RU2555603C1 - Angular displacement compensator for pipelines - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: angular displacement compensator for pipelines comprises main line bellows and articulated rotating device, located on axis of the bellows between pillars, connecting the device with opposite ends of the bellows. The rotating device is located in the tight shell connected with the environment by means of the drain channel (tube). The tight shell comprises the internal bellows, support bushes and two hollow fairings permanently secured with each other. The rotating device comprises a spherical bearing secured on stud by means of the pin, at that the external sphere interacts with the internal sphere of the clevis, and external cylindrical surface of the stud interacts freely with the internal cylindrical surfaces of the fork.

EFFECT: exclusion of ignition and contamination of the work products with abrasive wear particles of the friction pairs in the rotating device, partial unloading of the rotating device, reduced dimensions in radial direction.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в пневмо- и гидросистемах других отраслей промышленности, транспортирующих агрессивные и взрывоопасные среды.The invention relates to mechanical engineering and can be used in pneumatic and hydraulic systems of other industries transporting aggressive and explosive atmospheres.

Известны компенсаторы угловых перемещений трубопроводов, сильфонного типа с кольцевыми карданными поворотными устройствами, помещенными во внутреннюю полость магистрального сильфона и расположенными по наружному контуру проходного сечения трубопровода: патенты США №2936185 от 01.03.1956 г., кл. 285-226 и №3112129 от 08.09.1958 г., кл. 285-226; патенты Великобритании №792476 от 03.08.1955 г., кл. 99 (J) F06l и №1039461 от 25.01.1963 г., кл. F2G6D и F06l.Known compensators for the angular movement of pipelines, a bellows-type with ring cardan rotary devices placed in the internal cavity of the main bellows and located on the outer contour of the pipe cross-section: US patents No. 2936185 of 03/01/1956, cl. 285-226 and No. 3112129 of 09/08/1958, class. 285-226; UK patents No. 792476 from 08/03/1955, CL 99 (J) F06l and No. 1039461 dated January 25, 1963, class F2G6D and F06l.

Недостатками вышеперечисленных патентов является:The disadvantages of the above patents is:

- возможность засорения транспортируемого продукта частицами абразивного износа трущихся частей поворотных устройств;- the possibility of clogging the transported product with particles of abrasive wear of the rubbing parts of the rotary devices;

- опасность возгорания при транспортировании взрывоопасного продукта;- danger of fire during transportation of explosive product;

- отсутствие разгрузки поворотных устройств от воздействия распорных усилий, действующих в магистральных сильфонах.- lack of unloading of rotary devices from the effects of spacer forces acting in the trunk bellows.

Известно расширительное устройство - патент США №2901272 от 09.01.1956 г., кл. 285-226 (прототип).Known expansion device - US patent No. 2901272 from 01/09/1956, class. 285-226 (prototype).

Оно состоит из двух последовательно соединенных магистральных сильфонов. Силовая связь противоположных концов устройства осуществляется через пилоны, между которыми установлен шарнир Гука, размещенный на одной оси с сильфонами.It consists of two series-connected trunk bellows. The power connection of the opposite ends of the device is carried out through the pylons, between which a Hook joint is installed, located on the same axis as the bellows.

Устройство имеет все выше перечисленные недостатки, характерные для аналогов. Кроме этого необходимо отметить, что крестовина шарнира Гука имеет большие габариты в радиальном направлении.The device has all of the above disadvantages characteristic of analogues. In addition, it should be noted that the crosspiece of the Hook joint has large dimensions in the radial direction.

Расположение кардана на оси расширительного устройства конструктивно позволяет исключить возможность засорения и возгорания транспортируемого продукта за счет изоляции трущихся поверхностей с помощью замкнутой гибкой оболочки, например сильфона. Использование в качестве оболочки сильфона позволяет обеспечить частичную разгрузку кардана от действия осевых сил.The location of the cardan on the axis of the expansion device constructively eliminates the possibility of clogging and fire of the transported product due to the isolation of rubbing surfaces using a closed flexible shell, such as a bellows. The use of a bellows shell allows partial unloading of the cardan from axial forces.

