соединение трубопроводов

Формула изобретения

1. Соединение трубопроводов, содержащее имеющую на концевых участках наружную резьбу, втулку, внутри которой размещены концевые участки соединяемых трубопроводов, две накидные гайки, находящиеся в зацеплении с концевыми участками втулки и охватывающие концевые участки соединяемых трубопроводов, и два уплотнительных кольца, каждое из которых установлено на концевом участке соединяемого трубопровода и размещено в конусообразной кольцевой канавке, выполненной на торце втулки, отличающееся тем, что на том же концевом участке трубопровода установлена прижимная шайба, размещенная в кольцевой выемке накидной гайки и взаимодействующая с уплотнительным кольцом, при этом предусмотрены два средства фиксации концевых участков соединяемых трубопроводов, каждое из которых размещено в накидной гайке после прижимной шайбы в направлении, противоположном концевым участкам соединяемых трубопроводов, и своим торцем взаимодействует с наружной поверхностью концевого участка трубопровода.

2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что прижимная шайба имеет два участка, цилиндрический и конический, при этом ее цилиндрический участок обращен в направлении уплотнительного кольца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а более точно к соединению трубопроводов.

Успешно настоящее изобретение может быть использовано при монтаже трубопроводов систем отопления, холодного и горячего водоснабжения, газоснабжения и т.д.

Не менее успешно настоящее изобретение может быть использовано при аварийной работе по замене поврежденных участков трубопроводов вышеназванных систем.

В настоящее время существующие конструкции соединения трубопроводов имеют пониженную надежность, так как они испытывают при эксплуатации возникающие тепловые, гидравлические и другие удары, приводящие к нарушению герметичности в зоне резьбового соединения втулки и гайки. Существующие соединения трубопроводов могут быть использованы на трубопроводах повышенного качества, у которых предельное отклонение наружного диаметра составляет не более 0,1 мм.

Монтаж трубопроводов при использовании известных конструкций соединений достаточно длителен по времени из-за повышенных требований к допустимым отклонениям линейных размеров соединяемых участков труб.

Известно соединение трубопроводов (авт.св. СССР N 73024, F 16 L 2, опубл. 1949).

Известное устройство включает втулку, внутри которой размещены концевые участки соединяемых трубопроводов. На наружной поверхности втулки на ее концевых участках выполнена резьба. Кроме того, устройство содержит две накидные гайки, каждая из которых находится в зацеплении с соответствующим концом втулки. В устройстве предусмотрены средства уплотнения, изолирующие полость втулки от окружающей среды. Каждое из средств установлено на концевом участке соединяемого трубопровода и размещено между втулкой и накидной гайкой. Указанное средство представляет собой врезающееся кольцо, установленное на концевом участке соединяемого трубопровода и взаимодействующее одним торцом с втулкой, а другим с гайкой.

Данное соединение может быть использовано или на прецизионных трубах, или для его использования необходима дополнительная калибровка концевых участков соединяемых труб. Кроме того, данная конструкция соединения недостаточно надежна при использовании в системах, например, горячего водоснабжения из-за появления коррозии между торцевой поверхностью врезного кольца и наружной поверхностью концевого участка трубопровода. Последнее приводит к нарушению герметичности соединения.

В основу изобретения положена задача создать такое соединение трубопроводов, в котором за счет конструктивного изменения средства уплотнения и его размещения обеспечивалось бы повышение надежности соединения при использовании трубопроводов, у которых предельное отклонение наружного диаметра трубы составляло более 1 мм.

Поставленная задача решается тем, что в соединении трубопроводов, содержащем имеющую на концевых участках наружную резьбу втулку, внутри которой размещены концевые участки соединяемых трубопроводов, две накидные гайки, находящиеся в зацеплении с концевыми участками втулки и охватывающие концевые участки соединяемых трубопроводов, и средства уплотнения, каждое из которых установлено на концевом участке соединяемого трубопровода и размещено между втулкой и накидной гайкой, согласно изобретению, каждое средство уплотнения представляет собой уплотнительное кольцо, установленное на концевом участке соединяемого трубопровода и размещенное в конусообразной кольцевой канавке, выполненной на торце втулки, и прижимную шайбу, установленную на том же концевом участке трубопровода, размещенную в кольцевой выемке накидной гайки и взаимодействующего с уплотнительным кольцом и тем, что предусмотрены два средства фиксации концевых участков соединяемых трубопроводов друг относительно друга, каждое из которых размещено в накидной гайке после средства уплотнения в направлении, противоположном концевым участкам соединяемых трубопроводов.

Такое конструктивное выполнение соединения трубопроводов обеспечивает повышение его надежности при различных пиковых (критических) нагрузках, возникающих в трубопроводе. Это обусловлено использованием средств фиксации, благодаря которым конструкция соединения становится равнопрочной самой трубе. Последнее предотвращает смещение деталей соединения друг относительно друга и, следовательно, нарушение герметичности полости втулки относительно окружающей среды.

Размещение уплотнительного конца в конусообразной канавке втулки, а прижимной шайбы в кольцевой выемке гайки обуславливает равномерное заполнение конусообразной канавки втулки материалом уплотнительного кольца. Это повышает герметичность соединения.

Целесообразно, чтобы каждое средство фиксации представляло бы собой по меньшей мере два крепежных элемента, размещенных в резьбовых радиальных сквозных отверстиях накидной гайки так, что их торцы взаимодействовали бы с наружной поверхностью концевого участка трубопровода.

При взаимодействии крепежных элементов с наружной поверхностью трубопровода повышается несущая способность соединения.

При выполнении крепежных элементов с острой кромкой последняя врезается в наружную поверхность трубы, например на 0,1 мм, что приводит к повышению несущей способности соединения в 2 раза.

