ФИТИНГОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
FITTING CONNECTION

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для герметичного соединения труб между собой, герметичного соединения трубами агрегатов и элементов гидропривода при выполнении трубопроводной разводки, а также для герметичного перекрытия трубопровода и прочих вспомогательных целей.
Известно фитинговое соединение, содержащее корпус, накидную гайку и расположенное между ними уплотнение кольцеобразной формы (см. ЕЕ 05011, F16L 21/00, 2006). В данной конструкции фитингового соединения уплотнение выполнено из деформируемого материала. В предложенной конструкции выполнение уплотнения из «мягкого» материала обеспечивает плотность и герметичность фитингового соединения.
Задачей изобретения является обеспечение герметичности фитингового соединения в условиях эксплуатации при высоких рабочих температурах (выше 200°С), повышение надежности и износостойкости уплотнения фитингового соединения, а также увеличение срока его службы.
Технический результат достигается тем, что в фитинговом соединении, содержащем корпус, накидную гайку и расположенное между ними уплотнение кольцеобразной формы, указанное уплотнение выполнено с наружной поверхностью, содержащей конический участок, и сформировано из фольги, содержащей слой терморасширенного графита с равномерно распределенным по его ширине по меньшей мере одним расправленным углеродным жгутом, посредством ее спиральной навивки с последующей подпрессовкой в направлении оси уплотнения, а корпус выполнен с внутренней поверхностью, имеющей конический участок, ответный по форме коническому участку уплотнения.
Для выполнения уплотнения использована армированная графитовая фольга, содержащая слой терморасширенного графита и армирующие элементы, придающие ей дополнительную механическую прочность. Преимущества выполнения уплотнения из терморасширенного графита (ТРГ) заключаются в том, что ТРГ обладает высокой теплопроводностью (100-150 Вт/м·К), что обеспечивает эффективный отвод тепла из зоны соединения и позволяет эксплуатировать фитинговое соединение без перегрева в широком диапазоне температур (до 650°С на воздухе, до 3000°С - в инертной атмосфере). Отличная прессуемость материала обеспечивает максимально плотный контакт с поверхностью корпуса и накидной гайки, что позволяет обеспечить высокую герметичность соединения. Также ТРГ обладает низкой коррозийной активностью. Уплотнения из ТРГ обладают высокой химической стойкостью практически ко всем средам за исключением сильных окислителей. При этом, чтобы в процессе эксплуатации фитингового соединения при больших давлениях рабочей среды избежать «вымывания» эластичного материала уплотнения терморасширенного графита, уплотнение формируют из фольги, содержащей слой терморасширенного графита с равномерно распределенными по его ширине армирующими элементами, посредством ее спиральной навивки с последующей подпрессовкой в направлении оси уплотнения. Армирующие элементы выполнены в виде по меньшей мере одного расправленного (англ. - spread) углеродного жгута, волокна которого равномерно распределены по ширине слоя терморасширенного графита и образуют достаточно тонкий армирующий слой, что обеспечивает гибкость армированной графитовой фольги и прочность. В зависимости от ширины полотна графитовой фольги для армирования может быть использован один расправленный жгут или более. При выполнении уплотнения кольцеобразной формы посредством спиральной навивки гибкой армированной графитовой фольги с образованием слоистой структуры и последующей подпрессовки в направлении оси уплотнения слои армированной графитовой фольги сжимаются, при этом равномерно распределенные по ширине фольги волокна по меньшей мере одного расправленного углеродного жгута, представляющие собой тонкий слой армирующих элементов, образуют гофры в направлении оси уплотнения (см. фиг 2), препятствующие «вымыванию» терморасширенного графита. Это позволяет повысить герметичность фитингового соединения при высоких рабочих температурах, а также повысить его надежность и долговечность. Выполнение кольцеобразного уплотнения с наружной поверхностью, содержащей конический участок, а внутренней поверхности корпуса с - коническим участком, ответным по форме коническому участку уплотнения, позволяет обеспечить более плотное и надежное поджатие уплотнения, тем самым повышая герметичность фитингового соединения.
Также в фитинговом соединении уплотнение может быть выполнено из фольги, которая снабжена дополнительным слоем терморасширенного графита, при этом по меньшей мере один расправленный углеродный жгут содержит клеевое покрытие и расположен между первым и дополнительным слоями терморасширенного графита. Клеевое покрытие нанесено на углеродный жгут для улучшения адгезии расправленных углеродных жгутов к терморасширенному графиту. Это позволяет более надежно закрепить армирующие волокна углеродного жгута и избежать их сдвига при спиральной навивке армированной графитовой фольги. При этом с целью упрощения навивки такой армированной графитовой фольги при изготовлении седла слой расправленных углеродных жгутов с липким клеевым покрытием располагают между двумя (первым и дополнительным) слоями терморасширенного графита.
Вышеизложенные особенности и преимущества изобретения будут понятны из последующего описания предпочтительного примера осуществления фитингового соединения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции:
на фиг.1 изображена схема фитингового соединения в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 - выносной элемент А фиг.1, отображающий в увеличенном масштабе чередующиеся слои терморасширенного графита и армирующего расправленного углеродного жгута, образующего гофры после подпрессовки в осевом направлении.
Фитинговое соединение содержит корпус 1, на который навинчена накидная гайка 2. Между корпусом 1 и накидной гайкой 2 расположено уплотнение 3.
