EA006572B1 - Система вытяжных труб или трубопроводов из готовых металлических трубчатых модулей - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к соединению модулей трубопровода, не требующему использования дополнительных прокладок из синтетического материала посредством стыка "металл о металл", который обеспечивает скрепление модулей за счет небольшого усилия, приложенного при сборке. Для достижения этой цели один из модулей имеет не цилиндрическую форму, а его диаметр изменяется постепенно и незначительно вдоль его длины, причем это изменение осуществляется относительно конца сопряженного модуля, который имеет один или более кольцевых выступов с сечением дугообразной, трапецеидальной или смешанной формы, при этом они могут быть расположены по касательной и соприкасаться снаружи со стенкой модуля, с которым они соединены. Охватываемый конец (2) может иметь более одного кольцевых выступа (4), которые одновременно соприкасаются с охватывающим концом (1), который имеет одну или более секций в форме усеченного конуса с прямой либо изогнутой образующей (3), для плотного соединения с соответствующими кольцевыми выступами (4). Тот же результат достигается, если охватывающий конец (1) имеет кольцевые выступы (4), а охватываемый конец (2) имеет секции для плотного соединения с прямой либо изогнутой образующей. Также возможно, что не только охватываемый конец, но также и стыкуемый с ним охватывающий конец имеет один или более кольцевых выступа (4), действующих аналогично, но в противоположном направлении, и стыкующихся со стыковочными секциями, соответственно.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение представляет собой систему металлических вытяжных труб и трубопроводов из герметично соединяемых готовых модулей металлических вытяжных труб и трубопроводов с однослойными стенками или стенками, имеющими изолирующие слои, для различного применения (отведение газообразных продуктов сгорания в системах теплообмена, в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, и т.п.), которая должна соответствовать оптимальным условиям герметичности (воздухонепроницаемости) при передаче газов под разными давлениями и при различных температурах, с учетом характера этих продуктов, для достижения более высокого уровня качества и выполнения действующих в данный момент регламентирующих норм, в условиях возрастающих требований.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время для соединения между модулями или частями используются герметизирующие прокладки, изготовленные из синтетических материалов, но их свойства могут изменяться под воздействием передаваемых газов (кислотный конденсат, реакции с выделением газов, процесс старения и изменения их механических характеристик), не говоря уже о присущих этим материалам ограничений, препятствующим использованию их при рабочих температурах выше, чем те, на которые они рассчитаны.

В дополнение к проблемам, изложенным выше, следует также учитывать дополнительные расходы на каждую деталь и ограниченные гарантии, которые на них даются.

Сущность изобретения

По существу и в целом, решение вышеупомянутых проблем, возникающих с прокладками, лежит в устранении их из системы соединения между модулями или частями, и заменой их системой, которая гарантировала бы ту же степень герметичности (воздухонепроницаемости) при рабочих давлениях и температурах передаваемого продукта.

Изобретение предлагает систему, в которой герметичность обеспечивается соединением металл о металл и не требует дополнительных прокладок, выполненных из синтетических материалов (неметаллических), и которая удерживает модули скрепленными лишь за счет приложения легкого усилия при стыковке.

Герметичность системы достигается точной подгонкой одного конца модуля, который имеет нецилиндрическую форму и диаметр которого незначительно и постепенно изменяется вдоль длины, с концом сопряженного модуля, который может быть криволинейной формы, многогранным или одновременно иметь части обеих форм, область соприкосновения которого с предыдущим модулем по касательной или по окружности, по существу, является круговой поверхностью или поверхностью вращения, образующей которой является линия с небольшой общей площадью контактной поверхности так, что неизменно гарантируется воздухонепроницаемое уплотнение при небольшом усилии при стыковке.

В случае использования тонкостенных модулей, например, в вытяжных (вентиляционных) трубах, вышеупомянутые характеристики обеспечивают дополнительное преимущество, состоящее в гарантированном плотном соединении, благодаря упругой деформации одной из контактных поверхностей.

В случаях, когда необходимо сохранить эффект упругости, форма криволинейной части будет зависеть от толщины материала, используемого для сохранения упругости.

Приведенные характеристики соединения, то есть минимальная площадь контактной поверхности между двумя модулями, также способствует достижению другого важного качества соединения, а именно, легкости разъединения двух модулей при необходимости.

