УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШАРНИРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к соединительным узлам при монтаже и ориентации труб временных трубопроводов высокого давления, связывающих между собой насосные установки с устьевой арматурой скважин при гидропескоструйной перфорации, гидроразрыве пластов, цементировании скважин в процессе бурения, капитального ремонта и т.п.
Известно колено транспортного трубопровода, содержащее входной и выходной патрубки, соединенные с трубопроводами и центральным цилиндрическим патрубком с возможностью изменения угла между ними, причем центральный цилиндрический патрубок выполнен в виде гибкого гофрированного цилиндра, включающего полые резинокордные торы, соединенные между собой по усилительным элементам и закрепленные с торцов цилиндра к фланцам трубопроводов посредством соединительных элементов [авт. свид. SU №1399568, 1988 г.].
Недостатками данной конструкции являются недостаточно высокие эксплуатационные характеристики, не позволяющие применять ее для соединения трубопроводов с большим внутренним давлением, для быстросборных соединений при прокладке временных трубопроводов, а также малый ресурс.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является колено шарнирное, выбранное в качестве прототипа. Колено шарнирное содержит два идентичных литых колена, одни концы которых соосно соединены между собой замково-поворотным узлом, на других концах закреплены присоединительные элементы. Замково-поворотный узел состоит из муфты, на внутренней поверхности которой выполнено по меньшей мере два ряда параллельных канавок полукруглой формы, ответно которым аналогичные канавки выполнены на хвостовых частях литых колен. Колено шарнирное снабжено дополнительно еще двумя идентичными замково-поворотными узлами, с помощью которых другие концы соответствующих литых колен соединены с присоединительными элементами, на хвостовых частях которых выполнены канавки, ответные канавкам на внутренней поверхности муфты замково-поворотного узла. Канавки заполнены шариками, помещенными туда через сквозные отверстия в корпусе муфты, заглушенные пробками, зафиксированными стопорными пружинами [свид. на полезн. модель RU №24261, 2002 г.].
Недостатком колена-прототипа является его конструктивная сложность, обусловленная наличием двух идентичных замково-поворотных узлов, с помощью которых другие концы соответствующих литых колен соединены с присоединительными элементами. Кроме того, эти узлы имеют достаточно высокую технологическую сложность изготовления, и нередко функционально излишни.
Задача - упрощение конструкции и повышение надежности в эксплуатации, а также повышение запаса прочности колена с одновременным уменьшением его себестоимости.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для шарнирного соединения труб, содержащем два идентичных колена, одни концы которых соосно соединены между собой замково-поворотным узлом,, содержащим муфту, на внутренней поверхности которой выполнены, по меньшей мере, две параллельные канавки полукруглой формы, ответно которым аналогичные канавки выполнены на хвостовых частях колен, канавки заполнены шариками, в отличие от прототипа, на других концах колен выполнены присоединительные элементы: конус на одном и гнездо конуса на другом, причем конус снабжен накидной гайкой, установленной через упор, зафиксированной стопорным кольцом и снабженной внутренней соединительной трапецеидальной резьбой, а гнездо конуса снабжено наружной соединительной трапецеидальной резьбой и имеет на внутренней поверхности канавку для установки уплотнения. (Вариант 1)
Вариант 2 Решение поставленной задачи может достигаться тем, что в устройстве для шарнирного соединения труб, содержащем два идентичных колена, одни концы которых соосно соединены между собой муфтой, представляющей собой замково-поворотный узел, на внутренней поверхности которой выполнены, по меньшей мере, две параллельные канавки полукруглой формы, ответно которым аналогичные канавки выполнены на хвостовых частях колен, канавки заполнены шариками, в отличие от прототипа на другом конце одного колена выполнен конус, снабженный накидной гайкой, установленной через упор, зафиксированной стопорным кольцом и снабженной внутренней соединительной трапецеидальной резьбой, а на другом конце другого колена с помощью второго замково-поворотного узла закреплен присоединительный элемент в виде гнезда, для чего на хвостовых частях конца колена и гнезда конуса выполнены канавки, ответные канавкам на внутренней поверхности муфты замково-поворотного узла, канавки заполнены шариками, при этом гнездо конуса снабжено наружной трапецеидальной соединительной резьбой и имеет на внутренней поверхности канавку для установки уплотнения.
Вариант 3 Для решения поставленной задачи в устройстве для шарнирного соединения труб, содержащем два идентичных колена, одни концы которых соосно соединены муфтой, представляющей собой замково-поворотный узел, на внутренней поверхности которой выполнены, по меньшей мере, две параллельные канавки полукруглой формы, ответно которым аналогичные канавки выполнены на хвостовых частях колен, канавки заполнены шариками, в отличие от прототипа, на другом конце одного колена с помощью второго замково-поворотного узла закреплен присоединительный элемент в виде конуса, снабженного накидной гайкой, с внутренней соединительной трапецеидальной резьбой, для чего на хвостовых частях конца колена и конуса выполнены канавки, ответные канавкам на внутренней поверхности муфты замково-поворотного узла, канавки заполнены шариками, а на другом конце другого колена выполнено гнездо конуса, снабженное наружной трапецеидальной соединительной резьбой и имеющее на внутренней поверхности канавку для установки уплотнения.
