Уплотнительное устройство для испытания труб давлением Советский патент 1993 года по МПК G01M3/02 G01N3/12 

, Изобретение относится к уплотнитель- н|ой технике и может быть использовано как уплотнительное устройство к стендам для испытания внешним давлением труб раз- л|лчного диаметра.

; Известно уплотнительное устройство с воздействием внешнего давления на испы- цилиндрическую деталь в виде само- у|Ьлотняющегося сальника.

, Однако это устройство обладает чрезмерной громоздкостью ввиду наличия в нем набора большого количества самоуплотнявшихся сальниковых манжет, что оправды- тем, что данный узел используется дЬя уплотнения под большим давлением движущихся деталей - штоков буровых насосов.

Для испытания труб внешним давлением такое устройство требует на переналадку (сборку, разборку) много времени и является вследствие этого нетехнологичным.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является уплотнительное устройство для испытания труб давлением, включающее цилиндрический корпус, установленные внутри него коаксиально ему втулку и разделительное кольцо, два кольцевых уплотнения, размещенные между торцами втулки и разделительного кольца, первое - со стороны корпуса, второе - с внутренней стороны, и упорный элемент, закрепленный на корпуXI

ю

ы ю

го

сё и контактирующий со свободным торцом втулки.

Преимущество устройства как и предыдущего в том, что для герметизации используется не только усилие предварительного натяга, но и давление уплотняемой среды, которая, поступая в иону уплотнений, прижимает их к стенкам корпуса устройства и трубы.

Однако данное устройство обладает рядом существенных недостатков. Устройство не обеспечивает надежной герметизации давлении свыше 50 кг/см2, так как давление на одну манжету не должно превышать 35-40 кг/см, а при использовании пакета манжет теряется эффект уплотнения за счет давления внутри испытательной камеры, усложняется конструкция.- Устройство нетехнологично в эксплуатации. Сборка происходит прямо в корпусе подетально, что приводит дополнительной затрате времени и не позволяет проверить качество сборки до испытаний визуально.

Цель изобретения - повышение надежности герметизации и удобства сборки и разборки.

Указанная цель достигается тем, что в уплотнительиом устройстве, включающем цилиндрический-корпус, установленные внутри него, коаксиально ему втулку и разделительное кольцо, два кольцевых уплотнения, размещенные между торцами втулки и разделительного кольца, первое со стороны корпуса, второе - с внутренней стороны, и упорный элемент, закрепленный на корпусе и контактирующий со свободным торцем втулки, в отличие от прототипа - втулка имеет на торце кольцевой паз, а разделительное кольцо имеет кольцевой выступ на торце между уплотнениями, размещенный в этом пазу, и связано с упорным элементом или втулкой посредством резьбовых соединений с возможностью осевого перемещения.

Наилучший результат по повышению надежности герметизации получен при выполнении, поверхностей контакта разделительного кольца и втулки с уплотнениями конусными и расходящимися друг от друга: поверхности контакта с первым уплотнением - в сторону корпуса, а со вторым уплотнением - в сторону оси корпуса.

Сочетание указанных признаков в одном решении предложено впервые. Отдельные признаки предлагаемого устройства использованы в известных устройствах. Устройство содержит все доотличительные признаки предложенного устройства. Однако это устройство содержит большее количество уплотняющих деталей, чем

предлагаемое, вследствие чего имеет пониженную надежность и более сложный монтаж - демонтаж. Принцип поджатия эластичного элемента при помощи двух конических элементов и внутренней поверхности испытуемой трубы известен. Однако в данном устройстве для уплотнения используется только предварительное поджа- тие, вследствие чего это устройство также

имеет низкую надежность. Но в целом совокупность известных по отдельности отличи- тельных признаков предлагаемого технического решения приводит к неожиданному результату: количество отказов уплотнительного устройства в условиях герметизации больших наружных давлений и многократного немашинного монтажа - демонтажа увеличивается не менее, чем на 33%, что является неожиданным для специалиста. Такой скачок надежности уплотни- тельного устройства является результатом взаимодействия отличительных признаков, составляющих новую совокупность.

В сравнении с прототипом предлагаемое техническое решение позволяет сократить время сборки и разборки уплотнительного устройства, повысить производительность испытания труб и надежность при высоких давлениях.

Следовательно, заявляемое решение обеспечивает получение положительного эффекта.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, установленной внутри него коаксиально ему втулки-2 с кольцевым пазом для входа кольцевого выступа разделительного кольца 3, двух кольцевых уплотнений 4 и 5 размещенных между торцами втулки 2 и разделительного кольца 3, упорного элемента 6, неподвижно закрепленного на кор- пусе 1 болтами 7 и контактирующего со свободным торцом втулки 2. Упорный элемент 6, разделительное кольцо 3 и втулка 2 соединены между собой болтами 8 с возможностью осевого перемещения втулки 2,

Разделительное кольцо 3 и втулка 2 с уплотнениями 4, 5 выполнены конусными и расходящимися друг от друга: поверхность

контакта с уплотнением 4 - в сторону корпуса 1, а с уплотнением 5 - в сторону оси корпуса 1.

Уплотнительное устройство собирается на упорном элементе б с установленными

болтами 8, на которые одевается втулка 2 и уплотнительные элементы 4 и 5, затем болты завинчиваются в глухие резьбы раздели- тельного- кольца 3, так чтобы разделительная часть кольца 3 вошла в кольцевой паз втулки 2. Собранный узел

надевается на трубу 9 и вставляется в корпус 1, на котором закрепляется болтами 7. Уплотнительное устройство работает следующим образом. Перед началом испытания трубы 9 внешним давлением, т.е. подачи давления Р во внутреннюю полость корпуса 1, в уплотнениях 4, 5 создается предварительный гарантированный натяг, обеспечивающий герметичность уплотнений 4, 5 от проникновения рабочей среды при повышении давления внутри корпуса 1. Предварительный натяг достигается передачей усилий уплотнениям 4,5 при завинчи- в$нии болтов 8 через перемещение разделительного кольца 3 относительно

0

втулки 2 и сжатия уплотнений 4, 5 конусными поверхностями разделительного кольца 3 и втулки 2, В процессе испытаний трубы 9, в корпус 1 подается соответствующее давление Р, которое осуществляет дополнительное поджатие уплотнений за счет перемещения разделительного кольца 3 и болтов 8, проходящих свободно через втулку 2, причем втулка 2 поджимается к уплотнениям 4, 5 упорным элементом б. закрепленным неподвижно болтами 7 на корпусе 1.

Конусные поверхности обеспечивают дополнительное усилие поджатия уплотнений 4, 5.

Формула изобретения 1. Уплотнительное устройство для испытания труб давлением, включающее цилиндрический корпус, установленные внутри него коаксиально ему втулку и разделитель- нор кольцо, два кольцевых уплотнения, размещенные между торцами втулки и разделительного кольца первое со стороны корпуса, второе - с внутренней стороны, и упорный элемент, закрепленный на корпусе и контактирующий со свободным торцом втулки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности герметизации и удобства сборки и разборки, втулка имеет

на торце кольцевой паз, а разделительное кольцо имеет кольцевой выступ на торце между уплотнениями, размещенный в этом пазу, и связано с упорным элементом или втулкой посредством резьбовых соединений с возможностью осевого перемещения. 2. Устройство поп.1.отлйчающее- с я тем, что поверхности контакта разделительного кольца и втулки с уплотнениями выполнены конусными и расходящимися друг от друга: поверхности контакта с первым уплотнением - в сторону корпуса, а со вторым уплотнением - в сторону оси корпуса .