(495) 766-86-01603-971-803
Мы работаем по выходным - тел. 8-926-197-21-13
 

Шарнирное соединение труб


ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ

Изобретение относится к быстроразъемным шарнирным соединениям труб полевых магистральных сборно-разборных трубопроводов и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известно шарнирное соединение труб, содержащее раструб, в котором выполнен паз с установленным в нем уплотнением в виде самоуплотняющегося резинового кольца, и дополнительный паз, в котором установлены эластичная прокладка и стальной запорный элемент, выполненный в виде разъемного кольца. Шаровой элемент имеет сферическую поверхность большего радиуса, равного радиусу внутренней поверхности манжеты, выполненной в виде кольца с наружным криволинейным выступом. Шаровой элемент дополнительно снабжен концентричной сферической поверхностью малого радиуса, контактирующей с уплотнением (RU 2191948 С2, МПК F16L 27/067, 05.05.1999 г.).

Недостатком этого шарнирного соединения является то, что манжета выполнена в виде цельного кольца, которое устанавливается на трубу в заводских условиях перед приваркой шарового элемента к трубе и требует специальной дополнительной оснастки для ее удержания на шарнирном элементе как при доставке труб на трассу, так и в процессе сборки соединения, что усложняет и увеличивает время монтажа трубопровода.

Кроме этого технически сложно выполнить на шаровом элементе две кольцевые сферические поверхности с разными радиусами сфер.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и взятым за прототип является подвижное соединение труб, содержащее раструб с двумя пазами, в одном из которых установлено уплотнение, а в другом эластичная прокладка и запорный элемент, манжету, выполненную в виде двух полуколец с наружным криволинейным выступом и с возможностью обхвата сферы, шаровой элемент с двумя концентричными сферическими поверхностями, контактирующий поверхностью малого радиуса с уплотнением, а большого радиуса с внутренней сферической поверхностью манжеты. Полукольца разъемной манжеты соединены между собой посредством серег. Последние установлены на осях, заштифтованных в П-образных пазах. Пазы выполнены на одной из сторон торцевых частей перпендикулярного сечения полуколец. С противоположной стороны полукольца снабжены замковым устройством, выполненным в виде скобы-защелки, установленной в углублениях на наружной усеченно-конической поверхности полуколец, при этом по всей длине одна из сторон торцевых частей параллельного сечения полуколец оснащена внутренним выступом, выполненным перпендикулярно поверхности полуколец (RU 2234023 С1, МПК F16L 27/04, 17.12.2002 г. - прототип).

Недостатком этого подвижного соединения труб является то, что внутренний выступ на полукольцах манжеты, обеспечивающий удержание манжеты на шаровом элементе, конструктивно находится на определенном расстоянии от торца шарового элемента для обеспечения поворота трубы в шаровом соединении, а это в свою очередь создает условия для свободного несоосного расположения манжеты относительно осевой линии трубы, и в случае несовпадения осевой линии трубы и осевой линии манжеты исключается возможность сборки соединения.

Технический результат изобретения - обеспечение удержания манжеты на шаровом элементе и исключение несоосного расположения манжеты и шарового элемента, что позволяет снизить трудоемкость операции сборки соединения.

Этот технический результат достигается тем, что шарнирное соединение труб, содержащее раструб с внешней кольцевой проточкой, под которой внутри выполнена заходная фаска, и с двумя кольцевыми пазами на внутренней поверхности, в первом от торца из которых размещены эластичная подкладка и стальное запорное кольцо, а во втором - фигурное резиновое кольцевое уплотнение, шаровой элемент, контактирующий с фигурным резиновым кольцевым уплотнением раструба, и разъемную манжету, состоящую из соединяемых замковыми элементами дугообразных сегментов, каждый из которых имеет на одном наружном торце заходный участок, а на другом наружном торце - криволинейный выступ для взаимодействия со стальным запорным кольцом раструба, а суммарная внутренняя поверхность сегментов в сборе образует сферическую поверхность для обхвата шарового элемента на участке сферы до зоны контакта шарового элемента с фигурным резиновым кольцевым уплотнением раструба, согласно изобретению внутренняя поверхность раструба выполнена цилиндрической на участке от заходной фаски до кольцевой плоскости, ограничивающей контакт с торцом заходного участка разъемной манжеты, под которой на шаровом элементе выполнена кольцевая канавка, а шарнирное соединение труб снабжено замковыми приспособлениями закрепления манжеты на шаровом элементе до момента соединения труб, каждое замковое приспособление выполнено в виде подпружиненного рычага, размещенного на наружной поверхности соответствующего дугообразного сегмента и связанного со штырем, расположенным в сквозном радиальном отверстии разъемной манжеты над кольцевой канавкой шарового элемента с возможностью возвратно-поступательного движения, при этом в зоне размещения второго кольцевого паза с фигурным резиновым кольцевым уплотнением внутренняя поверхность раструба идентична сфере участка шарового элемента.

На фиг. 1 представлено шарнирное соединение труб в сборе (в разрезе);

фиг. 2 - труба с раструбом и шаровым элементом (в разрезе);

фиг. 3 - замковое приспособление для закрепления разъемной манжеты на шаровом элементе;

фиг. 4 - замковое приспособление для закрепления разъемной манжеты на шаровом элементе (вид по А на фиг. 2 в разрезе);

фиг. 5 - дугообразные сегменты разъемной манжеты с замковыми приспособлениями (вид по Б на фиг. 2).

Шарнирное соединение труб включает выполненные на торцах трубы 1 с одной стороны раструб 2, а с другой стороны шаровой элемент 3. На внешней поверхности раструба 2 ближе к его торцу имеется кольцевая проточка 4 для взаимодействия с инструментом сборки-разборки. Под внешней кольцевой проточкой 4 на внутренней поверхности раструба 2 имеется заходная фаска 5, за которой выполнена внутренняя цилиндрическая поверхность (без позиции) на участке от заходной фаски 5 до кольцевой плоскости (без позиции), ограничивающей контакт с торцом заходного участка разъемной манжеты (участок а-а на фиг. 2). На внутренней цилиндрической поверхности раструба 2 в ее начале выполнен первый кольцевой паз 6, в котором размещены эластичная подкладка 7, выполненная из микропористой маслобензостойкой резины, и стальное запорное кольцо 8, а в зоне б-б (фиг. 2) размещения второго кольцевого паза 9, в котором установлено фигурное резиновое кольцевое уплотнение 10, внутренняя поверхность раструба идентична сфере участка шарового элемента 3.

На шаровом элементе 3 установлена разъемная манжета 11, состоящая из дугообразных сегментов 12 и 13. Каждый дугообразный сегмент имеет на одном наружном торце заходный участок 14, а на другом наружном торце - криволинейный выступ 15 для взаимодействия со стальным запорным кольцом 8 раструба 2, а суммарная внутренняя поверхность дугообразных сегментов 12 и 13 в сборе образует сферическую поверхность для обхвата шарового элемента на участке сферы до зоны контакта шарового элемента 3 с фигурным резиновым кольцевым уплотнением 10 раструба 2. Дугообразные сегменты 12 и 13 разъемной манжеты 11 соединены между собой замковыми элементами 16, выполненными в виде пружинных скоб, вставляемых в углубления на торцах дугообразных сегментов (фиг. 5). На наружной поверхности каждого дугообразного сегмента 12 и 13 разъемной манжеты 11 выполнено не менее двух углублений (без позиций) и двух сквозных радиальных отверстий (без позиций) для размещения замковых приспособлений (без позиций) закрепления разъемной манжеты 11 на шаровом элементе 3 до момента соединения труб (фиг. 5). Каждое замковое приспособление выполнено в виде подпружиненного рычага 17, жестко связанного со штырем 18, расположенным в сквозном радиальном отверстии (без позиции) разъемной манжеты 11 над кольцевой канавкой 19 шарового элемента 3 с возможностью возвратно-поступательного движения (фиг. 3). Рычаг 17 снабжен пружиной кручения (без позиции), обеспечивающей такое положение рычага 17, при котором конец штыря 18 находится в кольцевой канавке 19 шарового элемента 3, а так как на каждом дугообразном сегменте 12 и 13 имеется не менее двух замковых приспособлений, разъемная манжета 11 надежно зафиксирована на шаровом элементе 3 до момента захода шарового элемента 3 в раструб 2.

