RU1827494C - Компенсационное виброизолирующее соединение трубопровода - Google Patents

Abstract

Использование: в качестве виброизолирующего и компенсационного соединени  . трубопроводов, в нефт ной, газовой, химической промышленности, в машиностроении , а именно дл  соединени  труб энергетических установок. Сущность изобретени : данное устройство за счет малой тангенциальной жесткости тонкослойных резиноме- таллических элементов позвол ет обеспечить эффективную виброизол цию поперечных и осевых сил крут щего и изгибающих моментов, передаваемых от одного фланца трубопровода к другому, в услови х высокого внутреннего давлени  в трубопроводе и при компенсации возможных взаимных смещений и поворотов фланцев трубопровода. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к трубопроводным системах и может быть использовано в качестве виброизолирующего и компенсационного соединени  трубопровода в нефт ной ,газовой.химической промышленности, в машиностроении, например , дл  соединени  труб энергетических установок и т.п.

Цель изобретени  - повышение компенсационных и виброизолирующих свойств соединени  при кручении при обеспечении возможности пространственной виброизол ции. Положительный эффект от использовани  изобретени  состоит в повышении виброизолирующих и компенсационных свойств соединени  при действии крут щего и изгибающих моментов, а также осевых и поперечных сил. возникающих в трубопроводе при работе св занного с ним оборудовани .

На фиг.1 изображена конструктивна  схема компенсационного виброизолирующего соединени  трубопровода: на фиг.2 - схема кольцевых тонкослойных резинометал- лическмх элементов.

Устройство состоит из следующих основных элементов: трубопровода 1, раструба 2. внутренней стенки раструба 3, кольцевых тонкослойных резинометалличе- ских элементов 4, установленных ортогонально оси трубопровода, кольца 5, кольцевых тонкослойных резинометалличе- ских элементов 6, установленных параллельно оси трубопровода, фигурного фланца 7 с крышкой 8, уплотнений 9 и крепежных элементов 10. Кольцевые тонкослойные резиномета лические элементы 4 и 6 состо т из фланцев 11,12 и пакета плоских чередующихс  жестких армирующих 13 и упругих 14 слоев.

Компенсационное виброизолирующее соединение трубопровода (см.фиг. 1) содержит трубопровод 1 с двум  соосными патрубками, смежные концы которых снабжены фланцами, причем в одном из фланцев выполчена канавка, в которой размещено кольцо 5 и кольцевые тонкослойные резинометаллические элементы 6. Дл 

00 N3 xj

Ю

обеспечени  возможности сборки соединени  этот фланец выполнен разборным и состоит из двух деталей - фигурного фланца 7 и- крышки 8. На боковых поверхност х канавки , образуемой фигурным фланцем 7 и крышкой 8, имеютс  стыковочные поверхности , соединенные отверсти ми и каналами с полостью патрубка. Герметичное сочленение крышки 8 с фигурным фланцем 7 осуществл етс  при помощи крепежных элементов 10 и уплотнений 9.

Кольцо 5 представл ет собой сварную деталь, в которой имеютс  каналы Т-образной формы, причем два противолежащих отверсти  Т-образных каналов выход т на стыковочные поверхности на торцах кольца, а третье - на стыковочную поверхность на внешнем цилиндрическом участке кольца.

Между стыковочными поверхност ми на боковых поверхност х канавки фланца и стыковочными поверхност ми на торцах кольца 5 параллельно оси трубопровода установлены кольцевые тонкослойные рези- нометаллические элементы 6. Число стыковочных поверхностей и отверстий на боковых стенках канавки и торцах кольца 5 соответствует числу кольцевых тонкослойных резинометаллических элементов 6, их расположение должно исключать сдвиговую деформацию кольцевых тонкослойных резинометаллических элементов 6 при сборке соединени . Герметичность соединени  каналов в кольце 5 с кольцевыми тон- кослойными резинометаллическими элементами 6 и каналами во фланце с канавкой обеспечиваетс  уплотнени ми 9.