Система соединения металл о металл, для модулей с круговой посадкой или уплотнением, являющаяся предметом настоящего изобретения, состоит из одного или более металлических контактных уплотнителей, каждый из которых имеет круговую форму или имеет небольшую площадь контактной поверхности между двумя концами, имеющими заданную форму, с использованием плотной посадки наружной поверхности на внутреннюю, где либо внутренняя поверхность имеет одну или несколько контактных областей, либо наружная поверхность имеет одну или несколько контактных областей, посредством так называемого штепсельного соединения охватываемой (та1е) и охватывающей (Геша1е) частей.

Система вытяжных труб или трубопроводов, собираемых из готовых металлических трубчатых модулей, являющаяся предметом изобретения, отличается от используемых в настоящее время трубных соединений и соединительных систем формой контактной зоны и тем, что поверхности в этой зоне не являются одинаковыми и/или совпадающими поверхностями вращения.

Кроме того, если должен быть достигнут необходимый уровень герметичности системами, используемыми в настоящее время, то должен использоваться процесс изготовления, отличающийся очень высоким уровнем точности и необходимой подгонки в процессе стыковки и соединения существующих труб, что, учитывая используемые большие контактные площади, осложняют процесс соединения - разъединения, в связи с необходимостью приложения больших сжимающих и растягивающих усилий для того, чтобы плотно соединить либо разъединить элементы.

Описываемая система позволяет использовать для фиксации системы зажимы, локальные или зональные выступы, которые обычно используют для крепления, и другие элементы, используя которые, можно получить разборное или неразборное соединение модулей.

В одной из простых форм конструкции соединение между секциями или модулями достигается из

- 1 006572 готовлением одного из стыкуемых концов в виде усеченного конуса прямой или криволинейной формы, и введением внутрь другого конца, который имеет кольцевую деформацию в виде кольцевого выступа или кольцевого углубления, сделанную для получения линии контакта между стенками. При сборке в процессе соединения прилагается осевое усилие для получения необходимой герметичности.

Выступающий или охватываемый конец может иметь одну или более зон плотного соединения в форме усеченного конуса, соответствующих кольцевым выступам на охватывающем конце, или наоборот.

Также предполагается, что оба конца снабжены одной или более зонами стыковки в форме усеченного конуса, или другой поверхности вращения, образованной линией в виде дуги, снабженными одним или более кольцевым выступами, для обеспечения гарантированного взаимного контакта со стенками другого конца.

Существует проблема герметичных соединений вытяжных труб и трубопроводов, связанная с расширением. В случае жестких конструкций вытяжных труб и трубопроводов из готовых модулей для передачи горячих газов температурные изменения вызывают линейное расширение, воздействующее на модули, и это расширение воздействует и на соединительные элементы из-за их жесткости. Для предотвращения механических напряжений, связанных с расширением, используют расширительные устройства, как металлические, так и из других материалов, позволяющие компенсировать линейное расширение прямых секций между изогнутыми секциями, или в местах их соединения с котлами, теплообменниками, клапанами, и т.п., но эти расширительные устройства дороги и сложны в установке.

Настоящее изобретение также позволяет решать вышеописанные проблемы путем использования расширителя, который вставлен в модульные секции вытяжных труб либо газовых или воздушных трубопроводов, имеющих однослойные стенки, либо с изолирующими слоями, и это введено в стыковочные системы, использующие охватываемые и охватывающие части, конструкция которых представляет собой часть настоящего изобретения. Для этого используется один или более внешних волнообразных элементов в стенке модуля, либо самой части, компенсирующих упругую деформацию, возникающую благодаря напряжению из-за линейного расширения стенки вытяжной трубы или стенки трубопровода, при этом расширение компенсируется волнообразными элементами в каждом из модулей, либо частей, составляющих модульную сборку.

Вышеупомянутые волнообразные элементы могут иметь профиль круглой, трапецеидальной, прямоугольной или любой другой формы, обеспечивающей упругую деформацию.

Для более ясного понимания сущности изобретения к настоящему описанию приложены чертежи, приведенные только для иллюстрации изобретения и никаким образом не ограничивающие его.

Перечень фигур, чертежей и иных материалов

На фиг. 1 представлен вид продольного сечения, с разрезом верхней половины, соединения охватываемой и охватывающей частей, где охватываемый конец имеет изгиб, для получения герметичного соединения для вытяжных труб и трубопроводов, собираемых из готовых модулей, в соответствии с изобретением.

