RU16027U1 - PIPELINE CONNECTION ASSEMBLY - Google Patents

Abstract

1. Соединительный узел трубопроводов, выполненный в виде металлического сильфона с цилиндрическими присоединительными концевыми участками, отличающийся тем, что на каждом цилиндрическом кольцевом участке сильфона, на внутренней его поверхности, выполнены, по крайней мере, две кольцевые канавки на глубину не менее 1 мм и эквидистантные им кольцевые выступы на внешней его поверхности, узел снабжен также двумя упругими уплотнительными втулками из тепломорозостойкой резины, размещенными внутри цилиндрических концевых участков сильфона, и на внешней поверхности которых выполнены кольцевые выступы, количество, профиль и местоположение которых адекватно количеству, профилю и местоположению кольцевых канавок, выполненных на внутренней поверхности цилиндрических концевых участков сильфона, причем на каждом цилиндрическом концевом участке сильфона выполнены, по крайней мере, три продольных прорези, равномерно расположенные по его периметру, при этом прорези выполнены от торца сильфона на расстояние с пересечением первого кольцевого выступа и, по крайней мере, доходят до второго кольцевого выступа, но без пересечения последнего, кроме того, узел снабжен хомутами, расположенными на цилиндрических концевых участках сильфона между кольцевыми выступами в области продольных прорезей.2. Узел по п.1, отличающийся тем, что внутренний диаметр цилиндрических концевых участков сильфона больше внутреннего диаметра впадин сильфона, при этом цилиндрические концевые участки сильфонов сопряжены с впадинами соответствующих крайних гофр сильфона с образованием уступа высотой не менее 1 мм.3. Узел по п. 1, отличающийся тем, �1. The connecting node of the pipelines, made in the form of a metal bellows with cylindrical connecting end sections, characterized in that on each cylindrical annular section of the bellows, on its inner surface, at least two annular grooves are made to a depth of at least 1 mm and equidistant they have annular protrusions on its outer surface, the assembly is also equipped with two elastic sealing sleeves made of heat-resistant rubber, placed inside the cylindrical end sections of the bellows, and on the outer surface of which annular protrusions are made, the number, profile and location of which are adequate to the number, profile and location of annular grooves made on the inner surface of the cylindrical end sections of the bellows, with at least three longitudinal slots made uniformly on each cylindrical end section of the bellows located along its perimeter, while the slots are made from the end of the bellows at a distance with the intersection of the first annular protrusion and, at least, reach of the second annular protrusion, but without crossing the latter, in addition, the assembly is provided with clamps located on the cylindrical end sections of the bellows between the annular protrusions in the region of the longitudinal slots. 2. The assembly according to claim 1, characterized in that the inner diameter of the cylindrical end sections of the bellows is larger than the inner diameter of the troughs of the bellows, while the cylindrical end sections of the bellows are associated with the troughs of the corresponding extreme corrugations of the bellows with the formation of a step with a height of at least 1 mm. The node according to claim 1, characterized in that �

Description

СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ТРУБОПРОВОДОВPIPELINE CONNECTION ASSEMBLY

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в трубопроводах, подверженных высоким температурам и вибрациям, в частности с системах подвода к двигателям внутреннего сгорания надувочного воздуха от турбокомпрессора.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in pipelines subject to high temperatures and vibrations, in particular with systems for supplying to the internal combustion engines of charge air from a turbocompressor.