На торце шарового элемента 3, который приваривается к трубе 1, имеется кольцевой выступ 20 для взаимодействия с инструментом сборки-разборки. Внутренняя полость 21 шарового элемента 3 заполняется легким материалом, например, жестким пенополиуретаном или другим легким композиционным материалом, образующим шар с усеченными боковыми поверхностями и с центральным осевым отверстием, соответствующим внутреннему диаметру трубы.

С целью облегчения сборно-разборного трубопровода и повышения его надежности трубы и их торцевые части: раструб 2 и шаровой элемент 3 могут быть изготовлены как единое целое из легких композиционных материалов, армированных, например, высокопрочными нитями из сверхмолекулярного полиэтилена или гибридных композиционных материалов (Б.В. Байдаков, В.И. Натрусов, Т.Е. Шацкая и др. Новые материалы для БЛА. - М.: UAV.RU Спецвыпуск INTERPOLITEX-UVS-TECH 2013, стр. 25, 26). Дугообразные сегменты 12 и 13 разъемной манжеты 11 также изготавливаются из этого материала, а полость 21 шарового элемента 3 заполняется тем же композиционным материалом, из которого изготавливается сам шаровой элемент.

Таким образом, совокупность признаков, а именно наличие цилиндрической внутренней поверхности раструба, взаимодействующей с разъемной манжетой, установленной на шаровом элементе, и состоящей из дугообразных сегментов, на наружной поверхности каждого из которых имеются замковые приспособления, обеспечивающие фиксацию разъемной манжеты на шаровом элементе, позволила достичь указанных технических результатов.

Шарнирное соединение труб работает следующим образом.

В раструб 2 одной трубы вставляется шаровой элемент 3 второй трубы. Сборка соединения может производиться механизированным способом с использованием трубомонтажных машин или вручную с использованием инструмента сборки-разборки.

При движении шарового элемента 3 в раструб 2 в начальный момент разъемная манжета 11 зафиксирована на шаровом элементе 3 с помощью штырей 18 замкового приспособления, при этом подпружиненные рычаги 17 располагаются под углом к наружной поверхности разжимной манжеты 11 и выступают за габариты манжеты 11. Кроме этого во время сборки шарнирного соединения манжета 11 дополнительно удерживается на шаровом элементе 3 в заданном положении инструментом сборки-разборки. Заходный участок 14 каждого дугообразного элемента разъемной манжеты 11 разжимает стальное запорное кольцо 8, и манжета 11 продолжает движение вовнутрь раструба 2 по осевой линии. Подпружиненные рычаги 17 утапливаются стальным запорным кольцом 8 в углубления дугообразных сегментов 12 и 13 разъемной манжеты 11 и освобождают штыри 18 от контакта с кольцевой канавкой 19 шарового элемента 3. При дальнейшем движении шарового элемента 3 вместе с манжетой 11 стальное запорное кольцо 8 раструба 2 заходит за криволинейный выступ 15 манжеты 11. Соединение собрано. Подпружиненные рычаги 17 утоплены в углубления дугообразных сегментов 12 и 13 разъемной манжеты 11.

Шаровой элемент 3 освобожден от зацепления с разъемной манжетой 11, т.к. штыри 18 выведены из кольцевой канавки 19 и одна труба относительно другой может поворачиваться на угол γ, который составляет не более 15°. Герметичность шарнирного соединения обеспечивается фигурным резиновым кольцевым уплотнением 10.

Использование изобретения позволит исключить необходимость дополнительного закрепления разъемной манжеты 11 на шаровом элементе 3 во время транспортировки труб, а также исключить несоосность положения манжеты 11 на шаровом элементе 3 в начале сборки и снизить трудоемкость операции по монтажу соединения.

Шарнирное соединение труб, содержащее раструб с внешней кольцевой проточкой, под которой внутри выполнена заходная фаска, и с двумя кольцевыми пазами на внутренней поверхности, в первом от торца из которых размещены эластичная подкладка и стальное запорное кольцо, а во втором - фигурное резиновое кольцевое уплотнение, шаровой элемент, контактирующий с фигурным резиновым кольцевым уплотнением раструба, и разъемную манжету, состоящую из соединяемых замковыми элементами дугообразных сегментов, каждый из которых имеет на одном наружном торце заходный участок, а на другом наружном торце - криволинейный выступ для взаимодействия со стальным запорным кольцом раструба, а суммарная внутренняя поверхность сегментов в сборе образует сферическую поверхность для обхвата шарового элемента на участке сферы до зоны контакта шарового элемента с фигурным резиновым кольцевым уплотнением раструба, отличающееся тем, что внутренняя поверхность раструба выполнена цилиндрической на участке от заходной фаски до кольцевой плоскости, ограничивающей контакт с торцом заходного участка разъемной манжеты, под которой на шаровом элементе выполнена кольцевая канавка, а шарнирное соединение труб снабжено замковыми приспособлениями закрепления манжеты на шаровом элементе до момента соединения труб, каждое замковое приспособление выполнено в виде подпружиненного рычага, размещенного на наружной поверхности соответствующего дугообразного сегмента и связанного со штырем, расположенным в сквозном радиальном отверстии разъемной манжеты над кольцевой канавкой шарового элемента с возможностью возвратно-поступательного движения, при этом в зоне размещения второго кольцевого паза с фигурным резиновым кольцевым уплотнением внутренняя поверхность раструба идентична сфере участка шарового элемента.

edrid.ru

Шарнирное соединение трубопроводов

Изобретение относится к области машиностроения, для соединения элементов сливо-наливных трубопроводов и может быть использовано в нефтяной, нефтехимической, пищевой и газовой промышленности.

Известно шарнирное соединение трубопроводов (патент РФ №38036), имеющее в своем составе внутреннюю и внешнюю обоймы, внешняя обойма прикреплена к фланцу и обхватывает внутреннюю обойму, прикрепленную ко второму фланцу, уплотнение шарнирного соединения, шарики, установленные в сепаратор. Уплотнение шарнирного соединения закреплено пружинным кольцом и дополнительно защищено бандажной втулкой. Недостатком данного устройства является ненадежность уплотнения, а также то, что обеспечение угловых перемещений шарнирной пары осуществляется одним рядом элементов качения, высокая материалоемкость устройства.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, принятым в качестве прототипа, является шарнирное соединение трубопроводов (патент РФ №82810), имеющее в своем составе внутреннюю и внешнюю обоймы, уплотнение шарнирного соединения, шарики или ролики.

Недостатком этого технического решения является то, что его конструкция не в полной мере обеспечивает герметичность при внешнем осевом и радиальном нагружении вследствие, однорядной конструкции, перекоса внутренней и внешней обоймы и нарушении параллельности торцевых уплотнительных поверхностей фланцев, что снижает надежность устройства в целом.

Предложено шарнирное соединение трубопроводов, содержащее внутреннюю и внешнюю обоймы, внешняя обойма состоит из разрезного кольца, корпуса, тарелки, раструба и прикреплена к одному концу трубопровода и обхватывает внутреннюю обойму, прикрепленную к другому концу трубопровода, уплотнение и шарики.

Шарнирное соединение имеет два ряда дорожек качения, в которых установлены шарики.

Радиальное уплотнение шарнирного соединения установлено между внутренней обоймой и раструбом, и состоит из фторопластового кольца в канавках которого установлены резиновые уплотнительные кольца.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение прочности и герметичности соединения элементов трубопроводов за счет изменения условий обеспечения герметичности, снижение крутящего момента при вращении, с одновременным уменьшением массы шарнирного соединения и величины силового нагружения.

Данный технический результат достигается тем, что добавлен второй ряд дорожек качения, а уплотнение торцевого типа заменено на уплотнение радиального типа, менее подверженного влиянию перекосов осей противоположных трубопроводов, система уплотнений состоит из фторопластового кольца и двух резиновых колец, коэффициент трения которых по фторопласту гораздо ниже, чем по металлу, что уменьшает крутящий момент при взаимном вращении внутренней обоймы и раструба.

На фиг.1 представлено шарнирное соединение трубопроводов.

Шарнирное соединение состоит из установленных на трубах 1 и 2 соответственно внутренней обоймы 3 и раструба 4.

На внутренней обойме 3 выполнены 2 ряда канавок. Разрезное кольцо 5, имеющее 2 ряда внутренних канавок, установленное на внутреннюю обойму 3 образует 2 дорожки качения для установки шариков 6.

