Телескопическое гибкое трубное соединение Советский патент 1988 года по МПК F16L27/04 

Изобретение относится к машиностроению, к классу телескопических гибких трубных соединений, а именно газопроводов испытательных -станций тепловых двигателей.

Целью изобретения является упрощение конструкции и улучшение эксплуатационных свойств трубного соединения за счет уменьшения мест сопряже- НИИ и исключения необходимости под- .тяжки соединения.

На фиг.1 изображено телескопическое гибкое трубное соединение, продольный разрезJ на фиг.2 - исполнение трубного соединения с фланцем} на фиг.З - аэродинамические характеристики трубного соединения.

Телескопическое гибкое трубное соединение для выпуска отработавших газов тепловых двигателей на испытательных станциях содержит три участка 1, 2 и 3 труб, последовательно соединенных с кольцевыми зазорами и посредством шарниров 4 и 5. Свободный конец участка 1 трубного соединения свободно одевается на патрубок 6 выпускного коллектора двигателя (фиг.1) или выполняется с фланцем 7 (фиг.2) с дальнейшим наживлением его на шпильки 8 фланца 9 вьтускного коллектора двигателя. Свободный конец участка 3 трубного соединения вьтол- нен с диффузором 10 и жестко соедине со стендовой системой 11 выпуска от- работавших газов.

Кольцевые зазоры Д участков 1-3 сопрягаемых труб и шарниры 4 и 5 обеспечивают две степени свободы трубного соединения, требуемую гиб- кость и быстросъемность соединения, а прорези 12 участка 3 трубного соединения обеспечивают телескопическое перемещение участков 1 и 2 относительно оси трубного соединения.

Телескопическое гибкое трубное соединение определяется из следуюш 1х соотношений:

d,/d,. 0,80-0,98; 1,/d; 2;

3 0,1; , 0,1,

что соответствует коэффициенту гидравлического сопротивления трубного соединения 0,39-0,41 соответственно (фиг.З), где d - внутренний диаметр патрубка вьтускного коллектора двига теля {,-. внутренние диаметры участков 1-3 трубного соединения; d - внутренний диаметр участка трубы стендовой системы выпуска отрабо5

0

5

0

5

0 5

0

з

тавших газов (ОГ), b(j, J - ширина перекрытий при сопряжении соответственно патрубка вьтускного коллектора двигателя с участком 1, последнего с участком 2, участка 3 с участком 2 трубного соединения; f - толщина стенки тpyбыj IM J 4 длины участков труб соответственно первого, второго, третьего и участка трубы с диффузором. Коэффициент гидравлического сопротивления трубного соединения во всех случаях следует определять по отношению к скоростному напору ОГ на выходе из патрубка выпускного коллектора двигателя.

Телескопическое гибкое трубное соединение работает следуюшям образом.

До начала испытания двигателя на испытательной станции собирают трубное соединение. Для этого участки 1 и 2 труб соединяются между собой с диаметрально противоположных сторон посредством двух цилиндрических штифтов-шарниров 4, головки которых привариваются к наружной поверхности участка 2 трубы. Участок 2 трубы соединяется с диаметрально противоположных сторон с участком 3 трубы посредством двух цилиндрических шпилек- шарниров 5, с которыми взаимодействуют прорези 12 участка 3 трубы. Затем трубное соединение жестко закрепляется со стороны диффузора на стендовой системе 11 выпуска отработавших газов (ОГ). В дальнейшем участок 1 трубного соединения свободно одевается на цилиндрическую поверхность (в варианте исполнения - на шпильки 8 фланца 9) патрубка 6 вьтускного коллектора двигателя. После запуска двигателя под действием скоростного напора через трубное соединение и стендовую систему 11 отработавшие газы выбрасываются в атмосферу.

Конструкция трубного соединения гарантирует вакуумное течение ОГ внутри соединения при определенном соотношении внутренних диаметров участков 1-3 труб, аэродинамические характеристики которых выбираются из условий: djd п., 0,80-0,98; l;/d; 2; 60,1; 0,1 (см. фиг.З).

Величины l;/d;i2; 0,1, определяют значения Гидравлических сопротивлений участков 1-3 труб и выбраны экспериментальным путем с учетом среднестатических величин гидравлических сопротивлений эксплуатируемых в промышленности трубных соединений.

