RU2087786C1 - Light-weight funnel-shaped nondetachable connection - Google Patents

Abstract

FIELD: ship building, mechanical engineering and other branches of industry. SUBSTANCE: connection is used for manufacture and mounting of pipelines subjected to the action of separating opposite forces, which tend to disengage and unseal pipelines during operation. Pipelines to be connected have end parts of special construction, which, combined with mutual position and sealing devices, facilitates in providing nondetachable connection. EFFECT: increased efficiency, enhanced reliability in operation of pipelines subjected to the action of separating forces, reduced labor intensity, power consumption and material usage. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области трубопроводного производства в судостроении, энерго- и нефтехимического машиностроения и, в частности, к уплотнительной технике. Использование предлагаемого соединения наиболее эффективно в тех трубопроводах, которые испытывают в процессе эксплуатации распорные усилия, стремящиеся их разгерметизировать или "разорвать". Эти усилия являются результатом различных противоположно действующих деформаций, возникающих как под действием осевых, так и угловых перемещений труб. Кроме того, это соединение эффективно в том случае, когда необходимо иметь трубопровод небольшой массы и устанавливать его в зоне поворотов трубопровода. The invention relates to the field of pipeline production in shipbuilding, energy and petrochemical engineering and, in particular, to sealing equipment. The use of the proposed connection is most effective in those pipelines that experience spacer forces during operation, which tend to depressurize or “break” them. These efforts are the result of various oppositely acting deformations arising both under the action of axial and angular movements of the pipes. In addition, this connection is effective in the case when it is necessary to have a pipeline of small mass and install it in the area of the turns of the pipeline.

Традиционно применяемые в настоящее время способы предотвращения последствий воздействия распорных усилий, состоящие из установки жестких креплений, использования неразъемных (сварных) соединений. Это удорожает стоимость трубопровода, резко повышая затраты на материальные и энергетические ресурсы, особенно при производстве сварочных работ. Currently used methods of preventing the effects of spacer forces, consisting of the installation of rigid fasteners, the use of one-piece (welded) joints. This increases the cost of the pipeline, dramatically increasing the cost of material and energy resources, especially in welding.

Необходимость изыскания более совершенных способов противодействия силам, стремящимся "разорвать" трубопровод, приводит, исследователей к ряду конструктивных усовершенствований соединений труб. Так, в трубном соединении фиг. 2 по авторскому свидетельству N 1590813 А1 безраспорность обеспечена за счет использования резьбового соединения между раструбком наружной трубы большего размера, раструбом меньшей трубы и уплотняющей это соединение гайкой. Однако это соединения крайне жесткое и трудоемко, поскольку требует большой точности при изготовлении и сборке сопрягаемых деталей и имеет в своем составе большое количество деталей соединения. Основным же недостатком такой конструкции, невозможность противодействовать осевым и угловым перемещениями, возникающим в процессе эксплуатации трубопроводов по причине жесткости и неподвижности резьбового соединения. Осевые и угловые перемещения труб зачастую приводят к разгерметизации соединения, а значит это снижает надежность трубопровода в целом. The need to find better methods of counteracting forces striving to "break" the pipeline leads researchers to a number of constructive improvements to pipe joints. So, in the pipe connection of FIG. 2 according to the certificate of authorship N 1590813 A1 non-repressiveness is ensured through the use of a threaded connection between the socket of the outer pipe of a larger size, the socket of the smaller pipe and the nut sealing this connection. However, this connection is extremely rigid and time-consuming, since it requires great accuracy in the manufacture and assembly of mating parts and incorporates a large number of connection parts. The main disadvantage of this design is the inability to counteract axial and angular displacements that occur during operation of pipelines due to the rigidity and immobility of the threaded connection. Axial and angular movements of pipes often lead to depressurization of the connection, which means that this reduces the reliability of the pipeline as a whole.

Проблема углового перемещения двух труб одинакового диаметра с вставленными один в другой концами решена в конструкции фланцевого раструбного соединения фиг. 3 авт. свид. N 1771916 А1, в котором имеется возможность за счет использования эластичного уплотнительного элемента и зазоров между внутренней поверхностью наружной трубы и наружной поверхности внутренней трубы обеспечить их угловые перемещения (т.е. изгиб). Однако что соединение не является безраспорным, т.к. не может противодействовать осевым усилиям, действующим в противоположном направлении друг относительно друга, поскольку труба в раструбе другой трубы может неограниченно перемещаться при выходе из нее. The problem of the angular movement of two pipes of the same diameter with the ends inserted into each other is solved in the design of the flange socket connection of FIG. 3 aut. testimonial. N 1771916 A1, in which it is possible through the use of an elastic sealing element and the gaps between the inner surface of the outer pipe and the outer surface of the inner pipe to provide their angular movements (i.e. bending). However, the connection is not indisputable, because cannot resist axial forces acting in the opposite direction relative to each other, since the pipe in the socket of another pipe can move unlimitedly when exiting it.

