SU961568A3 - Устройство дл соединени труб - Google Patents

Description

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к устройству для соединения труб.

Известно устройство для соединения труб, содержащее незамкнутую камеру, -- 5 в которой расположена С—образная в осевом сечении манжета из резинообразного материала, представляющая собой перемычку, соединяющую направленные одна к другой уплотнительные губки £1] . до

Однако известное устройство не обеспечивает необходимой плотности соединения труб, которое бы не зависело от термических' нагрузок или от старения материала манжеты. 15

Целью изобретения является обеспечение плотности соединения труб независимо от переменных термических нагрузок и старения материала манжеты. 20

Эта цель достигается тем, что внутренний диаметр уплотняющих губок больше диаметра концов соединяемых труб, причем между наружной поверхностью уплотняющих губок и внутренней поверхнос- 25 тью перемычки враспор установлена предварительно напряженная винтовая пружина.

На фиг. 1 показано устройство для соединения труб, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1 (с соединяемыми трубами).

Устройство для соединения труб содержит незамкнутую камеру 1, кожух 2 которой имеет, в основном, цилиндрическую форму и на торцовых сторонах которого расположены загнутые внутрь фланцы 3 и 4.

Камера 1 выполнена из одного куска высокопрочного листового металла, например из нержавеющей стали. Отогнутые наружу в противоположные стороны, пластины 5 и 6 охватывают, соответственно!· один цилиндрический стяжной палец 7 или 8, которые соединены между собой определенным числом болтов, в данном случае двумя внутренними шестигранными болтами 9 и 1О. Свободные концы пластин 5 и 6 Целесообразно приварить к боковой цилиндрической поверхности кожуха 2 камеры. В данном случае головки 11 и 12 внутренних шестигранных болтов 9 или 10 проходят сквозь отверстия 13 и 14 в пластине 5. Примыкающая к головкам 11 и 12 часть болтов 9 и 10 с небольшим люфтом проходит сквозь поперечные от- 5 верстия в стяжном пальце 7, сквозь неизображенные отверстия в месте перегиба пластины 5, а затем, также с зазором через отверстия 15 и 16 в месте перегиба пластины 6 и входят в снабженные 10 внутренней резьбой поперечные отверстия в стяжном пальце 8. Из указанного следует, что при затяжке болтов 9 и 10 камера 1 может затягиваться наподобие зажимному мостику или муфте. 15

Камера 1 между фланцами 3 и 4 содержит С-образную в поперечном сечении открывающуюся внутрь, выполненную из синтетической резины уплотнительную манжету 17, перемычка 18 которой своей 20 наружной стороной под прокладкой из стальной ленты 19 плотно прилегает к цилиндрической внутренней поверхности 20 кожуха 2 камеры. Прокладка из стальной ленты 19, помимо прочего, служит для 25 церекрытия зазора 21 в месте перегиба пластин 5 и 6 (фиг. 1).

К перемычке 18 уплотнительной манжеты 17 с обеих сторон прилегают концы, выполненные в виде уплотняющих губок , 22 и 23. На свободных концах уплотняющие губки имеют острые уплотнительные канты 24 и 25, которые при затяжке камеры 1 плотно' прилегают к боковой поверхности соединяемых устройством кон·*' цов труб 26 и 27. ³

На обращенной к перемычке 18 стороне уплотняющих губок 22 и 23 имеются обращенные наружу кольцеобразные канавки 28 и 29, в которых размещено прак— ⁴⁰ тически замкнутое в себе кольцо винтовой пружины 30 или 31. Это слегка распрямленное кольцо по своему наружному периметру поддерживает, предпочтительно, тонкостенный участок 32 и 33 перемыч- ⁴⁵ ки и, в свою очередь, опирается на него. Между кольцевыми канавками 28 и 29 и основанием 34 и 35 уплотняющих губок имеется кольцеобразное полое пространство 36 и 37, которое через витки ⁵⁰ кольца винтовой пружины 30 и 31 между, внутренней стороной перемычки 18 и наружной стороной концов труб 26 и 27 соединяется с пространством 38.