Уплотнение 3 выполнено кольцеобразной формы, наружная поверхность которого содержит конический участок.
Для выполнения уплотнения 3 использована армированная графитовая фольга, содержащая слой 4 терморасширенного графита и армирующие элементы 5, выполненные в виде по меньшей мере одного расправленного (так называемого площеного) углеродного жгута, волокна которого равномерно распределены по ширине слоя 4 терморасширенного графита. Расправленный (площеный) углеродный жгут - жгут из непрерывных углеродных волокон, которые расправлены до плоского состояния и расположены в плоскости, по существу, параллельно друг другу. Расправленный (англ. - spread) углеродный жгут может быть получен различными способами, например, в жидкой среде (например, WO 02/31242, D02J 1/18, 2002), посредством изогнутых направляющих (например, US 3874030, D01D 11/02, 1975), акустических вибраций (например, US 5042122, D01D 11/02, 1991), электростатических сил, чесанием (например, WO 99/55943, D02J 1/18, 1999), посредством валков со специальной насечкой (US 7305739, D01G 37/00, 2007), а также посредством раздува углеродного жгута (например, US 3798095, В32В 31/16, 1974; US 6836939, D01D 11/02, 2005). Армирующие элементы 5 в виде по меньшей мере одного расправленного углеродного жгута придают армированной графитовой фольге дополнительную механическую прочность, стойкость к вибрационным нагрузкам, при этом, образуя достаточно тонкий армирующий слой, обеспечивают армированной графитовой фольге гибкость.
В зависимости от ширины полотна графитовой фольги для армирования может быть использован один расправленный жгут или более.
Для улучшения адгезии углеродных волокон к терморасширенному графиту армирующие элементы 5 (по меньшей мере один расправленный углеродный жгут) могут содержать клеевое покрытие, которое позволяет более надежно закрепить армирующие элементы 5 на слое 4 терморасширенного графита и избежать их сдвига при совместном обжатии. Клеевое покрытие может быть нанесено на углеродный жгут как до его расправления, так и после. При этом армирующие элементы 5 с нанесенным на них клеевым покрытием могут быть расположены между двумя (первым и дополнительным) слоями 4 терморасширенного графита, что позволяет избежать налипания клеевого покрытия при изготовлении уплотнения 3 и тем самым упростить его изготовление.
Уплотнение 3 сформировано посредством спиральной навивки полосы из описанной выше гибкой армированной графитовой фольги с образованием слоистой структуры с последующей подпрессовкой в направлении оси навивки. При этом расправленные углеродные жгуты могут быть ориентированы как вдоль фольги, так и поперек, а также в любом заданном направлении. При навивке используют полосу армированной графитовой фольги переменной (увеличивающейся) ширины с целью образования конической наружной поверхности уплотнения 3.
При подпрессовке навитой полосы слои армированной графитовой фольги сжимаются, при этом равномерно распределенные по ширине фольги волокна по меньшей мере одного расправленного углеродного жгута, представляющие собой тонкий слой армирующих элементов 5, образуют гофры в направлении оси уплотнения (см. фиг 2), препятствующие «вымыванию» терморасширенного графита.
Корпус 1 выполнен с внутренней поверхностью, имеющей конический участок, ответный по форме коническому участку уплотнения 3.
Для монтажа трубы 6 фитинговое соединение устанавливают на конец трубы 6. Посредством, например, гаечного ключа накидную гайку 2 накручивают на корпус 1. При этом накидная гайка 2 перемещает уплотнение 3 в направлении корпуса 1, в результате чего корпус 1 своей внутренней конической поверхностью при контакте с наружной конической поверхностью уплотнения 3 поджимает его, тем самым обеспечивая надежное герметичное соединение трубы 6 с фитинговым соединением.
Таким образом, уплотнение 3, выполненное с наружной поверхностью, содержащей конический участок, и сформированное из фольги, содержащей слой 4 терморасширенного графита с равномерно распределенным по его ширине по меньшей мере одним расправленным углеродным жгутом 5, посредством ее спиральной навивки с последующей подпрессовкой в направлении оси уплотнения, обеспечивают герметичность фитингового соединения в широком температурном диапазоне применения (до 650°С на воздухе, до 3000°С - в инертной атмосфере), обеспечивают надежность уплотнения при значительных колебаниях температуры и давления в уплотняемом узле. Кроме того, они просты в установке, при замене не требуют много времени на подготовку контактируемых уплотняемых поверхностей.
Описанное выше фитинговое соединение за счет выполнения уплотнения с наружной поверхностью, содержащей конический участок, и корпуса - с внутренней поверхностью, имеющей конический участок, ответный по форме коническому участку уплотнения, а также за счет выполнения уплотнения из ТРГ, имеющего широкий температурный диапазон применения (до 650°С на воздухе, до 3000°С - в инертной атмосфере), благодаря стойкости к «вымыванию» ТРГ, армированного расправленным углеродным жгутом, позволяет повысить герметичность фитингового соединения в условиях эксплуатации при высоких рабочих температурах (выше 200°С), повысить надежность, износостойкость и эрозионную стойкость, а также увеличить срок службы уплотнения.
Описанные выше примеры осуществления следует во всех аспектах рассматривать лишь как иллюстративные и не обуславливающие никаких ограничений. Следовательно, могут быть использованы другие примеры осуществления настоящего изобретения и примеры внедрения, которые не выходят за пределы описанных здесь существенных признаков.