RU2330208C1 - Flange joint of plastic pipelines - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: flange joint of plastic pipelines contains flanged bushings, metal elements that embrace them, sealing gasket and fixing bolts. Flanged bushings have external butt-end surfaces, which are parallel to plane of flanged bushings adjacency, and metal elements are made in the form of metal casing, which consists of two adjacent semi-rings. Fixing bolts are installed in single internal butt-end cylindrical bulge of semi-rings. Steel ring is made of two halves. Sealing gasket is installed in annular groove of flanged bushing. Part of bolt that enters into opening of flanged bushing is made cylindrical for provision of fixation of two semi-rings of metal casing.

EFFECT: increase of pipelines joints reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно трубопроводной арматуре, и может быть использовано при сооружении пластмассовых трубопроводов.The invention relates to the field of engineering, namely pipe fittings, and can be used in the construction of plastic pipelines.

Известны конструкции фланцевых соединений, в которых осуществляется соединение при помощи болтов, устанавливаемых в отверстиях без зазоров и с зазорами (Иванов М.Н. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1991. - 382 с.).Known designs of flange joints in which the connection is made using bolts installed in holes without gaps and with gaps (Ivanov MN Machine parts. - M .: Higher school, 1991. - 382 p.).

В качестве прототипа предлагаемого технического решения целесообразно остановиться на российском изобретении «Фланцевое соединение пластмассовых трубопроводов» (А.С. СССР №1206543, МКИ 4 F16L 23/02, опубл. 23.01.86, Бюл. №3).As a prototype of the proposed technical solution, it is advisable to dwell on the Russian invention “Flange connection of plastic pipelines” (AS USSR No. 1206543, MKI 4 F16L 23/02, publ. 23.01.86, Bull. No. 3).

Фланцевое соединение содержит металлические элементы, а именно S-образные металлические фланцы, между которыми расположены буртовые втулки труб одинакового наружного диаметра с профильными внешними торцевыми поверхностями, состоящими из плоского, конического и торообразного участков, и плоскими торцами в месте соединения буртовых втулок. Поверхность S-образного металлического фланца, контактирующая с торообразным участком буртовой втулки, выполнена в виде сегмента кольцевого тора. Подбирается соответствующий радиус сегмента кольцевого тора, обеспечивающий снижение коэффициента концентрации напряжений во входящем угле буртовой втулки. В процессе сборки стягиваются крепежными болтами S-образные металлические фланцы, которые фиксируют буртовые втулки и сжимают герметизирующую прокладку, установленную между буртовыми втулками.The flange connection contains metal elements, namely S-shaped metal flanges, between which there are pipe bushings of the same outer diameter with profile external end surfaces consisting of flat, conical and toroidal sections, and flat ends at the junction of the bushings. The surface of the S-shaped metal flange in contact with the toroidal portion of the bead sleeve is made in the form of a segment of an annular torus. The corresponding radius of the ring torus segment is selected, which ensures a reduction in the stress concentration coefficient in the input angle of the bead sleeve. During the assembly process, S-shaped metal flanges are fastened together with fixing bolts, which fix the shoulder bushings and compress the sealing gasket installed between the shoulder bushings.

К числу недостатков решения следует отнести чрезмерную усложненность как конфигурации используемых S-образных металлических фланцев, так и наружных поверхностей буртовых втулок, изготовляемых при помощи специальной оснастки. Расположение болтов над буртовыми втулками приводит к неоправданному увеличению габаритов фланцевого соединения. Определенные сложности связаны и с контролем процедуры достаточного сжатия герметизирующей прокладки, имеющей возможность деформироваться в радиальном направлении.The disadvantages of the solution include the excessive complexity of both the configuration of the used S-shaped metal flanges and the outer surfaces of the bushings made using special equipment. The location of the bolts above the bushings leads to an unjustified increase in the dimensions of the flange connection. Certain difficulties are associated with the control of the procedure for sufficient compression of the sealing gasket, which is able to deform in the radial direction.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка простой в изготовлении, удобной при монтаже и имеющей меньшие габариты конструкции фланцевого соединения пластмассовых трубопроводов, которая позволяла бы гарантировать условия надежной работы соединения в течение всего срока эксплуатации трубопровода.The objective of the invention is to develop a simple to manufacture, convenient for installation and having smaller dimensions of the design of the flange connection of plastic pipelines, which would guarantee the conditions of reliable operation of the connection throughout the life of the pipeline.