Кольца винтовой пружины 30 .и 31 вы-⁵⁵ полняют, главным образом, четыре функции. Во-первых, благодаря тому, что они снаружи оприаются на внутреннюю сторону зоны 32 или- 33 перемычки 18, при затяжке корпуса они обеспечивают немедленное прижатие к наружной поверхности концов труб 26 и 27 уплотняющих губок и 23 с радиально направленным усилием, превосходящим собственную эластичность. Во-вторых, благодаря свойству свободно распрямляться, они обеспечивают равномерное распределение внутреннего давления в трубах, которое через стык труб передается пространству 38, по всей дайне обращенных к перемычке 18 сторон уплотняющей губки 22 или 23, включая полые пространства 36 и 37, благодаря чему уплотняющие губки по всему наружному периметру испытывают действие гидростатического направленного внутрь усилия. В-третьих, особенно при недостаточной эластичности материала уплотнительной манжеты, вследствие износа или многократной и длительной термической нагрузки, обеспечивается неизменно плотное прижатие уплотняющих губок 22 или по всему наружному периметру концов соединяемых труб 26 и 27 даже при незначительном внутреннем давлении в трубах. Одновременно кольца винтовой пружины 30 и 31 предотвращают отход тонкостенных участков 32 и 33 перемычки 18 манжеты от прокладки 19, причем такой отход может наступить в результате практически неизбежного старения резинового материала в_условиях высоких термических нагрузок и исчезновения внутреннего давления в соединяемых трубах.

С учетом последнего явления профили руется внутренняя сторона, расположенная между уплотняющими губками 22 и 23 отрезка перемычки 18. На этом отрезке перегородка не имеет постоянной толщины, а на определенном расстоянии в осевом направлении здесь расположены округлые направленные внутрь утолщения 39, которые придают внутренней стороне волнообразный профиль. Этот профиль (фиг. 1) отмечен пунктирной линией 40. Утолщения 39 служат в качестве ребер жесткости с радиально направленным наружу усилием, которые предотвращают отход перемычки 18 от прокладки 19, если материал манжеты уплотняется под воздействием термических нагрузок.

Устройство работает следующим образом.

Уплотняющие губки перед монтажом соединения имеют больший диаметр, чем подлежащая уплотнению труба. При напряжении охватъгвающей перемычку уплотняющей манжеты камеры эта камера сжимает»·

961568 6 ся до меньшего диаметра, и за счет этого уплотнительная манжета сжимается в объеме. Это означает, что резиновая манжета также занимает меньший диаметр. За счет сжатия камеры до меньшего диа- 5 метра уплотняющая манжета сжимается в объеме, так что диаметры перемычки винтового пружинного кольца и уплотняющей__ губки уменьшаются. Вследствие этого уменьшения диаметра уплотняющая губка 10 прилегает затем к наружной поверхности трубы и за' счет дальнейшего натягивания камеры перемычка манжеты через винтовое пружинное кольцо, а также уплотняющая губка подвергаются еще более силь— 15 ному давлению, причем материал резины уплотняющей губки проникает в поры, риски, швы или другие неплосксстности необработанной наружной поверхности трубы.

Торцовые стороны уплотнительной ман-20 жеты 17 разделены на две, в основном конические плоскости 41 и 42 или 43 и 44. Радиально наружные конические поверхности 41 и 43 прилегают к изогнутым внутрь боковым краям 45 и 46 про- 25 кладки 19, причем ее концы должны находиться один от другого на расстоянии, равном расстоянию между местами изгиба пластин 5 и 6, причем эти концы прокладки 19 должны располагаться в месте, ₃₀ диаметрально противоположном зазору 21.

Внутренние конические плоскости 42 и 44 торцовой стороны манжеты 17 плотно прилегают, соответственно, к имеющим форму усеченного конуса зажимным коль— _Js цам 47 и 48. Эти выполненные из высокопрочной стали, зажимные кольца состоят из ленты, конически загнутой в виде витка с перекрывающимися концами. В точке наибольшего диаметра зажимные кольца 47 и 48 аксиально крепятся в корпусе, в выемках 49 и 50 между кожухом корпуса 2 и фланцем 4 или 3. На отрезке меньшего диаметра зажимные кольца снабжены большим количеством ^-Οθ^_45 разных вырезов, образующих пластины 51, выступающие из конусообразной поверхности зажимного кольца таким образом, что накрывают одна другую наподобие чешуи. Свободный конец каждой такой пластины 51 образует таким образом захват 52, предназначенный для врезания в боковую поверхность концов соединяемых труб и закрепления на этой поверхности.

