NO792655L - Fitting. - Google Patents

Description

Fitting.

Foreliggende oppfinnelse vedrører relativt kompakte høytrykks fittings med utsøkt utmatningsmotstand, og spesielt til en enhetlig fitting av sammensatt skallkonstruksjon som funksjonerer både som en instrumentforbindelse og en tetningsring mellom flensforsynte seksjoner av høytrykks ledninger eller rør. Foreliggende oppfinnelse omfatter også spesielle fremstillings-. teknikker som søker å maksimalisere utmatningsmotstanden for angjeldende fittings og hjelpe til å redusere deres produksjons-omkostninger .

Tretthetsbrudd i høytrykksutstyr er et vanlig problem som

blir spesielt notorisk når man står overfor hyppige trykkfluktuasjoner. Et eksempel på et kommersielt felt hvor sykliske trykkfluktuasjoner er fremherskende i sterk grad, er høytrykks polymerisasjon av etylen.

Den mest vanlige form for utstyr som benyttes for høytrykks etylenpolymerisasjon er den rørformede reaktor som består av lange seksjoner av tykkveggede rør som er forbundet i serie.

For å tillate midlere og sideveis adkomst til reaksjonssonen

på punkter langsetter reaktoren uten å skade de tykkveggede rør, har det vært vanlig praksis at det mellom de flensforsynte ender av tilstøtende rørseksjoner har vært anordnet massive forbindelses-blokker, så som blokken 38 vist på fig. 2 i US patent nr.

4 008 049. På grunn av de spenningskonsentrasjonseffekter som

oppstår på grunn av termoelementåpningen e;l. boret gjennom sideveggene av disse, har disse tidligere kjente forbindelses-blokker måttet konstrueres med eksepesjonelt tykke vegger for å forhindre tretthetssprekker fra å oppstå under bruk.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en

I

jforbedret høytrykks fitting som kombinerer funksjonene av en. 'instrumentf orbindelse og en tetningsanordning for forbindelsen mellom flensforsynte rørseksjoner. Et beslektet formål er å tilveiebringe slike fittings som har særdeles god utmatningsmotstand uten samtidig å ha stor vekt og størrelse.

Et annet formål er å tilveiebringe effektive metoder for å fremstille slike fittings som maksimaliserer likhet og reduserer defekter og vrak. Ytterligere formål og fordeler vil fremgå

av den detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen som følger.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er de forbedrede, ut-matningsmotstandsdyktige fittings av nevnte typekarakterisertved en sammensatt skallkonstruksjon som involverer to konsentriske tykkveggede sylindriske skall med innbyrdes presspasning, idet det ytre skall er krympet på det indre skall, hvilket indre skall ikke har gjengede partier eller andre spenningskonsentrerende punkter bortsett fra en eller to.radiale boringer omtrentlig i sitt midtparti, hvilke boringer er egnet som laterale adkomst-porter, for innsetting av termoelementer, etc. Tilgrensende til hver slik radial boring og konsentrisk innrettet med denne er det anordnet en omhyggelig gjenget radial åpning gjennom nevnte ytre skall for befestigelse av holde- eller forbindelses-midler, idet diameteren av nevnte gjenget åpning er betydelig, større enn diameteren av den tilstøtende radiale boring, men er bare en mindre brøkdel, dvs. betydelig mindre enn halvparten av lengden av nevnte ytre skall.