Рекомендуется, чтобы прижимная шайба имела бы два участка цилиндрический и конический, при этом ее цилиндрический участок был бы обращен в направлении уплотнительного кольца.

Цилиндрический участок прижимной шайбы предохраняет уплотнительное кольцо от скручивания и перекосов и обеспечивает равномерную передачу на него усилия, возникающего при взаимодействии накидной гайки с резьбовым концевым участком втулки, что приводит к равномерному заполнению конусообразной канавки втулки материалом уплотнительного кольца. Конический участок шайбы обеспечивает центрирование шайбы в накидной гайке, при этом ось шайбы совпадает с осью резьбового соединения накидной гайки с втулкой.

Благодаря такому конструктивному выполнению шайбы повышается уплотняющее действие средства уплотнения, в результате чего возрастает несущая способность соединения трубопроводов по давлению, которое достигает величин порядка 140 атм, без раскрытия резьбового соединения втулки и накидной гайки.

Другие цели и преимущества изобретения станут более понятны из следующего конкретного примера выполнения и чертежей.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое трубное соединение, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1 без фиксирующих элементов; на фиг. 3 разрез Б-Б фиг. 1.

Соединение трубопроводов, согласно изобретению, содержит втулку 1 (фиг. 1), на наружной поверхности которой на ее концевых участках 1a, 1b выполнена резьба, а внутренняя ее поверхность выполнена гладкой, и две накидные гайки 2, 3, каждая из которых находится в зацеплении с соответствующим концевым участком 1a, 1b втулки. Внутри втулки 1 размещены концевые участки 4", 5" соединяемых трубопроводов 4 и 5.

В соединении трубопроводов предусмотрены два средства 6 уплотнения. Одно средство 6 уплотнения, установлено на концевом участке 4" соединяемого трубопровода 4 и размещено между втулкой 1 и накидной гайкой 2, а другое средство 6 уплотнения установлено на концевом участке 5" соединяемого трубопровода 5 и размещено между втулкой 1 и накидной гайкой 3. Каждое средство 6 уплотнения представляет собой уплотнительное резиновое кольцо 7 и прижимную шайбу 8. Одно из колец 7 установлено на концевом участке 4" соединяемого трубопровода 4 и размещено в конусообразной кольцевой канавке 9, выполненной на торце 10 втулки 1. Другое кольцо 7 установлено на концевом участке 5" соединяемого трубопровода 5 и размещено в конусообразной кольцевой канавке 9", выполненной на другом торце 10" втулки 1. Одна из прижимных шайб 8 установлена на концевом участке 4" соединяемого трубопровода 4, размещена в кольцевой выемке 11 гайки 2 и взаимодействует с уплотнительным кольцом 7. Другая прижимная шайба 8 установлена на концевом участке 5" трубопровода 5, размещена в кольцевой выемке 12 гайки 3 и взаимодействует с уплотнительным кольцом 7. Каждая из прижимных шайб 8 имеет два участка: цилиндрический 8a и конический 8b. При размещении шайбы 8 в кольцевой выемке 11 или в выемке 12 ее цилиндрический участок 8a обращен в направлении уплотнительного кольца 7. Для фиксации концевых участков 4" и 5" трубопроводов 4 и 5 относительно друг друга предусмотрены два средства 13, одно из которых размещено в гайке 2, а другое в гайке 3 после средства 6 уплотнения в направлении, противоположном соединяемым концам трубопроводов 4 и 5. Каждое средство 13 фиксации представляет собой крепежные элементы, например болты 14 с внутренней шестигранной полостью под ключ, размещенные в радиальных сквозных резьбовых отверстиях 15 (фиг. 2), выполненных в гайке 2 и гайке 3. Количество фиксирующих болтов 14 и их диаметр определяют по заданной из условий эксплуатации предельной осевой нагрузке. В данном примере их число равно трем. Указанные фиксирующие болты 14 выполнены, например, из высокопрочной стали, каждый фиксирующий болт 14 со стороны, обращенной к поверхности соединяемого участка трубопровода, имеет острую кромку. В каждом резьбовом отверстии 15 ввернут фиксирующий болт 14 на глубину, обеспечивающую врезание его острой кромки в поверхность концевого участка 4" и 5" трубопровода 4 и 5. Эта глубина составляет порядка 0,1 мм. Для удобства эксплуатации данного трубного соединения, например, в монтажных, ремонтных, наладочных работах, поверхность втулки выполнена четырехгранной (фиг. 3).

Вышеописанное соединение трубопроводов работает следующим образом.

При эксплуатации соединения трубопроводов, выполненного согласно изобретению, при изменении температуры теплоносителя, следствием чего является изменение размеров трубопроводов 4 и 5, не происходит нарушения герметичности в соединении. Это обусловлено тем, что возникающие изменения линейных размеров элементов соединения приводят к изменению усилия, возникающего в месте взаимодействия острой кромки крепежных элементов 14 с телом трубы 4 и 5. В результате этого резиновое уплотнение 7 оказывается разгруженным от воздействия возникающего усилия. Таким образом, прижимная шайба 8 с постоянным усилием прижимает уплотнение 7 к стенкам канавки 9 и 9" накидной гайки 2 и 3, предотвращая нарушение плотности по резьбовому соединению гайки 2 и 3 со втулкой 1. Вышеописанные рассуждения справедливы при возникновении в трубопроводах 4 и 5 гидравлических ударов, следствием которых является появление кратковременных, максимальных напряжений сжатия и растяжения, которые носят колебательный характер.

Практика эксплуатации трубного соединения, согласно изобретению, показала, что при возникновении в системе повышенного давления, например около 140 атм, разрушающему действию подвергаются, прежде всего, средство 13 фиксации, а затем нарушается герметичность уплотнения 6.