RU93490U1

RU93490U1 - Pluggable Connection

Info

Publication number: RU93490U1
Application number: RU2009148735/22U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Владимирович Киселёв; Евгений Владимирович Киселёв
Original assignee: Вячеслав Владимирович Киселёв; Евгений Владимирович Киселёв
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2010-04-27

Abstract

Разъемное соединение, содержащее соединяемые элементы цилиндрической формы, самоуплотнительное кольцо, крепежные детали, как минимум два дугообразных бугельных элемента, имеющих на своих концах радиально направленные крепежные выступы, на каждом из которых выполнены отверстия под крепежные детали, отличающееся тем, что внутренняя поверхность крепежного выступа выполнена с усечением под углом 20-45º относительно общей центральной оси соединения, а внешняя поверхность крепежного выступа - перпендикулярно общей центральной оси соединения, при этом в радиальной плоскости крепежный выступ выполнен с плавным сопряжением. A detachable connection containing joined cylindrical elements, a self-sealing ring, fasteners, at least two arcuate yoke elements having radially directed fastening protrusions at their ends, each of which has holes for fasteners, characterized in that the inner surface of the fastening protrusion is made truncated at an angle of 20-45º relative to the common central axis of the connection, and the outer surface of the mounting protrusion is perpendicular to the common central axis is connected I, with a radial plane of the fixing protrusion is formed with a smooth conjugation.

Description

Полезная модель относится к быстроразъемным соединениям сосудов, трубопроводов и оборудования, а так же для соединения других элементов цилиндрической формы, работающих под высоким давлением, и может быть использована в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, энергетической и в других отраслях промышленности.The utility model relates to quick-disconnect joints of vessels, pipelines and equipment, as well as for connecting other cylindrical elements operating under high pressure, and can be used in chemical, petrochemical, oil refining, energy and other industries.

Известно разъемное соединение (патент России №2280209 С1 от 11.07.2005 г.), содержащее соединяемые элементы цилиндрической формы, а именно трубы, расположенные на общей центральной оси и имеющие на соединяемых концах специальные фланцы с коническими уплотнительными поверхностями, уплотнительное кольцо с ребром жесткости, объединенные между собой с помощью зажимного приспособления. Зажимное приспособление состоит по меньшей мере из двух дугообразных бугельных элементов. На внутренней поверхности каждого дугообразного бугельного элемента выполнена проточка с коническими боковыми поверхностями.Known detachable connection (Russian patent No. 2280209 C1 of 07/11/2005), containing connected elements of a cylindrical shape, namely pipes located on a common central axis and having special flanges with tapered sealing surfaces at the connected ends, an o-ring with a stiffener, interconnected with a clamping device. The clamping device consists of at least two arcuate yoke elements. A groove with conical side surfaces is made on the inner surface of each arcuate yoke element.

Известное разъемное соединение имеет недостатки, основным из которых является ограниченность применения данного разъемного соединения и то, что оно не может обеспечить надежность герметизации соединения при больших диаметрах соединяемых элементов цилиндрической формы, работающих при высоких давлениях. Причиной этого недостатка является сложность в изготовлении заготовки с радиально расположенными крепежными выступами. Удаление мест установки крепежных деталей (резьбовых шпилек) между собой создает условия для возникновения напряжений в месте сопряжения основания крепежного выступа и дугообразных бугельных элементов. Наличие длинных торцовых выступов создает высокий изгибающий момент, который влияет на надежность соединения.The known detachable connection has drawbacks, the main of which is the limited use of this detachable connection and the fact that it cannot provide reliable sealing of the connection at large diameters of the connected cylindrical elements operating at high pressures. The reason for this disadvantage is the difficulty in manufacturing a workpiece with radially spaced mounting protrusions. Removing the mounting locations of the fasteners (threaded rods) between themselves creates the conditions for the occurrence of stresses at the interface between the base of the fastening protrusion and the arcuate yoke elements. The presence of long end protrusions creates a high bending moment, which affects the reliability of the connection.