I den foretrukne fremgangsmåte.for fremstilling av angjeldende fittings blir den eller de gjengede radiale åpninger i det ytre skall borte og i gjengete fullstendig før det ytre skall krympes på det indre skall, og deretter blir den radiale boring av mindre diameter boret i det indre skallet i tilslutning til og i aksialinnretning med hver av de gjengede radiale åpninger. Ytterligere • bedring av utmatingsmotstanden av den resulterende krympemonterte sammensatte fitting kan oppnås ved å utsette denne for innvendig trykkbehandling.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal den beskrives nærmere under henvisning til de utførelseseksempler som er vist på ved-j jføyede tegninger. j i Fig. 1 viser et aksialt snitt av en grunnleggende fitting konst-ruert i henhold til foreliggende oppfinnelse og som gir to adkomst forbindelser. Fig. 2 er et tilsvarende snitt av en lignende fitting forsynt med spesielt utformede tetningsflate ved hver ende og ved adkomstfor-bindelsene. Fig. 3 er et tilsvarende snitt av en fitting som hovedsaklig til-" svarer konstruksjone vist på fig. 2, bortsett fra at det indre skallet strekker seg forbi det ytre skallet ved hver ende. Fig. 4 er et snitt av fittingen på fig. 3 langs linjen 4-4 på fig. 3. Fig. 5 er et aksialt snitt av en fitting som har omtrent samme endelige fasong som fittingen vist på figurene 3 og 4, men som er fremstilt ved å fjerne et betydelig ytre parti av det ytre skallet i en mindre lengde ved hver ende. Fig. 6 er et tilsvarende snitt av en fitting av samme generelle karakter som fittingen vist på fig. 5, bortsett fra at kun ene ad-komstforbindelse er anordnet i denne og at den reduserte tykkelse av det ytre skallet ved en ende er større enn ved den andre. Fig. 7 er et aksialt snitt av en tykkvegget sylinder som har en lengde som er., tilstrekkelig til å kunne inndeles ved flere individuelle fittings av gjeldende type og som oppviser et mønster av gjengede radiale åpninger som kan tjene som sideforbindelse på de ferdige fittings. Fig. 3 er et aksialtsnitt av en annen tykkvegget sylinder av stort sett samme lengde som den som er vist på fig. 7, og som har en ytre diameter som er litt større enn innerdiameteren av sylinderen på fig. 7. Fig. 9 er et snitt av sammenstillingen fremkommet ved at sylinderen på fig. 7 er krympet på sylinderen på fig. 8 og ved å bore små ria-

Idiale boringer gjennom sistnevnte i aksialinnretning med de gjengede radiale åpninger i sylinderen på fig. 7.

På fig. 1 er det vist. den grunnleggende sammensatte sylinderkonst-ruksjon av en enkel fitting som har to sideforbindeiser. Denne fitting består av en ytre tykkvegget sylinder 12 som konsentriske er krympet på den indre tykkveggete sylinder 10. Selvom uttrykket "tykkvegget" sylinder vanligvis benyttes for sylindre som har en veggtykkelse som er større enn 10 % av deres innerdiameter, er det i foreliggende oppfinnelse foretrukket å benytte sylindre som har en ytterdiameter som er minst 40 % større enn deres innerdiameter. Nevnte indre sylinder 10 er fri for gjengede partier og andre spenningskonsentrerende punkter, bortsett fra radielle boringer 14. I tilslutning til og aksialt innrettet med nevnte boringer 14 er det anordnet omhyggelig gjengede åpninger 16 av betydelig større diameter gjennom de ytre skall 12 for bruk som befestigelse for adkomst fittings eller instrumenteringsanordninger og for å holde dem i tett kontakt med den indre sylinder 10.

Den fitting som er vist på fig. 2 er det hovedsaklig av samme kon-struksjon og består av det samme grunnleggende arrangement • av ele-menter som er betegnet med henvisningstall som tilsvarer den som er benyttet på fig. 1. Imidlertid er det utført små fasongmodi-fikasjoner for å gi med positiv tetning ved hver ende av fittingen og ved hver sideforbindelse. Således er det på den ytre periferi av den indre sylinder 10 konsentrisk med hver radiale boring 14 utformet et konisk sete 15 med grunn vidvinkel (dvs. over 100°, fortrinnsvis totalt mellom 120 og 150°), og hver ende il av det sammensatte sylindriske legeme er svakt avsmalnende slik at det dannes en konveks avkortet kjegle fasong, fortrinnsvis tilsvarende, en konus vinkel på mellom 120 og 170°.

På fig. 3 og 4 er det vist en analog fitting med det samme, arrangement av det hovedelementere, av hvilke hvert er identifiserte med samme henvisningstallet som tidligere benyttet. Mot den viste ho-vedforskjellen i denne spesielle fitting er det at den tykkveggede ytre sylinder 12 ikke er så lang som den indre sylinder 10, men tillater en kort navlignende forlengelse av den indre sylinder ved hver ende av fittingen. Disse forlengelser benyttes som innretnings styringer ved montering av fittingen mellom f lensf ors ynte høyjj trykksrør seksjoner som forbindelse ved hjelp av denne. Disse j forlengelser utgjør kun en mindre brøkdel av fittingens totale i • lengde, dvs. de vanligvis ikke er mer enn omtrent en tredjedel. For å sikre god spenningsfordeling og utmatningsmotstand av den resulterende sammensatte tykkveggede skallfitting, bør forholdet mellom lengden av den tykkveggede ytre sylinder 12 og diameteren av de radiale boringer 14 alltid være minst 6:1 og fortrinnsvis minst 8:1.

