Ниппельное соединение трубопроводов Советский патент 1991 года по МПК F16L17/00 

Изобретение относится к области приборостроения, преимущественно аналитического, и может использоваться в экспериментальной ядерной физике, физике твердого тела, химии, биологии, медицине и других областях науки и техники для работы в системах с ультрачистыми веществами.

Цель изобретения - повышение надежности соединения при работе в системах с ультрачистыми веществами посредством уменьшения натекания остаточных газов из технологических полостей и зазоров между элементами соединения.

На фиг.1 изображено ниппельное соединение трубопроводов с двумя прокладками, общий вид; на фиг,2 - узел I на фиг.1; на фиг 3 - узел II на фиг.1.

Ниппельное соединение содержит изготовленные из нержавеющей стали штуцер 1, ниппель 2 с конической поверхностью 3 и лысками 4 и 5 под ключ, трубопровод б с конической поверхностью 7 и внутренним рабочим объемом 8, вакуум-плотный шов 9 ниппеля и трубопровода, накидную гайку 10 с упругим элементом 11, диагностическим отверстием 12 и гальваническим покрытием 13 и 14 медью, а также изготовленное из бескислородной меди и подвергнутое отжигу в вакууме кольцо 15, прерывистый шов 16 на открытом внешнем торце ниппеля и трубопроводе, гнезда 17 и 18 кольца, прокладки 19 и 20.

Конические поверхности 3 и 7 ниппеля и трубопровода сформированы совместно до наложения шва 9. Такая форма кромок уменьшает нагрузку шва 9 при работе соединения в системах с высоким избыточным давлением. Вакуум-плотный шов 9 и прерывистый шов 16 наложены посредством ар- гонно-дуговой сварки, глубина каждого шва не превышает толщины стенки трубопровода. Гнезда 17 и 18 выполнены в виде кольцевых канавок квадратного сечения, ширина канавок составляет примерно третью часть толщины кольца 15, Диаметр индиевой проволоки - заготовки прокладок 19 и 20 - равен глубине гнезд 17 и 18. Площадь сечения упругого элемента 11 выбрана из расчета возможности создания необходимого для герметизации соединения усилия сжатия кольца 15 при работе узла с избыточным давлением рабочего вещества (рабочий объем 8) 15 МПа. Длина упругого элемента 11 - ширина резьбовой канавки накидной гайки 10 -удовлетворяетусловию компенсации различия температурных колебаний размеров элементов соединения при работе узла в интервале температур от -200 до +300°С. Место размещения лысок 4

и 5 под ключ на хвостовике ниппеля 2 выбрано так, что расстояние от ближайших к гайке кромок лысок до торца гайки меньше длины сопряжения пары штуцер - гайка па величину, равную сумме толщины кольца и двух- трех шагов резьбы гайки 10. Прерывистый шов 16 имеет три участка разрыва, размещенных равномерно по поверхности трубопровода, длина каждого разрыва

0 сравнима с длиной прилегающих участков шва. Шов 16 предохраняет вакуум-плотный шов 9 от разрушающих нагрузок, источник которых связан с деформациями трубопровода.

5Соединение работает следующим образом.

Каждая сборка ниппельного соединения выполняется с соблюдением правил вакуумной гигиены в следующей

0 последовательности

На ниппель 2 устанавливается кольцо 15 с вмонтированными в него прокладками 19 и 20, причем прокладка 19 всегда находится на ближайшей к штуцеру 1 стороне

5 кольца 15, предохраняя кольца 15 от нанесения забоин. Затем осуществляется стыковка штуцера 1 и ниппеля 2 с фиксацией взаимного положения посредством накидной гайки 10. На лыски 4 и 5 ниппеля уста0 навпивается ключ, с помощью которого предохраняется от прокручивания ниппель 2 относительно штуцера 1 при завинчивании накидной гайки 10, контролируя при этом усилие сжатия кольца 15 Пекле этого

5 осуществляется герметизация узла, проверяется герметичность соединения и сохранность шва 9 посредством вакуумных испытаний узла с помощью гелиевого reue- искателя - по натеканию гелия в

0 объем 8 через диагностическое отверстие 12 и участки разрыва шва 16, проверяется герметичность уплотнения при избыточном давлении гелия в рабочем объеме 8 - по натеканию гелия из рабочегс объема в ат

5 мосферу через диагностическое отверстие 12 и участки разрыва шва 16

Разборка ниппельного соединения осуществляется следующим образом.

На лыски 4 и 5 устанавливается ключ, с

0 помощью которого предохраняется от прокручивания ниппепь 2 относительно штуцера 1. По мере свинчивания накидной гайки 10 ее торец достигает установленную в лыски головку ключа, при этом гайка создает

е необходимое для удаления ниппеля 2 осевое усилие, причем расстыковка штуцера 1 и ниппеля 2 достигается в таком состоянии пары штуцер - гайка, когда до полного свинчивания гайки 10 остается два-три витка резьбы, что предохраняет выброс ниппеля 2

под дейстпцрм остаточного изб:лочнои давления рабочего пеи е-ств р o6te 1 8

Повторная сборка узпз ппонодится по спе замены использованных 15 и прокладок 19 и 20 нг нопые.