Известен соединительный узел турбокомпрессора с впускным патрубком двигателя внутреннего сгорания КамАЗ-7403.10, выполненный в виде резинового патрубка стянутого хомутами. (Автомобиль КамАЗ типа 6x4., Руководство по эксплуатации., Москва, «Машиностроение,1988г., стр. 30-33, Рис. 24.). В двигателях с турбонадз ом воздухоочистители установлены в подкапотном пространстве непосредственно на двигателе. Поэтому резиновый соединительный патрубок испытывает вибрации до 40 Гц, осевые перемещения до ± 15 мм, а радиальные перемещения до ± 20мм. Кроме того, по резиновому патрубку под избыточным давлением проходит рабочая среда представляющая собой очищенный воздух с парами моторного масла при температуре до . При высоком требовании к герметичности данного разъемного соединения, исключающем подсос неочищенного воздуха, оно обладает недолговечностью, малой надежностью и неремонтопригодно.A known connecting node of a turbocharger with an inlet pipe of an internal combustion engine KamAZ-7403.10, made in the form of a rubber pipe tightened with clamps. (KamAZ automobile of type 6x4., Operation manual., Moscow, “Mechanical Engineering, 1988, p. 30-33, Fig. 24.). In turbocharged engines, air purifiers are installed in the engine compartment directly on the engine. Therefore, the rubber connecting pipe experiences vibrations up to 40 Hz, axial displacements up to ± 15 mm, and radial displacements up to ± 20 mm. In addition, the working medium, which is purified air with engine oil vapor at temperatures up to, passes through a rubber pipe under excessive pressure. With a high requirement for tightness of this detachable connection, which excludes the intake of untreated air, it has a short life, low reliability and is not repairable.

Известно устройство для соединения трубопроводов, взятое в качестве прототипа (авт. Св. СССР №436961, МПК F16L 51/02; F02L 37/02, Б.И. №27 от 25.07.74 г.). Устройство содержит металлический сильфонный компенсатор, жестко соединенный, например сваркой, цилиндрическими концевыми участками с соединяемыми трубопроводами. Кроме того, устройство снабжено ограничителемA device for connecting pipelines, taken as a prototype (ed. St. USSR No. 436961, IPC F16L 51/02; F02L 37/02, B.I. No. 27 of 07.25.74). The device comprises a metal bellows expansion joint rigidly connected, for example by welding, to cylindrical end sections with connected pipelines. In addition, the device is equipped with a limiter

МПК6 F16L 27/11; 51/02; IPC6 F16L 27/11; 51/02;

радиальных колебаний, выполненным в виде цилиндрического корпуса охватывающего компенсатор и закрепленного на одном из патрубков, а также ограничительного кольца закрепленного на втором трубопроводе с зазором относительно корпуса. Данное устройство соединения трубопроводов надежно в работе, однако, оно является неразъемным и поэтому непригодно для соединения трубопроводов дврп ателей внутреннего сгорания, требующих свободный доступ к его элементам с целью их ремонта.radial vibrations, made in the form of a cylindrical body covering the compensator and mounted on one of the nozzles, as well as a restrictive ring mounted on the second pipeline with a gap relative to the body. This device for connecting pipelines is reliable in operation, however, it is one-piece and therefore unsuitable for connecting pipelines of internal combustion engines, requiring free access to its elements for the purpose of repair.

Полезная модель решает задачу повышения долговечности, надежности (герметичности) работы разъемного соединительного узла трубопроводов, эксплуатируемых в условиях радиальной и осевой вибрации, при избыточном давлении горячей рабочей среды.The utility model solves the problem of increasing the durability, reliability (tightness) of the detachable connecting node of pipelines operated in conditions of radial and axial vibration under excessive pressure of a hot working medium.

Поставленная задача решается тем, что в соединительном узле трубопроводов, выполненном в виде металлического сильфона с цилиндрическими присоединительными концевыми участками, на каждом цилиндрическом кольцевом участке сильфона на внзлфенней его поверхности выполнены, по крайней мере, две кольцевые канавки на глубину не менее 1 мм и эквидистантные им кольцевые выступы на внешней его поверхности. Узел снабжен также двумя упругими уплотнительными втулками из тепломорозостойкой резины размещенными внутри цилиндрических концевых участков сильфона и на внешней поверхности, которых выполнены кольцевые выступы количество, профиль и местоположение которых адекватно количеству, профилю и местоположению кольцевых канавок выполненных на внутренней поверхности цилиндрических концевых участков сильфона. Причем на каждом цилиндрическом концевом участке сильфона выполнены, по крайней мере, три продольных прорези, равномерно расположенные по его периметру. При этом прорези выполнены от торца сильфона на расстояние с пересечением первого кольцевогоThe problem is solved in that in the connecting node of the pipelines, made in the form of a metal bellows with cylindrical connecting end sections, at least two ring grooves to a depth of at least 1 mm and equidistant to them are made on each cylindrical annular section of the bellows on its outside surface. annular protrusions on its outer surface. The assembly is also equipped with two elastic sealing sleeves made of heat and frost resistant rubber located inside the cylindrical end sections of the bellows and on the outer surface, which have annular projections of an amount, the profile and location of which are adequate to the number, profile and location of the ring grooves made on the inner surface of the cylindrical end sections of the bellows. Moreover, at each cylindrical end section of the bellows made at least three longitudinal slots, evenly spaced around its perimeter. In this case, the slots are made from the end of the bellows at a distance with the intersection of the first annular

