Уплотнительный узел компенсирующего раструбного патрубка

Уплотнительный узел компенсирующего раструбного патрубка

Реферат

 

Использование: в судостроении. Сущность изобретения: в зазоре между трубами установлен уплотнитель, выполненный в виде двух эластичных колец, между которыми установлен распорный элемент в виде трубчатого кольца. В стенках кольца, взаимодействующих с эластичными кольцами, выполнены отверстия. Полости, ограниченные внутренней трубой, распорным элементом и эластичными кольцами, заполнены пастообразной смазкой. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано в машиностроении, энергомашиностроении и других отраслях промышленности при изготовлении и монтаже трубопроводов для компенсации в процессе эксплуатации линейных перемещений, вызванных тепловыми или механическими воздействиями, поскольку большинство трубопроводов в процессе эксплуатации испытывают значительные деформации колебания корпуса судна, изменение температуры рабочей среды, транспортируемой по трубам, и т.п.

Для ликвидации или снижения возникающих напряжений в трубопроводе в настоящее время в его состав включают сальниковые или сильфонные компенсаторы, резино-металлические патрубки, способные воспринимать нагрузки от внешних сил и компенсировать их.

Сальниковые компенсаторы, применяемые в трубопроводах, имеют ряд недостатков, сдерживающих их широкое применение. Во-первых, они имеют сложную конструкцию, требуют в процессе эксплуатации постоянного уплотнения сальника. Во-вторых, сальниковые компенсаторы малонадежны при угловых перемещениях соединяемых труб. В-третьих, обеспечить их герметизацию сложно и трудоемко (Овчинников И.Г. Овчинников В.И. Судовые системы и трубопроводы. М. Судостроение, 1981).

Сильфонные компенсаторы изготовляют из дорогостоящей коррозионостойкой стали, и их применение для трубопроводов, смонтированных из труб, материалом для которых служит углеродистая сталь, медь и медно-никелевые сплавы, неэкономично. Кроме того, из-за большой сложности установки требуемого натяга при монтаже компенсатора они имеют сравнительно невысокий срок службы.

Аналогом заявляемого объекта является резино-металлический патрубок. Однако такой патрубок имеет крайне сложный по конструкции уплотнительный узел и отличается значительными габаритами, вызывая большие затраты трудоемкости при монтаже.

Кроме того, компенсаторы обеспечивают небольшое осевое перемещение соединяющих труб (а.с. N 832231, кл. F 16 l 51/02, 1981).

Прототипом изобретения является патент США N 2520501, кл. 282-51, опубл. 1950.

В данном соединителе уплотнение осуществляется за счет эластичного элемента круглого поперечного сечения, расположенного между Z-образным кожухом, соединенным с фланцем, прижимаемого к нему трехрядной пружиной кольцевой формы, прутки которой имеют круглое поперечное сечение. Пружина, выполняя функцию грундбуксы, второй своей стороной упирается в другой фланец. Цилиндрическая часть корпуса патрубка имеет сложное фигурное сечение, приспособленное для обеспечения герметизации. Оба фланца также сложного фигурного поперечного сечения и вытянуты внутрь. Подсоединение к изделию осуществляется за счет сферических частей.

Конструкция соединителя является сложной и состоит из большого количества деталей, сложных в изготовлении, причем многие из них в процессе сборки имеют жесткие предельные отклонения по размерам, что повышает затраты и на их монтаж (сборку). Поперечное сечение эластичной прокладки не позволяет судить о ее долговременной работоспособности, поскольку постоянное давление пружины приходится на ее плоскую сторону небольшой толщины. Кроме того, большое количество деталей увеличивает массогабаритные характеристики патрубка и повышает его металлоемкость.

Целью изобретения является упрощение конструкции уплотнительного узла компенсирующего устройства, снижение его габаритов, металлоемкости и трудоемкости изготовления и монтажа при обеспечении надежной герметизации и повышения сроков эксплуатации в условиях действия повышенных деформаций трубопровода.

