Сферическое соединение труб Советский патент 1978 года по МПК F16L27/06 

1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в разъемных соединениях труб, главным образом, подводных трубопроводов, подвергающихся воздействию больших нагрузок.

Известно разъемное сферическое соединение труб, содержащее заключенные на их концах охватываемый утолщенный наконечник и охватывающую его муфту, а также взаимодействующий с муфтой и наконечником патрон. При этом сопряженные рабочие поверхности наконечника, муфты и патрона также выполнены сферическими с одинаковым радиусом сфеРы 1.

Недостатки указанного соединения состоят в затруднительности его монтажа и обслуживания в связи с необходимостью преодоления больших нагрузок, обусловленных огромным давлением воды, без выполнения этих операций соответствующими приспособлениями.

Цель изобретения,- облегчение монтажа и обслуживания.

Это достигается тем, что предлагаемое соединение снабжено жестко закрепленным на муфте кожухом и установленным в нем кольцом с червячным венцом, соосно установленным и взаимодействующим с патроном и червяком.

При этом кольцо может быть выполнено с внутренней резьбой и снабжено скользящей обоймой, имеющей наружную резьбу и коническую торцовую поверхность, взаимодействующие соответственно с резьбой кольца и с ответной конической поверхностью секторов патрона при осевом перемещении обоймы за счет вращения кольца. Обойма выполнена с проточками на внутренней и наружной поверхностях, в которых установлены уплотнения, а полость,

ограничейная поверхностями муфты и кожуха, заполнена смазывающей и антикоррозионной жидкостью. Кольцо может быть выполнено с кулачками по внутренней поверхности, а каждый из секторов патрона - с ответными кулачками по внешней поверхности, причем кольцо и

патрон установлены концентрично н в одной плоскости.

Результатом изобретения является разработка новых разъемных и автономных соединеНИИ для труб, позвол;)ющих водолазам осуществлять под водой нх стыковку, которые должны выдерживать значительные нагрузки, даже если эти трубы имеют дефект выравнивания. Стягивание патрона червяком, воздействующим на зубчатый венец, позволяет уменьшить

усилие, необходимое для стяжки или ослабления соединения вручную, такил образом, чтобы эти операции могли выполняться водолазами.

Разборка соединения возможна даже после длительного нахождения под водой в связи с тем, что червяк и зубчатый венец размещены в герметичном кожухе, заполненном жидкой смазкой, предохраняющей их от коррозии.

На фиг. 1 и 2 представлено соединение согласно основному варианту выполнения, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 3 и 4 - соединение согласно второму варианту исполнения, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 5 - соединение согласно другому варианту исполнения, поперечный разрез.

Описываемое соединение для труб состоит из охватываемого наконечника 1, выполненного в виде шаровой цапфы 2, вставленной в охватывающую муфту 3.

Цапфа 2 и муфта 3 закреплены на концах труб 4 и 5 и позволяют соединять их встык для образования участков подводного трубопровода. Наличие шаровой цапфы позволяет в таком соединении стыковать между собой две трубы, оси которых образуют угол до 20°. Муфта 3 жестко связана с фланцем 6, имеющим наружную резьбу, на которой навинчено резьбовое кольцо 7, жестко связанное с фланцем 8. Фланец 6, кольцо 7 и фланец 8 образуют незамкнутый цилиндрический кожух, который охватывает муфту 3 и вставленную в нее щаровую цапфу 2. Фланец 8 имеет центральное отверстие, диаметр которого превыщает диаметр шаровой цапфы 2, в результате чего последняя может вставляться в .муфту и выни.маться из нее.

Соединение содержит фиксирующий патрон 9, размещенный внутри кожуха, ограниченного кольцом 7 и фланцами 6 и 8, и закрепленный внутри этого кожуха. Этот патрон состоит, например, из щести губок 10 в виде кольцевых секторов, разделенных щеля.уи, обеспечивающими их перемещение по радиусу и сжатие шаровой цапфы 2.

Кольцо 7 и внешняя часть муфты 3 ограничивают кольцевое пространство, в которо.м скользит обойма II. Патрон 9-имеет коническую боковую поверхность 12, а обойма 11 - конический конец 13, который взаимодействует с поверхностью 12 при затягивании патрона. Обойма 11 имеет наружную резьбу 14, на которую навинчено резьбовое кольцо 15, выполняющее роль гайки.

В то же время резьбовое кольцо 15 является зубчатым венцом, содержащим на периферии зубья 16, находящиеся в зацеплении с червяком 17. Червяк 17 и резьбовое кольцо 15 образуют редуктор, позволяющий рабочему сильно зажимать патрон 9 без необходимости прикладывать большие усилия для вращения червяка 17.

Обойма 11 имеет на внутренней и внешней периферии проточки 18, в которые вставляются уплотнения.