Ytterligere fordelaktig, men valgfrie forbedringer illustrert på fig. 3 og 4 omfatter svakt avrundede kanter 13 på de radiale boringer 14 ved den indre periferi av den indre sylinder 10, og de små., isolerte' rømningshull eller- spor 17 som forløper vertikalt i gjengene til åpningene 16 for å gi utslipp for eventuell mindre lekkasjer forbi setet 15.

Fig. 5 og 6 viser ytterligere utførelser på fittings som er ana-loge med modifikasjoner midt på fig. 3 og 4. Disse utførelser viser hvorledes ytterdiameteren av denavlignende forlengelser 18 lett kan varieres ved å redusere veggtykkelsen av den ytre sylinder ved endene. Som vist på fig. 6, kan således ytterdiamteren av den resulterende navforlengelse ved den ene enden 18' gjøres større

enn den motsatt ende 18<1>' for å tilpasse fittingen for forbindelse av rørseksjoner med forskjellige diameter. Det vil også sees at fig. 6 illustrerer et annet valgfritt trekk, nemlig anordning an-tydende en lateral adkomståpning i stedet for to.

Fittings ifølge foreliggende oppfinnelse vil vanligvis være fremstilte av sterkt metall så som legerte stål eller lignende. Et viktig trinn i fremstillingsprosessen er å oppnå en jevn krympeforbindelse mellom den indre sylinder og den ytre sylinder. Dette krever i sin tur at utsiden av den indré sylinder og innsiden av den ytre sylinder er absolutt konsentriske og glatte, idet ytterdiameteren av den indre sylinder er noe større enn ved en gitt tem-peratur enn innerdiameteren av den ytre sylinder idet forskjellen er stort sett jevn og utgjør en mindre brøkdel av en prosent. For de mest interessante metaller vil den riktige forskjell mellom dia-meterne for å gi en god presspasning, ligge i et område fra omtrent en tiendels prosent til omtrent tre tiendels prosent, fordi en slik forskjell gir tilstrekkelig trykkraft mellom sylindrene uten jå kreve for stor oppvarming av denne ytre sylinder for å utvidej idenne tilstrekkelig til at den kan gli innpå den indre sylinders ytre sider.

Den totale fremstillingsprosedyre forenkles i stor grad ved å bore og gjenge alle planlagte gjengede radiale åpninger gjennom sideveggen av den ytre sylinder før den krympes på den indre sylinder, mens boring av de radiale boringer og tilhørende maskinering på sideveggene av den indre sylinder utsettes til krympningstrinnet er fullført. Ved bruk av denne rekkefølge oppnås forønsket koak-sialt forhold mellom de gjengede åpninger i den ytre sylinder og de tilstøtende radiale boringer i den indre sylinder med minimal vanskelighet.

Ved å benytte sterke legerte stål og følge den fremstillingsprosedyre angitt ovenfor har det vært fremstilt fittings med meget god utmatingsmotstand i forskjellige størrelser med innerdiametre fra omtrent 2,5 til 5 cm. De tilsvarende ytterdiametre av den indre sylinder benyttet i slike fittings er stort sett omtrent 3,7 5 cm til omtrent 10 cm, noe som betinger en diameterforskjell på omtrent 0,05 mm til 0,25 mm for å gi den forønskede krympeforbindelse med den ytre sylinder. I denne forbindelse oppnås meget gode resulta-ter når ytterflaten av den indre sylinder og innerflaten av den ytre sylinder er glattere enn det man får med vanlig maskinell behandling. Således er det å foretrekke at honing eller sliping benyttes for,å gi de endelige dimensjonsjusteringer av disse flater for å gi dem en finish som har en maksimal ruhet på omtrent 630/i^..

Selvom sterke, variege fittings med uovertruffen utmatningsmotstand

oppnås ved de fremstillingsteknikker som allerede er beskrevet, kan ytterligere forbedringer i levetid under ekstreme utmatnings-tilstander med høyt og skarpt fluktuerende trykk ofte oppnås ved å utsette de sammensatte skallfittinger for en behandling som involverer utøvelse av internt trykk som er høyt nok til å starte partsielle flytning eller kald bearbeidning av den sammensatte kon-struksjon.

Når slik -trykkbehandling skal benyttes, har det vist seg fordelaktig å fremstille fittings av sylindre som er. lengre, enn den for-ønskede fittinglengde for å gi kasserbare endepartier som kan be-'nyttes til å gi slike tette forbindelse som er nødvendig for å j oppnå de nødvendige interne trykk. Disse endepartier kan deretter skjæres bort og kastes, slik at man får en trykkbehandlet fitting som er fri for skrammer og strukturskader eller defekter.