Другим недостатком известного разъемного соединения является наличие отверстий в торцовых крепежных выступах, которые ослабляют прочность (жесткость) этих выступов. Кроме того, при затягивании шпилек, установленных на противоположных сторонах разъема соединения, сложно обеспечить одинаковую степень их затяжки. В результате чего возникает вероятность перегрузки одной из шпилек и недогрузки другой шпильки. Что может привести к неравномерности распределения усилия предварительной затяжки на конических поверхностях дугообразных бугельных элементов и конических поверхностях фланцев соединяемых элементов. Указанная неравномерность может стать причиной неравномерного распределения контактного давления на уплотнительных поверхностях соединяемых элементов, что может привести к нарушению герметичности разъемного соединения.Another disadvantage of the known detachable connection is the presence of holes in the mechanical fastening protrusions, which weaken the strength (rigidity) of these protrusions. In addition, when tightening the studs mounted on opposite sides of the connection connector, it is difficult to ensure the same degree of tightening. As a result, there is a possibility of overloading one of the studs and underloading another stud. Which can lead to uneven distribution of pre-tightening forces on the conical surfaces of the arcuate yoke elements and the conical surfaces of the flanges of the connected elements. The indicated unevenness can cause an uneven distribution of contact pressure on the sealing surfaces of the connected elements, which can lead to a violation of the tightness of the detachable connection.

Известно разъемное соединение, наиболее близкое предлагаемому по конструкции и назначению (см. проспект фирмы GALPERTI ENGINEERING, 2000 г., стр.6-7, сайт фирмы: www.galperti.com.), содержащее соединяемые элементы цилиндрической формы, в частности две стальные трубы одинакового диаметра, снабженные специальными фланцами, стальное уплотнительное кольцо с осевым упором и коническими уплотнительными поверхностями, крепежные детали, как минимум два дугообразных бугельных элемента, имеющих на своих концах радиально направленные крепежные выступы, на каждом из которых выполнено по два отверстия под крепежные детали.A detachable connection is known which is closest to the one proposed in design and purpose (see the prospectus of the company GALPERTI ENGINEERING, 2000, pages 6-7, website of the company: www.galperti.com.) Containing connected cylindrical elements, in particular two steel pipes of the same diameter, equipped with special flanges, a steel sealing ring with an axial stop and tapered sealing surfaces, fasteners, at least two arcuate yoke elements having radially directed mounting protrusions at their ends, on each of There are two openings for fasteners.

Основным недостатком известного разъемного соединения является то, что оно не позволяет обеспечить высокую надежность работы из-за возможного нарушения герметичности соединения. Это связано с трудностями обеспечения равномерного распределения контактного давления на уплотнительные поверхности самоуплотнительного кольца. Причина указанного недостатка заключается в особенностях конструкции известного разъемного соединения. Размер между соединенными дугообразными бугельными элементами имеет значительную величину, что приводит к увеличению размера самого уплотнительного кольца и отсутствию равномерного контактного давления на уплотнительные поверхности по всей окружности уплотнительного кольца из-за неравномерности прижатия дугообразных бугельных элементов по всей окружности стягиваемых фланцев.The main disadvantage of the known detachable connection is that it does not provide high reliability due to a possible violation of the tightness of the connection. This is due to difficulties in ensuring a uniform distribution of contact pressure on the sealing surfaces of the self-sealing ring. The reason for this drawback is the design features of the known detachable connection. The size between the connected arcuate yoke elements is significant, which leads to an increase in the size of the sealing ring itself and the absence of uniform contact pressure on the sealing surfaces around the entire circumference of the sealing ring due to the uneven pressure of the arcuate yoke elements around the entire circumference of the contracted flanges.