Поставленная задача решается за счет того, что во фланцевом соединении пластмассовых трубопроводов, содержащем буртовые втулки одинакового наружного диаметра, охватываемые металлическими элементами и скрепляемые между собой с помощью крепежных болтов, буртовые втулки имеют внешние торцевые поверхности, параллельные плоскости их прилегания. В качестве металлических элементов используют металлический корпус, установленный с возможностью непосредственного сжатия буртовых втулок с помощью крепежных болтов. Металлический корпус состоит из двух полуколец, что позволяет надевать его на буртовые втулки. Два полукольца металлического корпуса снабжены двумя внутренними торцевыми цилиндрическими выступами, в один из которых вворачивают крепежные болты, которые размещены в осевом направлении равномерно по окружности и воздействуют на составленное из двух половинок стальное кольцо, контактирующее с внешним торцем одной из буртовых втулок и обеспечивающее равномерное распределение усилий при сжатии буртовых втулок. Фланцевое соединение дополнительно содержит механизм герметизации соединения. Механизм герметизации соединения размещен в кольцевом пазе другой буртовой втулки и содержит герметизирующую прокладку, имеющую форму кольца, сжимаемую нажимным стальным кольцом под воздействием болтов механизма герметизации, размещенных в осевом направлении равномерно по окружности. Болты механизма герметизации имеют по длине резьбовую часть, которую вворачивают в резьбовые отверстия второго внутреннего торцевого цилиндрического выступа полуколец, и гладкую цилиндрическую часть, которая размещена в отверстиях буртовой втулки.The problem is solved due to the fact that in the flange connection of plastic pipelines containing bushing bushings of the same outer diameter, covered by metal elements and fastened together by means of fixing bolts, the bushing bushings have external end surfaces parallel to their contact plane. As metal elements, a metal casing is used, mounted with the possibility of direct compression of the bushings using fixing bolts. The metal case consists of two half rings, which allows you to put it on the bushings. Two half rings of the metal casing are provided with two internal end cylindrical protrusions, into one of which screw fastening bolts are placed, which are axially uniformly distributed around the circumference and act on a steel ring made of two halves, which contacts the outer end of one of the bead bushings and ensures uniform distribution of forces when compressing the bushings. The flange joint further comprises a joint sealing mechanism. The sealing mechanism of the connection is placed in the annular groove of the other collar sleeve and contains a sealing gasket having the shape of a ring, compressed by a pressure steel ring under the influence of the sealing mechanism bolts placed axially uniformly around the circumference. The bolts of the sealing mechanism have a threaded part along the length, which is screwed into the threaded holes of the second inner end cylindrical protrusion of the half rings, and a smooth cylindrical part, which is placed in the holes of the bead sleeve.

Сущность изобретения поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

На чертеже представлено фланцевое соединение пластмассовых трубопроводов с вырезом одной четверти.The drawing shows a flange connection of plastic pipelines with a cutout of one quarter.

