SU1689716A1 - Виброизолирующее компенсационное соединение трубопровода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и позвол ет повысить надежность труИзобретение относитс  к машиностроению , а именно к трубопроводным системам, и может быть использовано в качестве компенсационного соединени  трубопроводов, подвергающихс  воздействию вибрации в различных агрегатах и установках. Цель изобретени  - повышение надежности трубопровода за счет снижени  уровн  передаваемой через муфту поперечной составл ющей вибрации при использовании эластомера с модулем сдвига, равным 0,12-2,3 МПа, и модулем объемного сжати , равным 0,9-4,3 ГПа. На фиг. 1 показано соединение трубопровода , разрез; на фиг. 2 - упруга  муфта, разрез; на фиг. 3 - присоединение муфты к трубе; на фиг. 4 - ст жные элементы в виде болтов; на фиг. 5 - ст жные элементы в виде тросов с резьбовым нат жением. Устройство состоит из труб 1 с фланцами 2 и 3, упругой соединительной муфты 4, бопроводов, наход щихс  под воздействием вибрационных нагрузок. Виброизолирующее компенсационное соединение трубопровода содержит упругую муфту 4, зажатую между торцами труб 1 и состо щую из чередующихс  кольцевых слоев эластомера и жестких армирующих слоев. Обжатие муфты 4 осуществл етс  крепежными элементами 7 через упругие опорные элементы 8. Муфта 4 обладаетзначительной осевой жидкостью и малой жесткостью при радиальном сдвиге ее торцов, что обеспечивает возможность компенсации поперечных смещений труб при высоких виброизолирующих свойствах . В описании приведены соотношени  размеров элементов муфты. 5 ил. ст жного узла, состо щего из обечайки 5, крышки 6, крепежных элементов 7 и вспомогательных упругих опорных элементов 8, а также уплотнений 9. Упруга  соединительна  муфта 4 состоит из фланцев 10 и пакета плоских чередующихс  слоев 11 жесткой ар- мировки и эластомерных слоев 12. Поджа- тие уплотнений 9 производитс  болтами 13. Вспомогательные упругие опорные элементы 8 также состо т из пакета плоских чередующихс  слоев 14 жесткой армировки и упругих эластомерных слоев 15. Жесткие армирующие слои 11 муфты 4 могут быть выполнены металлическими (сталь, латунь, титан и др.) или из композиъ ционных материалов, например, на основе синтетических и натуральных тканей или на основе графитовых волокон и эпоксидных смол. Оптимальные толщины hA жестких армирующих слоев наход тс  в диапазоне fe О 00 ю VJ ск

Description

hA(0,004-0,3)B, где B(D-d)/2 - толщина стенки муфты.

Упругие слои 12 муфты 4 св заны с жесткими армирующими сло ми 11 и фланцами 2 и 3, например, склеиванием и могут быть выполнены на основе высокомолекул рных соединений, обладающих определенными эластичными свойствами, например специальной резины или термо- эластопластов с модулем сдвига G материала упругих слоев и модулем объемного сжати  К в следующих диапазонах:

G 0,12-2,3 МПа; К 0,9-4,3 ГПа

Упругие материалы с указанными характеристиками  вл ютс  слабосжимаемыми , так как их коэффициент Пуассона близок к 0,5, и свойство сжимаемости, определ ющее способность упругого элемента выдерживать большие сжимающие нагрузки , про вл етс  только при сжатии тонких слоев. Степень тонкослойности определ етс  величиной параметра тонкослойности равного отношению толщины упругого сло  hy к толщине стенки муфты.

Возможный диапазон изменени  параметра тонкослойности:

,1-102...4,9.102, б/р.

Размеры муфты 4 определ ютс  соотношением

|j 0,07-0,72,

где L - длина муфты Ьлпд+ Ьэпэ, где ПА, пэ - соответственно число жестких армирующих и упругих слоев;

D - внешний диаметр упругого элемента , а соотношение толщин единичных жестких армирующих Ьд и упругих hy слоев равно

пА/г.,07-18,2,

В

h3

где В - толщина стенки муфгы.

Ст жной узел предназначен дл  создани  в упругой муфте 4 предварительного нат га, необходимого дл  того, чтобы исключить возможность ее работы на раст жение при возможных осевых знакопеременных нагрузках,

Предварительное нат жение создаетс  путем зат жки крепежных элементов 7. Вспомогательные упругие элементы 8 представл ют собой пакеты соединенных один с другим, например, склеиванием чередующихс  жестк /ix армирующих 14 и упругих 15 слоев.

