SU587878A3 - Сферическое соединение труб - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в разъемных соединени х труб, главным образом, подводных трубопроводов , подвергающихс  воздействию больших нагрузок.

Известно разъемное сферическое соединение труб, содержащее заключенные на их концах охватываемый утолщенный наконечник и охватывающую его муфту, а также взаимодействующий с муфтой и наконечником патрон. При этом сопр женные рабочие поверхности наконечника, муфты и патрона также выполнены сферическими с одинаковым радиусом сфеРы 1.

Недостатки указанного соединени  состо т в затруднительности его монтажа и обслуживани  в св зи с необходимостью преодолени  больших нагрузок, обусловленных огромным давлением воды, без выполнени  этих операций соответствующими приспособлени ми.

Цель изобретени ,- облегчение монтажа и обслуживани .

Это достигаетс  тем, что предлагаемое соединение снабжено жестко закрепленным на муфте кожухом и установленным в нем кольцом с черв чным венцом, соосно установленным и взаимодействующим с патроном и черв ком.

При этом кольцо может быть выполнено с внутренней резьбой и снабжено скольз щей обоймой, имеющей наружную резьбу и коническую торцовую поверхность, взаимодействующие соответственно с резьбой кольца и с ответной конической поверхностью секторов патрона при осевом перемещении обоймы за счет вращени  кольца. Обойма выполнена с проточками на внутренней и наружной поверхност х, в которых установлены уплотнени , а полость,

ограничейна  поверхност ми муфты и кожуха, заполнена смазывающей и антикоррозионной жидкостью. Кольцо может быть выполнено с кулачками по внутренней поверхности, а каждый из секторов патрона - с ответными кулачками по внешней поверхности, причем кольцо и

патрон установлены концентрично н в одной плоскости.

Результатом изобретени   вл етс  разработка новых разъемных и автономных соединеНИИ дл  труб, позвол;)ющих водолазам осуществл ть под водой нх стыковку, которые должны выдерживать значительные нагрузки, даже если эти трубы имеют дефект выравнивани . Ст гивание патрона черв ком, воздействующим на зубчатый венец, позвол ет уменьшить

усилие, необходимое дл  ст жки или ослаблени  соединени  вручную, такил образом, чтобы эти операции могли выполн тьс  водолазами.

Разборка соединени  возможна даже после длительного нахождени  под водой в св зи с тем, что черв к и зубчатый венец размещены в герметичном кожухе, заполненном жидкой смазкой, предохран ющей их от коррозии.

На фиг. 1 и 2 представлено соединение согласно основному варианту выполнени , продольный и поперечный разрезы; на фиг. 3 и 4 - соединение согласно второму варианту исполнени , продольный и поперечный разрезы; на фиг. 5 - соединение согласно другому варианту исполнени , поперечный разрез.

Описываемое соединение дл  труб состоит из охватываемого наконечника 1, выполненного в виде шаровой цапфы 2, вставленной в охватывающую муфту 3.

Цапфа 2 и муфта 3 закреплены на концах труб 4 и 5 и позвол ют соедин ть их встык дл  образовани  участков подводного трубопровода . Наличие шаровой цапфы позвол ет в таком соединении стыковать между собой две трубы, оси которых образуют угол до 20°. Муфта 3 жестко св зана с фланцем 6, имеющим наружную резьбу, на которой навинчено резьбовое кольцо 7, жестко св занное с фланцем 8. Фланец 6, кольцо 7 и фланец 8 образуют незамкнутый цилиндрический кожух, который охватывает муфту 3 и вставленную в нее щаровую цапфу 2. Фланец 8 имеет центральное отверстие , диаметр которого превыщает диаметр шаровой цапфы 2, в результате чего последн   может вставл тьс  в .муфту и выни.матьс  из нее.

Соединение содержит фиксирующий патрон 9, размещенный внутри кожуха, ограниченного кольцом 7 и фланцами 6 и 8, и закрепленный внутри этого кожуха. Этот патрон состоит, например , из щести губок 10 в виде кольцевых секторов, разделенных щел .уи, обеспечивающими их перемещение по радиусу и сжатие шаровой цапфы 2.

Кольцо 7 и внешн   часть муфты 3 ограничивают кольцевое пространство, в которо.м скользит обойма II. Патрон 9-имеет коническую боковую поверхность 12, а обойма 11 - конический конец 13, который взаимодействует с поверхностью 12 при зат гивании патрона. Обойма 11 имеет наружную резьбу 14, на которую навинчено резьбовое кольцо 15, выполн ющее роль гайки.

В то же врем  резьбовое кольцо 15  вл етс  зубчатым венцом, содержащим на периферии зубь  16, наход щиес  в зацеплении с черв ком 17. Черв к 17 и резьбовое кольцо 15 образуют редуктор, позвол ющий рабочему сильно зажимать патрон 9 без необходимости прикладывать большие усили  дл  вращени  черв ка 17.