Фланцевое соединение пластмассовых трубопроводов (см. чертеж), устанавливаемое на пластмассовые трубы 1 и 2, снабженные буртовыми втулками 3 и 4, содержит в своем составе металлический корпус, состоящий из двух прилегающих друг к другу полуколец 5 и 6, сопрягаемых по плоскости разъема, которые охватывают буртовые втулки 3 и 4 и несут крепежные болты 7 и болты 8 механизма герметизации соединения. Металлический корпус, состоящий из двух прилегающих друг к другу полуколец 5 и 6, каждое из которых имеет два внутренних торцевых цилиндрических выступа 9 и 10. Крепежные болты 7 установлены во внутренних торцевых цилиндрических выступах 9 полуколец 5 и 6 и расположены в осевом направлении равномерно по окружности. Болты 7 контактируют с внешним торцем буртовой втулки 3, несущей составленное из двух половинок стальное кольцо 11, обеспечивающее равномерное распределение усилий, развиваемых болтами 7 по всей плоскости буртовой втулки 3. В кольцевом пазе буртовой втулки 4 размещен механизм герметизации, состоящий из герметизирующей прокладки 12, имеющей форму кольца и сжимаемой нажимным стальным сплошным кольцом 13, которое перемещается болтами 8 механизма герметизации в направлении плоскости прилегания друг к другу буртовых втулок 3 и 4. Болты 8, размещенные в осевом направлении равномерно по окружности, резьбовой частью вворачивают в резьбовые отверстия внутренних торцевых цилиндрических выступов 10 полуколец 5 и 6. Гладкие цилиндрические части болтов 8, проходящие через отверстия в буртовой втулке 4, обеспечивают надежную фиксацию полуколец 5, 6, подвижность соединяемых элементов полностью исключается.The flange connection of plastic pipelines (see drawing), mounted on plastic pipes 1 and 2, equipped with bushing sleeves 3 and 4, contains a metal casing consisting of two adjacent half rings 5 and 6, mating along the plane of the connector, which cover the bushings 3 and 4 and carry fixing bolts 7 and bolts 8 of the joint sealing mechanism. A metal casing, consisting of two adjacent half rings 5 and 6, each of which has two inner end cylindrical protrusions 9 and 10. Fixing bolts 7 are installed in the inner end cylindrical protrusions 9 of the half rings 5 and 6 and are axially uniformly distributed around the circumference . The bolts 7 are in contact with the outer end of the bead sleeve 3, bearing a steel ring 11 composed of two halves, providing a uniform distribution of the forces developed by the bolts 7 over the entire plane of the bead sleeve 3. In the ring groove of the bead sleeve 4 there is a sealing mechanism consisting of a sealing strip 12, having a ring shape and compressible by a pressure steel continuous ring 13, which is moved by bolts 8 of the sealing mechanism in the direction of the contact plane of the bushings 3 and 4. The bolts 8, placed axially uniformly around the circumference, the threaded part is screwed into the threaded holes of the inner end cylindrical protrusions 10 of the half rings 5 and 6. The smooth cylindrical parts of the bolts 8 passing through the holes in the bead sleeve 4 provide reliable fixation of the half rings 5, 6, the mobility of the connected elements is fully excluded.

На место монтажа металлический корпус, состоящий из двух прилегающих друг к другу полуколец 5 и 6, поставляется в связке, поскольку обработка общих поверхностей двух прилегающих друг к другу полуколец выполняется с одной установки, то есть их размеры сопряжены. Болты 7 выворачиваются частично, болты 8 выворачиваются полностью, их поставляют отдельно. Размещают на торце буртовой втулки 3 составное стальное кольцо 11, и надвигают два полукольца 5 и 6 металлического корпуса на поверхности буртовых втулок 3 и 4 до прилегания их друг к другу, временно удерживая их от распадения. Далее вворачивают все болты 8, которые своими поверхностями фиксируют элементы металлического корпуса 5, 6, лишая их возможности смещения.At the installation site, the metal casing, consisting of two adjacent half rings 5 and 6, is delivered in a bundle, since the processing of the common surfaces of two adjacent half rings is performed from one installation, that is, their dimensions are conjugated. The bolts 7 are partially inverted, the bolts 8 are fully inverted, they are delivered separately. A composite steel ring 11 is placed at the end of the collar sleeve 3, and two half rings 5 and 6 of the metal body are pushed onto the surface of the collar bushings 3 and 4 until they fit together, temporarily holding them from disintegration. Then screw all the bolts 8, which fix the surfaces of the metal housing 5, 6 with their surfaces, depriving them of the possibility of displacement.

