Шарнирное соединение труб


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:

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:

Комплект насадок для нарезания резьбы

На резьбу для большей герметичности стыка рекомендуется намотать паклю

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:

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:

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:

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

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.

www.findpatent.ru

Шарнирное соединение гибкого трубопровода

Изобретение относится к гидромеханизации и предназначено для погружных пульпопроводов комплексов, разрабатывающих шельфовые месторождения полезных ископаемых. Шарнирное соединение гибкого трубопровода содержит шар с чашей, при этом дополнительно чаша выполнена из двух составных частей с фланцевым соединением и уплотнением. Одна из частей съемная, а вторая жестко закреплена на трубопроводе, снабжена износостойкой втулкой с раструбом по внутреннему диаметру чаши, которая установлена с возможностью вращения относительно продольной оси, а внутри шара установлена пружинящая направляющая, перекрывающая верхнюю часть сферы шара на 2/3 его внутреннего диаметра. Благодаря такому исполнению увеличивается срок эксплуатации шарнирного соединения, обеспечивается более быстрая замена изношенных частей, улучшаются экологические условия эксплуатации магистральных пульпопроводов, транспортирующих сыпучие, крупнозернистые, абразивные материалы с помощью жидкости, за счет того, что уменьшается количество прорывов трубопровода. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области гидромеханизации и предназначено для плавучих пульпопроводов комплексов, разрабатывающих шельфовые месторождения полезных ископаемых.

Известно шаровое соединение пульпопровода, содержащее шар с чашей, соединенные между собой при помощи нажимного кольца и охваченные верхней секцией и нижней секционного хомута. При этом нажимное кольцо выполнено с дополнительным Г-образным буртом на его наружной поверхности, а хомуты выполнены из двух поворотных башмаков, установленных с возможностью поворота и соединенных соответственно верхним и нижним пальцами. Последние закреплены на осях с диаметрально противоположных сторон чаши. Между верхней секцией и нижней на чаше установлены дополнительные откидные болты с Г-образными захватами. Последние взаимодействуют с Г-образным буртом. Палец установлен с возможностью поворота в вертикальной плоскости (Авторское свидетельство СССР N 1694796, кл. E 02 F 7/10, 1989). Эта конструкция упрощает монтаж шарового соединения. Недостатком ее является низкая износостойкость при транспортировании абразивных сыпучих материалов. Задача предлагаемого изобретения - создание шарнирного соединения, в котором увеличен срок службы за счет повышения износостойкости и возможности быстрой замены изнашиваемых частей. Задача решается тем, что шарнирное соединение гибкого трубопровода, содержащее шар с чашей, при этом чаша выполнена из двух составных частей с фланцевым соединением и уплотнением, причем одна из частей съемная, а вторая жестко закреплена на трубопроводе, снабжена износостойкой втулкой с раструбом по внутреннему диаметру чаши, которая установлена с возможностью вращения относительно продольной оси, а внутри шара установлена пружинящая направляющая, перекрывающая верхнюю часть сферы шара на 2/3 от его внутреннего диаметра. Кроме того пружинящая направляющая выполнена из стальной пружины, футерованной полиуретаном, а между трубопроводом и шаром установлен резиновый ограничитель. Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема шарнирного соединения гибкого трубопровода; на фиг.2 представлена схема шарнирного соединения гибкого трубопровода в рабочем положении. Шарнирное соединение гибкого трубопровода состоит из трубопровода 1, соединенного с шаром 2, вокруг которого расположена чаша, состоящая из двух составных частей с фланцевым соединением 3 и уплотнением 4, причем одна из частей съемная 5, а вторая 6 жестко закреплена на трубопроводе 7. Внутренняя поверхность чаши 6, примыкающая к трубопроводу 7, и устье этого трубопровода содержат раструб 8 и втулку 10, выполненную с возможностью вращения, например, на подшипниках 9. Резиновый ограничитель 11 установлен снаружи в месте соединения трубопровода 1 с шаром 2 для амортизации. Пружинящая направляющая 12 выполнена из стальной пружины, футерованной полиуретаном, закреплена внутри во входном патрубке шара. Стыковка и монтаж соединения осуществляются следующим образом: на шар 2 одевается съемная часть чаши 5 и шар 2 вставляется в закрепленную часть чаши 6, вращением съемной части чаши 5 добиваются совмещения отверстий во фланцевом соединении в обеих частях чаши и заводятся болты. При эксплуатации шарнирного соединения положение чаши относительно шара 2 может меняться от положения, указанного на фиг.1, до положения, указанного на фиг. 2, причем при максимально возможном угле var (см. фиг.2) возможны удары съемной части чаши 5 о трубопровод 1. Для амортизации установлен резиновый ограничитель 11. Во время работы шарнирного соединения наиболее интенсивному износу подвергаются примыкающая к трубопроводу часть чаши 6 и устье трубопровода 7, поэтому конструкцией предусмотрено применение износостойких материалов, например, полиуретана, в виде раструба 8 и втулки 10, что увеличивает срок службы шарового соединения. Пружинящая направляющая 12 в рабочем положении шарнирного соединения направляет поток гидросмеси к центру трубопровода и уменьшает износ полиуретановых втулок. Кроме того, конструкция позволяет по мере износа нижней части чаши развернуть ее на 180o относительно шара 2 вокруг продольной оси пульпопровода 7. Таким образом, изобретение позволяет увеличить срок эксплуатации шарнирного соединения, обеспечивает более быструю замену изношенных частей шарнирного соединения, позволяет улучшить экологические условия эксплуатации магистральных пульпопроводов, транспортирующих сыпучие, крупнозернистые, абразивные материалы с помощью жидкости за счет того, что поток гидросмеси направляется на участки трубопровода, которые защищены полиуретаном (при горизонтальном расположении трубопроводов), и в центр трубопровода (при рабочем положении трубопровода).

Формула изобретения

1. Шарнирное соединение гибкого трубопровода, содержащее шар с чашей, отличающееся тем, что чаша выполнена из двух составных частей с фланцевым соединением и уплотнением, причем одна из частей съемная, а вторая жестко закреплена на трубопроводе, снабжена износостойкой втулкой с раструбом по внутреннему диаметру чаши, которая установлена с возможностью вращения относительно продольной оси, а внутри шара установлена пружинящая направляющая, перекрывающая верхнюю часть сферы шара на 2/3 его внутреннего диаметра. 2. Шарнирное соединение гибкого трубопровода по п.1, отличающееся тем, что пружинящая направляющая выполнена из стальной пружины, футерованной полиуретаном. 3. Шарнирное соединение гибкого трубопровода по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено резиновым ограничителем, установленным между трубопроводом и шаром.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.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