выступа и, по крайпей мере, доходят до второго кольцевого выступа, но без пересечения последнего. Узел снабжен также хомутами, расположенными на цилиндрических концевых участках сильфона между кольцевыми выступами в области продольных прорезей.protrusion and, at least, reach the second annular protrusion, but without crossing the latter. The assembly is also provided with clamps located on the cylindrical end sections of the bellows between the annular protrusions in the region of the longitudinal slots.

С целью обеспечения большей надежности работы соединительного узла по герметичности, внутренний диаметр цилиндрических концевых участков сильфона больше внутреннего диаметра впадин сильфона, при этом цилиндрические концевые участки сильфонов сопряжены с впадинами соответствующих крайних гофр сильфона с образованием уступа высотой не менее 1 мм.In order to ensure greater reliability of the operation of the connecting unit for tightness, the inner diameter of the cylindrical end sections of the bellows is greater than the internal diameter of the troughs of the bellows, while the cylindrical end sections of the bellows are associated with the troughs of the corresponding extreme corrugations of the bellows with the formation of a ledge with a height of at least 1 mm.

С целью обеспечения компенсации неточностей монтажа толщина упругих уплотнительных втулок выбирается из диапазона 1 мм 5 мм, а суммарная ширина прорезей на каждом цилиндрическом концевом участке равна не менее 3 мм.In order to compensate for mounting inaccuracies, the thickness of the elastic sealing sleeves is selected from the range of 1 mm to 5 mm, and the total width of the slots in each cylindrical end section is at least 3 mm.

Профиль кольцевых канавок может быть различным, например, он может быть выполнен в виде прямоугольника, полуокружности или трапеции. Ось симметрии профиля канавок может быть перпендикулярна продольной оси цилиндрических концевых участков. Вместе с тем ось симметрии, по крайней мере, одной кольцевой канавки на каждом цилиндрическом концевом здтастке, преимущественно наиболее удаленной от соответствующего торца, может быть наклонена к нему. При этом угол между продольной осью цилиндрических концевых участков и осью симметрии профиля этих кольцевых канавок целесообразно выбирать из диапазона: ос 50° - 80°.The profile of the annular grooves can be different, for example, it can be made in the form of a rectangle, a semicircle or a trapezoid. The axis of symmetry of the groove profile can be perpendicular to the longitudinal axis of the cylindrical end sections. At the same time, the axis of symmetry of at least one annular groove on each cylindrical end housing, mainly the one farthest from the corresponding end, may be inclined to it. The angle between the longitudinal axis of the cylindrical end sections and the axis of symmetry of the profile of these annular grooves, it is advisable to choose from the range: OS 50 ° - 80 °.

При выполнении профиля кольцевой канавки в виде трапеции, целесообразно её боковую сторону, ближайшую к торцу соответствующего цилиндрического концевого з тастка, выполнить перпендикулярно его оси.When performing the profile of the annular groove in the form of a trapezoid, it is advisable to carry out its lateral side closest to the end face of the corresponding cylindrical end strip perpendicular to its axis.

На Фиг. 1 представлен общий вид соединительного узла трубопроводов в сборе; на Фиг. 2 - вариант выполнения цилиндрического присоединительного концевого участка соединительного узла.In FIG. 1 shows a General view of the connecting node of the piping assembly; in FIG. 2 is an embodiment of a cylindrical connecting end portion of a connecting node.