Червяк 17 расположен внутри небольшого цилиндрического кожуха 19, который приваривается соосно поперечно.му отверстию 20 кольца 7, предназначенному для размещения червяка.

Обойма 11 совместно с наружной поверх ностью охватывающей муфты 3, внутренней поверхностью кольца 7, фланцем 6 и кожухой

19 ()|-)а11ич1шаег замкнутую полость 21, изолированную от окружающего пространства и заполненную жидкостью, в которой находятся червяк 17 и резьбовое кольцо 15. Эта жидкость нредо.хракяет механические детали от коррозии. 5 Целесообразно использовать для этого масло, являющееся одновременно смазкой.

Червяк 17 установлен на подшипниках 22 и 23 и имеет вал 24, который проходит сквозь торец кожуха 19 и уплотнения 25.

На конце вала 24 имеется, например, квад ратный хвостовик 26 или любое другое -аналогичное приспособление, позволяющее гюворачи-вать червяк при немощи рукоятки или ключа. Он находится в гнезде 27, изолируемом от окружающего пространства крышкой 28, в результате чего он остается чистым даже после длительного пребывания в воде.

Кольцо 15 расположено между первым боковы.м упором 29, образовагпшш стенкой фланца 6, и вторым боковым упором 30, в результате чего при вращении червяка 17 кольцо 15 прис водится во вращение, но не может соверщать продольное перемеп1ение. Это перемещение в том или другом направлении соверн ает обойма 11. Таким образом, червяк 17 позволяет блокировать или деблокировать соединение.

В верхней части фиг. 1 и 2 показан патрон 9,

5 сжи.мающнй шаровую цапфу губками-секторами 10, а в нижней части он изображен в разжато.м состоянии.

Патрон 9 зажимает шаровую цапфу 2 достаточно сильно для того, чтобы эта цапфа не могла перемеп1;аться относительно патрона, благодаря чему две половины соединения оказываются жестко связанными в том относительном углово.м положении, в котором они находились в момент .

Соединение снабжено седлом 31 из бронзы

или аналогичного металла и имеет два тороидальных уплотнения 32 и 33. Оно содержит также штуцерное гнездо 34, позволяющее проверять герметичность стыка.Шнонка 35, установленная между кольцом П и наружной повсрх 1остью муфты 3, препятствует вращению

кол1)Ца I.

Устройство для принудительного разжи.мания патрона (фнг. 1 и 2) состоит из Т-образных выступов 36, жестко связанных с обоймой 11 и вставленных в Т-образные вые.мки губок 10 патрона, которые ограничены поверхностями, конгруэнтными конической поверхности 13 обоймы

I1 в результате чего при перемещении обоймы

I1к резьбовому кольцу 15 губки патропа 9 разжимаются.

Отверстие 37 служит для заполнения кожуха, образованного кольцом 7 и фланцем 8, консистентной с.мазкой перед опусканием в воду. В верхней части фиг. 3 и 4 показано заблокированное соединение, а в нижней части - соединение в разблокированном положении. Как и в предыдущем случае, это соединение также содержит первый, охватываемый наконечник 1, образованный утолщением в виде шаровой цапфы 2, и второй, охватывающий наконечник, состоящий из сферической муфт1 1 3. в которую

0 вставлен охватываемый наконечник. Эти накопечники любим средством, например сваркой, крепятся к концам обеих труб 4 и 5, которые требуется соединить встык иод водой.

На наконечнике в виде муфты 3 также закренлен цилиндрический кожу.х 38, образованный кольцом 39 и фланцем 8. Кольцо 39 нлотно закренляется на муфте 3, например, на резьбе и снабжено уплотнением 40.

Внутри кожуха 38 разментен натрон 9, содержащий, например, шесть губок 10. Этот патрон зажат между двумя продольными упора.ми, образованными стенкой фланца 8 и стенкой .муфты 3, в результате чего он может скользить в радиальном нанравлении, но заблокирован восево.м нанравлении и от проворачиBainiH.

Шнонки 41 препятствуют вращению патрона вокруг оси муфты 3. Патрон 9 имеет внутреннюю сферическую поверхность, которая опп2 за

рается на поверхность niapOBOu цансры

местом ее максимального расн1ирення в результате чего Hoc.ie затягивания натрона niapoB.Ui HaiKJia 2 оказывается за/катой в кожухе 38.

Это соединение обеспечиваег абсо/иотпо жесткую связь между двумя 1 аконечника ги и за счет своей ко.мпактности может пе)едавать бо.1ьп1ие УСИ.ЛИЯ.

Сферическая форма 2 является наибо.чее нредг10чтите.1ьной. гюзволяюн ей соединять трубы, нерасположенные строго но прямой. Но такая фор.ма ье яв.тяется обязателг.ной. и соединения могут иметь утол1 1ение другой формы.

