УСТРОЙСТВО ШТУЦЕРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к трубопроводной арматуре, и может быть использована для герметичного соединения труб в трубопроводных системах газовых и жидкостных рабочих сред.
В настоящее время развитие жилищно-коммунального хозяйства и нефтегазовой промышленности способствует появлению новых технологий в области трубопроводов, а именно трубопроводной арматуры, с целью качественной доставки различных ресурсов до конечного пользователя. Одним из актуальных направлений данной области являются различные технические решения в системах соединения трубопроводов.
Из уровня техники известны различные устройства, реализованные на данной основе. Например, известно штуцерное соединение (US 4253488 A, F16B 39/34, F16K 27/08, F16L 29/00, F16L 29/02, опубл. 03.03.1981), содержащее защитный колпачок, гайку наконечника присоединяемого устройства с проходящим через ее отверстие штырем; штуцер с соединительной резьбой, взаимодействующей с защитным колпачком, и проходным каналом, в котором установлен подпружиненный обратный клапан, причем штырь имеет бурт и цилиндрический стержень, входящий в проходной канал штуцера, вплоть до примыкания к запорному органу обратного клапана: а между защитным колпачком и штуцером в канавке на сбеге резьбы штуцера установлено эластичное кольцо.
Основным недостатком данного штуцерного соединения является возможная вероятность попадания загрязнений (пыли, влаги, и т.п.) во внутреннюю полость муфты, так как между сопряженными поверхностями колпачка и штыря имеется зазор, а загрязнение внутренней полости колпачка приводит к снижению надежности и долговечности соединения в целом, ухудшает условия стыковки штыря и штуцера. Так же известен соединительный узел для трубопроводов (RU 2224164 C1, F16L 19/00, опубл. 20.02.2004), содержащий трубчатый корпус, соединительное кольцо, кольцевую камеру уплотнения, уплотняющий элемент, фиксатор соединительного кольца относительно трубчатого корпуса в продольном направлении. Кольцевая камера уплотнения целиком расположена в теле трубчатого корпуса. Уплотняющий элемент выполнен в виде взаимодействующих между собой кольцевого уплотнителя из эластичного упругого материала и кольцевого протектора из пластичного и легко деформируемого при сборке узла химически инертного материала. Соединительное кольцо взаимодействует с трубчатым корпусом и кольцевым протектором по коническим поверхностям уплотнения. Поверхности кольцевой камеры уплотнения в поперечном сечении имеют прямолинейные участки, сопряжения которых образуют буферные зоны, заполняемые деформируемым телом кольцевого уплотнителя, и взаимодействуют с кольцевым уплотнителем и кольцевым протектором.
К основному недостатку данного соединительного узла можно отнести недостаточную герметичность, особенно при частом монтаже/демонтаже узла без замены уплотняющего элемента, вследствие малой толщины уплотняющего элемента в зоне контакта соединительного кольца, кольцевого протектора и кольцевой камеры уплотнения.
Из уровня техники известно так же штуцерное соединение VOSS с врезным кольцом [1, 2], содержащее гайку, штуцер, врезное кольцо и мягкий уплотнитель.
Основным недостатком данного соединения является сложность осуществления частого монтажа/демонтажа уплотняющего элемента из системы в целом.
Наиболее близким аналогом является штуцерное соединение трубопроводов (SU 1332968 A3, F16L 19/00, опубл. 15.02.1994), содержащее трубу с раструбом, ниппель с упругим элементом, штуцер и накидную гайку. С целью повышения надежности соединения, на внутренней поверхности гайки выполнен дополнительный упор, упругий элемент выполнен в виде тонкостенного радиального выступа и размещен на наружной поверхности ниппеля, причем упругий элемент взаимодействует с дополнительным упором гайки.
Основным недостатком данного аналога является недостаточная герметичность в зоне контакта штуцера с конусом, соответствующая классу уплотнения металл по металлу, что может привести к попаданию и последующему разъеданию, особенно в агрессивных средах, ниппеля и заклиниванию резьбового соединения.
Технический результат данной полезной модели заключается в обеспечении качественной герметичности штуцерных соединений в различных трубопроводных системах с одновременной реализацией противодействия соединения осевым нагрузкам и удобства монтажа/демонтажа устройства в целом. Данное штуцерное соединение допускает многократный монтаж-демонтаж узла с возможностью уменьшения длины трубопровода во время эксплуатации при необходимости.