Если камеру над концами труб 26 и 27 (фиг. 2) затянуть, то захваты 52 на ^5S концах пластинок 51 зажимных колец 47 и 48 сразу же врежутся в наружную поверхность концов труб. Это произойдет потому, что зажимные кольца 47 и 48 в точках их наибольшего диаметра, т. е. во впадинах 50 или 49, затянуты обоймой, охватывающей их по наружному и внутреннему периметрам. Эта обойма с одной стороны состоит из наружного массивного распорного кольца 53. Распорное кольцо 53 имеет цилиндрическую наружную поверхность 54, плотно прилегающую к внутренней стороне 20 кожуха 2 камеры в месте расположения выемок 49 и 50 ; первую коническую плоскость 55, плотно . прилегающую к боковому краю 45 или 46 и, тем самым, к конической поверхности 41 и 43 торцовой стороны манжеты 17, и вторую коническую поверхность 56, плотно прилегающую к наружной боковой поверхности зажимных колец 47 и 48. Концы распорного кольца 53 расположены один от другого на расстоянии, максимально равном расстоянию между точками перегиба пластин 5 и 6, так, что при затяжке камеры 1 они образуют плотное соединение, и распорное кольцо 53 приобретает форму замкнутого кольца.

С другой стороны обойма пластинчатого зажимного кольца имеет следующее, соприкасающееся с его внутренней боковой поверхностью, распорное кольцо 57, имеющее, в соответствии с представленной на фиг. 1-2 формой исполнения, круглое поперечное сечение. Это распорное кольцо 57 опирается на внутреннюю сторону фланца 3 или 4. Концы распорного кольца 57 (при незатянутой камере 1) находятся на расстоянии один от другого, примерно равном расстоянию между концами распорного кольца 53, и приходят в плотное соприкосновение.

Благодаря распорным кольцам 53 и 57 обоймы зажимных колец 48 и 47, вопреки эластичности материала манжеты 17, при затяжке камеры 1 обеспечивается немедленная подача захватов 52 и наружной поверхности концов соединяемых труб 26 и 27 и зацепление их с этой повехрностью даже при отсутствии в полости 38 гидростатического давления, которое передавалось бы через несжимаемую манжету 17 и вызывало бы аналогичное явление.

Технико-экономическая эффективность соединительного устройства заключается в обеспечении не только плотного, но и равноценного геометрическому замыкания в осевом направлении, а также в направлении скручивания соединения концов труб немедленно после затяжки камеры. Это соединение имеет практически неограни7 961568 ченный срок эксплуатации, даже если ра· бочие температуры приближаются к максимально допустимым.

Claims (1)