На этом операции предварительной сборки завершаются, и соединение готово к монтажу. Затягиваются все болты 7, соблюдая общий порядок фланцевых соединений (крест на крест). Происходит сближение буртовых втулок 3 и 4, монтажный зазор почти полностью исчезает. Приступают к затягиванию болтов 8, которые перемещают нажимное стальное сплошное кольцо 13, обеспечивая сжатие герметизирующей прокладки 12 в замкнутом объеме. Давление герметизируемой среды встречает на своем пути сжатую расчетным усилием герметизирующую прокладку 12.This completes the pre-assembly operations, and the connection is ready for installation. All bolts 7 are tightened, observing the general order of flange connections (cross to cross). The collar bushings 3 and 4 come closer together, the mounting gap almost completely disappears. Proceed to tighten the bolts 8, which move the pressure steel continuous ring 13, providing compression of the sealing strip 12 in a closed volume. The pressure of the medium to be sealed meets on its way a compressed gasket 12 compressed by design force.

К числу преимуществ предлагаемой конструкции следует отнести:Among the advantages of the proposed design include:

- Простоту монтажных операций, связанных с затягиванием двух рядов болтов.- Simplicity of installation operations associated with tightening two rows of bolts.

- Возможность применения при сборке инструмента и навыков персонала, имеющего опыт монтажа фланцевых соединений.- Possibility to use when assembling the tool and skills of personnel with experience in mounting flange joints.

- Сохранение условий надежного закрепления соединяемых труб в течение всего срока эксплуатации, так как возможность деформации используемых болтов в процессе долговременной эксплуатации полностью исключена.- Preservation of the conditions for reliable fastening of the pipes being connected during the entire period of operation, since the possibility of deformation of the bolts used during long-term operation is completely excluded.

- Относительно малые габариты соединения.- Relatively small dimensions of the connection.

Claims (1)

Фланцевое соединение пластмассовых трубопроводов, содержащее буртовые втулки одинакового наружного диаметра, охватывающие их металлические элементы, герметизирующую прокладку и крепежные болты, отличающееся тем, что буртовые втулки имеют внешние торцевые поверхности, параллельные плоскости прилегания буртовых втулок, а металлические элементы выполнены в виде металлического корпуса, состоящего из двух прилегающих друг к другу полуколец, каждое полукольцо снабжено двумя внутренними торцевыми цилиндрическими выступами, прилегающими к внешним торцевым поверхностям буртовых втулок, крепежные болты установлены в одном внутреннем торцевом цилиндрическом выступе полуколец, расположены в осевом направлении равномерно по окружности и контактируют с внешним торцем одной буртовой втулки, на котором размещено составленное из двух половинок стальное кольцо, в другой буртовой втулке выполнен кольцевой паз, в котором размещена герметизирующая прокладка, имеющая форму кольца, на которую воздействует нажимное стальное кольцо с возможностью перемещения в направлении плоскости прилегания буртов под воздействием болтов механизма герметизации, расположенных во втором внутреннем торцевом цилиндрическом выступе полуколец и размещенных в осевом направлении равномерно по окружности, причем часть болта, входящая в отверстие буртовой втулки, выполнена цилиндрической для обеспечения фиксации двух полуколец металлического корпуса.A flange connection of plastic pipelines containing bushing bushings of the same outer diameter, covering metal elements, a sealing gasket and fixing bolts, characterized in that the bushing bushings have external end surfaces parallel to the plane of contact of the bushing bushings, and the metal elements are made in the form of a metal casing consisting of two half rings adjacent to each other, each half ring is equipped with two inner end cylindrical protrusions adjacent to the outer end surfaces of the bearing bushings, the fixing bolts are installed in one inner end cylindrical protrusion of the half rings, are axially uniformly arranged in circumference and are in contact with the outer end of one bearing sleeve, on which a steel ring made up of two halves is placed, an annular ring is made in the other bearing sleeve a groove in which a ring-shaped sealing gasket is placed on which a pressure steel ring acts to move in the flat direction ti abutment turners exposed sealing bolt mechanism arranged in the second inner end the cylindrical projection and half rings arranged axially uniformly circumferentially, wherein a portion of the bolt member into the hole Burtovoy sleeve is cylindrical for fixing two half metallic casing.