Затягивание натрона 9 осуществляется зубчатым венцом 42, который его охватывает. Этот зубчатый венец имеет зубья 16. но крайней .мере, на части своей иериферии, вза1гмодействуюище с червяко.ч 17, который иозволяет поворачивать венец 42 вокруг оси муфты.

Как и в нредыдуще.м варианте осуществлепия. червяк 17 размещен внутри поперечного кожуха 19. Тороидальные уплотнения 43 позволяют загерметизировать кожух 19, который заполняетея жидкостью, например маслом, оеуИ ествля1опи1м смазку контакта междх червяком и зубчатым венцо.м н нредохраняюншм эти механические органы от коррозии.

;5атя1иваиие 1убок 10 патрона 9 зубчаты.м венном 42 обеспечивается кулачга ги 44 поперечного профиля, разменянными на периферии внутренней расточки венца 42, которые взаимодействуют с кулачка п1 45, расположенными на наружной новерхноети каждой из губок 10 натрона 9.

На фиг. 4 в качеетве примера показан патроп. СОСТОЯН1ИЙ из Н1ести губок в виде кольцевьгх еекторов. В патроне половина 46 наружной поверхности каждой губки И) имеет ци.шндрическую поверхность, а другая исхювина - профиль Kyji.aMK. 45 увеличиваюн1е1Ч)ея радиуса, который взаимодейетвует с ку.-|ачка.п1 44 зубчатого венца 42. Число губок и кулачков, а также их нрофил) могут иными.

В VTOM примере еоедипеппя д,тя обеспечепня затягива П1я патрона доетаточпо повернуть зубчатый вепец макспмум на одну ничтую часть окружности по стрелке F, а для разжатпя пат

рона этот венец необходимо повернуть в обратном направлении.

Таки.м образом, достаточно, 4To6iii зубья 16 венца 42 распол.агались в пределах сектора с уг„том 60.

На фиг. 5 схематично представлен один из вариантов осуществления изобретения.

Зубчатый венец 42 заменен кольцом 46 с выступаюцхей наружу нластнной 47. В этой пластиие имеетея резьбовое отверстие, в которое вв1пгчен резьбовой стержень 48, проходящий сквозь овальное отверстие 49 и имеющий граненую головку 50. нозволяющую завинчивать или вывинчивать стержень для сжимания или разжимания губок 10 натрона 9 на цапфе 2.

.Может быть также осуществлен ряд друтих модификаций сферического соединения труб с автономным механизмом привода его замыкающих i.ievicHTOB и с заменой различных узлов соединения известными эквивалентными узлами.

Технико-экономический эффект описываемого сфер1;чеекого соединения труб с автономным мехап1г-1еским приводом состоит в возможности его использовапия вие зависимости от источников Э1 ерг11н д, затяжки зали:).1их элементов, )имер при прокладке трубопроводов

по

ВОД011.

Формула изобр -1L-iiiii

1. (л()ерпческое соедннение труб, содержащее расположенные на их концах охватываемый утолщенн1)1Й сферический наконечн1н и охват1 1ваюпхую его муфту, а также взаи.модействующий с наконечн1н ом н .муфтой иатрон, состоящий из радиально расщлицованных секторов, отличающееся тем, что, с нелью облегчения монтажа н обслуживания, оио снабжено жестко закрепленными на муфте кожухо.м и установлен1н 1м в нем кольцом с червячным венцо.м. соосно установленным и взаимодействуюнщм с патроном и червяком.

2. Соединение труб по н. 1, отличающееся те., что ко.пьцо выполпепо с внутренней резьбой н снабжено скользящей обоймой, имеющей наружную резьбу и коническую торцовую поверхность, взаимодействующие соответственно с резьбой кольца и с ответной конической поверхностью еекторов натрона нри осевом пере.мещеиии обоймы за счет вращения кольца, причем обойма выполнена с проточками на внутренней и иаружиой поверхностях, в которых установлены уплотнения, а полость, ограниченная поверхпоетями муфты и кожуха, заполнена смазывакмцей и антикоррозионной жидкоетыо.

3. Соед1П1ение труб по п. 1, отличающееся тем, 4T(j пьиюлпено с кулачка.мн но внутренней иоверхпостн, а каждый из секторов

иатроьа - с ответными кулачками на виеи1ней иоверхноети, причем кольцо и патрон установjieiibi ко1П1ентричн() и в одной плоскостн.

Источники инфор.мации, принятые во внимание iipi экспертизе:

1. Патент Великобрита|щн « 1302948, кл. 2 G, 1973.

13

гг

п

ю

17

1/ /

№

Фаг.1

to

70

39

Риг.з

Фигл

SS.

46