Для обеспечения необходимой жесткости и фиксации шарнирной пары, разрезное кольцо 5 фиксируется при помощи корпуса 7 и тарелки 8. На корпусе выполнено отверстие для установки масленки 9. Внешняя сторона корпуса 7 выполнена в виде фланца с 8 диаметрально равномерно расположенными отверстиями. Фиксация второй стороны разрезного кольца 5 обеспечивается тарелкой 8, охватывающей 1/2 диаметра внешней поверхности канавки разрезного кольца. Внешняя сторона тарелки 8 также выполнена в виде фланца с 8 диаметрально расположенными отверстиями.

Внутренняя обойма 3 в сборе с разрезным кольцом 5, корпусом 7, тарелкой 8 при помощи болтов или шпилек 15 соединяются с раструбом 4. Между раструбом 4 и внутренней обоймой 3 устанавливается радиальная система уплотнений, состоящая из фторопластового кольца 10 с установленными в пазах кольцами 11 и 12, выполненными из резины стойкой к перекачиваемым жидкостям. Со стороны корпуса 7 установлена резиновая манжета 13, закрепленная при помощи кожуха 14.

Сущность изобретения заключается в том, что:

На внутренней обойме 3, закрепленной на одном конце трубопровода 1 образованы 2 ряда накатанных, термоупрочненных беговых дорожек. Этим достигается простота и прочность.

Внешняя обойма в сборе, состоящая из раструба 4, закрепленного на конце трубопровода 2, разрезного кольца 5, корпуса 7 и тарелки 6, соединенных между собой болтами или шпильками 15, установлена на внутреннюю обойму 3. Взаимная фиксация внутренней и внешней обойм обеспечивается посредством шариков 6, установленных в двух дорожках качения, образованных разрезным кольцом 5 внешней обоймы и внутренней обоймой 3.

Внутренняя обойма 3 и внешняя обойма в сборе с установленными шариками 6 образуют шарнирную пару. Этим достигается высокая прочность соединения, точность изготовления и сборки.

Между внутренним прямолинейным цилиндрическим участком раструба 4 вешней обоймы и наружным прямолинейным цилиндрическим участком внутренней обоймы 3 размещено кольцо 10, изготовленное из материала с низким коэффициентом трения, в пазах которого установлены уплотнительные резиновые кольца 11 и 12. Этим достигается герметичность шарнирного соединения, надежность уплотнительной системы.

Шарнирное соединение работает следующим образом:

Внутренняя обойма 3 устанавливается на трубопроводе 1. Разрезное кольцо 5 устанавливается на внутреннюю обойму 3. Между внутренней обоймой и разрезным кольцом образуются 2 дорожки качения, в которые при помощи косого технологического разреза, расположенного на разрезном кольце, устанавливаются шарики 6.

Раструб 4 устанавливается на трубопроводе 2. При стыковке элементов 1 и 2 раструб 4 с установленным радиальным уплотнением 10 с уплотнительными кольцами 11, 12 соединяется с корпусом 7 и тарелкой 8 болтами или шпильками 15.

Корпус 7 и тарелка 8 фиксируют разрезное кольцо 5 на внутренней обойме, обеспечивают заданные рабочие размеры и необходимую прочность. Применение двух дорожек качения позволяет шарнирному соединению уменьшить напряжения в дорожках качения за счет распределения осевых и радиальных нагрузок.

Таким образом, трубопровод 1, закрепленный на внутренней обойме 3 и трубопровод 2, закрепленный на раструбе 4 свободно вращаются относительно друг друга в противоположные стороны.

Преимущество заявляемого изобретения перед известным выявлено в распределении и уменьшении напряжений, возникающих в беговых дорожках при осевых и радиальных нагрузках, снизить массу соединения и повысить надежность устройств, в которых оно используется.

Шарнирное соединение трубопроводов, содержащее внутреннюю и внешнюю обоймы, при этом внешняя обойма состоит из разрезного кольца, корпуса, тарелки, раструба, и прикреплена к одному концу трубопровода, и охватывает внутреннюю обойму, прикрепленную к другому концу трубопровода, уплотнение и шарики, отличающееся тем, что шарнирное соединение имеет два ряда дорожек качения, в которые установлены шарики, а радиальное уплотнение шарнирного соединения установлено между внутренней обоймой и раструбом и состоит из фторопластового кольца, в канавках которого установлены резиновые уплотнительные кольца.

findpatent.ru

Популярные способы соединения труб – подробный обзор

При монтаже системы отопления, канализации и водопровода обязательно придется решать вопрос соединения труб. При этом придется учитывать материал из которого трубопровод изготовлен, условия работы системы и множество прочих параметров. Изучая разнообразие существующих методов соединения, не лишним будет рассмотреть самые популярные варианты.

Виды соединений труб

Классификация соединений труб

Для удобства все виды соединения трубопровода разделяются на 2 большие группы:

  • разъемные – можно без нарушения целостности материала разобрать место стыка своими руками. Классическим примером в этой группе можно считать резьбовое соединение, на концы участков трубопровода нарезается резьба и при необходимости место стыка можно без проблем разобрать;
  • неразъемные – разборка возможна, но при этом материал трубопровода пострадает. Сварное соединение может служить примером в этом случае. Сварка металла не позволит в будущем разобрать место трубопровод, его можно разве что распилить на части.

Сварка – классический пример неразъемного соединения

Предложенная классификация носит слишком уж общий характер. И если в случае с неразъемным соединением не так уж и много вариантов (сварка, склеивание либо раструбное соединение), то в категории разъемных стыков можно выделить несколько интересных способов.

Популярные типы соединений трубопровода

Помимо практичности, при выборе типа стыковки нужно учитывать еще и свойства материала, а также режим работы трубопровода. Например, канализация в частном доме работает в безнапорном режиме, поэтому подойдет обычная раструбная стыковка.

А вот в случае с монтажом системы отопления потребуется что-нибудь более надежное. Далее перечислены самые распространенные методы.

Соединение с помощью резьбы

Можно считать классическим способом, который применялся и десятки лет назад.

Инструкция с тех пор нисколько не поменялась, действовать нужно в такой последовательности:

  • выполняется примерка фитинга и на трубе делается отметка, до которой нужно будет нарезать резьбу;

Комплект насадок для нарезания резьбы

  • собственно, нарезается резьба. Трубопровод для удобства нужно закрепить в тисках, малейший перекос плашки при нарезании резьбы может стать причиной протечек в будущем;
  • выполняется подмотка – на резьбу просто наматывается льняная нить или любой синтетический уплотнитель. Его цена минимальна, а герметичность стыка существенно возрастает;

На резьбу для большей герметичности стыка рекомендуется намотать паклю

  • на резьбу навинчивается фитинг. Резьбовое соединение труб относится к категории разъемных, что облегчает демонтаж и прочистку трубопровода.

Обратите внимание! Нарезание резьбы немного ослабляет сечение. Поэтому нужно по возможности избегать механических воздействий на место стыка.

Использование цангового (зажимного) фитинга

Использование такого фитинга позволяет соединять даже трубы из разных материалов. Соединение получается разъемным, что также можно отнести к преимуществам использования цанговых фитингов.

Схема цангового соединения

Когда используется цанговое соединение труб для стыковки разных материалов, то с одной стороны герметичность стыка достигается за счет накидной гайки и обжимного кольца, а с другой – с помощью цанги.

Стыковка выполняется в такой последовательности:

  • на трубу надевается накидная гайка и обжимное кольцо (именно в такой последовательности);
  • затем гайка затягивается, кольцо деформируется и плотно прижимает торец трубопровода к торцу фитинга;
  • с другой стороны в цангу просто вставляется труба и задвигается до упора. Конструкция создает достаточное давление на нее, так что прочность стыка гарантирована.

За счет стальных зубов трубы прочно удерживается на месте

Подвижное соединение

Иногда стандартные фитинги не позволяют выполнить стыковку труб под нужным углом. В таком случае можно использовать шарнирное соединение труб. Такой способ стыковки будет полезен еще и тем, что угол наклона можно будет легко изменить без демонтажа части трубопровода.

На фото – шарнирное соединение

Такие соединительные детали продаются уже в собранном виде, а подвижность достигается за счет не совсем обычной конструкции раструба. Сам раструб достаточно широкий, а часть трубы, которая помещена в него имеет шарообразную форму. Пространство между концом трубопровода и внутренней поверхностью раструба заполнено резиновыми вставками и слоем смазки.