Рабочее состояние соединен и л достигается Q результате следующих взаимодействий между элементами узлз. Резьбогзая пара связана через медное, покрытие поверхности резьбы гайки - покрытие 13, три этом локоытие выполняет функцию смазки, исключая необходимость использования смазочных материалов - потенциальных за- грззненгй рабочего объема 8 Мсталличе- кое покрытие 14 уменьшает гпечие между ниппелем 2 и накидной гайкой 10, ю дохра- няя от ра фушения шов 9. Сжэ-; не кольиа 15 приводит, в первую очередь, к герметизации гнезд 17 и 18 а такте зачора .между штуцером 1 и ниппелем 2 в зоне оа&сиего объема 8 - внутренний зазор По меге сжатия кольца 15 объем гнезд 1 Р меньша- ится с одноврем -иным вытеснс; иом из исто газов посредство - растекания чндиевых прокл лок 19 и 20 Датьнеишее сжттие кольца 15 приводит к инжзкции индия Б оставшиеся микрозазоры между кольцом 15 и уплотняемыми поверхностями штуцера 1 и ниппеля 2 с вытеснением из чих газоэ вплоть до выхода индия во внутренний за- зор.

Формула изобретения 1 Ниппельное соединение тпубопров ДОР БКЛЮЧР ощее UJTV iej, нильель тр /Р1О - ровод, вa уум-плотныи и ов иаспднуп гайку, металлическое сльио устачсрлзн- ное в замкнутое пространство 1ежду лем и штуцером, о т л и ч ч ю i( с е с я тем, что, с целью повышения НР СА-ОСГП nnw

pa jore в системах с улырачистмми вещее г- пами посредством уменкшения натекания остаточных газов из технологических полостей и зазоров между элементами соедине- н«я, оно снабжено по меньшей мере двумя прокладками, установленными в замкнутое пространство, а на поверхностях кольца, при/.егэющих к ниппелю и штуцеру, выполнены гнезда, в которых размещены указанные прокладки, выполненные из металла с меньшей жесткостью, чем материал кольца, при этом на ниппеле и трубопроводе выполнены внутренние кромки, контактирующие друг с другог., на которые наложен вакуум- плот ный шов.

2.Соединение поп 1,отличаю щее- с я тем, что ниппель со штуцером, кольцо и прокладки выполнены соответственно из нержавеющей стали, бескислородной меди и индия, а на поверуности накидной гайки выполнено покрытие из металла более мягкого чем материал самой гайки, на выходе ре.бы которой установлен упругий элемент и зыполнечо диагностическое отверстие

3Соединение полп.1 и2,отличаю- и е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, на хвостовике ниппеля выполнены лыски под ключ, расстояние от которых до торца гайки меньше длины сопряжения пары штуцер - гайка.

4Соединение по пп 1 -3, отличающееся тем, что кромки ниппеля и трубоп- ровсда в зоне их контакта имеют форму конуса

5.Соецинениепот 1-4, отлива ю- щ е е : я тем, что на огкрытомтооце ниппеля и трубопроводе выполнен прерывистый свапной UJOE.

Изобретение позволяет повысить надежность и расширить функциональные возможности ниппельного соединения трубопроводов при работе в системах с ультра- чисты ми веществами посредством уменьшения натекания остаточных газов из технологических полостей и зазоров между элементами. Металлическое кольцо 15 установлено в замкнутое пространство между ниппелем (Н) 2 и штуцером 1. Две прокладки размещены в гнездах, выполненных на по15 10 13 11 I / 7 3 72 fa верхностях кольца 15 Прокладки выполнены из металла с меньшей жесткостью, чем материал кольца 15 На Н 2 и трубопроводе 6 выполнены внутренние кромки, контактирующие друг с другом, на к-рые наложен вакуум-плотный шов 9. Коомки имеют форму конуса. Н 2 со штуцером 1, кольцо 15 и прокладки выполнены соответственно из нержавеющей стали, бескислородной меди, индия. На поверхности накидной гайки 10 выполнено покрытие из металла более мягкого чем материал гайки 10, на выходе резьбы к-рой установлен упругий элемент 11 и выполнено диагностическое отверстие 12. На хвостовике Н 2 выполнены лыски под ключ расстояние от к-рых до торца гайки 10 меньше длины сопряжения пары штуцер - гайка. На открытом торце Н 2 и трубопровода 6 выполнен прерывистый сварной шов 16. 4 з.п.ф-лы, 3 ил. 11 СП С СЛ СП СЛ о XI Г6

J

фиэ Z

Я

15

фиг.З