RU2035653C1

RU2035653C1 - Sealing unit for compensating diverging branch pipe

Info

Publication number: RU2035653C1
Authority: RU
Inventors: Б.А. Горелик; В.И. Кальнин; А.А. Куксинский; А.И. Рыбалов
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт технологии судостроения; Акционерное общество Судостроительный завод "Северная верфь"
Priority date: 1991-05-29
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: ship building. SUBSTANCE: seal made up as two flexible rings is mounted in the space between pipes. A spacing member constructed as a piping ring is interposed between the rings. Openings are made in the walls of the ring which interact with the flexible rings. Spaces defined by internal pipe, spacing member, and flexible rings are filled with pasty lubricant. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

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. The invention relates to shipbuilding and can be used in mechanical engineering, power engineering and other industries in the manufacture and installation of pipelines to compensate for linear displacements caused by thermal or mechanical stresses during operation, since most pipelines experience significant deformation of the hull of the vessel during operation, temperature changes working medium transported by pipes, etc.

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. To eliminate or reduce the stresses arising in the pipeline, it now includes stuffing boxes or bellows expansion joints, rubber-metal pipes that can absorb loads from external forces and compensate for them.

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). Stuffing boxes used in pipelines have a number of drawbacks that inhibit their widespread use. Firstly, they have a complex structure and require a constant packing seal during operation. Secondly, stuffing box compensators are unreliable during angular movements of connected pipes. Thirdly, to ensure their sealing is difficult and time-consuming (Ovchinnikov I.G. Ovchinnikov V.I. Ship systems and pipelines. M. Sudostroenie, 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. Bellows expansion joints are made of expensive corrosion-resistant steel, and their use for pipelines mounted from pipes, the material for which is carbon steel, copper and copper-nickel alloys, is uneconomical. In addition, due to the great difficulty in installing the required interference fit during the installation of the compensator, they have a relatively low service life.

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. An analogue of the claimed object is a rubber-metal pipe. However, such a nozzle has an extremely complex sealing assembly in design and is notable for its considerable dimensions, causing high labor-intensive costs during installation.

Кроме того, компенсаторы обеспечивают небольшое осевое перемещение соединяющих труб (а.с. N 832231, кл. F 16 l 51/02, 1981). In addition, compensators provide a small axial movement of the connecting pipes (A.S. N 832231, class F 16 l 51/02, 1981).

Прототипом изобретения является патент США N 2520501, кл. 282-51, опубл. 1950. A prototype of the invention is US patent N 2520501, CL. 282-51, publ. 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. In this connector, the seal is carried out by an elastic element of circular cross section located between the Z-shaped casing connected to the flange, pressed against it by a three-row spring ring shape, the rods of which have a circular cross section. A spring, performing the function of a packing follower, rests its second side against another flange. The cylindrical part of the nozzle body has a complex curly section adapted to provide sealing. Both flanges are also of complex curly cross section and elongated inward. Connection to the product is carried out due to spherical parts.

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. The design of the connector is complex and consists of a large number of parts that are difficult to manufacture, and many of them during the assembly process have rigid limit deviations in size, which increases the cost of their installation (assembly). The cross section of the elastic gasket does not allow us to judge its long-term performance, since the constant pressure of the spring falls on its flat side of small thickness. In addition, a large number of parts increases the overall dimensions of the nozzle and increases its metal consumption.

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. The aim of the invention is to simplify the design of the sealing assembly of the compensating device, reducing its dimensions, metal consumption and the complexity of manufacturing and installation while ensuring reliable sealing and increasing the operating life under conditions of increased deformation of the pipeline.

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. The drawing shows the proposed sealing unit. In the proposed design of the compensating socket pipe, the socket 1 is made by double distribution of one end of the pipe while flanging its other end. The flanged surface of the bell is in contact with the abutment surface of the end flange 2, which in turn is located on the rectilinear outer plane of the bell. The spawned part of the bell, together with the pipe 7, forms a chamber in which sealing rubber ring gaskets 4 and 8 of circular cross section, differing in size, and a tubular split ring 5 made of a more durable material (metal, plastic, plastic, etc.) are placed. n.) than the rubber rings in contact with it. The sealing flange 6 abuts the ring 8. Both flanges are connected to each other by means of studs 3. When installing the pipes, the pipe 1 with the flange 2 mounted on it is mounted on the end of the pipe 7, centered, and then the rubber rings 4 and 8 and the split pipe 5 are installed the ends of which are then connected. In the case of using continuous o-rings and tubes, they are installed on the end of the pipe before mounting the pipe and end flange. After that, the flange 6 is pressed into the ring 8, and the studs 3 are inserted into the holes of the flanges, the nuts are screwed onto the ends of the flanges. When screwing the nuts, the sealing flange 6 with its end surface forces the rubber ring 8 to compress, which in turn compresses the ring 4 through the harder tubular ring 5, performing the function of a packing follower, thereby ensuring the sealing of the nozzle. In order to avoid twisting of the rubber rings and to create a stable position during operation, small holes 9 are drilled around the perimeter on both sides of the tube in a checkerboard pattern about its axis, into which the material of these elastic rings enters during compression and thereby fixes their location relative to the radial plane compounds. The created buffer chambers above and below the tube are filled with grease 10 to prevent premature abrasion of the rubber rings during operation. In addition, the formed chambers provide the possibility of reliable operation of the pipe during angular movements of the axes of the connected pipes. The tube itself performs the function of an additional damper from the action of compression forces and provides reliable tightness of the joint, acting on both rubber rings simultaneously.

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.The manufacturing process of the pipe is reduced mainly to obtaining a socket and pressing an end flange on it. In order to pilot test the operability and reliability of the bell-shaped compensating branch pipe, a sample with a diameter of 700 mm was made, on which the whole set of tests was performed: strength, tightness, compensating ability, bending, vibration. The test pipe passed, but no leakage was detected. Test pressure was P 3 P _isp _slave where (P _slave operating pressure of the medium conveyed through the pipeline). Additionally, resource tests of the pipe shear were carried out. No leakage was detected. Resource tests of the pipe were also carried out at a symmetric shear strain of ± 15 mm at a pressure of 0.25 MPa and an operating time of 53,000 cycles. No pressure drop detected.

Claims

SEALING ASSEMBLY OF A COMPENSATING SOCKET PIPE, consisting of a seal installed in the gap between the pipes and a pressure box, characterized in that the seal is made in the form of two elastic rings, between which a spacer element is installed in the form of a tubular ring, in the walls of which, interacting with elastic rings, are made the holes, and the cavities bounded by the inner pipe, the spacer element and the elastic rings, are filled with a paste-like grease.