Так шарнирное соединение выглядит в разрезе

Обратите внимание! Ресурс такого типа стыковки ограничен (производитель указывает гарантированное количество поворотов), поэтому без нужды не стоит сгибать-разгибать трубопровод.

Что касается угла поворота, то обычно он находится в пределах 40-50ᵒ. Большие углы поворота усложняют конструкцию поворотной части и ставят под угрозу герметичность стыка. Транспортировка агрессивных жидкостей сильно сокращает срок службы шарнира.

Трубопровод высокого давления

В домашних условиях с высоким давлением работать вряд ли придется (давление в водопроводе таким считать нельзя). А вот в промышленности довольно часто жидкости транспортируются под значительным давлением что выдвигает более жесткие требования к стыкам.

Рукава высокого давления разных диаметров

Трубные соединения высокого давления с большим количеством поворотов и фитингов, установленных в этих местах, буду обладать невысокой степенью надежности по сравнению с трубопроводом с минимальным числом поворотов.

Для решения этой проблемы часто используются РВД – рукава высокого давления. Внешне такой рукав выглядит как обычный резиновый шланг с металлическими фитингами с обеих сторон.

Несмотря на внешний вид, конструкция РВД сложна. Рукав состоит из внутреннего слоя особенной резины, а прочность достигается за счет силового каркаса из металлических нитей. Часто таких силовых каркасов бывает несколько.

Строение РВД

Главное преимущество таких рукавов состоит в том, что поворот получается плавным и сопротивление потоку жидкости минимально. Концы РВД присоединяются к трубопроводу с помощью металлических фитингов.

Американка – простота и надежность

Любые виды соединения труб должны быть надежными и, по возможности, позволять максимально быстро демонтировать участок трубопровода без демонтажа остальной его части. По этим параметрам американка вне конкуренции.

Латунные элементы для соединения американка

Для стыковки 2-х участков трубопровода таким способом понадобится 2 резьбовых фитинга (один из них с ограничительным буртиком), резиновая прокладка и накидная гайка. На концах трубопровода должна быть внутренняя резьба.

Трубное соединение американка выполняется в такой последовательности:

  • часть с наружной резьбой накручивается на участок трубопровода с внутренней резьбой;
  • после этого приходит черед части с буртиком, на нее нужно надеть уплотнитель и накидную гайку, после чего фитинг также накручивается на трубу;
  • после этого остается только накидную гайку накрутить на внешнюю резьбу ответного фитинга.

Обратите внимание! В отличие от большинства других типов стыковки, для демонтажа части трубопровода не нужно разбирать его целиком. Весь процесс сборки/разборки выполняется с помощью всего лишь одной гайки.

Тавровое соединение

Тавровое соединение труб может быть под прямым либо под острым углом, оно необходимо, когда в существующий трубопровод нужно врезать еще одну трубу. Примером может служить врезка канализационной трубы, идущей из квартиры, в стояк. Обеспечить врезку можно двумя способами – с помощью специальных фитингов или сваркой (если трубы металлические).

Что касается фитингов, то для этого используются тройники и крестовины, эти элементы позволяют создать сложный узел. Такие соединение с тройником может выполняться любым из описанных способов. Может использоваться обжимной фитинг, сварка ПП (в случае полипропиленового трубопровода), раструбное соединение (если речь идет о канализации) и т. д.

Тройники позволяют выполнить соединение без сварки под любым углом

Врезка металлических труб с помощью сварки выполняется редко и довольно сложна для начинающего сантехника. Основная проблема здесь состоит в том, чтобы верно разметить вырез на трубе в которую нужно врезаться и на торце трубопровода, который будет присоединяться.

При врезке в трубу важна правильная разметка

Для решения этой проблемы можно использовать специальные шаблоны, в которых в зависимости от диаметра приведены кривые, отмечающие контур выреза, также можно воспользоваться специальными программами для разметки.

Шаблон для врезки труб

  Обратите внимание! Если вырезы не будут идеально совпадать, то щели придется заваривать кусками металла, а это отрицательно скажется на герметичности. Поэтому разметке нужно уделить основное внимание.

Штуцерное соединение

Штуцерное соединение труб относится к классу разъемных и состоит из собственно штуцера (обычная втулка с резьбой и ограничительным буртиком), уплотнительного кольца и накидной гайки.

Порядок стыковки секций трубопровода этим способом несколько напоминает американку:

  • на штуцер (втулку с резьбой) нужно надеть уплотнительное кольцо и накидную гайку;
  • после этого штуцер накручивается на трубу с резьбой;
  • для завершения соединения остается только накрутить накидную гайку на муфту либо конец другого трубопровода.

Схема штуцерного соединения с наружной резьбой

Этот метод часто используется, когда в существующую систему нужно врезать какой-либо измерительный прибор. Штуцер удобен тем, что почти нет ограничений по диаметрам, соединяемых элементов, для обеспечения герметичности достаточно просто подобрать нужный диаметр штуцерного фитинга.

Грувлочное соединение

Этот тип соединения можно считать одним из простейших. Грувлочное соединение труб относится к категории бессварных разъемных типов стыковки трубопровода.

Грувлок – обычный хомут, позволяющий быстро объединить в одно целое 2 трубы. Конструкция этого элемента достаточно проста – пластиковый корпус внутри которого находится резиновый уплотнитель и болты с двух сторон. Затягивая болты создается необходимое давление, резиновая манжета деформируется, плотно прилегая к поверхности трубопровода, за счет этого обеспечивается герметичность стыка.

Схема грувлочного соединения

Бессварное соединение труб – оптимальный вариант с точки зрения обслуживания трубопровода. В любой момент болты можно ослабить, снять хомут и прочистить или заменить поврежденный участок трубы.

Конструкция некоторых грувлоков немного усложнена и в нижней части имеет выступ по всей окружности. В трубопроводе на определенном расстоянии от стыка должен быть паз, при стыковке выступ на грувлоке заходи в этот паз, обеспечивая дополнительную прочность стыка.

В завершение

Ни один трубопровод невозможно проложить, не столкнувшись с проблемой стыковки отдельных секций. Выбирать придется между множеством вариантов, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками. В статье приведен краткий обзор популярных способов стыковки трубопровода.

Начинающий сантехник с помощью этой информации сможет определиться с оптимальным вариантом выполнения монтажных работ. На видео в этой статье рассмотрены некоторые виды разъемных соединений.

gidroguru.com

Способы соединения труб: обзор актуальных вариантов

MesterulManole

16559 0 0

Раструбная стыковка канализационных ПНД труб

Приветствую, уважаемые читатели. В данном обзоре речь пойдет про соединения различных труб. Тема статьи актуальна, так как на рынке представлен широкий ассортимент труб, которые отличаются друг от друга не только типом производственных материалов, но и способом подсоединения. И именно от того насколько он правильно подобран, зависит результат монтажа трубопровода в целом.

Классификация способов соединения

Все известные соединения условно подразделяются на два общих типа:

  • Неразъемные – сваривание, склеивание, установка пресс фитингов, герметизация раструбов и т.д.;
  • Разъемные – резьбовые, цанговые, фланцевые, раструбные без герметизации цементными растворами и т.д.

То есть, коммуникации, собранные с применением разъёмных соединений при необходимости могут быть разобраны что упрощает ремонт и обслуживание трубопровода. И наоборот неразъемная сборка не позволяет разобрать и впоследствии собрать узел стыковки.

Сборка посредством сваривания

Сварка сгона на отопительном трубопроводе

Сварка применяется для сборки трубопроводов как из металлических так из пластиковых труб. И в том и в другом случае соединение демонстрирует высокую степень герметичности и прочности.

Разница при работе с металлом и полимерными материалами заключается в том, что в первом случае используется высокотемпературная сварка, а во втором случае низкотемпературная.

Сварная стыковка полиэтиленовых труб

Применяемые сегодня методы сваривания условно подразделяется на следующие группы:

  • метод плавления – кромки свариваемых деталей нагреваются до температуры плавления и совмещаются с образованием неразборного герметичного шва;
  • метод давления выполняется посредством смещения торцов деталей под высоким давлением с нагревом или без него.

На схеме перечислены актуальные сегодня виды сварки труб

Какие способы из перечисленных на схеме можно своими руками применить в бытовых условиях?

