Виброизолирующее компенсационное соединение трубопровода Советский патент 1991 года по МПК F16L51/04 

hA(0,004-0,3)B, где B(D-d)/2 - толщина стенки муфты.

Упругие слои 12 муфты 4 связаны с жесткими армирующими слоями 11 и фланцами 2 и 3, например, склеиванием и могут быть выполнены на основе высокомолекулярных соединений, обладающих определенными эластичными свойствами, например специальной резины или термо- эластопластов с модулем сдвига G материала упругих слоев и модулем объемного сжатия К в следующих диапазонах:

G 0,12-2,3 МПа; К 0,9-4,3 ГПа

Упругие материалы с указанными характеристиками являются слабосжимаемыми, так как их коэффициент Пуассона близок к 0,5, и свойство сжимаемости, определяющее способность упругого элемента выдерживать большие сжимающие нагрузки, проявляется только при сжатии тонких слоев. Степень тонкослойности определяется величиной параметра тонкослойности равного отношению толщины упругого слоя hy к толщине стенки муфты.

Возможный диапазон изменения параметра тонкослойности:

,1-102...4,9.102, б/р.

Размеры муфты 4 определяются соотношением

|j 0,07-0,72,

где L - длина муфты Ьлпд+ Ьэпэ, где ПА, пэ - соответственно число жестких армирующих и упругих слоев;

D - внешний диаметр упругого элемента, а соотношение толщин единичных жестких армирующих Ьд и упругих hy слоев равно

пА/г.,07-18,2,

В

h3

где В - толщина стенки муфгы.

Стяжной узел предназначен для создания в упругой муфте 4 предварительного натяга, необходимого для того, чтобы исключить возможность ее работы на растяжение при возможных осевых знакопеременных нагрузках,

Предварительное натяжение создается путем затяжки крепежных элементов 7. Вспомогательные упругие элементы 8 представляют собой пакеты соединенных один с другим, например, склеиванием чередующихся жестк /ix армирующих 14 и упругих 15 слоев.

Слои пакета выполнены плоскими, а сам пакет имеет форму цилиндра. Такие вспомогательные упругие элементы имеют малую поперечную жесткость и способны выдерживать большие нагрузки сжатия. Число N вспомогательных упругих элементов 8 не менее трех и расположены они равномерно по окружности, центр которой находится на оси трубопровода. В предельном случае N

0 вспомогательных упругих элементов 8 могут быть заменены одним вспомогательным упругим элементом, имеющим форму полого цилиндра и представляющим собой пакет, соединенных один с другим, плоских чере5 дующихся жестких армирующих и упругих слоев с фланцами. Жесткие армирующие слои вспомогательных упругих элементов могут быть выполнены металлическимим, например из стали или латуни, а упругие

0 слои - из специальной резины.

В стяжном узле опорные упругие элементы 8 могут быть выполнены в виде полых цилиндров, через которые проходят крепежные элементы 7. Их поджатие осущест5 вляется независимо один от другого гайками. Стяжной узел может быть выполнен в виде тросов 16, соединяющих фланцы трубопровода 1 и осуществляющих предварительный натяг упругой муфты 4 при малой

0 поперечной жесткости. Натяжение тросов 16 производится с помощью винтов 17 и гаек 18, а концы тросов заделаны стандартным способом. Число тросов не менее трех.

Соединение трубопровода работает

5 следующим образом.

Упругая муфта 4, выполненная в виде пакета плоских чередующихся жестких армирующих и упругих слоев с указанными физико-механическими и конструкционны0 ми параметрами, имеет малую поперечную жесткость, т.е. малую жесткость связи при смещении фланцев один относительно другого в поперечном направлении, и выдерживает большие силы сжатия в направлении,

5 перпендикулярном плоскости слоев. При этом поперечная жесткость упругой муфты практически не зависит от давления рабочей среды в трубопроводе, так как из-за наличия жестких армирующих слоев упру0 гие слои деформируются независимо один от другого, модуль сдвига материала упругих слоев слабо зависит от гидростатическо- го давления, а возникающие в упругих слоях при загрузке давлением главные напряже5 ния быстро убывают при удалении от внутренней поверхности. Это позволяет с помощью таких упругих элементов обеспечить эффективную виброизоляцию поперечных вибрационных сил, передаваемых от фланца 2 на фланец 3 в условиях высокого

внутреннего давления в трубопроводе и при компенсации возможных квазистатических перемещений фланцев трубопровода один относительно другого в поперечном направлении.