На чертеже показан предлагаемый уплотнительный узел. В предлагаемой конструкции компенсирующего раструбного патрубка раструб 1 выполнен путем двойной раздачи одного конца трубы при одновременной отбортовке ее другого конца. Отбортованной поверхностью раструб контактирует с опорной поверхностью концевого фланца 2, который в свою очередь внутренней поверхностью размещен на прямолинейной наружной плоскости раструба. Розданная часть раструба вместе с трубой 7 образует камеру, в которой размещаются уплотнительные резиновые кольцевые прокладки 4 и 8 круглого поперечного сечения, отличающиеся друг от друга размерами, и трубчатое разрезное кольцо 5, изготовленное из более прочного материала (металл, пластмасса, пластик и т.п.), чем контактирующие с ним резиновые кольца. В кольцо 8 упирается уплотнительный фланец 6. Оба фланца соединяются друг с другом при помощи шпилек 3. При монтаже труб патрубок 1 с установленным на нем фланцем 2 монтируется на конце трубы 7, центрируется и после этого устанавливаются резиновые кольца 4 и 8 и разрезная трубка 5, концы которых после этого соединяют. В случае применения неразрезных уплотнительных колец и трубки их устанавливают на конец трубы до монтажа патрубка и концевого фланца. После этого фланцем 6 поджимают кольцо 8, а в отверстия фланцев вставляют шпильки 3, на концы которых навинчивают гайки. При навинчивании гаек уплотнительный фланец 6 своей торцовой поверхностью заставляет сжиматься резиновое кольцо 8, которое в свою очередь через более твердое трубчатое кольцо 5 сжимает кольцо 4, выполняя функцию грундбуксы, обеспечивая тем самым герметизацию патрубка. Во избежание скручивания резиновых колец и для создания им устойчивого положения в период эксплуатации в трубке по периметру с двух сторон в шахматном порядке относительно ее оси просверлены небольшие отверстия 9, в которые во время сжатия входит материал этих эластичных колец и этим фиксирует их расположение относительно радиальной плоскости соединений. Создаваемые буферные камеры над и под трубкой заполняют смазкой 10 для предотвращения преждевременного истирания резиновых колец в период эксплуатации. Кроме того, образованные камеры обеспечивают возможность надежной работы патрубка при угловых перемещениях осей соединяемых труб. Сама трубка выполняет функцию дополнительного демпфера от действия сил сжатия и обеспечивает надежную герметичность соединения, воздействуя на оба резиновых кольца одновременно.

Процесс изготовления патрубка сводится в основном к получению раструба и напрессовки на него концевого фланца. В порядке опытной проверки работоспособности и надежности раструбного компенсирующего патрубка был изготовлен образец диаметром 700 мм, на котором выполнен весь комплекс испытаний: на прочность, герметичность, компенсирующую способность, изгиб, вибрацию. Патрубок испытания выдержал, при этом не было обнаружено нарушений герметичности. Давление испытания составило Р_исп 3 Р_раб, где (Р_раб рабочее давление транспортируемой по трубопроводу среды). Дополнительно были проведены ресурсные испытания патрубка на сдвиг. Потерь герметичности не обнаружено. Проводились также ресурсные испытания патрубка при симметричной деформации сдвига, равной 15 мм при давлении 0,25 МПа и наработке 53000 циклов. Падения давления не обнаружено.

Формула изобретения

УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ КОМПЕНСИРУЮЩЕГО РАСТРУБНОГО ПАТРУБКА, состоящий из установленного в зазоре между трубами уплотнителя и нажимной буксы, отличающийся тем, что уплотнитель выполнен в виде двух эластичных колец, между которыми установлен распорный элемент в виде трубчатого кольца, в стенках которого, взаимодействующих с эластичными кольцами, выполнены отверстия, а полости, ограниченные внутренней трубой, распорным элементом и эластичными кольцами, заполнены пастообразной смазкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1