Фланец с канавкой размещен в центральном отверстии фланца другого патрубка , на внутренней стенке которрго выполнены стыковочные поверхности и отверсти  .дл 4 прохода среды, соединенные каналами с полостью патрубка. Этот фланец может быть выполнен, например, в виде жестко соединенного с трубопроводом 1, например сваркой, раструба 2 и герметично соединенной с ним при помощи крепежных элементов 10 и уплотнений 9 внутренней стенкой раструба 3 с образованием полости .

Стыковочные поверхности на внутренней стенке центрального отверсти  фланца, например на внутренней стенке раструба 3, и внешнем цилиндрическом участке кольца 5, параллельное оси патрубка, позвол ет при помощи уплотнений 9 герметично установить кольцевые тонкослойные резиноме- таллические элементы 4 ортогонально оси трубопровода. Расположение стыковочных поверхностей на внутренней стенке центрального отверсти  и внешне цилиндрическом участке кольца 5 должно исключать сдвиговую деформацию тонкослойных резинометаллических элементов 4. расположенных равномерно по окружности, при

сборе соединени .

Каналами во фланце с цилиндрическим отверстием поток среды в трубопроводе преобразуетс  из кругового в кольцевое, затем при помощи отверстий на его внутрен0 ней стенке и кольцевых тонкослойных резинометаллических элементов 4 разбиваетс  на составл ющие, ортогональные оси трубопровода. Каналы в кольце 5 и кольцевые тонкослойные резинометаллические

элементы 6 раздел ют эти составл ющие потока ана две части, движущиес  параллельно оси трубопровода в противоположных направлени х. В каналах фланца с канавкой осуществл етс  поворот и сли ние этих составл ющих в единый поток. До0 пустимо движение рабочей среды в обратном направлении.

Представленна  схема установки кольцевых тонкослойных резинометаллических элементов 4 и 6 позвол ет при помощи ог5 раниченного набора их типоразмеров создатькомпенсационные виброизолирующие соединени  трубопроводов произвольного диаметра, то есть осуществить унификацию.

0 Кольцевые тонкослойные резинометаллические элементы 4 и б представл ют собой пакеты соединенных друг с другом и фланцами 11, 12, например склеиванием, плоских чередующихс  жестких армируюр . щих 13м упругих 14 слоев (см.фиг.2), с опре- делеиными физико-механическими и конструкционными характеристиками. Наиболее простой формой пакета  вл етс  цилиндрическа  с концентрично расположенным цилиндрическим отверстием.

0 Жесткие армирующие слои 13 могут быть выполнены металлическими (сталь, латунь , титан и др.) или из композиционных материалов, например, на основе синтетических и натуральных тканей или на основе

5 графитовых волокон и эпоксидных смол. Оптимальные толщины Ид жестких армирующих слоев наход тс  в диапазоне

НА - (0,0045-0,29)8, где В - (D-d)/2 - ширина колец, D и d 0 внешний и внутренний диаметры кольцевых тонкослойных резинометаллических элементов .

Упругие слои 14 св заны с жесткими армирующими сло ми 13 и фланцами 11,12,

е например склеиванием, и могут быть выполнены на основе высокомолекул рных соединений обладающих определенными эластичными свойствами, например, специальной резины или термоэластопластов с модулем сдвига G материала упругих слоев и модулем объемного сжати  К в следующих диапазонах:

G-0,12-1.9 МПа, К 0,9-4,0 ГПа.

Упругие материалы с указанными характеристиками  вл ютс  слабосжимаемыми , так как их коэффициент Пуассона близок к 0,5 и свойство сжимаемости, определ ющее способность кольцевых тонкослойных резинометаллических элементов выдерживать большие сжимающие нагрузки, про вл етс  только при сжатии тонких слоев. Степень тонкослойное™ определ етс  величиной параметра тонкослойности равного отношению толщины упругого сло  hy к ширине колец В. Возможный диапазон изменени  параметра тонкослойности:

д 0,12.,8., б/р.

