фланцевое трубное соединение

Формула изобретения

1. Фланцевое трубное соединение, включающее смонтированные на соединяемых трубах фланцы, дополнительное звено, эластичные уплотнения, установленные между фланцами, и средство для стягивания фланцев, отличающееся тем, что дополнительное звено выполнено в виде, по крайней мере, двух плавающих фланцев и трубы большего диаметра, чем соединяемая труба, причем между скосами плавающих фланцев, обращенных к трубе, и скосами торцевых поверхностей трубы большего диаметра, обращенных к фланцам, установлены уплотнения, при этом каждый скос фланцев и трубы выполнен волнообразным, по крайней мере, с одним концентрическим волнообразным выступом и одной концентрической волнообразной впадиной, при этом выступы и впадины скосов фланца и скосов трубы выполнены не совпадающими по высоте, а средство для стягивания фланцев выполнено в виде, по крайней мере, двух стягивающих шпилек.

2. Фланцевое трубное соединение по п.1, отличающееся тем, что скосы фланцев и трубы выполнены выпуклыми.

3. Фланцевое трубное соединение по п.2, отличающееся тем, что скосы фланцев по высоте выполнены равными от 1,0 до 1,5 толщины трубы большего диаметра, а верхняя часть торца трубы большего диаметра выполнена овальной.

4. Фланцевое трубное соединение по п.2, отличающееся тем, что на внутренней поверхности на расстоянии 0,3-07 длины трубы большего диаметра выполнен кольцевой выступ по внутреннему диаметру, равный 0,8-0,95 наружного диаметра соединяемых труб.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам для соединения труб, в частности к соединению труб одинакового и различного диаметров, в том числе и для соединения с другой арматурой.

Известны компенсационные соединения труб, состоящие из двух труб, на одной из которых выполнен раструб и канавка для кольцевого уплотнения (см. справочник проектировщика. Проектирование, строительство и эксплуатация трубопроводов из полимерных материалов. Под редакцией А.Н.Шестопала и B.C.Ромейко, Москва, Стройиздат, 1985 г., стр.162, рис.14.8). Однако такие соединения рассчитаны на низконапорные трубопроводы.

Известны средства для соединения труб одного диаметра при помощи фланцев, приваренных к торцам труб, и болтов, соединяющих два фланца. Между фланцами размещается уплотнительное средство - резина, набивка, пластмассовое уплотнение и др. (см. справочник проектировщика. Проектирование, строительство и эксплуатация трубопроводов из полимерных материалов. Под редакцией А.Н.Шестопала и B.C.Ромейко, Москва, Стройиздат, 1985 г. Стр.160-161, рис.14.2, 14.3).

К недостаткам известных средств можно отнести то, что такие соединения требуют либо утолщения труб, либо развальцовки и отбортовки концов труб, и вследствие этого их сложно использовать для соединения труб различного диаметра.

Известно более совершенное фланцевое трубное соединение (см. патент РФ №2280806. Публ. 27.07.06 г. - Прототип). Фланцевое трубное соединение включает фланцы, соединяемые трубы, эластичное уплотнение, устанавливаемое между фланцами, и средство для стягивания фланцев.

Соединение снабжено дополнительным звеном, выполненным в виде трубы большего диаметра, чем соединяемая труба, и, по крайней мере, с одним фланцем с центральным отверстием для прохода соединяемой трубы, которая снабжена плавающим фланцем, а у центральных отверстий каждой пары соединяемых фланцев, с внутренней стороны, под углом, образующим в сечении с наружной поверхностью соединяемой трубы равносторонний треугольник, выполнены фаски, причем зазор между внутренней поверхностью фланцев и соединяемой трубой выполнен ступенчатым.

Между фланцами установлено гофрированное по периметру кольцо, которое по толщине выполнено меньше зазора между стянутыми фланцами, а по внутреннему диаметру кольцо выполнено равным диаметру наиболее удаленной от продольной оси вершины равностороннего треугольника, образованного фасками фланцев. На внутренней поверхности одного из фланцев в вершине равностороннего треугольника, образованного фасками фланцев, выполнена канавка, а на внутренней поверхности другого фланца выполнен соответствующий канавке выступ.