Задача изобретения является создание такой конструкции соединения, которая обеспечила бы возможностью одновременного противодействия силам, действующим противоположно друг другу в осевом и угловом направлениях, и способного компенсировать осевые и угловые перемещения. The objective of the invention is to create such a connection design, which would provide the possibility of simultaneous opposition to forces acting oppositely to each other in axial and angular directions, and capable of compensating for axial and angular movements.

Для этого разработано безраспорное безсварочное соединение (фиг. 1). Кроме того, предлагаемая конструкция должна обеспечивать герметичность, надежность и ремонтопригодность трубопровода, уменьшение массы, трудоемкости и материалов на его изготовление и монтаж. For this purpose, a non-abrasive non-welding joint has been developed (Fig. 1). In addition, the proposed design should ensure the tightness, reliability and maintainability of the pipeline, reducing the weight, complexity and materials for its manufacture and installation.

Указанная цель в изобретении достигается тем, что в прелагаемой конструкции соединяемые трубы имеют одинаковый диаметр. Концы обеих труб имеют цилиндрическую раздачу. При этом конец большей трубы имеет двойную раздачу: сначала на цилиндр, а затем на конус, конец же меньшей трубы имеет раздачу только на цилиндр, и диаметр раздачи последней меньше, чем диаметр раздачи трубы большего диаметра; на обе трубы, установленные друг по отношению к другу с зазором, надеты фланцы, соединяемые между собой (например, болотом). Фланец большей трубы установлен на ней с натягом, а фланец меньшей трубы сидит свободно. The specified goal in the invention is achieved by the fact that in the proposed design the connected pipes have the same diameter. The ends of both pipes have a cylindrical distribution. In this case, the end of the larger pipe has a double distribution: first to the cylinder, and then to the cone, the end of the smaller pipe has distribution only to the cylinder, and the diameter of the distribution of the latter is smaller than the diameter of the distribution of the pipe of larger diameter; on both pipes, installed in relation to each other with a gap, flanges are put on, interconnected (for example, by a swamp). The flange of the larger pipe is tightened on it, and the flange of the smaller pipe sits freely.

В прелагаемом соединении между конически розданным концом одной трубы и тыльной стороной розданной части трубы установлена уплотнительная эластичная прокладка, перемещаемая в уплотнительном пространстве с период эксплуатации трубопровода. Свободно сидящий фланец имеет обнижение для размещения в нем уплотнительной прокладки и защиты ее от воздействия солнечных лучей, что еще более увеличивает срок службы и надежность работы такого соединения, а значит и всего трубопровода в целом. In the proposed connection between the conically distributed end of one pipe and the rear side of the distributed part of the pipe, a sealing elastic gasket is installed, which moves in the sealing space during the period of operation of the pipeline. A freely seated flange has an understatement to accommodate a gasket in it and protect it from sunlight, which further increases the service life and reliability of such a connection, and therefore the entire pipeline.

На фиг 1 изображена наружная труба, имеющая двойную раздачу; на фиг 2 - внутренняя труба с воронкообразной цилиндрической раздачей; на фиг 3 фланец большей трубы; на фиг 4 фланец меньшей трубы; на фиг 5 цилиндрическая раздача большей трубы; на фиг 6 коническая раздача большей трубы; на фиг 7 - цилиндрическая раздача меньшей трубы; на фиг 8 уплотнительный элемент; на фиг 9 обнижение меньшей трубы; на фиг 10 соединительный болт; на фиг 11 - гайка. In Fig 1 shows an outer pipe having a double distribution; in Fig.2 - the inner pipe with a funnel-shaped cylindrical distribution; Fig. 3 flange of a larger pipe; Fig. 4 flange of a smaller pipe; Fig. 5 cylindrical distribution of a larger pipe; Fig. 6 conical distribution of a larger pipe; Fig. 7 is a cylindrical distribution of a smaller pipe; Fig. 8 sealing element; in Fig. 9, the lowering of the smaller pipe; Fig. 10 connecting bolt; Fig. 11 is a nut.