Заявленный технический результат достигается тем, что устройство штуцерного соединения, содержащее гайку с внутренней полостью в виде конуса и штуцер с отверстием, внутренней фаской и наружной резьбой, выполненной с функцией навинчивания гайки, между которыми на трубе, выполненной с возможностью захода в отверстие штуцера, установлено уплотнительное кольцо, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо выполнено из полиэтилена или мягких металлов в виде двухступенчатого цилиндра, меньшая из ступеней которого выполнена с возможностью захода в фаску штуцера и уплотнения соединения при помощи гайки с конусном, функцией которого является противодействие соединения осевым нагрузкам посредством прижатия через другую - большую ступень уплотнительного кольца внутренней его части к трубе, выполненной с небольшим зазором, например, по широкоходовой по отношению к отверстию штуцера посадке.
Все контактирующие с рабочей средой детали штуцерного соединения могут быть выполнены из химически стойких к агрессивности рабочей среды материалов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг.1 изображен чертеж процесса сборки штуцерного соединения в разрезе; на фиг.2 - сборочный чертеж штуцерного соединения в разрезе.
Устройство содержит гайку 1 с внутренней полостью в виде конуса 2 и штуцер 3 с отверстием 4, внутренней фаской 5 и наружной резьбой 6, выполненной с функцией навинчивания гайки 1, между которыми по трубе 7, выполненной с возможностью вставки в отверстие 4 штуцера 3, закреплено уплотнительное кольцо 8. Уплотнительное кольцо 8 выполнено из полиэтилена или мягких металлов в виде двухступенчатого цилиндра, меньшая 9 из ступеней которого выполнена с возможностью захода в фаску 5 штуцера 3 и уплотнения соединения при помощи гайки 1 с конусном 2, функцией которого является противодействие соединения осевым нагрузкам посредством прижатия через другую - большую 10 ступень уплотнительного кольца 8 внутренней его части к трубе 7, выполненной с широкоходовой по отношению к отверстию штуцера 3 посадкой, функцией которой является возможность вставки торца самой трубы 7 с различными неровностями поверхности и/или неперпендикулярной по отношению к оси трубы 7 осью. При этом все контактирующие с рабочей средой детали устройства выполнены из химически стойких к агрессивности рабочей среды материалов.
Устройство работает следующим образом: вначале на трубу 7, которую необходимо присоединить к системе трубопроводов, насаживают гайку 1 и уплотнительное кольцо 8 соответственно. Затем трубу 7 торцом до упора вставляют в отверстие 4 штуцера 3, уплотнительное кольцо 8 - малой 9 ступенью в фаску 5 штуцера 3, а гайку 1 навинчивают на наружную резьбу 6 штуцера 3, тем самым уплотняя соединение в целом. Конус 2 гайки 1 при завинчивании одновременно прижимает через большую 10 ступень уплотнительного кольца 8 внутреннюю его часть к трубе 7, что не дает возможности осевым нагрузкам повредить соединение. При этом торец трубы 7 может быть не перпендикулярен к оси трубы и/или иметь различные неровности поверхности благодаря широкоходовой посадке трубы 7, а агрессивность рабочей среды не превышает химическую стойкость всех контактирующих с рабочей средой деталей штуцерного соединения в целом.
В целом устройство обеспечивает качественную герметичность штуцерных соединений в различных трубопроводных системах с одновременной реализацией противодействия соединения осевым нагрузкам и удобства монтажа/демонтажа устройства в целом. Объясняется это, с одной стороны, наличием в устройстве достаточно продуманной с технической точки зрения системы: гайка, уплотнительное кольцо в виде двух ступенчатого цилиндра, штуцер - ступени уплотнительного кольца различного диаметра уплотняют соединение по различным диаметрам трубы, штуцера и гайки, вследствие чего контактирующие поверхности гайки и штуцера защищены от проникновения частиц среды. С другой стороны, выполнение трубы с широкоходовой посадкой и наличие у гайки конусной полости обеспечивают противодействие устройства осевым нагрузкам, а небольшая комплектность деталей устройства и простота сборки реализуют удобство монтажа/демонтажа устройства в целом без ограничений числа данных операций. Причем обеспечивается возможность уменьшения длины трубопровода во время эксплуатации при необходимости. Т.е. заточка конца трубопровода или его качественный ровный срез не требуется. Штуцерное соединение способно фиксироваться на любом конце трубопровода вне зависимости от качества среза.
Источники информации:
1. http://www.voss.de/ru/php/fluid/products/products/rohrverschraubungen/es_4.php
2. http://www.stauff.ru/index.php?id=2574