К недостаткам известного устройства - прототипа - можно отнести сложность конструкции, а также большой вес и большую металлоемкость соединения. Наличие приваренного к трубе дополнительного звена фланцев увеличивает габариты всего соединения и занимает много места при транспортировке и хранении.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности упрощение конструкции, уменьшение габаритов и металлоемкости трубного фланцевого соединения.

Поставленная техническая задача достигается тем, что дополнительное звено выполнено в виде, по крайней мере, двух плавающих фланцев и трубы большего диаметра, чем соединяемая труба, причем между скосами плавающих фланцев, обращенных к трубе, и скосами торцевых поверхностей трубы большего диаметра, обращенных к фланцам, установлены уплотнения, при этом каждый скос фланцев и трубы выполнен волнообразным, по крайней мере, с одним волнообразным выступом и одной волнообразной впадиной, причем выступы и впадины скосов фланца и скосов трубы выполнены не совпадающими по высоте, а средство для стягивания фланцев выполнено в виде, по крайней мере, двух стягивающих шпилек.

Скосы фланцев и трубы выполнены выпуклыми.

Скосы фланцев по высоте выполнены равными от 1,0 до 1,5 толщины трубы большего диаметра, а верхняя часть торца трубы большего диаметра выполнена овальной.

На внутренней поверхности на расстоянии 0,3-0,7 длины трубы большего диаметра выполнен кольцевой выступ по внутреннему диаметру, равный 0,8-0,95 наружного диаметра соединяемых труб.

Признаки того, что дополнительное звено выполнено в виде, по крайней мере, двух плавающих фланцев и трубы большего диаметра, чем соединяемая труба, причем между скосами плавающих фланцев, обращенных к трубе, и скосами торцевых поверхностей трубы большего диаметра, обращенных к фланцам, установлены уплотнения, при этом каждый скос фланцев и трубы выполнен волнообразным, по крайней мере, с одним волнообразным выступом и одной волнообразной впадиной, причем выступы и впадины скосов фланца и скосов трубы выполнены не совпадающими по высоте, а средство для стягивания фланцев выполнено в виде, по крайней мере, двух стягивающих шпилек - являются признаками новыми, неочевидными, имеющими изобретательский уровень, промышленно осуществимыми и направлены на достижение поставленной изобретением задачи. Выполнение скосов фланцев и трубы выпуклыми или в вариантном исполнении скосы фланцев по высоте выполнены равными от 1,0 до 1,5 толщины трубы большего диаметра, а верхняя часть торца трубы большего диаметра выполнена овальной, а также выполнение на внутренней поверхности на расстоянии 0,3-07 длины трубы большего диаметра кольцевого выступа по внутреннему диаметру, равного 0,8-0,95 наружного диаметра соединяемых труб, позволяют конкретизировать основные признаки и осуществить поставленную изобретением техническую задачу.

На фиг.1 схематично представлено предлагаемое фланцевое трубное соединение с выпуклыми скосами и с кольцевым выступом на внутренней поверхности трубы большего диаметра.

На фиг.2 показано концентрическое волнообразное выполнение скосов фланцев и трубы.

Предлагаемое фланцевое трубное соединение состоит из соединяемых труб 1, 2 и дополнительного звена для их соединения, выполненного в виде трубы 3 большего диаметра с плавающими фланцами 4 и 5 на концах.

Внутренний диаметр фланцев 4, 5 выполнен равным наружному диаметру соединяемых труб 1, 2. Эластичные уплотнения 6 установлены между скосами 7 плавающих фланцев 4 и 5 и скосами трубы 3 большего диаметра. Скосы 7 фланцев и трубы могут быть выполнены с концентрическими 8 волнообразными выступами и концентрическими волнообразными впадинами и как вариант - выпуклыми 9 или превышающими на 1,0-1,5 толщины трубы большего диаметра. Фланцы 4 и 5 с трубой 3 большего диаметра стягиваются при помощи шпилек 10. Смещение соединяемых труб предотвращается за счет кольцевого выступа 11, выполненного на внутренней поверхности трубы большего диаметра.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исходное положение - соединение двух труб 1 и 2 одинакового диаметра, между торцами которых имеется какое-то расстояние.