Обойма 11 имеет на внутренней и внешней периферии проточки 18, в которые вставл ютс  уплотнени .

Черв к 17 расположен внутри небольшого цилиндрического кожуха 19, который привариваетс  соосно поперечно.му отверстию 20 кольца 7, предназначенному дл  размещени  черв ка .

Обойма 11 совместно с наружной поверх ностью охватывающей муфты 3, внутренней поверхностью кольца 7, фланцем 6 и кожухой

19 ()|-)а11ич1шаег замкнутую полость 21, изолированную от окружающего пространства и заполненную жидкостью, в которой наход тс  черв к 17 и резьбовое кольцо 15. Эта жидкость нредо.храк ет механические детали от коррозии. 5 Целесообразно использовать дл  этого масло,  вл ющеес  одновременно смазкой.

Черв к 17 установлен на подшипниках 22 и 23 и имеет вал 24, который проходит сквозь торец кожуха 19 и уплотнени  25.

На конце вала 24 имеетс , например, квад ратный хвостовик 26 или любое другое -аналогичное приспособление, позвол ющее гюворачи-вать черв к при немощи руко тки или ключа. Он находитс  в гнезде 27, изолируемом от окружающего пространства крышкой 28, в результате чего он остаетс  чистым даже после длительного пребывани  в воде.

Кольцо 15 расположено между первым боковы .м упором 29, образовагпшш стенкой фланца 6, и вторым боковым упором 30, в результате чего при вращении черв ка 17 кольцо 15 прис водитс  во вращение, но не может соверщать продольное перемеп1ение. Это перемещение в том или другом направлении соверн ает обойма 11. Таким образом, черв к 17 позвол ет блокировать или деблокировать соединение.

В верхней части фиг. 1 и 2 показан патрон 9,

5 сжи.мающнй шаровую цапфу губками-секторами 10, а в нижней части он изображен в разжато.м состо нии.

Патрон 9 зажимает шаровую цапфу 2 достаточно сильно дл  того, чтобы эта цапфа не могла перемеп1;атьс  относительно патрона, благодар  чему две половины соединени  оказываютс  жестко св занными в том относительном углово.м положении, в котором они находились в момент .

Соединение снабжено седлом 31 из бронзы

или аналогичного металла и имеет два тороидальных уплотнени  32 и 33. Оно содержит также штуцерное гнездо 34, позвол ющее провер ть герметичность стыка.Шнонка 35, установленна  между кольцом П и наружной повсрх 1остью муфты 3, преп тствует вращению

кол1)Ца I.

Устройство дл  принудительного разжи.мани  патрона (фнг. 1 и 2) состоит из Т-образных выступов 36, жестко св занных с обоймой 11 и вставленных в Т-образные вые.мки губок 10 патрона, которые ограничены поверхност ми, конгруэнтными конической поверхности 13 обоймы

I1 в результате чего при перемещении обоймы

I1к резьбовому кольцу 15 губки патропа 9 разжимаютс .

Отверстие 37 служит дл  заполнени  кожуха , образованного кольцом 7 и фланцем 8, консистентной с.мазкой перед опусканием в воду. В верхней части фиг. 3 и 4 показано заблокированное соединение, а в нижней части - соединение в разблокированном положении. Как и в предыдущем случае, это соединение также содержит первый, охватываемый наконечник 1, образованный утолщением в виде шаровой цапфы 2, и второй, охватывающий наконечник, состо щий из сферической муфт1 1 3. в которую

0 вставлен охватываемый наконечник. Эти накопечники любим средством, например сваркой, креп тс  к концам обеих труб 4 и 5, которые требуетс  соединить встык иод водой.

На наконечнике в виде муфты 3 также закренлен цилиндрический кожу.х 38, образованный кольцом 39 и фланцем 8. Кольцо 39 нлотно закренл етс  на муфте 3, например, на резьбе и снабжено уплотнением 40.

Внутри кожуха 38 разментен натрон 9, содержащий , например, шесть губок 10. Этот патрон зажат между двум  продольными упора .ми, образованными стенкой фланца 8 и стенкой .муфты 3, в результате чего он может скользить в радиальном нанравлении, но заблокирован восево.м нанравлении и от проворачиBainiH .

Шнонки 41 преп тствуют вращению патрона вокруг оси муфты 3. Патрон 9 имеет внутреннюю сферическую поверхность, котора  опп2 за

раетс  на поверхность niapOBOu цансры

местом ее максимального расн1иренн  в результате чего Hoc.ie зат гивани  натрона niapoB.Ui HaiKJia 2 оказываетс  за/катой в кожухе 38.

Это соединение обеспечиваег абсо/иотпо жесткую св зь между двум  1 аконечника ги и за счет своей ко.мпактности может пе)едавать бо.1ьп1ие УСИ.ЛИЯ.