Соединительный узел трубопроводов содержит металлический сильфон 1 с цилиндрическими присоединительными концевыми участками 2. Внутренний диаметр Вуч цилиндрических концевых участков сильфона больше внутреннего диаметра DBH впадин сильфона, при этом цилиндрические концевые участки сильфонов сопряжены с впадинами 3 соответствующих крайних гофр сильфона 1 с образованием уступа высотой Пуст не менее 1 мм.The piping connecting unit contains a metal bellows 1 with cylindrical connecting end sections 2. Inner diameter The shaft of the cylindrical end sections of the bellows is larger than the inner diameter DBH of the bellows bottoms, while the cylindrical end sections of the bellows are paired with the basins 3 of the corresponding extreme corrugations of the bellows 1 with the formation of a ledge of at least Empty height 1 mm.

На внутренней поверхности концевых участков 2 выполнены кольцевые канавки 4, по крайней мере, по две на каждом участке. Данные канавки могут быть выполнены, например, раскаткой профильным роликом или раздачей цилиндрических концевых участков 2 в профильной матрице. На внешней поверхности концевых участков 2 выполнены кольцевые выступы 5 конгруэнтные кольцевым канавкам 4. Кроме того, на каждом цилиндрическом концевом участке 2 сильфона выполнены, по крайней мере, три продольных прорези 6 шириной А, равномерно расположенные по его периметру. При этом суммарная ширина прорезей на каждом цилиндрическом концевом з частке равна не менее 3 мм. Нрорези 6 выполнены от торца сильфона на расстояние L с пересечением первого кольцевого выступа 5 и, по крайней мере, доходят до второго кольцевого выступа 5, но без пересечения последнего.On the inner surface of the end sections 2, annular grooves 4 are made, at least two in each section. These grooves can be performed, for example, by rolling with a profile roller or by distributing cylindrical end sections 2 in the profile matrix. On the outer surface of the end sections 2, annular protrusions 5 are congruent to the annular grooves 4. In addition, at least three longitudinal slots 6 of width A, evenly spaced along its perimeter, are made on each cylindrical end section 2 of the bellows. Moreover, the total width of the slots on each cylindrical end section is equal to at least 3 mm. The grooves 6 are made from the end of the bellows at a distance L with the intersection of the first annular protrusion 5 and, at least, reach the second annular protrusion 5, but without intersecting the latter.

Узел снабжен также двумя упругими уплотнительными втулками 7 выполненными из тепломорозостойкой резины, толщиной 1вт мм. Уплотнительные втулки 7 размешаются внутри цршиндрических концевых участков 2 сильфона 1. На внешней поверхности, втулок 7The unit is also equipped with two elastic sealing sleeves 7 made of heat and frost resistant rubber, 1 watt mm thick. The sealing bushings 7 are placed inside the cylinder end sections 2 of the bellows 1. On the outer surface, the bushings 7

выполнены кольцевые выступы 8 количество, профиль и местоположение которых адекватно количеству, профилю и местоположению кольцевых канавок 4.annular projections 8 are made, the number, profile and location of which is adequate to the number, profile and location of the annular grooves 4.

Соединительный узел снабжен также хомутами 9 расположенными на цилиндрических концевых участках 2 сильфона 1 между кольцевыми выступами 5 в области продольных прорезей 6.The connecting unit is also provided with clamps 9 located on the cylindrical end sections 2 of the bellows 1 between the annular protrusions 5 in the region of the longitudinal slots 6.