Первоначально на каждую соединяемую трубу 1 и 2 устанавливают плавающие фланцы 4 и 5, обращенные скосами 7 в сторону соединения, и эластичные уплотнения 6, например резиновые кольца, после чего на одну из соединяемых труб, например на трубу 2, надевают заранее подобранную по длине и диаметру соединяемых труб трубу 3 большего диаметра со скосами, обращенными в сторону фланцев 4 и 5 до упора соединяемой трубы в кольцевой выступ 11. Затем другой конец трубы 3 большего диаметра, чем соединяемые трубы, надевают на другую соединяемую трубу 1 с таким расчетом, чтобы просвет между трубами 1 и 2 располагался преимущественно по центру трубы большего диаметра. Трубу 3 большего диаметра предварительно подбирают по длине, превышающей расстояние между торцами соединяемых труб на 20-150 мм.

Расстояние между концами соединяемых труб 1 и 2, входящих в полость трубы 3 большего диаметра, может быть неограниченным, однако при этом труба большего диаметра должна превышать расстояние между торцами соединяемых труб на 20-150 мм, что позволяет использовать трубы различной не фиксированной длины, которые хорошо обеспечивают компенсацию температурных изменений длины труб. После установки на соединяемые трубы 1 и 2 плавающих фланцев 4 и 5, уплотнений 6 и трубы 3 большего диаметра фланцы 4 и 5 стягивают при помощи стягивающих шпилек 10. При этом предварительно фланцы 4 и 5 перемещают вместе с эластичным уплотнением 6 к трубе большего диаметра. При воздействии усилия затяжки шпилек 10 через скосы 7 на эластичные уплотнения 6 происходит герметизация соединения. При этом усилие затяжки шпилек 10 распространяется и распределяется по всему периметру скосов 7 фланцев 4 и 5, трубы 3 большего диаметра и наружной поверхности соединяемых труб 1 и 2.

Волнообразное 8 концентрическое выполнение и несовпадение выступов и впадин скосов фланцев 4 и 5 и трубы большего диаметра позволяют передать усиленное воздействие на эластичное уплотнение 6, которое с большим усилием прижимается к наружной поверхности соединяемых труб, чем и обеспечивается герметичное надежное уплотнение. Такое же усиленное воздействие на эластичный элемент и наружную поверхность соединяемых труб оказывают и выпуклые скосы фланцев 4 и 5 и трубы 3 большего диаметра и выполнение скосов фланцев больше, чем толщина трубы большего диаметра на 1,0-1,5.

Предлагаемое фланцевое трубное соединение может быть использовано при различных соединениях с другими стандартными узлами, например с задвижкой, с крестовиной, или при соединении труб большого и меньшего диаметров. При этом внутренние диаметры плавающих фланцев и трубы большего диаметра должны соответствовать наружному диаметру соединяемых труб.

В настоящее время автором разработана техническая документация и изготовлено несколько опытных образцов предлагаемого соединения, которые проходят опытные испытания на сетях горводоканала г.Барнаула.

При предварительных испытаниях предлагаемое фланцевое трубное соединение обеспечивало герметичность, течи в соединениях не было, не потребовалось строгой параллельной ориентации соединяемых труб 1 и 2.

Предлагаемое фланцевое трубное соединение более простое по конструкции, занимает меньше места при транспортировке и хранении, уменьшилось количество используемых фланцев и снизилась металлоемкость всего соединения. Фланцевое трубное соединение позволяет быстро установить изготовленные заранее элементы соединения на концы труб нового или, например, лопнувшего водопровода. При этом лопнувшая часть трубы водопровода может быть вырезана.

Предлагаемое устройство намечено запустить в производство.