Величина f ёО,1 определяет границу максимальных гидравлических потерь трубного соединения. При величине ,1 соотношение , растет и предел применения телескопического гибкого трубного соединения уменьшается из-за сложности использования тонкостенных участков труб, так как связано с усложнением технологии их изготовления и снижения эксплуатационных характеристик.

Как показывают графики на фиг.З при соотношении внутренних диаметров участков 1-3 труб , «: 0,80 суммарное гидравлическое сопротивление трубного соединения больше скоростного напора струи ОГ, вследствие чего внутри участков 1-3 возникает избыточное давление, которое приводит к загазованности помещения испытательных станций (ИС).

Расчеты показывают, что соотношение dfi/dfui «i 0,8 на практике применяться не должно, так как в этом случае течение ОГ внутри участков труб происходит под избыточным давлением и газы могут проникать в помещение испытательной станции (ИС). При соотношении d(,/df,, 0,8 внутри труб создается, разрежение и наружный воздух через кольцевые зазоры д участков труб подсасывается вовнутрь трубного соединения, появляются дополнительные гидравлические потери на трение отработавших газов внутри зазоров и на смешение холодного наружного воздуха из помещения ИС с горячими ОГ. Однако эти потери очень малы, их величины при заданных параметрах соединения не превышают 0,5-1% и практического влияния на работу трубного соединения оказывать не могут.

Соотношение внутренних диаметров участков 1-3 труб ,, 0,98 выбирается из условия потребной реальной толщины стенок участков труб, обеспечивающей достаточную жесткость при монтаже и эксплуатации конструкции трубного соединения.

Выбор нижней границы соотношения внутренних участков 1, 2 и 3 труб

5

0

5

0

5

0

5

0

.| 0,80 производится по первому участку трубного соединения, на котором возникает наибольший распо- лагаемьш напор струи ОГ и наибольшее гидравлическое сопротивление трубного соединения.

Формула изобретения

Телескопическое гибкое трубное соединение, преимущественно для выпуска отработавших газов тепловых двигателей на испытательных станциях, содержащее последовательно соединенные участки труб, причем свободный конец одного из крайних участков труб предназначен для взаимодействия с выпускным коллектором двигателя, другой крайний участок трубы свободным концом жестко соединен со стендовой системой вьтуска отработавших газов, средний участок трубы выполнен телескопическим и свободные концы его шарнирно соединены с концами соответствующих крайних участков труб, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения ее эксплуатационных свойств, свободный конец крайнего участка трубы, со стороны стендовой системы выполнен с диффузором, свободный конец крайнего участка трубы, со стороны выпускного коллектора двигателя установлен с возможностью осевого перемещения, а соединение имеет три последовательно соединенных с кольцевыми зазорами участка труб и определяется из соотношений:

djd,. 0,80-0,98; 1 ;/d ; б2;

.1;

где d| - внутренний диаметр предыдущего участка трубы, мм; d 1 - внутренний диаметр последующего участка трубы, мм длина i-ro участка трубы,

MMJ

суммарный коэффициент гидравлического сопротивления диффузора,

суммарньм коэффициент гидравлического сопротивления стендовой системы выпуска отработавших газов.

Гсм

о

If

/4°

W

Изобретение относится к области машиностроения, к классу телескопических гибких трубных соединений, а именно к газопроводам испытательных ста:нций. Целью изобретения является упрощение конструкции и улучшение эксплуатационных свойств трубного соединения. Телескопическое гибкое трубное соединение преимущественно для выпуска отработавших газов тепловых двигателей на испытательных станциях содержит три последовательно соединенных с кольцевыми зазорами участка труб, свободньй конец одного из крайних участков трубы установлен с возможностью осевого перемещения по патрубку выпускного коллектора двигателя. Свободный конец другого крайнего участка трубы выполнен с диффузором и жестко соединен со стендовой системой выпуска отработавших газов, а средний участок трубы соединен с концами соответствующих крайних участков труб посредством шарниров и выполнен телескопическим. Трубное соединение выбирается по определенным соотношениям параметров, обеспечивающим во всех стыках участков труб разрежение (вакуумное давление), в результате чего исключается проникновение газов двигателя из внутренней полости трубного соединения в рабочую зону помещения испытательной станции. 3 ил. (Л 00 | со i;o Oi

«о

J

п «м

S

м

12

/

If

d2

Фиг.1

иг.2