1. внутренних шестигранных болтов 9 или 1 проход т сквозь отверсти  13 и 14 в пластине 5. Примыкающа  к головкам 11 и 12 часть болтов 9 и 1О с небольшим люфтом проходит сквозь поперечные от версти  в ст жном пальце 7, сквозь неизображенные отверсти  в месте перегиб пластгапл 5, а затем, таокже с зазором через отверст11  15 и 16 в месте перегиба пластины 6 и вход т в снабженные внутренней резьбой поперечные отверстий в ст жном пальце 8. Из указанного следует , что при зат жке болтов 9 и 1О камера 1 может зат гиватьс  наподобие зажимному мостику или муфте. Камера 1 между фланцами 3 и 4 содержит С-образную в поперечном сечении открьюающуюс  внутрь, выполненную из синтетической резины уплотнительную ман жету 17, перемычка 18 которой своей наружной стороной под прокладкой из стальной ленты 19 плотно прилегает к цилиндрической внутренней поверхности 20 кожуха 2 камеры. Прокладка из стально ленты 19, помимо прочего, служит дл  17ерекрыти  зазора 21 в месте перегиба пластин 5 и 6 (фиг. 1). К перемычке 18 уплотнительной манжеты 17 с обеих сторон прилегают к-онцы вьшолненные в виде уплотн йщих губок 22 и 23. На свободных концах уплотн ющие губки имеют острые уплотнительные канты 24 и 25, которые при зат жке камеры 1 плотно прилегают к боковой поверхности соедин емых устройством коН цов труб 26 и 27. На обращенной к перемычке 18 стороне уплотн ющих губок 22 к 23 имеютс  обращенные наружу кольцеобразные канавки 28 и 29, в которых размещено практически замкнутое в себе кольцо винтовой пружины ЗО или 31. Это слегка распр мленное кольцо по своему наружному периметру поддерживает, предпочтительно, тонкостенный участок 3,2 и 33 перемычки и, в свою очередь, опираетс  на него. Между кольцевыми канавками 28 и 29 и основанием 34 и 35 уплотн ющих губок имеетс  кольцеобразное полое пространство 36 и 37, которое через витки кольца винтовой пружины 30 и 31 между внутренней стороной перемычки 18 и наружной стороной концов труб 26 и 27 соедин етс  с пространством 38. Кольца винтовой пружины 30 .и 31 выполн ют , главным образом, четьфе функции . Во-первых, благодар  тому, что они снаружи оприаютс  на внутреннюю сторону ЗОНЫ 32 или. 33 перемычки 18, при зат жке корпуса они обеспечивают немедленное прижатие к наружной поверхности концов труб 26 и 27 уплотн ющих губок 22 и 23 с радиально направленным усилием , превосход щим собственную эластичность . Во-вторых, благодар  свойству свободно распр мл тЕзС , они обеспечивают равномерное распределение внутреннего давлени  в трубах, которое через стык труб передаетс  пространству 38, по всей длине обращенных к перемычке 18 сторон уплотн ющей губки 22 или 23, включа  полые пространства 36 и 37, благодар  чему уплотн ющие губки по всему наружному периметру испытьшают действие гидростатического направленного внутрь усили . В-третьих, особенно при недостаточной эластичности материала уплотнительной манжеты, вследствие износа или многократной и длительной термической нагрузки, обеспечиваетс  неизменно плот ное прижатие уплотн ющих губок 22 или 23 по всему наружному периметру концов соедин емых труб 26 и 27 даже при незначительном внутреннем давлении в трубах . Одновременно кольца винтовой пружины ЗО и 31 предотвращают отход тонкостенных участков 32 и 33 перемычки 18 манжеты от прокладки 19, причем такой отход может наступить в результате практически неизбежного старени  резинового материала в услови х высоких 5-ермических нагрузок и исчезновени  внутреннего давлени  в соедин емых трубах. С учетом последнего  влени  профилируетс  внутренн   сторона, расположенна  между уплотн ющими губками 22 и 23 от резка перемычки 18. На этом отрезке перегородка не имеет посто нной толщины, а на определенном рассто нии в осевом направлении здесь расположены округлые направленные внутрь утолщени  39, которые придают внутренней стороне волнообразный профиль. Этот профиль (фиг. 1) отмечен пунктирной линией 40. Утолщени  39 служат в качестве ребер жесткости с радиально направленным наружУ .усилием , которые предотвращают отход перемычки 18 от прокладки 19, если материал манжеты уплотн етс  под воздействием термических нагрузок. Устройство работает следующим образом . Уплотн ющие губки перед монтажом соединени  имеют больший диаметр, чем подлежаща  уплотнению труба. При напр жении охватетающей перемычку уплотн ю щей манжеты камеры эта камера с-ц  мает с  до меньшего диаметра, и за счет этог уплотнительна  манжета сжимаетс  в объеме. Это .