I steden for å fremstille en enkelt fitting i gangen, er det imidlertid svært fordelaktig fra et omkostningsstandpunkt i de ovenfor-nevnte prosedyrer å benytte tykkveggede sylindre av tilstrekkelig

lengde til at de til slutt kan deles opp i flere individuelle fittings, og dette gjelder spesielt når invendig trykkbehandling benyttes fordi tap av konstruksjonsmateriale i form av kasserbare endepar tier benyttet for å oppnå behandlingstrykket, blir således redusert.

Detaljer med denne multienhetsfremstillings teknikk vil bedre forstås ved henvisning til fig. 7, 8 og 9. Fig. 7 viser en tykkvegget ytre sylinder 24 av en lengde som overskrider lengden av 4 individuelle fittings med en mengde som er tilstrekkelig til å gi kasserbare endepartier angitt med henholdsvis "E^" og "E2".

Det sentrale parti av nevnte sylinder 24 har fire nøyaktig gjengede radiale åpninger 16 og 16' gjennom sin øvre sidevegg. Disse er innbyrdes jevnt adskilt og er forsynt med rømnlngshull eller-spor 17 og 171 som forløper rett gjennom gjengene i de respektive åpninger. Diametralt motsatt hver av de to midlere åpninger,16'

er det anordnet lignende radiale åpninger 16 '<1>i den nedre sidevegg med tilsvarende rømningshull eller- spor 17'<1>. På lignende måte representerer fig. 8 den tykkveggede indre sylinder 22 som

den tykkveggede ytre sylinder 24 skal krympes på. Sylinderen 22

er således av samme lengde som sylinderen 24 og har en jevn ytterdiameter som kun er noen få hundredels mm større enn ytterdiameteren av sylinderen 24 når begge sylindre har samme temperaturer. Videre har både innerflaten av sylinderen 24 og ytterflaten av sylinderen 22 en jevn finish med en ruhetsgrad som ikke er større enn omtrent 630^c«

Fig. 9 viser endelig den ferdige sammensetning oppnådd ved termisk å ekspandere sylinder 24 tilstrekkelig til at sylinderen 22 kan gli inn i denne, og deretter termisk å krympe sylinderen 24 for å gi en krympeforbindelse mellom sylinderne. Deretter følger maski-'

'nering av de.radielle boringer 14, 14' og 14'' og tilhørende grunne, koniske seter 15, 15' og 15'' i den indre sylinder 22.

Om nødvendig, kan den valgfrie trykkbehandling, også kalt "auto-frettage"- behandling, i delt utførelse på den sammensatte an-

ordning på fig. 9 ved hjelp av trykktettende forbindelser påsatte de kasserbare endeseksjoner "E^" og "^ 2"' mens de laterale adkomst-åpninger tettes ved av fjernbare plugger som holdes på plass av pakkmutre som skrues inn i åpningene 16, 16' og 16''.

Som det endelige trinn i denne flerenhetsfabrikasjonsteknikk blir montasjen vist på fig. 9 delt langs hver av de brutte linjer som der er antydet, for etter fjerning av de kasserbare endeseksjoner E^og E^å oppnå fire individuelle fittings, dvs. to fittings som

har en sideadkomst åpning og to fittings som har to slike adkomst-åpninger. Mønsteret for hver fitting er naturligvis varierbart etter' lønske, og antall individuelle enheter er multienhets-monstasje kan naturligvis varieres betydelig, eksempelvis fra to til et maksimalt antall som bestemmes av størrelsen av de individuelle enheter i forhold til den totale sylinderlengde som kan håndteres ,under krympeoperasjonene og de andre angitte fabrikasjons-teknikker. I det mest fordelaktige størrelsesområdet kan denne fremgangsmåte generelt utføres med en montasje-lengde som gir seks individuelle fittings føre det oppstår rimelige innretnings-vanskeligheter.

Etter at oppfinnelsen nå er beskrevet generelt og i forbindelse

med spesielle utførelseseksempler, skulle dens prinsip klart kunne forstås. Det er således hensikten at de påfølgende krav skal omfatte alle modifikasjoner og ekvivalenter av oppfinnelsen som vil fremstå som klare ekvivalenter eller variasjoner for fagmannen.