В тонких упругих сло х с указанными выше параметрами при сжатии про вл етс  свойство сжимаемости, которое состоит в том, что их нормальна  жесткость существенно возрастает (на 2-4 пор дка), так как начинает определ тьс  величиной модул  объемного сжати  К, который, в свою очередь , на 2-4 пор дка превосходит модуль сдвига G- При этом тангенциальна  и крутильна  жесткость по-прежнему определ етс  величиной модул  сдвига G.

Относительна  высота пакета плоских чередующихс  жестких армирующих и упругих слоев ограничена соотношением:

Н/0 0,074-0,69, б/р, где Н - высота пакета, Н hANA + hyny, где ГА, пу - соответственно, число жестких армирующих и упругих слоев, -а отношение толщин единичных жестких армирующих НА и упругих hy слоев равно

hA/hy 0,07-17,5. б/р.

Относительный размер внутреннего отверсти  ограничен соотношением

d/D 0,48-0,95, б/р.

Дл  повышени  стойкости кольцевых тонкослойных резинометаллических элементов 4 и 6 к возможному воздействию агрессивных сред на их внутреннюю и внешнюю поверхности может быть нанесено защитное покрытие.

Кольцевые тонкослойные резинометал- лические элементы 4 и 6, выполненные в виде пакета плоских чередующихс  жестких армирующих и упругих слоев с определенными выше физико-механическими и конструкционными параметрами, имеют малую тангенциальную и крутильную жесткости, то

5

есть малую жесткость св зи при смещени х и поворотах фланцев 11 и 12 друг относительно друга в плоскости слоев и выдерживают большие силы сжати  в направлении 5 перпендикул рном ппоскости слоев. При этом, их тангенциальна  и крутгльнэ жесткости практически не завис т от давлени  среды в трубопроводе, так как, из-зе наличи  жестких гомирующих слоев, упругие

Q слои деформируютс  независимо друг от друга, модуль сдвига материала упругих слоер слабо зависит от гидростатического давлени , а возникающее в упругих при загрузке даплемием главные напр жени  быстро убывают при уд пении от внутренней поверхности.

Представленна  конструкци  за счет малой тангенциальной жесткости тонкослойных резинометзллинеских элементов 6 позвол ет обеспечить эффективную вибро0 изол цию поперечных и осевых сил и крут щего и изгибающих моментов, передаваемых от одного трубопровода к другому, в услови х высокого внутреннего давлени  в трубопроводе и при

Claims (1)

1. 5 компенсации возможных взаимных смещений и поворотов фланцев трубопровода, возникающт- в трубопроводе при работе св занного с ним оборудовани . Формула изобретени 

   Q Компенсационное виброизолирующее соединение трубопровода, содержащее два соосных патрубка, смежные концы которых снабжены фланцами со стыковочными поверхност ми с отверсти ми дл  прохода среды и размещенные между ними кольцевые тонкослойные резинометаллические элементы, отличающеес  тем, что на цилиндрическом участке одного из фланцев выполнена канавка с размещенным в ней кольцом с каналами Т-образной формы, два

   0 противолежащих отверсти  которых выход т на стыковочные поверхности на торцах кольца, а третье - на стыковочную поверхность на внешнем цилиндрическом участке кольца, стыковочные поверхности на боко5 вых стенках канавки соединены отверсти ми и каналами с полостью патрубка, фланец с канавкой которого размещен в центральном отверстии флайца другого патрубка, на внутренней стенке которого выполнена стыл ковочные поверхности, причем упом нутые стыковочные поверхности и сопр гаемые с ними стыковочные поверхности на внешнем цилиндрическом участке кольца расположены параллельно оси патрубков

   5

   Ј Э 10

   УУ дУ УдлГ

   SSs-% 5

   S5SS5S555 .jfPl

   СУЧХ чХУУЧ

   Ж