означает, что резинова  манжета также занимает меньший диаметр. За счет сжати  камеры до меньшего диа- метра уплотн юща  манжета сжимаетс  в объеме, так что диаметры перемычки винтового пружинного кольда и уплотн ющей губки уменьшаютс . Вследствие этого уменьшени  диаметра уплотн юща  губка прилегает затем к наружной поверхности трубы и за счет дальнейшего нат гивани  камеры перемычка манжеты через винтовое пружинное кольцо, а также уплотн юша  губка подвергаютс  еще более сильному давлению, причем материал резины уплотн ющей губки проникает в поры, рис ки, швы или другие неплосксстности необработанной наружной поверхности трубы Торцовые стороны уплотни тельной ман- жеты 17 разделены на две, в основном конические плоскости 41 и 42 или 43 и 44. Радиально наружные конические -поверхности 41 и 43 прилегают к изогнутым внутрь боковым кра м 45 и 46 прокладки 19, причем ее концы должны находитьс  один от другого на рассто нии, равном рассто нию между местами изгиба пластин 5 и 6, причем эти концы проклад ки 19 должны располагатьс  в месте, диаметрально противоположном зазору 21 Внутренние конические плоскости 42 и 44 торцовой стороны манжеты 17 плот но прилегают, соответственно, к имеющим форму усеченного конуса зажимным кольцам 47 и 48. Эти вьшолненные из высокопрочной стали, зажимные кольца состо т из ленты, конически загнутой в виде витка с перекрывающимис  концами. В точке наибольшего диаметра зажимные колыи 47 и 48 аксиально креп тс  в корпусе в выемках 49 и 5О между кожухом корпуса 2 и фланцем 4 или 3. На отрезке меньшего диаметра зажимные кол ца снабжены большим количеством у ° разных вырезов, образующих пластины 51 выступающие из конусообразной поверхнос ти зажимного кольца таким образом, что накрывают одна другую наподобие чешуи. Свободный конец каждой такой пластины 51 образует таким образом захват 52, предназначенный дл  врезани  в боковую поверхность концов соедин емых труб и закреплени  на этой поверхности. Если камеру над концами труб 26 и 27 (фиг. 2) зат нуть, то захваты 52 на концах пластинок 51 зажимных колец 47 и 48 сразу же врежутс  в наружную поверхность концов труб. Это произойдет потому, что зажимные кольца 47 и 48 в точках их наибольшего диаметра, т. е. во впадинах 5О или 49, зат нуты обоймой , охватывающей их по наружному и внутреннему периметрам. Эта обойма с одной стороны состоит из наружного массивного распорного кольца 53. Распорное кольцо 53 имеет цилиндрическую наружную поверхность 54, плотно прилегающую к внутренней стороне 2О кожуха 2 камеры в месте расположени  выемок 49 и 50 ; первую коническую плоскость 55, плотно , прилегающую к боковому краю 45 или 46 и, тем самым, к конической поверхности 41 и 43 торцовой стороны манжеты 17, и вторую коническую поверхность 56, плотно прилегающую к наружной боковой поверхности зажимных колец 47 и 48. Концы распорного кольца 53 расположены один от другого на рассто нии, максимально равном рассто нию между точками перегиба пластин 5 и 6, так, что при зат жке камеры 1 они образуют плотное соединение, и распорное кольцо 53 приобретает форму замкнутого кольца. С другой стороны обойма пластинчатого зажимного кольца имеет следующее, соприкасающеес  с его внутренней боковой поверхностью, распорное кольцо 57, имеющее, в соответствии с представленной на фиг. 1-2 формой исполнени , круглое поперечное сечение. Это распорное кольцо 57 опираетс  на внутреннюю сторону фланца 3 или 4. Концы распорного кольца 57 (при незат нутой камере 1) наход тс  на рассто нии один от другого, примерно равном рассто нию между концами распорного кольца 53, и приход т в плотное соприкосновение. Благодар  распорным кольцам 53 и 57 обоймы зажимных колец 48 и 47, вопреки эластичности материала манжеты 17, при зат жке камеры 1 обеспечиваетс  немедленна  подача захватов 52 и наружной поверхности концов соедин в- мых труб 26 и 27 и зацепление их с этой повехрностью даже при отсутствии в полости 38 гидростатического давлени , которое передавалось бы через несжимаемую манжету 17 и вызывало бы аналогичное 5тление. Технике-экономическа  эффективность соединительного устройства заключаетс  в обеспечении не только плотного, но и равноценного геометрическому замыкани  в осевом направлении, а также в направлении скручивани  соединени  концов труб немедленно после зат жки камеры. Это соединение имеет практически неограниченный срок эксплуатации, даже если рабочие температуры приближаютс  к максимально допустимым. Формула изобрете.ни  Устройство дл  соединени  труб, содержащее незамкнутую камеру, в. которой расположена С-образна  в поперечном сеченив манжета из материала типа резины представл юща  собой перемычку, соедин ющую направленные одна к другой уплотн клцие губки, отличающее9 8 с   тем, что, с целью обеспечени  плот ности соединени  труб независимо от переменных термических нагрузок и старени  материала манжеты, внутренний диаметр уплотн ющих губок больше диаметра концов соедин емых труб, причем между наружной поверхностью уплотн ющих губок и внутренней поверхностью перемычки враспор установлена предварительно напр женна  винтова  пружина. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент СЩА № 3680874, кл. 277-153, 1972.

   f 53 П fib 55 iO W J7JJJ/ / / / / / / / / j W гц W

   Фие. t 1 n / / / 0 хУ( f f