Для сборки металлических трубопроводов своими руками применяется газовая и дуговая электросварка.

До того, как сваривать трубы, участки соединения промываются раствором каустической соды и водой для удаления жировых загрязнений. Кроме того, выполняется механическая обработка торца посредством напильника, которым снимаются заусеницы и прочие неровности кромки.

Сварка плавящимся электродом

Дуговая электросварка выполняется с использованием электродов — плавящихся (вольфрамовых) или неплавящихся (угольных). При использовании неплавящихся электродов дополнительно применяется присадочный материал, который оплавляется и заполняет собой полость шва.

Пример газовой сварки с припоем

Газовая сварка выполняется только с использованием присадочного материала. То есть монтажные поверхности совмещаются, а зазор заполняется оплавленным присадочным материалом.

Сварка пластиковых труб в зависимости от конфигурации трубопровода выполняется в раструб (торец в торец) или встык.

Сварка в раструб выполняется посредством одновременного нагрева внешней поверхности одного торца и внутренней поверхности другого торца. Затем, пока разогретые поверхности не остыли, узкий конец вдвигается в раструб. Такая технология известна по пайке бытовых трубопроводов из полипропилена.

Сварка встык выполняется посредством оплавления кромки торцов, после чего они с усилием соединяются. И тот и другой метод позволяет добиться герметичности готовой конструкции, но сварка в раструб гарантирует более высокую прочность и долговечность.

Соединения без применения сварки

Несмотря на то, что сварная стыковка труб обеспечивает высокую надёжность и долговечность стыка, ее применение не всегда возможно. В этом случае применяются методы бессварного соединения.

Рассмотрим наиболее распространенные способы стыковки труб, которые можно применить для построения бытовых трубопроводов.

Резьбовое соединение

Внутренняя резьба

Резьбовое соединение труб — это классическое решение, которое эффективно применяется в течении нескольких столетий. Такой способ соединения металлических труб хорош тем, что его от начала до конца можно выполнить своими руками, используя простой слесарный инструмент, цена которого невысока.

Внешняя резьба

Суть резьбового соединения заключается в том, что на торце трубы нарезается внешняя резьба. На другом конструкционном элементе — фитинге нарезается внутренняя резьба. В итоге труба с внешней резьбой вкручивается в деталь с внутренней резьбой.

Инструмент для нарезки внешней резьбы

Для нарезки резьбы применяется специальный инструмент — плашки. За счет правильного подбора насадок можно нарезать резьбу с нужным диаметром и шагом.

Таблица параметров метрической и дюймовой резьбы

Основным условием герметичности соединения является соответствие шага внутренней и внешней резьбы. Незначительные микрозазоры компенсируются применением специальных уплотнителей, таких как традиционная пакля или современная фум-лента и эластичные герметики.

Инструкция монтажа трубопровода с нарезкой резьбы следующая:

  • Примеряем фитинг к торцу трубы и делаем отметку, до которой будет доходить резьба;
  • Монтируем трубу в тисках чтобы избежать перекосов при нарезке резьбы;
  • Устанавливаем плашки и проворачиваем на два витка по часовой стрелке и на один виток против часовой стрелки;
  • После того как нарезка резьбы окончена, очищаем торец от заусенец и от стружки и пробуем накрутить фитинг;
  • Если соединение выполняется успешно, разбираем узел и собираем его вновь, используя подмотку из пакли или фум-ленты.

Нарезка резьбы истончает стенки трубы вблизи торца. Поэтому монтаж трассы должен быть выполнен так, чтобы на резьбовое соединение не оказывалась механическая нагрузка.

Американка – разновидность соединения с применением накидной гайки

Типы и устройство «американок»

Трубное соединение американка применяется при стыковке трубопровода с водяными счетчиками и сантехническими приборами. Популярность «американки» объясняется простотой применения и надежностью.

Устройство американки простое:

  • но одном из стыкуемых торцов расположена накидная гайка с полимерным или резиновым уплотнительным кольцом внутри;
  • другой стыкуемый торец имеет внешнюю резьбу, соответствующую резьбе гайки;
  • при стыковке узла, на торец с внешней резьбой накручивается гайка и чем сильнее она затягивается, тем сильнее торец упирается в уплотнительное кольцо.

Соединение относится к категории разборных условно, так как каждый демонтаж и повторный монтаж истончают уплотнительную прокладку что негативно сказывается на герметичности.

Применение цанговых фитингов с накидной гайкой

Ассортимент резьбовых цанговых фитингов

Цанговое соединение труб применяется при работе с металлопластом. Несмотря на то что способ относится к современным, применением металлопластовых труб с такими фитингами постепенно вытесняется более практичными обжимными неразборными фитингами.

На схеме показано устройство цангового резьбового фитинга

Цанговый фитинг состоит из следующих деталей:

  • Цанга – металлический хвостовик с резиновыми уплотнительными кольцами;
  • Обжимное кольцо, которое затягивается на трубе и обеспечивает таким образом прочность соединения;
  • Накидная гайка, которая затягивает обжимное кольцо.

За счет резиновых уплотнительных колец на цанге при правильном монтаже фитинга обеспечивается оптимальная герметичность без необходимости использования подмотки из фум-ленты или пакли.

Тавровое соединение с использованием тройника

Инструкция сборки трубопровода с применением цанговых фитингов следующая:

  • Труба обрезается специальным резаком;
  • На трубу одевается накидная гайка открытой стороной в направлении торца, а за ней обжимное кольцо;
  • Труба одевается на хвостовик до упора;
  • Обжимное кольцо проталкивается к торцу трубы;
  • Накидная гайка накручивается на фитинг.

Считается, что цанговое соединение разборное, но это не совсем так. От каждого последующего демонтажа и монтажа уплотнительные резиновые кольца разрушаются что негативно сказывается на герметичности. Поэтому выполнять монтаж цанговых фитингов желательно выполнять без перспективы последующего демонтажа.

Пресс-фитинги для полиэтиленовых труб

Отдельная разновидность фитингов с накидной гайкой используется для соединения ПНД труб. В ходе монтажа полиэтиленовая труба вставляется в корпус пластикового фитинга, а обжимное кольцо и накидная гайка стягивают всю конструкцию обеспечивая герметичность соединения.

Применение обжимных пресс-фитингов

Пресс-фитинги применяются для монтажа металлопластиковых труб. Применение обжимного пресс-фитинга на порядок проще, чем использование аналога с накидной гайкой, но есть пара моментов, на которые нужно обратить внимание.

Во-первых, пресс-фитинг после обжима образует неразборное соединение, переделать которое можно обрезав трубу и используя новую деталь.

Во-вторых, для выполнения обжимного соединения нужны специальные клещи, которые равномерно обжимают гильзу по всему периметру. Так как специальные клещи относятся к категории профессионального инструмента их цена высока. Значит покупать клещи для разового использования при строительстве трубопровода в квартире невыгодно.

На фото ассортимент обжимных фитингов

Конструкция пресс-фитинга состоит из следующих элементов:

  • Корпус, изготовленный из латуни;
  • Резиновые уплотнительные кольца;
  • Обжимная гильза, изготовленная из нержавеющей стали.

Обжим фитингов специальными клещами

Инструкция соединения труб следующая:

  • Труба обрезается под нужный размер специальными резаком;
  • Торец с усилием вставляется в гильзу до упора;
  • Гильза обжимается.

Применение штуцерного фитинга

Схема устройства штуцерного фитинга

Штуцерное соединение труб является разборным, причем последующий демонтаж и монтаж фитинга не сказывается на герметичности соединения. Узел в сборе состоит из штуцера — втулка с ограничительным буртиком и резьбой, из накидной гайки и уплотнительного кольца.

Инструкция сборки штуцерного соединения следующая:

  • на штуцер надевается накидная гайка и уплотнительное кольцо;
  • штуцер устанавливается вплотную к трубе с резьбой;
  • накидная гайка, одетая на штуцер, накручивается на пристыкованную трубу.

Подвижное соединение

Шарниры с резьбовыми фитингами

Иногда применение обычных фитингов не позволяет стыковать трубы под требуемым углом. Решением проблемы является шарнирное соединение труб, посредством которого можно не только расположить трубы под нужным углом, но и при необходимости изменить этот угол.