Другой недостаток известного разъемного соединения заключается в меньшей степени прочности самой конструкции дугообразных бугельных элементов, при неравномерной затяжки крепежных элементов и нагружении известного разъемного соединения рабочим давлением среды появляется вероятность разрушения крепежных выступов или образование трещин у его основания.Another disadvantage of the known detachable connection lies in the lesser degree of strength of the very design of the arcuate yoke elements, with uneven tightening of the fasteners and loading of the known detachable connection with the working pressure of the medium, the probability of destruction of the fastening protrusions or the formation of cracks at its base appears.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы и обеспечение надежной герметичности быстроразъемного соединения, а также упрощение его изготовления.The objective of the proposed utility model is to increase the reliability and ensure reliable tightness of the quick coupler, as well as simplifying its manufacture.

Поставленная задача решается тем, что в разъемном соединении, содержащем соединяемые элементы цилиндрической формы, самоуплотнительное кольцо, крепежные детали, как минимум два дугообразных бугельных элемента, имеющих на своих концах радиально направленные крепежные выступы, на каждом из которых выполнены отверстия под крепежные детали, внутренняя поверхность крепежного выступа выполнена с усечением под углом 20-45 градусов относительно общей центральной оси соединения, а внешняя поверхность крепежного выступа - перпендикулярно общей центральной оси соединения, при этом в радиальной плоскости крепежный выступ выполнен с плавным сопряжением.The problem is solved in that in a detachable connection containing connected elements of a cylindrical shape, a self-sealing ring, fasteners, at least two arcuate yoke elements having radially directed fastening projections at their ends, on each of which holes are made for fasteners, the inner surface the mounting protrusion is truncated at an angle of 20-45 degrees relative to the common central axis of the connection, and the outer surface of the mounting protrusion is perpendicular to the common the central axis of the connection, while in the radial plane the mounting protrusion is made with smooth mating.

Технический результат полезной модели выражается в снижении вероятности разгерметизации разъемного соединения за счет равномерного распределения контактного давления и снижения изгибающих напряжений, а так же надежного стягивания дугообразных бугельных элементов в осевом направлении и равномерном распределении усилия затяжки элементов за счет технической проработки комплекта размеров между углом наклона крепежного выступа дугообразного бугельного элемента и геометрической осью разъемного соединения, что определяет необходимые размеры поверхности крепежного выступа, а так же размерами проточки с коническими боковыми поверхностями.The technical result of the utility model is expressed in reducing the likelihood of depressurization of the detachable joint due to the uniform distribution of contact pressure and reduction of bending stresses, as well as the reliable retraction of the arcuate yoke elements in the axial direction and the uniform distribution of the tightening forces of the elements due to the technical study of the set of dimensions between the angle of inclination of the fastening protrusion an arcuate yoke element and a geometrical axis of a detachable connection, which determines the necessary surface dimensions of the fastening projection, as well as the dimensions of the groove with conical side surfaces.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид в изометрии разъемного соединения в сборе; на фиг.2 - разрез данного соединения; фиг.3 - вид с торца на зажимное приспособлении с двумя дугообразными бугельными элементами с крепежными элементами.The essence of the proposed utility model is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a general isometric view of a detachable joint assembly; figure 2 is a section of this compound; figure 3 is an end view of the clamping device with two arcuate yoke elements with fasteners.