Герметичность соединения достигается установкой между фланцами трубопровода и фланцами упругой муфты предварительно поджатых уплотнений.

Недопустимую работу упругой муфты на растяжение в условиях возможных знакопеременных осевых нагрузок в трубопроводе исключает разгрузочный узел, создающий в упругой муфте предварительный натяг, заведомо больший возможных растягивающих усилий или деформаций. Причем во всех описанных конструкциях разгрузочного узла его поперечная жесткость мала, что исключает шунтирование упругой муфты 4.

Формула изобретения

Виброизолирующее компенсационное соединение трубопровода, содержащее установленную между торцами соединяемых труб упругую муфту, состоящую из монолит0

5

0

но скрепленных между собой чередующих ся кольцевых слоев эластомера и армироп ки, и силовые стяжные элементы, связанные с трубами через упругие опорные элементы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет снижения уровня передаваемой через муфту поперечной составляющей вибрации при использовании эластомера с модулем сдвига, равным 0,12-2,3 МПа, и модулем объемного сжатия, равным 0,9-4,3 ГПа. размеры муфты связаны следующими соотношениями:

0,07-0,72,

где L - длина муфты;

D - ее наружный диаметр,

R -Ьэ В где В -толщина стенки муфты;

Ј - параметр тонкослойности. равный

0,1

,9

10

-2

25

h3 - толщина слоя эластомера, при этом пэ(0,054-14,2)Ьа, где ha - толщина слоя армировки.

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить надежность труИзобретение относится к машиностроению, а именно к трубопроводным системам, и может быть использовано в качестве компенсационного соединения трубопроводов, подвергающихся воздействию вибрации в различных агрегатах и установках. Цель изобретения - повышение надежности трубопровода за счет снижения уровня передаваемой через муфту поперечной составляющей вибрации при использовании эластомера с модулем сдвига, равным 0,12-2,3 МПа, и модулем объемного сжатия, равным 0,9-4,3 ГПа. На фиг. 1 показано соединение трубопровода, разрез; на фиг. 2 - упругая муфта, разрез; на фиг. 3 - присоединение муфты к трубе; на фиг. 4 - стяжные элементы в виде болтов; на фиг. 5 - стяжные элементы в виде тросов с резьбовым натяжением. Устройство состоит из труб 1 с фланцами 2 и 3, упругой соединительной муфты 4, бопроводов, находящихся под воздействием вибрационных нагрузок. Виброизолирующее компенсационное соединение трубопровода содержит упругую муфту 4, зажатую между торцами труб 1 и состоящую из чередующихся кольцевых слоев эластомера и жестких армирующих слоев. Обжатие муфты 4 осуществляется крепежными элементами 7 через упругие опорные элементы 8. Муфта 4 обладаетзначительной осевой жидкостью и малой жесткостью при радиальном сдвиге ее торцов, что обеспечивает возможность компенсации поперечных смещений труб при высоких виброизолирующих свойствах. В описании приведены соотношения размеров элементов муфты. 5 ил. стяжного узла, состоящего из обечайки 5, крышки 6, крепежных элементов 7 и вспомогательных упругих опорных элементов 8, а также уплотнений 9. Упругая соединительная муфта 4 состоит из фланцев 10 и пакета плоских чередующихся слоев 11 жесткой ар- мировки и эластомерных слоев 12. Поджа- тие уплотнений 9 производится болтами 13. Вспомогательные упругие опорные элементы 8 также состоят из пакета плоских чередующихся слоев 14 жесткой армировки и упругих эластомерных слоев 15. Жесткие армирующие слои 11 муфты 4 могут быть выполнены металлическими (сталь, латунь, титан и др.) или из композиъ ционных материалов, например, на основе синтетических и натуральных тканей или на основе графитовых волокон и эпоксидных смол. Оптимальные толщины hA жестких армирующих слоев находятся в диапазоне fe О 00 ю VJ ск

Ч

777/,

V/YA

т 1

Фиг,-/

Ј Мф

Ъ Мф

у/бтъ,

i

Ј

ot

9U6891

Фиг. 5