Шарнир с приспособлением для фланцевой стыковки

Для шарнирного соединения применяются специальные фитинги, одна половина которых после монтажа остается неподвижной, в то время как другая половина может изменять положение в рамках ограничительной кулисы. Подвижная часть фитинга перемещается из стороны в сторону на 50-90 градусов и перемещается круговыми движениями по радиусу ограничителя.

Несмотря на подвижность, соединение имеет определенный ресурс. Поэтому не стоит изменять угол крепления трубы слишком часто и без особой необходимости.

Соединение с применением стягивающих хомутов

Фиксация частей трубопровода с помощью хомута

Грувлочное бессварное соединение труб применяется в том случае если нужно быстро состыковать металлические трубы большого диаметра.

При сборке трубопроводов используется специальное оборудование – желобонакатчик, который профилирует стыкуемые торцы. Стягивающий хомут цепляется за сделанные на торце желобки и таким образом обеспечивается требуемая герметичность узла.

Использование рукавов высокого давления (РВД)

Ассортимент гибких рукавов высокого давления

В определенных ситуациях построение жёстких трубопроводов является нецелесообразным. В этом случае применяются гибкие соединители рукава высокого давления.

Так выполняются трубные соединения высокого давления через металлический тройник

Рукав высокого давления представляет собой многослойный шланг с металлической проволочной оплёткой. По концам шланга применены торцевые фитинги, рассчитанные на резьбовое присоединение посредством накидной гайки. Торцевые фитинги крепятся на шланге посредством обжима металлических гильз.

Эксплуатация РВД допускает регулярное изменение направления трубопровода без ущерба для целостности шланга и крепления фитингов.

Вывод

Теперь вы имеете общее представление о том, какие способы можно применить при сборке трубопроводов. Как обычно с интересующими подробностями можно ознакомиться, посмотрев видео в этой статье.

Кстати, если вам известны другие способы стыковки труб, о которых я не указал в статье, расскажите о них в своих комментариях к прочитанному.

31 июля 2016г.

Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!

obustroeno.com

Поворотное шарнирное соединение трубопроводов

Шарнир под приварку к трубопроводам

 Поворотное шарнирное соединение трубопроводов (шарнир) предназначено для подвижного герметичного соединения стальных трубопроводов. 

Область применения – объекты использования природного и сжиженного газа, топливозаправочные комплексы, объекты нефтехимии.

Трубопроводы представляют собой жесткую конструкцию, и для подвижного их  соединения между собой применяют различные виды шарниров. Это дает возможность стальным трубопроводам поворачиваться на 360° во всех плоскостях без потери способности транспортировки жидкостей. Благодаря оригинальной конструкции, предлагаемые нашей компанией шарниры безопасны и просты в эксплуатации и практически не требуют обслуживания. Надежность достигается за счет применения в конструкции шарнира двух подшипников: шарикового и скольжения, выполненного из композитного материала,  который не требует смазки. Одновременно с этим подшипник скольжения является уплотнительным узлом шарнира. Шарниры не требуют регулярного обслуживания, замена уплотнительных колец проводится по факту потери герметичности шарнира/ по истечении 3-5 лет эксплуатации.

 Данные шарниры уже на протяжении 15 лет эксплуатируются в устройствах для слива и наполнения сжиженным углеводородным газом (СУГ) ж/д цистерн на газонаполнительных станциях Беларуси, России, Казахстана и иных государств.

Диапазон рабочих температур данного изделия составляет от минус 50°С до +120°С.

Устройство и принцип работы 

Шарнир с фланцами

Шарнир состоит из двух корпусов, которые проворачиваются относительно друг друга на 360°. Внутри корпусов расположены: подшипник радиальный шариковый закрытый, узел уплотнения с подшипником скольжения и резиновыми кольцами по ГОСТ 18829 либо по DIN 3771

                                                Монтаж и обслуживание

Монтаж шарнира с фланцами не имеет особенных требований,  производится так же как и монтаж обычного фланцевого оборудования к трубопроводам с ответными фланцами по ГОСТ 12820.

При монтаже шарнира без фланцев, сварка к трубопроводам производится без разборки шарнира.

mgn-eng.ru

Шарнирное соединение трубопроводов

Изобретение относится к области машиностроения, для соединения элементов сливо-наливных трубопроводов и может быть использовано в нефтяной, нефтехимической, пищевой и газовой промышленности.

Известно шарнирное соединение трубопроводов (патент РФ №38036), имеющее в своем составе внутреннюю и внешнюю обоймы, внешняя обойма прикреплена к фланцу и обхватывает внутреннюю обойму, прикрепленную ко второму фланцу, уплотнение шарнирного соединения, шарики, установленные в сепаратор. Уплотнение шарнирного соединения закреплено пружинным кольцом и дополнительно защищено бандажной втулкой. Недостатком данного устройства является ненадежность уплотнения, а также то, что обеспечение угловых перемещений шарнирной пары осуществляется одним рядом элементов качения, высокая материалоемкость устройства.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, принятым в качестве прототипа, является шарнирное соединение трубопроводов (патент РФ №82810), имеющее в своем составе внутреннюю и внешнюю обоймы, уплотнение шарнирного соединения, шарики или ролики.

Недостатком этого технического решения является то, что его конструкция не в полной мере обеспечивает герметичность при внешнем осевом и радиальном нагружении вследствие, однорядной конструкции, перекоса внутренней и внешней обоймы и нарушении параллельности торцевых уплотнительных поверхностей фланцев, что снижает надежность устройства в целом.

Предложено шарнирное соединение трубопроводов, содержащее внутреннюю и внешнюю обоймы, внешняя обойма состоит из разрезного кольца, корпуса, тарелки, раструба и прикреплена к одному концу трубопровода и обхватывает внутреннюю обойму, прикрепленную к другому концу трубопровода, уплотнение и шарики.

Шарнирное соединение имеет два ряда дорожек качения, в которых установлены шарики.

Радиальное уплотнение шарнирного соединения установлено между внутренней обоймой и раструбом, и состоит из фторопластового кольца в канавках которого установлены резиновые уплотнительные кольца.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение прочности и герметичности соединения элементов трубопроводов за счет изменения условий обеспечения герметичности, снижение крутящего момента при вращении, с одновременным уменьшением массы шарнирного соединения и величины силового нагружения.

Данный технический результат достигается тем, что добавлен второй ряд дорожек качения, а уплотнение торцевого типа заменено на уплотнение радиального типа, менее подверженного влиянию перекосов осей противоположных трубопроводов, система уплотнений состоит из фторопластового кольца и двух резиновых колец, коэффициент трения которых по фторопласту гораздо ниже, чем по металлу, что уменьшает крутящий момент при взаимном вращении внутренней обоймы и раструба.

На фиг.1 представлено шарнирное соединение трубопроводов.

Шарнирное соединение состоит из установленных на трубах 1 и 2 соответственно внутренней обоймы 3 и раструба 4.

На внутренней обойме 3 выполнены 2 ряда канавок. Разрезное кольцо 5, имеющее 2 ряда внутренних канавок, установленное на внутреннюю обойму 3 образует 2 дорожки качения для установки шариков 6.

Для обеспечения необходимой жесткости и фиксации шарнирной пары, разрезное кольцо 5 фиксируется при помощи корпуса 7 и тарелки 8. На корпусе выполнено отверстие для установки масленки 9. Внешняя сторона корпуса 7 выполнена в виде фланца с 8 диаметрально равномерно расположенными отверстиями. Фиксация второй стороны разрезного кольца 5 обеспечивается тарелкой 8, охватывающей 1/2 диаметра внешней поверхности канавки разрезного кольца. Внешняя сторона тарелки 8 также выполнена в виде фланца с 8 диаметрально расположенными отверстиями.

Внутренняя обойма 3 в сборе с разрезным кольцом 5, корпусом 7, тарелкой 8 при помощи болтов или шпилек 15 соединяются с раструбом 4. Между раструбом 4 и внутренней обоймой 3 устанавливается радиальная система уплотнений, состоящая из фторопластового кольца 10 с установленными в пазах кольцами 11 и 12, выполненными из резины стойкой к перекачиваемым жидкостям. Со стороны корпуса 7 установлена резиновая манжета 13, закрепленная при помощи кожуха 14.

Сущность изобретения заключается в том, что:

На внутренней обойме 3, закрепленной на одном конце трубопровода 1 образованы 2 ряда накатанных, термоупрочненных беговых дорожек. Этим достигается простота и прочность.