На фиг. 2 представлен вид, аналогичный представленному на фиг. 1, показывающий то же самое соединение охватываемой и охватывающей частей, что и на фиг. 1, но здесь изгиб имеет охватывающий конец.

На фиг. 3 а представлен вид, аналогичный предыдущим, но с более чем одним изгибом на охватываемом конце и с одной конической секцией на охватывающем конце.

На фиг. 3Ό представлен вид, аналогичный представленному на фиг. 3а, но охватывающий конец имеет две конических секции для плотного соединения с изгибами охватываемого конца.

На фиг. 4а и 4Ь представлены два вида, аналогичные представленным на фиг. 3а и 3Ь, соединения охватываемой и охватывающей частей, где имеется более чем один изгиб на охватывающем конце, и одна или несколько конических секций на охватываемом конце, соответственно.

На фиг. 5 представлен вид соединения охватываемой и охватывающей частей с одним изгибом на охватывающем конце и другим изгибом на охватываемом конце.

На фиг. 6а и 6Ь представлены два вида, аналогичные представленным на фиг. 5, где секции имеют более одного изгиба, и содержащие одну или более конических секций для плотного соединения, соответственно.

На фиг. 7 представлен вид герметичного соединения между двумя секциями модулей, показывающий расширительную систему, состоящую из одного или более волнообразных элементов между жесткими вставками, в соответствии с изобретением.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На чертежах, показано, как герметичное соединение для вытяжных труб и трубопроводов, собираемых из готовых модулей, предлагаемое в изобретении, и, в частности, на фиг. 1, выполняет герметически плотное соединение на основе стыка металл-металл между двумя трубчатыми секциями или модулями, имеющими концы 1 и 2 без каких-либо дополнительных соединений в стыке. Необходимо только, чтобы охватывающий конец имел коническую форму с прямой или изогнутой образующей (поверхностью) 3, расширяющуюся наружу в одном либо в другом направлении, а охватываемый конец имел кольцевой

- 2 006572 выступ или углубление 4 на его цилиндрическом конце, который охватывается охватывающим концом 1. Таким образом, создается поверхность с изменяющимися диаметрами по всей длине конической поверхности 3 на охватывающем конце и линия кольцевого контакта между охватываемым концом 2 и конической поверхностью 3 на охватывающем конце, чем обеспечивается герметичность соединения стыковочного узла охватываемой и охватывающей частей, благодаря осевому усилию, которое постоянно действует со стороны собранных модулей вытяжной трубы или трубопровода.

На фиг. 2 представлен другой аналогичный вариант достижения герметичности соединения, состоящий в оснащении охватываемого конца 5 секцией с образующей или конической поверхностью 6 плотного соединения, имеющей форму усеченного конуса у охватывающего конца 7 трубы, которая имеет кольцевой выступ 4, обращенный вовнутрь и представляющий поверхность вращения в форме дуги, образованной сектором круга, чей контакт с конической поверхностью 6 охватываемого конца 5 обеспечивает герметичность уплотнения.

Охватывающий конец 1 на фиг. 3 а имеет коническую секцию или поверхность 3 для сочленения с охватываемым концом 2, который в этом случае имеет два кольцевых выступа 4 и 4', поперечные сечения которых имеют различные радиусы кривизны для одновременного соединения под нагрузкой с конической поверхностью 3, по аналогии с вариантом, представленным на фиг. 1, но в этом случае с использованием более одного кольцевого выступа, что обеспечивает герметичное соединение с большей эффективностью.

На фиг. 3Ό показан вариант выполнения, очень похожий на вариант выполнения, представленный на фиг. 3 а, но в этом случае с использованием двух конических стыковочных секций, для каждой из кольцевых выступов (изогнутых поверхностей) 4 и 4', где этим секциям плотного соединения в форме усеченного конуса соответствуют позиционные обозначения 3 и 3'.

Вариант выполнения, аналогичный представленному на фиг. 3а и 3Ь, показан на фиг. 4а и 4Ь, где кольцевые выступы 4 и 4' расположены на противоположной стороне, то есть на охватывающем конце 7, если использовать ту же нумерацию, что и на фиг. 2. Цифровые обозначения 6 и 6' используются для двух конических стыковочных секций на фиг. 4Ь, соответствующих кольцевым выступам 4 и 4' на охватывающем конце 7.