Claims (14)

1. Utmatningsmotstandsdyktig instrumentforbindelse og tetningsringanordning for bruk ved forbindelse av seksjoner av høyt^ rykks-rør, omfattende to konsentriske, tykkveggede sylindriske skall hvor det ytre skallet krympes på det indre skallet, hvilket indre skall er fri for gjengede partier og andre sperringskonsentrasjon

.punkter bortsett fra en eller to radiale boringer på sitt midt-! 'parti, og hvor det er aksialt innrettet med hver av nevnte radiale boringer er i en tilstøtende, gjenget radial åpning gjennom det ytre skallet, idet diameteren av nevnte gjengede åpning er betydelig større enn diameteren av den radiale boring, men kun en mindre brøkdel av lengden av nevnte ytre skall.

2. Instrumentforbindelse og tetningsringanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at et grunt konisk sett er utformet i den ytre periferi av det indre skall konsentrisk rundt hver av de radiale boringer.

3. Instrumentforbindelse og tetningsringanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at lengden av nevnte tykkveggede ytre skall er noe lenger enn lengden av nevnte indre skall, men er i det minste omtrent seks ganger diameteren av den største radiale boring i nevnte indre skall.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at der er anordnet to radiale boringer i det indre skall og at de er plassert stort sett diametralt motsatt hverandre.

5. Instrumentforbindelser og tetningsringanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at yterdiameteren har hver av nevnte tykkvegger sylindriske skall er i det minste omtrent 4 0 % større enn dets innerdiameter.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at hver ende av nevnte indre skall har avkortet kjeglefasong tilsvarende en romvinkel på mellom omtrent 120° og 170°.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at det tykkveggede ytre skall trekker seg stort sett i forlengelsen av det indre skall.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at endene av det ytre skall også har avkortet kjeglefasong og ut-gjør en tilnærmet fortsettelse av den avkortede kjeglefasong av endene av det indre skall.

9. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved 'at det tykkveggede ytre skall er kortere enn utsiden av det indre skall, slik at det gjenstår en kort navlignende forlengelse med , redusert ytterdiameter på hver ende av anordningen.

10. Anordninger ifølge krav 9, karakterisert ved at nevnte navlignende forlengelser bør være den harde forskjellige ytterdiameter.

11. Fremgangsmåte for fremstilling av en utmatningsmotstandsdyktig instrumentforbindelse og velforbindelsesfitting av flere sylindre, omfattende de trinn og maskinere enten den ene eller begge av de indre flater av en større tykkvegget sylinder og ytterflaten av en mindre tykkvegget sylinder for å gi stort sett jevn diameter-dimensjon, slik at den ytre diameter av den mindre sylinder overskrider innerdiameteren av den større sylinder med en brøkdel av en prosent, ved fullstendig å bore og gjenge alle planlagte gjengede radiale åpninger gjennom sideveggen av den store sylinder, ved å hone både innerflaten av den store sylinder og ytterflaten av den mindre sylinder til en finish på 630, Ll eller glattere mens en presspasning på omtrent en tiendel til omtrent tre tiendeler av en prosent oppretholdes mellom innsiden av den større sylinder og utsiden av den mindre sylinder, oppvarming av den større sylinder inntil dens innerdiameter overskrider ytterdiameteren av den mindre sylinder, in-nsetning av den mindre sylinder i den oppvarmede større sylinder, kjøling av den større sylinder slik at den krympes på utsiden av den mindre sylinder, og deretter maskinere en mindre glatt boring gjennom veggen av den mindre sylinder i aksial innretning med hver av de borede og gjengede åpninger i denne større sylinder, idet de mindre boringer forsynes med et grunt avskrådd sete som oomgir disse, ved deres ytre periferi.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de tykkveggede sylindre er såvidt mye lengre enn den forønskede lengde for den fremstilte fitting til å gi kasserbare partier ved hver ende som kan benyttes til å danne temporære tryktetninger, og at etterat nevnte større sylindere er blitt krym pet på den mindre sylinder og maskinering av alle åpninger er full-førte, utgjøres en trykkbehandling av montasjen ved å utøve egnet internt trykk mot innsiden av denne mens man temporært opprett-; <;> holder trykktetninger ved begge ender og ved alle veggåpninger i og deretter kutter av de kasserbare endepartier. f

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at det interne trykk som utøves under trykkbehandlingen er tilstrekkelig til å bevirke uelastiskefo rlengelser og starte partsielle flytning eller kald bearbeidning av den sammensatte kon-struksjon.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at lengden av hver av sylinderne mellom nevnte kasserbare ehdeparti er i det minste dobbel så stor og fortrinnsvis flere ganger større enn lengden av den forønskede ferdige individuelle fitting slik at to eller flere individuelle fittings oppnås ved å fjerne nevnte passerbaré endepartierd g kappe den gjenværende montasje midtveis mellom de påfølgende veggåpninger.