Внешняя обойма в сборе, состоящая из раструба 4, закрепленного на конце трубопровода 2, разрезного кольца 5, корпуса 7 и тарелки 6, соединенных между собой болтами или шпильками 15, установлена на внутреннюю обойму 3. Взаимная фиксация внутренней и внешней обойм обеспечивается посредством шариков 6, установленных в двух дорожках качения, образованных разрезным кольцом 5 внешней обоймы и внутренней обоймой 3.

Внутренняя обойма 3 и внешняя обойма в сборе с установленными шариками 6 образуют шарнирную пару. Этим достигается высокая прочность соединения, точность изготовления и сборки.

Между внутренним прямолинейным цилиндрическим участком раструба 4 вешней обоймы и наружным прямолинейным цилиндрическим участком внутренней обоймы 3 размещено кольцо 10, изготовленное из материала с низким коэффициентом трения, в пазах которого установлены уплотнительные резиновые кольца 11 и 12. Этим достигается герметичность шарнирного соединения, надежность уплотнительной системы.

Шарнирное соединение работает следующим образом:

Внутренняя обойма 3 устанавливается на трубопроводе 1. Разрезное кольцо 5 устанавливается на внутреннюю обойму 3. Между внутренней обоймой и разрезным кольцом образуются 2 дорожки качения, в которые при помощи косого технологического разреза, расположенного на разрезном кольце, устанавливаются шарики 6.

Раструб 4 устанавливается на трубопроводе 2. При стыковке элементов 1 и 2 раструб 4 с установленным радиальным уплотнением 10 с уплотнительными кольцами 11, 12 соединяется с корпусом 7 и тарелкой 8 болтами или шпильками 15.

Корпус 7 и тарелка 8 фиксируют разрезное кольцо 5 на внутренней обойме, обеспечивают заданные рабочие размеры и необходимую прочность. Применение двух дорожек качения позволяет шарнирному соединению уменьшить напряжения в дорожках качения за счет распределения осевых и радиальных нагрузок.

Таким образом, трубопровод 1, закрепленный на внутренней обойме 3 и трубопровод 2, закрепленный на раструбе 4 свободно вращаются относительно друг друга в противоположные стороны.

Преимущество заявляемого изобретения перед известным выявлено в распределении и уменьшении напряжений, возникающих в беговых дорожках при осевых и радиальных нагрузках, снизить массу соединения и повысить надежность устройств, в которых оно используется.

Шарнирное соединение трубопроводов, содержащее внутреннюю и внешнюю обоймы, при этом внешняя обойма состоит из разрезного кольца, корпуса, тарелки, раструба, и прикреплена к одному концу трубопровода, и охватывает внутреннюю обойму, прикрепленную к другому концу трубопровода, уплотнение и шарики, отличающееся тем, что шарнирное соединение имеет два ряда дорожек качения, в которые установлены шарики, а радиальное уплотнение шарнирного соединения установлено между внутренней обоймой и раструбом и состоит из фторопластового кольца, в канавках которого установлены резиновые уплотнительные кольца.

edrid.ru

Шарнирное соединение труб

Изобретение относится к быстроразъемным шарнирным соединениям труб полевых магистральных сборно-разборных трубопроводов и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известно шарнирное соединение труб, содержащее раструб, в котором выполнен паз с установленным в нем уплотнением в виде самоуплотняющегося резинового кольца, и дополнительный паз, в котором установлены эластичная прокладка и стальной запорный элемент, выполненный в виде разъемного кольца. Шаровой элемент имеет сферическую поверхность большего радиуса, равного радиусу внутренней поверхности манжеты, выполненной в виде кольца с наружным криволинейным выступом. Шаровой элемент дополнительно снабжен концентричной сферической поверхностью малого радиуса, контактирующей с уплотнением (RU 2191948 С2, МПК F16L 27/067, 05.05.1999 г.).

Недостатком этого шарнирного соединения является то, что манжета выполнена в виде цельного кольца, которое устанавливается на трубу в заводских условиях перед приваркой шарового элемента к трубе и требует специальной дополнительной оснастки для ее удержания на шарнирном элементе как при доставке труб на трассу, так и в процессе сборки соединения, что усложняет и увеличивает время монтажа трубопровода.

Кроме этого технически сложно выполнить на шаровом элементе две кольцевые сферические поверхности с разными радиусами сфер.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и взятым за прототип является подвижное соединение труб, содержащее раструб с двумя пазами, в одном из которых установлено уплотнение, а в другом эластичная прокладка и запорный элемент, манжету, выполненную в виде двух полуколец с наружным криволинейным выступом и с возможностью обхвата сферы, шаровой элемент с двумя концентричными сферическими поверхностями, контактирующий поверхностью малого радиуса с уплотнением, а большого радиуса с внутренней сферической поверхностью манжеты. Полукольца разъемной манжеты соединены между собой посредством серег. Последние установлены на осях, заштифтованных в П-образных пазах. Пазы выполнены на одной из сторон торцевых частей перпендикулярного сечения полуколец. С противоположной стороны полукольца снабжены замковым устройством, выполненным в виде скобы-защелки, установленной в углублениях на наружной усеченно-конической поверхности полуколец, при этом по всей длине одна из сторон торцевых частей параллельного сечения полуколец оснащена внутренним выступом, выполненным перпендикулярно поверхности полуколец (RU 2234023 С1, МПК F16L 27/04, 17.12.2002 г. - прототип).

Недостатком этого подвижного соединения труб является то, что внутренний выступ на полукольцах манжеты, обеспечивающий удержание манжеты на шаровом элементе, конструктивно находится на определенном расстоянии от торца шарового элемента для обеспечения поворота трубы в шаровом соединении, а это в свою очередь создает условия для свободного несоосного расположения манжеты относительно осевой линии трубы, и в случае несовпадения осевой линии трубы и осевой линии манжеты исключается возможность сборки соединения.

Технический результат изобретения - обеспечение удержания манжеты на шаровом элементе и исключение несоосного расположения манжеты и шарового элемента, что позволяет снизить трудоемкость операции сборки соединения.

Этот технический результат достигается тем, что шарнирное соединение труб, содержащее раструб с внешней кольцевой проточкой, под которой внутри выполнена заходная фаска, и с двумя кольцевыми пазами на внутренней поверхности, в первом от торца из которых размещены эластичная подкладка и стальное запорное кольцо, а во втором - фигурное резиновое кольцевое уплотнение, шаровой элемент, контактирующий с фигурным резиновым кольцевым уплотнением раструба, и разъемную манжету, состоящую из соединяемых замковыми элементами дугообразных сегментов, каждый из которых имеет на одном наружном торце заходный участок, а на другом наружном торце - криволинейный выступ для взаимодействия со стальным запорным кольцом раструба, а суммарная внутренняя поверхность сегментов в сборе образует сферическую поверхность для обхвата шарового элемента на участке сферы до зоны контакта шарового элемента с фигурным резиновым кольцевым уплотнением раструба, согласно изобретению внутренняя поверхность раструба выполнена цилиндрической на участке от заходной фаски до кольцевой плоскости, ограничивающей контакт с торцом заходного участка разъемной манжеты, под которой на шаровом элементе выполнена кольцевая канавка, а шарнирное соединение труб снабжено замковыми приспособлениями закрепления манжеты на шаровом элементе до момента соединения труб, каждое замковое приспособление выполнено в виде подпружиненного рычага, размещенного на наружной поверхности соответствующего дугообразного сегмента и связанного со штырем, расположенным в сквозном радиальном отверстии разъемной манжеты над кольцевой канавкой шарового элемента с возможностью возвратно-поступательного движения, при этом в зоне размещения второго кольцевого паза с фигурным резиновым кольцевым уплотнением внутренняя поверхность раструба идентична сфере участка шарового элемента.

На фиг. 1 представлено шарнирное соединение труб в сборе (в разрезе);

фиг. 2 - труба с раструбом и шаровым элементом (в разрезе);

фиг. 3 - замковое приспособление для закрепления разъемной манжеты на шаровом элементе;

фиг. 4 - замковое приспособление для закрепления разъемной манжеты на шаровом элементе (вид по А на фиг. 2 в разрезе);

фиг. 5 - дугообразные сегменты разъемной манжеты с замковыми приспособлениями (вид по Б на фиг. 2).

