольцевой выступ 12 фигурной втулки 9 опирается гладкая втулка 1 с о бра- зованием герметичного соединения. При затягивании соединений образуется герметичное уплотнение на контакте втулки 1 с уплотняемой поверхностью трубы 4 фигурной втулки 9 - ее наружным кольцевым выступом 10 с уплотняемой поверхностью 7 трубы 6 и уплотняемой поверхностью в контакте гладкой втулки 1 с внутренней поверхностью кольцевого выступа 12 фигурной втулки 9. Втулка 1 и фигурная втулка 9 нахо- дятсй в одинаковых температурных условиях, что обуславливает одинаковое их термическое удлинение, а следовательно, обеспечивается постоянство контактных напряжений в уплотнении при циклическом изменении температуры в сопряжений. 1 ил. (rt tC 00 со 4 ОС 00