Предлагаемое разъемное соединение содержит соединяемые между собой элементы цилиндрической формы, например трубопроводы 1 и 2, расположенные на общей центральной оси и имеющие на соединяемых концах специальные фланцы 3 и 4, которые расположены симметрично относительно поперечной плоскости разъема соединения. Внутри трубопроводов 1 и 2 между фланцами 3 и 4 установлено самоуплотнительное кольцо 5, выполненное с осевым упором 6 и коническими кольцевыми поверхностями 12 и 13 (фиг.2). По окружности фланцев 3 и 4 установлено зажимное приспособление для стягивания соединяемых трубопроводов 1 и 2 и удержания их в рабочем положении. Зажимное приспособление состоит из двух дугообразных бугельных элементов - верхнего элемента 7 и нижнего бугельного элемента 8. Каждый дугообразный бугельный элемент 7 и 8 имеет на каждом своем конце радиально направленный крепежный выступ 9, расположенный на торцевых сторонах дугообразных бугельных элементов 7 и 8. При этом крепежный выступы 9 радиально направлен и расположен перпендикулярно общей центральной оси соединения (фиг.1, 3), а внутренняя поверхность крепежного выступа выполнена с усечением под углом 20-45 градусов относительно общей центральной оси соединения. В крепежном выступе 9 выполнены два отверстия под крепежные детали -резьбовые шпильки 10, на концах которых навинчены гайки 11. На внутренней поверхности каждого дугообразного бугельного элемента 7, 8 выполнена проточка 14 с коническими боковыми поверхностями 15 и 16. Внешние боковые поверхности 17 и 18 каждого фланца 3 и 4 имеют конусность, равную конусности боковых поверхностей 15 и 16 проточки 14 на каждом дугообразном бугельном элементе 7, 8 (фиг.1, 3). На торцевых стенках с внутренней стороны дугообразных бугельных элементов 7 и 8 выполнены компенсационные пазы 19. Радиальное расстояние L₁ от центральной оси соединения до геометрических осей крепежных деталей - шпилек 10 выполнено меньшим, чем радиальное расстояние L₂ от центральной оси соединения до внешней стороны кольцевой части дугообразных бугельных элементов 7, 8 (фиг.3).The proposed detachable connection contains interconnected elements of cylindrical shape, for example, pipelines 1 and 2 located on a common central axis and having special flanges 3 and 4 at the connected ends, which are located symmetrically with respect to the transverse plane of the connection connector. Inside the pipelines 1 and 2, between the flanges 3 and 4, a self-sealing ring 5 is installed, made with an axial stop 6 and conical annular surfaces 12 and 13 (figure 2). Around the circumference of the flanges 3 and 4, a clamping device is installed for tightening the connected pipelines 1 and 2 and holding them in the working position. The clamping device consists of two arcuate yoke elements - the upper element 7 and the lower yoke element 8. Each arcuate yoke element 7 and 8 has at each end a radially directed fastening protrusion 9 located on the end faces of the arcuate yoke elements 7 and 8. At the same time, the fastener the protrusions 9 are radially directed and located perpendicular to the common central axis of the connection (Fig.1, 3), and the inner surface of the mounting protrusion is made with truncation at an angle of 20-45 degrees relative to the total th central joint axis. In the mounting protrusion 9, two holes are made for the fasteners — threaded rods 10, the ends of which are screwed onto nuts 11. On the inner surface of each arcuate yoke element 7, 8 there is a groove 14 with conical side surfaces 15 and 16. The outer side surfaces 17 and 18 of each flanges 3 and 4 have a taper equal to the taper of the side surfaces 15 and 16 of the groove 14 on each arcuate yoke element 7, 8 (Figs. 1, 3). Compensation grooves 19 are made on the end walls on the inner side of the arcuate yoke elements 7 and 8. The radial distance L ₁ from the central axis of the connection to the geometrical axes of the fasteners - studs 10 is made smaller than the radial distance L ₂ from the central axis of the connection to the outer side of the annular part arcuate yoke elements 7, 8 (figure 3).