Отдельно следует рассмотреть фиг. 5, представляющую герметичную систему стыка между охватывающим концом или секцией 8 и охватываемым концом или секцией 9, где они оба имеют зону с кольцевыми выступами 4, образованную круговым вращением дуги, у одного из них обращенным внутрь, а другого - наружу, для обеспечения плотного соединения при приложения давления на стенку противоположной секции, имеющей к концу коническую форму. Расходящаяся конусность или увеличивающееся значение изменения диаметра охватывающей секции 8 (образующая) имеет обозначение 10, а сходящаяся конусность или уменьшающееся значение диаметра охватываемого конца секции 9 имеет обозначение 11.

Наконец, на фиг. 6а и 6Ь представлен вариант выполнения конструкции стыка, аналогичный изображенному на фиг. 5, в котором используется более одного кольцевого выступа, имеющего профиль дуги, на обоих концах стыка охватывающего конца 8 и охватываемого конца 9. На фиг. 6Ь, для разных стыковочных конических секций, соответствующих каждому из кольцевых выступов 4 и 4', используются обозначения 11 и 11' для охватываемого конца, и 10 и 10' для охватывающего конца.

На фиг. 7 представлен вариант выполнения, в котором используются наружные волнообразные элементы 12 в концевых зонах, прилегающие к жестким вставкам 13 разных секций модуля, составляющих вытяжную трубу или обычный трубопровод для передачи воздуха или газа. Эти волнообразные элементы 12 обеспечивают упругую деформацию благодаря напряжению линейного расширения, воздействующего на стенки модулей 14 вытяжной трубы. В этом примере выполнения, наружные волнообразные элементы 12 или кольцевые участки имеют круглое сечение, но могут так же быть любой другой формы, усеченной или смешанной, как ранее уже отмечалось, и количество таких волнообразных элементов 12 может также быть различным.

Claims (7)

1. Система вытяжных труб или трубопроводов, собираемых из готовых металлических трубчатых модулей, первый из которых содержит охватывающий конец (1, 7, 8), а второй - охватываемый конец (2, 5, 9), отличающаяся тем, что по крайней мере один из упомянутых охватываемого и охватывающего концов (1, 2) выполнен в форме усеченного конуса и установлен с возможностью плотной посадки упомянутого охватываемого конца в упомянутом охватывающем конце с образованием воздухонепроницаемого соединения металл о металл между упомянутыми трубчатыми модулями под воздействием осевого усилия, прилагаемого лишь в момент соединения упомянутых вытяжных труб или трубопроводов с обеспечением контакта между перекрывающимися частями охватываемого и охватывающего концов по одной или более кольцевым линиям касания.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что охватывающий конец (1) имеет секцию (3) конической формы с прямой или изогнутой образующей, расширяющуюся наружу, а охватываемый конец (2) имеет

- 3 006572 цилиндрическую форму по крайней мере с одним кольцевым выступом (4, 4'), расположенным с возможностью одновременного контакта соответствующих кольцевых линий при стыковке секций.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что охватывающий конец (7) имеет цилиндрическую форму и по крайней мере одно кольцевое углубление (4, 4'), расположенное с возможностью плотной стыковки с охватываемым концом, который имеет форму усеченного конуса с прямой или изогнутой образующей (6), сходящегося к концу с обеспечением контакта по двум кольцевым линиям при стыковке секций.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что охватывающий конец (1) имеет одну или более секций в форме усеченного конуса с прямой или изогнутой образующей (3, 3'), а соответствующие кольцевые выступы (4, 4') на охватываемом конце (2) расположены с возможностью стыковки с этой образующей.

5. Система по п.3, отличающаяся тем, что охватываемый конец (2) имеет одну или более секций в форме усеченного конуса с прямой или изогнутой образующей (6, 6'), а соответствующие кольцевые углубления (4, 4') охватывающего конца (7) расположены с возможностью стыковки с этой образующей.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что охватываемый конец (9) и охватывающий конец (8) имеют по меньшей мере одну секцию в форме усеченного конуса с прямой или изогнутой образующей (10, 10' и 11, 11'), причем каждый из них имеет по одному или более кольцевому выступу (4, 4'), которые расположены с возможностью взаимного контакта со стенками соответствующей секции и плотного соединения секций.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что она имеет по меньшей мере один внешний волнообразный элемент (12), установленный на стыкуемых концах модулей (14) с возможностью компенсации линейного расширения и имеющих профиль дугообразной, трапецеидальной или смешанной формы.