Слои пакета выполнены плоскими, а сам пакет имеет форму цилиндра. Такие вспомогательные упругие элементы имеют малую поперечную жесткость и способны выдерживать большие нагрузки сжати . Число N вспомогательных упругих элементов 8 не менее трех и расположены они равномерно по окружности, центр которой находитс  на оси трубопровода. В предельном случае N

0 вспомогательных упругих элементов 8 могут быть заменены одним вспомогательным упругим элементом, имеющим форму полого цилиндра и представл ющим собой пакет, соединенных один с другим, плоских чере5 дующихс  жестких армирующих и упругих слоев с фланцами. Жесткие армирующие слои вспомогательных упругих элементов могут быть выполнены металлическимим, например из стали или латуни, а упругие

0 слои - из специальной резины.

В ст жном узле опорные упругие элементы 8 могут быть выполнены в виде полых цилиндров, через которые проход т крепежные элементы 7. Их поджатие осущест5 вл етс  независимо один от другого гайками. Ст жной узел может быть выполнен в виде тросов 16, соедин ющих фланцы трубопровода 1 и осуществл ющих предварительный нат г упругой муфты 4 при малой

0 поперечной жесткости. Нат жение тросов 16 производитс  с помощью винтов 17 и гаек 18, а концы тросов заделаны стандартным способом. Число тросов не менее трех.

Соединение трубопровода работает

5 следующим образом.

Упруга  муфта 4, выполненна  в виде пакета плоских чередующихс  жестких армирующих и упругих слоев с указанными физико-механическими и конструкционны0 ми параметрами, имеет малую поперечную жесткость, т.е. малую жесткость св зи при смещении фланцев один относительно другого в поперечном направлении, и выдерживает большие силы сжати  в направлении,

5 перпендикул рном плоскости слоев. При этом поперечна  жесткость упругой муфты практически не зависит от давлени  рабочей среды в трубопроводе, так как из-за наличи  жестких армирующих слоев упру0 гие слои деформируютс  независимо один от другого, модуль сдвига материала упругих слоев слабо зависит от гидростатическо- го давлени , а возникающие в упругих сло х при загрузке давлением главные напр же5 ни  быстро убывают при удалении от внутренней поверхности. Это позвол ет с помощью таких упругих элементов обеспечить эффективную виброизол цию поперечных вибрационных сил, передаваемых от фланца 2 на фланец 3 в услови х высокого

внутреннего давлени  в трубопроводе и при компенсации возможных квазистатических перемещений фланцев трубопровода один относительно другого в поперечном направлении .

Герметичность соединени  достигаетс  установкой между фланцами трубопровода и фланцами упругой муфты предварительно поджатых уплотнений.

Недопустимую работу упругой муфты на раст жение в услови х возможных знакопеременных осевых нагрузок в трубопроводе исключает разгрузочный узел, создающий в упругой муфте предварительный нат г, заведомо больший возможных раст гивающих усилий или деформаций. Причем во всех описанных конструкци х разгрузочного узла его поперечна  жесткость мала, что исключает шунтирование упругой муфты 4.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Виброизолирующее компенсационное соединение трубопровода, содержащее установленную между торцами соедин емых труб упругую муфту, состо щую из монолит0

   5

   0

   но скрепленных между собой чередующих с  кольцевых слоев эластомера и армироп ки, и силовые ст жные элементы, св занные с трубами через упругие опорные элементы, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности за счет снижени  уровн  передаваемой через муфту поперечной составл ющей вибрации при использовании эластомера с модулем сдвига, равным 0,12-2,3 МПа, и модулем объемного сжати , равным 0,9-4,3 ГПа. размеры муфты св заны следующими соотношени ми:

   0,07-0,72,

   где L - длина муфты;

   D - ее наружный диаметр,

   R -Ьэ В где В -толщина стенки муфты;

   Ј - параметр тонкослойности. равный

   0,1

   ,9

   10

   -2

   25

   h3 - толщина сло  эластомера, при этом пэ(0,054-14,2)Ьа, где ha - толщина сло  армировки.

   Ч

   777/,

   V/YA

   т 1

   Фиг,-/

   Ј Мф

   Ъ Мф

   у/бтъ,

   i

   Ј

   ot

   9U6891

   Фиг. 5