Шарнирное соединение труб включает выполненные на торцах трубы 1 с одной стороны раструб 2, а с другой стороны шаровой элемент 3. На внешней поверхности раструба 2 ближе к его торцу имеется кольцевая проточка 4 для взаимодействия с инструментом сборки-разборки. Под внешней кольцевой проточкой 4 на внутренней поверхности раструба 2 имеется заходная фаска 5, за которой выполнена внутренняя цилиндрическая поверхность (без позиции) на участке от заходной фаски 5 до кольцевой плоскости (без позиции), ограничивающей контакт с торцом заходного участка разъемной манжеты (участок а-а на фиг. 2). На внутренней цилиндрической поверхности раструба 2 в ее начале выполнен первый кольцевой паз 6, в котором размещены эластичная подкладка 7, выполненная из микропористой маслобензостойкой резины, и стальное запорное кольцо 8, а в зоне б-б (фиг. 2) размещения второго кольцевого паза 9, в котором установлено фигурное резиновое кольцевое уплотнение 10, внутренняя поверхность раструба идентична сфере участка шарового элемента 3.

На шаровом элементе 3 установлена разъемная манжета 11, состоящая из дугообразных сегментов 12 и 13. Каждый дугообразный сегмент имеет на одном наружном торце заходный участок 14, а на другом наружном торце - криволинейный выступ 15 для взаимодействия со стальным запорным кольцом 8 раструба 2, а суммарная внутренняя поверхность дугообразных сегментов 12 и 13 в сборе образует сферическую поверхность для обхвата шарового элемента на участке сферы до зоны контакта шарового элемента 3 с фигурным резиновым кольцевым уплотнением 10 раструба 2. Дугообразные сегменты 12 и 13 разъемной манжеты 11 соединены между собой замковыми элементами 16, выполненными в виде пружинных скоб, вставляемых в углубления на торцах дугообразных сегментов (фиг. 5). На наружной поверхности каждого дугообразного сегмента 12 и 13 разъемной манжеты 11 выполнено не менее двух углублений (без позиций) и двух сквозных радиальных отверстий (без позиций) для размещения замковых приспособлений (без позиций) закрепления разъемной манжеты 11 на шаровом элементе 3 до момента соединения труб (фиг. 5). Каждое замковое приспособление выполнено в виде подпружиненного рычага 17, жестко связанного со штырем 18, расположенным в сквозном радиальном отверстии (без позиции) разъемной манжеты 11 над кольцевой канавкой 19 шарового элемента 3 с возможностью возвратно-поступательного движения (фиг. 3). Рычаг 17 снабжен пружиной кручения (без позиции), обеспечивающей такое положение рычага 17, при котором конец штыря 18 находится в кольцевой канавке 19 шарового элемента 3, а так как на каждом дугообразном сегменте 12 и 13 имеется не менее двух замковых приспособлений, разъемная манжета 11 надежно зафиксирована на шаровом элементе 3 до момента захода шарового элемента 3 в раструб 2.

На торце шарового элемента 3, который приваривается к трубе 1, имеется кольцевой выступ 20 для взаимодействия с инструментом сборки-разборки. Внутренняя полость 21 шарового элемента 3 заполняется легким материалом, например, жестким пенополиуретаном или другим легким композиционным материалом, образующим шар с усеченными боковыми поверхностями и с центральным осевым отверстием, соответствующим внутреннему диаметру трубы.

С целью облегчения сборно-разборного трубопровода и повышения его надежности трубы и их торцевые части: раструб 2 и шаровой элемент 3 могут быть изготовлены как единое целое из легких композиционных материалов, армированных, например, высокопрочными нитями из сверхмолекулярного полиэтилена или гибридных композиционных материалов (Б.В. Байдаков, В.И. Натрусов, Т.Е. Шацкая и др. Новые материалы для БЛА. - М.: UAV.RU Спецвыпуск INTERPOLITEX-UVS-TECH 2013, стр. 25, 26). Дугообразные сегменты 12 и 13 разъемной манжеты 11 также изготавливаются из этого материала, а полость 21 шарового элемента 3 заполняется тем же композиционным материалом, из которого изготавливается сам шаровой элемент.

Таким образом, совокупность признаков, а именно наличие цилиндрической внутренней поверхности раструба, взаимодействующей с разъемной манжетой, установленной на шаровом элементе, и состоящей из дугообразных сегментов, на наружной поверхности каждого из которых имеются замковые приспособления, обеспечивающие фиксацию разъемной манжеты на шаровом элементе, позволила достичь указанных технических результатов.

Шарнирное соединение труб работает следующим образом.

В раструб 2 одной трубы вставляется шаровой элемент 3 второй трубы. Сборка соединения может производиться механизированным способом с использованием трубомонтажных машин или вручную с использованием инструмента сборки-разборки.

При движении шарового элемента 3 в раструб 2 в начальный момент разъемная манжета 11 зафиксирована на шаровом элементе 3 с помощью штырей 18 замкового приспособления, при этом подпружиненные рычаги 17 располагаются под углом к наружной поверхности разжимной манжеты 11 и выступают за габариты манжеты 11. Кроме этого во время сборки шарнирного соединения манжета 11 дополнительно удерживается на шаровом элементе 3 в заданном положении инструментом сборки-разборки. Заходный участок 14 каждого дугообразного элемента разъемной манжеты 11 разжимает стальное запорное кольцо 8, и манжета 11 продолжает движение вовнутрь раструба 2 по осевой линии. Подпружиненные рычаги 17 утапливаются стальным запорным кольцом 8 в углубления дугообразных сегментов 12 и 13 разъемной манжеты 11 и освобождают штыри 18 от контакта с кольцевой канавкой 19 шарового элемента 3. При дальнейшем движении шарового элемента 3 вместе с манжетой 11 стальное запорное кольцо 8 раструба 2 заходит за криволинейный выступ 15 манжеты 11. Соединение собрано. Подпружиненные рычаги 17 утоплены в углубления дугообразных сегментов 12 и 13 разъемной манжеты 11.

Шаровой элемент 3 освобожден от зацепления с разъемной манжетой 11, т.к. штыри 18 выведены из кольцевой канавки 19 и одна труба относительно другой может поворачиваться на угол γ, который составляет не более 15°. Герметичность шарнирного соединения обеспечивается фигурным резиновым кольцевым уплотнением 10.

Использование изобретения позволит исключить необходимость дополнительного закрепления разъемной манжеты 11 на шаровом элементе 3 во время транспортировки труб, а также исключить несоосность положения манжеты 11 на шаровом элементе 3 в начале сборки и снизить трудоемкость операции по монтажу соединения.

Шарнирное соединение труб, содержащее раструб с внешней кольцевой проточкой, под которой внутри выполнена заходная фаска, и с двумя кольцевыми пазами на внутренней поверхности, в первом от торца из которых размещены эластичная подкладка и стальное запорное кольцо, а во втором - фигурное резиновое кольцевое уплотнение, шаровой элемент, контактирующий с фигурным резиновым кольцевым уплотнением раструба, и разъемную манжету, состоящую из соединяемых замковыми элементами дугообразных сегментов, каждый из которых имеет на одном наружном торце заходный участок, а на другом наружном торце - криволинейный выступ для взаимодействия со стальным запорным кольцом раструба, а суммарная внутренняя поверхность сегментов в сборе образует сферическую поверхность для обхвата шарового элемента на участке сферы до зоны контакта шарового элемента с фигурным резиновым кольцевым уплотнением раструба, отличающееся тем, что внутренняя поверхность раструба выполнена цилиндрической на участке от заходной фаски до кольцевой плоскости, ограничивающей контакт с торцом заходного участка разъемной манжеты, под которой на шаровом элементе выполнена кольцевая канавка, а шарнирное соединение труб снабжено замковыми приспособлениями закрепления манжеты на шаровом элементе до момента соединения труб, каждое замковое приспособление выполнено в виде подпружиненного рычага, размещенного на наружной поверхности соответствующего дугообразного сегмента и связанного со штырем, расположенным в сквозном радиальном отверстии разъемной манжеты над кольцевой канавкой шарового элемента с возможностью возвратно-поступательного движения, при этом в зоне размещения второго кольцевого паза с фигурным резиновым кольцевым уплотнением внутренняя поверхность раструба идентична сфере участка шарового элемента.

edrid.ru


Смотрите также