Сборку такого соединения производят в следующей последовательности: вначале устанавливают трубу 1 с фланцем 3. После этого в нее вставляют трубу 2 с предварительно одетыми на нее фланцем 4 и прокладкой 8. Затем фланец 4 подводят к фланцу 3 и соединяют их болтами 10, гайками 11, которые затягивают гаечными ключами нормальной длины, прикладывая при этом небольшие усилия, поскольку герметичность достигается лишь за счет обжатия эластичной прокладки. The assembly of such a connection is carried out in the following sequence: first, pipe 1 with flange 3 is installed. After that, pipe 2 with flange 4 and gasket 8 pre-mounted on it is inserted into it. Then, flange 4 is brought to flange 3 and connected with bolts 10, nuts 11, which are tightened with normal length wrenches, while applying little effort, since tightness is achieved only by compressing the elastic gasket.

Процесс изготовления такого соединения сводится лишь к раздаче на горизонтальном гидравлическом процессе концов труб с предварительно установленными на них фланцами. При этом конец одной трубы раздается на цилиндр и конус, а второй лишь на цилиндр. А по причине использования вдвое меньшего количества крепежных деталей его монтаж осуществляется вдвое быстрее. The manufacturing process of such a connection is reduced only to the distribution on the horizontal hydraulic process of the ends of the pipes with pre-installed flanges on them. In this case, the end of one pipe is distributed to the cylinder and cone, and the second only to the cylinder. And due to the use of half the number of fasteners, its installation is carried out twice as fast.

При действии распорных усилий фланец 3, соединенный с фланцем 4 при помощи болтов и гаек и имеющий диаметр отверстия меньше, чем диаметр разданного конца трубы, 2 будет противодействовать ее выходу из трубы 1, т.е. обеспечивать безраспорность. Выход трубы 1 из трубы 2 также невозможен по той же причине. Under the action of spacer forces, the flange 3 connected to the flange 4 by means of bolts and nuts and having a hole diameter smaller than the diameter of the distributed end of the pipe 2 will counteract its exit from the pipe 1, i.e. provide indisputability. The exit of pipe 1 from pipe 2 is also impossible for the same reason.

Проверка этих соединений на герметичность, прочность, изгиб, вибрацию, растяжение-сжатие показала, что они способны работать при рабочем давлении P= 1,6 МПа и более, осевых перемещениях от ±5мм до ±20мм (в зависимости от диаметра соединяемых труб) и угловых перемещениях до 7-8^o. Последнее крайне важно, как для систем, работающих при плавании судна на волнении, так и в стационарных системах, прокладываемых на или в грунте (под землей) при его просадке.Testing of these compounds for tightness, strength, bending, vibration, tension-compression showed that they are able to work at a working pressure of P = 1.6 MPa or more, axial displacements from ± 5 mm to ± 20 mm (depending on the diameter of the connected pipes) and angular movements up to 7-8 ^o . The latter is extremely important, both for systems operating when the vessel is sailing on a wave, and in stationary systems laid on or in the ground (underground) during its subsidence.

Соединение обладает следующими преимуществами: обеспечивается надежная работа в условиях воздействия противоположно направленных усилий, т.е. обеспечивается безраспорность соединения; простота, надежность и ремонтопригодность конструкции; отсутствие сварки, приводящей и преждевременной коррозии; простота технологии изготовления и монтажа соединения; экологическая чистота процесса; значительная экономия материала, энергоресурсов и трудоемкости; небольшие массо-габаритные характеристики соединения. The connection has the following advantages: reliable operation is ensured under the influence of oppositely directed forces, i.e. the non-propensity of the compound is ensured; simplicity, reliability and maintainability of the structure; lack of welding, leading and premature corrosion; simplicity of manufacturing and assembly technology; environmental cleanliness of the process; significant savings in material, energy and labor; small weight and size characteristics of the connection.

Claims (1)

Раструбное безраспорное облегченное соединение, включающее в себя концы труб одинакового диаметра, выполненные с раздачей, и имеющее в своем составе фланцы, уплотнительный элемент и крепежные детали, отличающееся тем, что наружная труба имеет коническо-цилиндрическую раздачу, в которую установлены внутренняя труба, имеющая меньшую по размеру цилиндрическую раздачу, при этом только один из фланцев выполнен с обнижением и является уплотнительным, а уплотнительный элемент размещен между конической частью наружной трубы, фланцем и обнижением цилиндрической раздачи. A bell-shaped non-abrasive lightweight connection, including the ends of pipes of the same diameter, made with a distribution, and comprising flanges, a sealing element and fasteners, characterized in that the outer pipe has a conical-cylindrical distribution, in which an inner pipe having a smaller the size of the cylindrical distribution, while only one of the flanges is made with a decrease and is sealing, and the sealing element is placed between the conical part of the outer pipe, the flange and lower iem cylindrical dispensing.