Технической задачей изобретения является создание компенсатора угловых перемещений трубопроводов с улучшенными характеристиками при транспортировке агрессивных и взрывоопасных продуктов за счет исключения засорения и возгорания рабочих продуктов частицами абразивного износа трущихся пар в поворотном устройстве, частичной разгрузки поворотного устройства и уменьшения его габаритов в радиальном направлении.An object of the invention is the creation of a compensator for the angular movement of pipelines with improved characteristics when transporting aggressive and explosive products by eliminating the clogging and fire of work products by particles of abrasive wear of rubbing pairs in a rotary device, partial unloading of the rotary device and reduction of its dimensions in the radial direction.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном компенсаторе угловых перемещений трубопроводов, состоящем из магистрального сильфона и шарнирного поворотного устройства размещенного на оси сильфона между пилонами, соединяющими поворотное устройство с противоположными концами сильфона, согласно изобретению поворотное устройство помещено в герметичную оболочку, соединенную с окружающей средой с помощью дренажного канала, герметичная оболочка состоит из внутреннего сильфона, опорных втулок и двух пустотелых обтекателей, неподвижно соединенных между собой, а поворотное устройство состоит из сферического подшипника, закрепленного на пальце с помощью штифта, при этом наружная сфера взаимодействует с внутренней сферой серьги, а наружная цилиндрическая поверхность пальца подвижно взаимодействует с внутренними цилиндрическими поверхностями вилки.The problem is solved due to the fact that in the known compensator for the angular movement of pipelines, consisting of a main bellows and an articulated rotary device located on the axis of the bellows between the pylons connecting the rotary device with the opposite ends of the bellows, according to the invention, the rotary device is placed in a sealed shell connected to the surrounding environment using a drainage channel, the hermetic shell consists of an internal bellows, support bushings and two hollow fairings, n fixedly connected to each other, and the rotary device consists of a spherical bearing mounted on the finger with a pin, while the outer sphere interacts with the inner sphere of the earring, and the outer cylindrical surface of the finger movably interacts with the inner cylindrical surfaces of the fork.

На фигуре представлена конструкция предлагаемого компенсатора угловых перемещений трубопроводов, где:The figure shows the design of the proposed compensator for the angular movement of pipelines, where:

1 - магистральный сильфон;1 - trunk bellows;

2 - опорное кольцо;2 - a basic ring;

3 - поворотное устройство;3 - rotary device;

4 - сферический подшипник;4 - spherical bearing;

5 - палец;5 - finger;

6 - штифт;6 - pin;

7 - серьга;7 - earring;

8 - тяга;8 - thrust;

9 - опорная втулка;9 - supporting sleeve;

10 - вилка;10 - fork;

11 - тяга;11 - thrust;

12 - опорная втулка;12 - supporting sleeve;

13 - пилон;13 - pylon;

14 - герметичная оболочка;14 - sealed shell;

15 - дренажный канал (трубка);15 - drainage channel (tube);

16 - обтекатель;16 - fairing;

17 - внутренний сильфон.17 - internal bellows.

Предлагаемый компенсатор состоит из магистрального сильфона 1 с приваренными к нему опорными кольцами 2 и поворотного устройства 3, в состав которого входит сферический подшипник 4, закрепленный на пальце 5 с помощью штифта 6. Наружная сферическая поверхность подшипника 4 взаимодействует подвижно с внутренней сферической поверхностью серьги 7, выполненной заодно с тягой 8, закрепленной на опорной втулке 9.The proposed compensator consists of a main bellows 1 with support rings 2 welded to it and a rotary device 3, which includes a spherical bearing 4, mounted on a pin 5 with a pin 6. The outer spherical surface of the bearing 4 interacts movably with the inner spherical surface of the earring 7, made at the same time with the thrust 8, mounted on the supporting sleeve 9.

Наружная цилиндрическая поверхность пальца 5 подвижно взаимодействует с внутренними цилиндрическими поверхностями вилки 10, выполненной заодно с тягой 11, закрепленной на опорной втулке 12. Опорные втулки 9 и 12 соединены неподвижно с опорными кольцами 2 с помощью пилонов 13.The outer cylindrical surface of the finger 5 movably interacts with the inner cylindrical surfaces of the fork 10, made integral with the rod 11, mounted on the support sleeve 12. The support sleeve 9 and 12 are fixedly connected to the support rings 2 using pylons 13.

Поворотное устройство 3 помещено в герметичную оболочку 14, соединенную с окружающей средой с помощью дренажного канала (трубки) 15. Герметичная оболочка 14 состоит из обтекателей 16, опорных втулок 9, 12 и внутреннего сильфона 17 между ними.The rotary device 3 is placed in an airtight shell 14 connected to the environment by means of a drainage channel (tube) 15. The hermetic shell 14 consists of fairings 16, support sleeves 9, 12 and an internal bellows 17 between them.