Предложенное разъемное соединение работает следующим образом. После установки внутри трубопроводов 1 и 2 самоуплотнительного кольца 5 и сближения их до стыковки с его осевым упором 6 на фланцы 3 и 4 устанавливают зажимное приспособление и производят затяжку гаек 11 на шпильках 10. В процессе затяжки крепежных деталей дугообразные бугельные элементы 7 и 8 смещаются в радиальном направлении к центральной оси соединения и зажимают фланцы 3 и 4, стягивая их между собой в осевом направлении за счет конусности своих поверхностей 15 и 16 и конусности поверхностей 12 и 13 на фланцах 3 и 4 до создания расчетного усилия затяжки, которое распределяется равномерно по крепежному выступу 9. Геометрические оси шпилек 10 и сопрягаемые поверхности 15 и 16, 12 и 13 находятся почти на одинаковом радиальном расстоянии L₁ от центральной оси соединения, благодаря чему обеспечивается равномерное прижатие дугообразных бугельных элементов 7, 8 к боковым поверхностям 12 и 13 по всей окружности фланцев 3 и 4. В результате легко обеспечиваются равномерные и одинаковые значения предварительных контактных давлений на сопрягаемых торцевых поверхностях осевого упора 6 уплотнительного кольца 5 и на конических поверхностях трубопроводов 1 и 2.The proposed detachable connection works as follows. After the self-sealing ring 5 is installed inside pipelines 1 and 2 and brought together before joining with its axial stop 6, a clamping device is installed on the flanges 3 and 4 and the nuts 11 are tightened on the studs 10. In the process of tightening the fasteners, the arcuate yoke elements 7 and 8 are displaced in radial direction to the central axis of the connection and clamp the flanges 3 and 4, tightening them together in the axial direction due to the taper of their surfaces 15 and 16 and the taper of the surfaces 12 and 13 on the flanges 3 and 4 to create the design force for yazhki, which is distributed evenly over the mounting ledge 9. The geometrical axis of the pins 10 and mating surfaces 15 and 16, 12 and 13 are located almost at the same radial distance L ₁ from the central axis of the compounds, thereby providing uniform pressing of arcuate drag elements 7, 8 to the side surfaces 12 and 13 around the entire circumference of flanges 3 and 4. As a result, uniform and uniform values of preliminary contact pressures on the mating end surfaces of the axial stop 6 of the sealing are easily ensured rings 5 and on the conical surfaces of pipelines 1 and 2.

Под воздействием рабочего давления внутренней среды, подаваемой в трубопроводы 1 и 2, контактное давление на уплотнительных поверхностях 12 и 13 уплотнительного кольца 5 возрастает относительно его значений, которые созданы заданным предварительным усилием затяжки. При этом равномерность распределения контактного давления на всех уплотнительных поверхностях по всей окружности кольца 5 сохраняется за счет достигнутой при затяжке равномерности прижатия дугообразных бугельных элементов 7 и 8 к фланцам 3 и 4. Вследствие чего повышается надежность работы и снижается вероятность разгерметизации соединения.Under the influence of the working pressure of the internal medium supplied to the pipelines 1 and 2, the contact pressure on the sealing surfaces 12 and 13 of the sealing ring 5 increases relative to its values, which are created by a predetermined preliminary tightening force. Moreover, the uniformity of the distribution of contact pressure on all sealing surfaces around the entire circumference of the ring 5 is maintained due to the uniformity of the compression of the arcuate yoke elements 7 and 8 against the flanges 3 and 4, achieved when tightening.

Из вышесказанного следует, преимуществами предлагаемой конструкции быстроразъемного соединения по сравнению с прототипом является его высокая надежность работы и высокая степень герметизации. А так же снижение трудоемкости при изготовлении дугообразных бугельных элементов.From the foregoing, the advantages of the proposed design of the quick disconnect connection in comparison with the prototype is its high reliability and high degree of sealing. As well as reducing the complexity in the manufacture of arcuate yoke elements.

Claims

A detachable connection containing connected cylindrical elements, a self-sealing ring, fasteners, at least two arcuate yoke elements having radially directed fasteners at their ends, on each of which holes are made for fasteners, characterized in that the inner surface of the fastening protrusion is made truncated at an angle of 20-45º relative to the common central axis of the connection, and the outer surface of the mounting protrusion is perpendicular to the common central axis is connected I, with a radial plane of the fixing protrusion is formed with a smooth conjugation.