Монтаж соединительного узла производят в следующей последовательности. Предварительно упругие уплотнительные втулки 7 размещают внутри цилиндрических концевых участков сильфона 1 до совмещения их выступов 8 с канавками 4. Уступ, образованный в месте сопряжения концевых участков 2 с впадиной 3 гофры сильфона 1, а также кольцевые канавки 4 в которых расположены кольцевые выступы 8 втулки 7, надежно фиксируют ее от осевого перемещения. После чего соединительный узел одним концом надевают на патрубок 10, например, трубопровода турбокомпрессора (на чертеже не показан), а вторым концом соответственно надевают на патрубок 11 трубопровода впускного коллектора двигателя внутреннего сгорания (на чертеже не показан). Хомутами 9 соединительный узел фиксируют на соединяемых патрубках 10 и 11. При этом цилиндрические присоединительные концевые участки 2 за счет продольных прорезей 6 и упругодеформируемой втулки 7 обжимаются на соответствующих патрубках 10 или 11. Выбранные размеры толщины ter уплотнительных втулок 7 и ширины А продольных прорезей 6 компенсируют неточности изготовления соединяемых элементов, что гарантированно обеспечивает герметичность соединительного узла.Installation of the connecting unit is carried out in the following sequence. Pre-elastic sealing sleeves 7 are placed inside the cylindrical end sections of the bellows 1 until their protrusions 8 are aligned with the grooves 4. The ledge formed at the interface between the end sections 2 and the cavity 3 of the bellows corrugation 1, as well as the annular grooves 4 in which the annular protrusions 8 of the sleeve 7 are located , securely fix it from axial movement. After that, the connecting node is put on one end on a pipe 10, for example, a turbocharger pipe (not shown), and the second end, respectively, is put on a pipe 11 of the intake manifold pipe of an internal combustion engine (not shown). With clamps 9, the connecting unit is fixed on the connecting nozzles 10 and 11. At the same time, the cylindrical connecting end sections 2 are compressed due to the longitudinal slots 6 and the elastically deformable sleeve 7 on the corresponding nozzles 10 or 11. The selected dimensions of the thickness ter of the sealing sleeves 7 and the width A of the longitudinal slots 6 compensate inaccuracies in the manufacture of the connected elements, which is guaranteed to ensure the tightness of the connecting node.

В процессе эксплуатации соединительного узла металлический сильфон 1 компенсирует вибрационные нагрузки и, а также осевые и радиальные перемещения, воздействующие на соединяемые трубопроводы. Вместе с тем заявленная конструкция соединительногоDuring operation of the connecting unit, the metal bellows 1 compensates for vibration loads and, as well as axial and radial displacements acting on the connected pipelines. However, the claimed design of the connecting

узла позволяет надежно закрепить его на соединяемых трубопроводах, обеспечивая им полную герметизацию, исключающую подсос неочищенного воздуха. Используемые в соединрггельном узле резиновые уплотнительные втулки 7 изолируются от транспортируемой агрессивной рабочей среды с одной стороны патрубками соединяемых трубопроводов, а с другой стороны - цилиндрическими концевыми участками 2 металлического сильфона 1. Кроме того, резиновые втулки 7 в процессе эксплуатации не испытывают вибрации, а также радиальные и осевые перемещения, что существенной увеличивает срок эксплуатации всего соединительного узла.node allows you to securely fix it on the connected pipelines, providing them with a complete seal, eliminating the intake of untreated air. The rubber sealing sleeves 7 used in the connecting gang assembly are isolated from the transported aggressive working medium on the one hand by the pipes of the connected pipelines, and on the other hand, by the cylindrical end sections 2 of the metal bellows 1. In addition, the rubber sleeves 7 do not experience vibration during operation, as well as radial and axial movements, which significantly increases the life of the entire connecting node.

Использование заявленной конструкции соединительного узла трубопроводов может найти широкое применение в быстроразъемных соединениях эксплуатируемых в условиях радиальной и осевой вибрации, при избыточном давлении горячей рабочей среды, к которым предъявляются высокие требования по герметичности, долговечности и надежности их работы, в частности для соединения турбокомпрессора с коллектором двигателя внутреннего сгорания в системе турбонаддува.The use of the claimed design of the connecting node of the pipelines can be widely used in quick disconnect joints operated in conditions of radial and axial vibration, with overpressure of a hot working medium, which have high requirements for tightness, durability and reliability of their operation, in particular for connecting a turbocharger to the engine manifold internal combustion in a turbocharger system.