Компенсатор работает следующим образом.The compensator works as follows.

При наличии в магистралях рабочего давления в магистральном сильфоне 1 действует распорное усилие, а во внутреннем сильфоне 17 сжимающее усилие. В результате этого поворотное устройство 3 частичного разгружено и воспринимает осевую нагрузку, равнуюIf there is operating pressure in the lines in the main bellows 1, a spacer force is applied, and in the internal bellows 17, a compressive force. As a result of this, the rotary device 3 is partially unloaded and perceives an axial load equal to

F_o=p(f_м-f_вн),F _o = p (f _m -f _int ),

где:Where:

F_o - осевое усилие, воспринимаемое поворотным устройством;F _o - axial force perceived by the rotary device;

Р - давление транспортируемой среды;P is the pressure of the transported medium;

f_м и f_вн - эффективная площадь магистрального и внутреннего сильфона соответственно.f _m and f _int - the effective area of the main and internal bellows, respectively.

Дренажная трубка 15 предназначена для контроля герметичности оболочки 14 при изготовлении компенсатора и поддержания в ней давления окружающей среды при его работе.The drainage tube 15 is designed to control the tightness of the shell 14 in the manufacture of the compensator and maintain the ambient pressure in it during its operation.

Поворотное устройство 3 обладает двумя степенями свободы и позволяет компенсировать угловые перемещения трубопроводов в плоскости х - у - за счет поворота пальца 5 в вилке 10 и в плоскости х - z - за счет поворота сферического подшипника 4 в серьге 7.The rotary device 3 has two degrees of freedom and allows you to compensate for the angular movement of the pipelines in the x - y plane due to the rotation of the finger 5 in the plug 10 and in the x - z plane - due to the rotation of the spherical bearing 4 in the earring 7.

Предлагаемый компенсатор обладает следующими положительными свойствами:The proposed compensator has the following positive properties:

- исключается возможность засорения транспортируемого продукта частицами абразивного износа трущихся частей поворотного устройства;- eliminates the possibility of clogging the transported product with particles of abrasive wear of the rubbing parts of the rotary device;

- исключается опасность возгорания взрывоопасного продукта при транспортировании;- eliminates the risk of ignition of an explosive product during transportation;

- поворотное устройство частично разгружено от воздействия распорных усилий, действующих в магистральных сильфонах;- the rotary device is partially unloaded from the effects of the spacer forces acting in the trunk bellows;

- поворотное устройство имеет минимальные габаритные размеры в радиальном направлении, что уменьшает гидравлическое сопротивление компенсатора.- the rotary device has a minimum overall dimensions in the radial direction, which reduces the hydraulic resistance of the compensator.

Claims (3)

1. Компенсатор угловых перемещений трубопроводов, состоящий из магистрального сильфона и шарнирного поворотного устройства, размещенного на оси сильфона между пилонами, соединяющими поворотное устройство с противоположными концами сильфона, отличающийся тем, что поворотное устройство помещено в герметичную оболочку, соединенную с окружающей средой с помощью дренажного канала.1. The compensator for the angular movement of the pipelines, consisting of a main bellows and a swivel rotary device located on the axis of the bellows between the pylons connecting the rotary device with opposite ends of the bellows, characterized in that the rotary device is placed in a sealed enclosure connected to the environment using a drainage channel . 2. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что герметичная оболочка состоит из внутреннего сильфона, опорных втулок и двух пустотелых обтекателей, неподвижно соединенных между собой.2. The compensator according to claim 1, characterized in that the hermetic shell consists of an internal bellows, support bushings and two hollow fairings, motionlessly interconnected. 3. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что поворотное устройство состоит из сферического подшипника, закрепленного на пальце с помощью штифта, при этом наружная сфера взаимодействует с внутренней сферой серьги, а наружная цилиндрическая поверхность пальца подвижно взаимодействует с внутренними цилиндрическими поверхностями вилки. 3. The compensator according to claim 1, characterized in that the rotary device consists of a spherical bearing mounted on the finger with a pin, while the outer sphere interacts with the inner sphere of the earring, and the outer cylindrical surface of the finger movably interacts with the inner cylindrical surfaces of the fork.