Разъемное фланцевое соединение пластмассовых цилиндрических труб Советский патент 1992 года по МПК F16L23/00 

Изобретение относится к технологии переработки армированных пластмасс методом намотки и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при необходимости обеспечения герметичного и высоконадежного соединения между собой криогенных цилиндрических труб или оболочек из армированной пластмассы.

Целью изобретения является повышение герметичности соединения и надежности его работы при криогенных температурах.

На фиг. 1 показано разъемное фланцевое соединение труб из пластмассы; на фиг. 2 - участок, где осуществляется герметизация стыка труб при транспортировке через их внутреннюю полость находящихся под давлением криогенных жидкостей.

Разъемное соединение содержит соединяемые трубы 1 из пленочного пластика, фланцевые утолщения 2, внутренние опорные кольца 3, 4 цилиндрическую резьбовую втулку 4, накидные гайки 5, конические запорные полукольца 6, кольцевой уплотнительный элемент 7, остроугольные канавки 8 в плоских торцах фланцевых утолщений трубы, усилительную подмотку 9 однонаправленным материалом.

На жесткую технологическую оправку лентой полиимидной пленки типа ПМФ-352

Х|

iO

го

5

О

с тонкослойным фторопластовым покрытием по винтовой линии наматывают с натяжением много слоев материала до получения расчетных толщин цилиндрической и фланцевой частей трубы. Далее наматываютнесколькослоевтермоусаживающейся кремнеземной ленты и оправку с намотанными слоями подвергают нагреву до 300-350°С. Под воздействием температуры и давления от термоусаживающейся ленты фторопластовое покрытие на обеих сторонах полиимидной ленты размягчается и сплавляется друг с другом, образуя монолитный многослойный материал. При этом сама полиимидная лента, имеющая более высокую температуру плавления остается неизменной и сохраняет свои высокие механические характеристики. После остывания материала образуется многослойный пластик в виде трубы с утолщениями на основе фторопласта, армированного полиимидной пленкой 1 и 2. При помощи последующей механической обработки прямо на оправке оформляются окончательные размеры фланцевых утолщений и остроугольных каналов в торцах фланцев 8 под уплотняющий кольцевой элемент. Затем производят дополнительную подмотку однонаправленным композиционным материалом 9, его последующую термическую обработку при более низких температурах (порядка 170-180°) и снятие готовой трубы с оправки. КЛТР такой трубы примерно равен 21 . Для изготовления цилиндрической резьбовой втулки 4 выбирают материал с КЛТР, превышающим по величине вышеуказанное значение, например алюминий. Уплотнительный кольцевой элемент 7 и внутренние опорные кольца 3 вы- полняют, наоборот, из материала с меньшим КЛТР, чем у трубы из полиимид- ного пленочного пластика, например из нержавеющей стали типа 12х18Н10Т.

Более высокая герметичность и надежность работы при криогенных температурах предложенной конструкции соединения двух пластмассовых труб может быть объяснена следующим образом.

При контакте деталей соединения с криогенными жидкостями и газами происходит уменьшение их линейных размеров пропорционально КЛТР материалов, использованных для изготовления деталей. Во время затяжки накидных гаек 5 на резьбовой втулке 4 уплотнение кольцевого элемента 7 и остроугольных канавок 8 в торцах фланцевых утолщений 2. При охлаждении до - 200°С и ниже наиболее значительно уменьшается диаметр цилиндрической

резьбовой втулки, в результате чего появляется давление на наружные цилиндрические поверхности фланцевых утолщений. В то же время диаметры уплотнительного

кольцевого элемента 7 и опорных кольцевых втулок 3 стремятся уменьшиться на меньшую величину, чем соприкасающиеся с ними диаметры соответствующих участков фланцевых утолщений труб. В связи с этим

при глубоком охлаждении материал фланцев все сильнее сжимается между наружной резьбовой втулкой, уплотнительным элементом и внутренним опорным кольцом, что и способствует повышению герметичности

стыка и надежности работы соединения. Тем более, что экспериментально доказанное двухкратное увеличение прочности пленочного пластика при (-253)°С и дополнительная намотка трубы однонаправленным композиционным материалом также значительно способствует повышению прочности и надежности работы предлагаемого соединения.

Формула изобретения

Разъемное фланцевое соединение пластмассовых цилиндрических труб,содержащее трубы с наружной силовой оболочкой из однонаправленного композиционного материала и фланцевыми утолщениями на краях, опорные кольцевые втулки, вставленные в концы труб, цилиндрическую резьбовую втулку с двумя накидными гайками на торцах, охватывающую фланцы труб, между торцами которых расположен кольцевой уплотнительный элемент и конические полукольца, соприкасающиеся одной стороной с коническими поверхностями фланцевых утолщений, а другой-с накидными гайками, отличающееся тем, что, с целью

повышения герметичности соединения и надежности его в работе при криогенных температурах, трубы и их фланцевые утолщения выполнены из многослойного пластика на основе полиимидной пленки с

фторопластовым покрытием, цилиндрическая резьбовая втулка выполнена из материала с коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР) большим КЛТР материала охватываемых фланцевых

утолщений, в торцах последних выполнены остроугольные канавки, кольцевой уплотни- тельный элемент имеет в сечении равнобедренный треугольник с тупым углом при вершине и размещен в остроугольных канавках фланцевых утолщений, при этом опорные кольцевые втулки и кольцевой уп- лотнительный элемент выполнены из материала с КЛТР меньшим КЛТР материала фланцев.

Использование: для обеспечения герметичного и высоконадежного соединения между собой криогенных цилиндрических труб или оболочек из армированной пластмассы. Сущность изобретения: трубы (1) выполнены с наружной силовой оболочкой (9) из однонаправленного композиционного материала и фланцевыми утолщениями (2) на краях. Опорные кольцевые втулки (3) вставлены в концы труб (1). Цилиндрическая резьбовая втулка (4) с двумя накидными гайками (5) на торцах охватывает фланцы, между торцами к-рых расположен кольцевой уплотнительный элемент (7). Конические полукольца (6) соприкасаются одной стороной с коническими поверхностями утолщений (2), другой - с гайками (5). Трубы (1) и утолщения (2) выполнены из многослойного пластика на основе полиимидной пленки с фторопластовым покрытием. Втулка (4) выполнена из материала с коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР) большим КЛТР утолщений (2), в торцах к- рых выполнены остроугольные канавки. Элемент (7) имеет в сечении равнобедрен- ныйтреугольник ступым углом при вершине и размещен в канавках. Втулки (3) и элемент

five. 2

в