Сферическа  форма 2  вл етс  наибо .чее нредг10чтите.1ьной. гюзвол юн ей соедин ть трубы, нерасположенные строго но пр мой . Но така  фор.ма ье  в.т етс  об зателг.ной. и соединени  могут иметь утол1 1ение другой формы.

Зат гивание натрона 9 осуществл етс  зубчатым венцом 42, который его охватывает. Этот зубчатый венец имеет зубь  16. но крайней .мере, на части своей иериферии, вза1гмодействуюище с черв ко.ч 17, который иозвол ет поворачивать венец 42 вокруг оси муфты.

Как и в нредыдуще.м варианте осуществлепи . черв к 17 размещен внутри поперечного кожуха 19. Тороидальные уплотнени  43 позвол ют загерметизировать кожух 19, который заполн ете  жидкостью, например маслом, оеуИ ествл 1опи1м смазку контакта междх черв ком и зубчатым венцо.м н нредохран юншм эти механические органы от коррозии.

;5ат 1иваиие 1убок 10 патрона 9 зубчаты.м венном 42 обеспечиваетс  кулачга ги 44 поперечного профил , размен нными на периферии внутренней расточки венца 42, которые взаимодействуют с кулачка п1 45, расположенными на наружной новерхноети каждой из губок 10 натрона 9.

На фиг. 4 в качеетве примера показан патроп . СОСТОЯН1ИЙ из Н1ести губок в виде кольцевьгх еекторов. В патроне половина 46 наружной поверхности каждой губки И) имеет ци.шндрическую поверхность, а друга  исхювина - профиль Kyji.aMK. 45 увеличиваюн1е1Ч)е  радиуса, который взаимодейетвует с ку.-|ачка.п1 44 зубчатого венца 42. Число губок и кулачков, а также их нрофил) могут иными.

В VTOM примере еоедипепп  д,т  обеспечепн  зат гива П1  патрона доетаточпо повернуть зубчатый вепец макспмум на одну ничтую часть окружности по стрелке F, а дл  разжатп  пат

рона этот венец необходимо повернуть в обратном направлении.

Таки.м образом, достаточно, 4To6iii зубь  16 венца 42 распол.агались в пределах сектора с уг„том 60.

На фиг. 5 схематично представлен один из вариантов осуществлени  изобретени .

Зубчатый венец 42 заменен кольцом 46 с выступаюцхей наружу нластнной 47. В этой пластиие имеете  резьбовое отверстие, в которое вв1пгчен резьбовой стержень 48, проход щий сквозь овальное отверстие 49 и имеющий граненую головку 50. нозвол ющую завинчивать или вывинчивать стержень дл  сжимани  или разжимани  губок 10 натрона 9 на цапфе 2.

.Может быть также осуществлен р д друтих модификаций сферического соединени  труб с автономным механизмом привода его замыкающих i.ievicHTOB и с заменой различных узлов соединени  известными эквивалентными узлами.

Технико-экономический эффект описываемого сфер1;чеекого соединени  труб с автономным мехап1г-1еским приводом состоит в возможности его использовапи  вие зависимости от источников Э1 ерг11н д, зат жки зали:).1их элементов , )имер при прокладке трубопроводов

по

ВОД011.

Claims (3)

1. (л()ерпческое соедннение труб, содержащее расположенные на их концах охватываемый утолщенн1)1Й сферический наконечн1н и охват1 1ваюпхую его муфту, а также взаи.модействующий с наконечн1н ом н .муфтой иатрон, состо щий из радиально расщлицованных секторов , отличающеес  тем, что, с нелью облегчени  монтажа н обслуживани , оио снабжено жестко закрепленными на муфте кожухо.м и установлен1н 1м в нем кольцом с черв чным венцо.м. соосно установленным и взаимодействуюнщм с патроном и черв ком.

2. Соединение труб по н. 1, отличающеес  те., что ко.пьцо выполпепо с внутренней резьбой н снабжено скольз щей обоймой, имеющей наружную резьбу и коническую торцовую поверхность , взаимодействующие соответственно с резьбой кольца и с ответной конической поверхностью еекторов натрона нри осевом пере .мещеиии обоймы за счет вращени  кольца, причем обойма выполнена с проточками на внутренней и иаружиой поверхност х, в которых установлены уплотнени , а полость, ограниченна  поверхпоет ми муфты и кожуха, заполнена смазывакмцей и антикоррозионной жидкоетыо .

3. Соед1П1ение труб по п. 1, отличающеес  тем, 4T(j пьиюлпено с кулачка.мн но внутренней иоверхпостн, а каждый из секторов

иатроьа - с ответными кулачками на виеи1ней иоверхноети, причем кольцо и патрон установjieiibi ко1П1ентричн() и в одной плоскостн.

Источники инфор.мации, прин тые во внимание iipi экспертизе:

1. Патент Великобрита|щн « 1302948, кл. 2 G, 1973.

13

гг

п

ю

17

1/ /

№

Фаг.1

to

70

39

Риг.з

Фигл

SS.

46