Для решения поставленной задачи колена выполнены кованными (методом штамповки).
При анализе патентной и научно-технической литературы авторами не обнаружено решений, полностью совпадающих с заявляемым, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна». В то же время заявляемое решение не вытекает с очевидностью их уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
На фиг.1 представлен общий вид устройства для шарнирного соединения труб (1-й вариант). На фиг.2 представлен общий вид устройства для шарнирного соединения труб (2-й вариант). На фиг.3 представлен общий вид устройства для шарнирного соединения труб (3-й вариант).
Устройство для шарнирного соединения труб (см. фиг.1) состоит из двух идентичных колен 1 скругленной Г-образной формы, одни концы которых соединены соосно замково-поворотным узлом 2, содержащим муфту 3, на внутренней поверхности которой выполнены, по меньшей мере, две параллельные канавки 4 полукруглой формы, ответно которым аналогичные канавки 5 выполнены на хвостовых частях колен 1. Канавки заполнены шариками 6. Установка и фиксация шариков осуществляется также как и в прототипе. На других концах колен выполнены присоединительные элементы: конус 7 на одном и гнездо конуса 8 на другом. Конус снабжен накидной гайкой 9, установленной через упор 10 и зафиксированной стопорным кольцом 11. На внутренней поверхности накидной гайки выполнена соединительная трапецеидальная резьба 12. Гнездо конуса 8 снабжено наружной трапецеидальной соединительной резьбой 13 и имеет на внутренней поверхности канавку 14 для установки уплотнения.
Второй вариант устройства для шарнирного соединения труб также состоит из двух идентичных колен 1 скругленной Г-образной формы, одни концы которых соединены соосно замково-поворотным узлом 2, содержащим муфту 3, на внутренней поверхности которой выполнены, по меньшей мере, две параллельные канавки 4 полукруглой формы, ответно которым аналогичные канавки 5 выполнены на хвостовых частях колен 1. Канавки заполнены шариками 6. На другом конце одного колена выполнен присоединительный элемент - конус 7, снабженный накидной гайкой 8, установленной через упор 9, и зафиксированной стопорным кольцом 10. На внутренней поверхности накидной гайки 8 выполнена соединительная трапецеидальная резьба 11. На другом конце другого колена с помощью второго замково-поворотного узла 12 закреплен присоединительный элемент в виде гнезда конуса 13 для чего на хвостовых частях конца колена 1 и гнезда конуса 13 выполнены канавки 14, ответные канавкам 15 на внутренней поверхности муфты 16 замково-поворотного узла, канавки заполнены шариками 17. Гнездо конуса снабжено наружной трапецеидальной соединительной резьбой 18 и имеет на внутренней поверхности канавку 19 для установки уплотнения.
Третий вариант устройства для шарнирного соединения труб также состоит из двух идентичных колен 1 скругленной Г-образной формы, одни концы которых соединены соосно замково-поворотным узлом 2, содержащим муфту 3, на внутренней поверхности которой выполнены, по меньшей мере, две параллельные канавки 4 полукруглой формы, ответно которым аналогичные канавки 5 выполнены на хвостовых частях колен 1. Канавки заполнены шариками 6. На другом конце одного колена с помощью второго замково-поворотного узла 7 закреплен присоединительный элемент в виде конуса 8, для чего на хвостовых частях конца колена 1 и конуса 8 выполнены канавки 9, ответные канавкам 10 на внутренней поверхности муфты 11 замково-поворотного узла 7, канавки заполнены шариками 12, Конус снабжен накидной гайкой 13. На внутренней поверхности накидной гайки 13 выполнена соединительная трапецеидальная резьба 14. На другом конце другого колена выполнено гнездо конуса 15, снабженное наружной трапецеидальной соединительной резьбой 16 и имеющее на внутренней поверхности канавку 17 для установки уплотнения.
Для обеспечения более полного решения поставленной задачи колена 1 выполнены кованными (методом штамповки), что позволяет исключить появление технологических раковин и других дефектов литья, снижающих порог допустимых давлений в сооружаемом трубопроводе, что имело место в прототипе.
Заявляемое устройство для шарнирного соединения труб используется следующим образом. На концах соединяемых труб имеются соединительные элементы (конус и гнездо конуса), ответные конусу и гнезду конуса на концах колена. С помощью накидных гаек конуса соединяют усилием руки части временного трубопровода.
Благодаря исключению избыточных функциональных возможностей, не задействованных на конкретном участке монтируемого трубопровода (в виде лишних замково-поворотных устройств) и вариантности исполнения заявляемого устройства снижается его себестоимость, трудоемкость изготовления, вес и повышается надежность. Повышению надежности служит также переход от литья к штамповке при производстве колен.