Claims (6)

1. Соединительный узел трубопроводов, выполненный в виде металлического сильфона с цилиндрическими присоединительными концевыми участками, отличающийся тем, что на каждом цилиндрическом кольцевом участке сильфона, на внутренней его поверхности, выполнены, по крайней мере, две кольцевые канавки на глубину не менее 1 мм и эквидистантные им кольцевые выступы на внешней его поверхности, узел снабжен также двумя упругими уплотнительными втулками из тепломорозостойкой резины, размещенными внутри цилиндрических концевых участков сильфона, и на внешней поверхности которых выполнены кольцевые выступы, количество, профиль и местоположение которых адекватно количеству, профилю и местоположению кольцевых канавок, выполненных на внутренней поверхности цилиндрических концевых участков сильфона, причем на каждом цилиндрическом концевом участке сильфона выполнены, по крайней мере, три продольных прорези, равномерно расположенные по его периметру, при этом прорези выполнены от торца сильфона на расстояние с пересечением первого кольцевого выступа и, по крайней мере, доходят до второго кольцевого выступа, но без пересечения последнего, кроме того, узел снабжен хомутами, расположенными на цилиндрических концевых участках сильфона между кольцевыми выступами в области продольных прорезей.1. The connecting node of the pipelines, made in the form of a metal bellows with cylindrical connecting end sections, characterized in that on each cylindrical annular section of the bellows, on its inner surface, at least two annular grooves are made to a depth of at least 1 mm and equidistant they have annular protrusions on its outer surface, the assembly is also equipped with two elastic sealing sleeves made of heat-resistant rubber, placed inside the cylindrical end sections of the bellows, and on the outer surface of which annular protrusions are made, the number, profile and location of which are adequate to the number, profile and location of annular grooves made on the inner surface of the cylindrical end sections of the bellows, with at least three longitudinal slots made uniformly on each cylindrical end section of the bellows located along its perimeter, while the slots are made from the end of the bellows at a distance with the intersection of the first annular protrusion and, at least, reach the second annular protrusion, but without crossing the latter, in addition, the node is equipped with clamps located on the cylindrical end sections of the bellows between the annular protrusions in the region of the longitudinal slots. 2. Узел по п.1, отличающийся тем, что внутренний диаметр цилиндрических концевых участков сильфона больше внутреннего диаметра впадин сильфона, при этом цилиндрические концевые участки сильфонов сопряжены с впадинами соответствующих крайних гофр сильфона с образованием уступа высотой не менее 1 мм. 2. The assembly according to claim 1, characterized in that the inner diameter of the cylindrical end sections of the bellows is greater than the inner diameter of the troughs of the bellows, while the cylindrical end sections of the bellows are associated with the troughs of the corresponding extreme corrugations of the bellows with the formation of a ledge with a height of at least 1 mm 3. Узел по п. 1, отличающийся тем, что толщина упругих уплотнительных втулок выбирается из диапазона 1 - 5 мм. 3. The node according to claim 1, characterized in that the thickness of the elastic sealing sleeves is selected from a range of 1 to 5 mm. 4. Узел по п.1, отличающийся тем, что суммарная ширина прорезей на каждом цилиндрическом концевом участке не менее 3 мм. 4. The node according to claim 1, characterized in that the total width of the slots in each cylindrical end section is at least 3 mm. 5. Узел по п.1, отличающийся тем, что профиль кольцевых канавок выполнен в виде прямоугольника, полуокружности или трапеции, с осью симметрии, перпендикулярной продольной оси цилиндрических кольцевых участков. 5. The node according to claim 1, characterized in that the profile of the annular grooves is made in the form of a rectangle, a semicircle or trapezoid, with an axis of symmetry perpendicular to the longitudinal axis of the cylindrical annular sections. 6. Узел по п.5, отличающийся тем, что ось симметрии профиля, по крайней мере, одной кольцевой канавки на каждом цилиндрическом концевом участке, преимущественно наиболее удаленной от соответствующего торца, наклонена к нему, при этом угол между продольной осью цилиндрических концевых участков и осью симметрии профиля этих кольцевых канавок лежит в пределах 50 - 80^o.

6. The node according to claim 5, characterized in that the axis of symmetry of the profile of at least one annular groove in each cylindrical end section, mainly the most distant from the corresponding end, is inclined to it, while the angle between the longitudinal axis of the cylindrical end sections and the axis of symmetry of the profile of these annular grooves is in the range of 50 - 80 ^o .