УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ КОММУНИКАЦИЙ
DEVICE FOR CONNECTION OF COMMUNICATIONS

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться для соединения коммуникаций (например, трубопроводов), в частности при несовпадении осей оно позволяет компенсировать их смещение, а также угловые перекосы осей стыкуемых элементов.
Известно шарнирное соединение трубопроводов высокого давления по патенту РФ №2154223, кл. F16L 23/00, опубл. 10.08.2000 г., включающее резьбовой штуцер со сферической уплотнительной поверхностью, накидную гайку с опорной поверхностью, упорную шайбу со сферической упорной поверхностью и наконечник.
Данное соединение позволяет компенсировать угловые перекосы стыкуемых частей трубопроводов малых проходных сечений.
Недостатком такой конструкции является ограниченные функциональные возможности, т.к. компенсация осуществляется только во время сборки соединения, впоследствии оно остается неподвижным.
В качестве прототипа предлагаемого технического решения принято устройство для соединения коммуникаций с рабочими жидкостями по патенту ФРГ №3802632, кл. F16C 11/06, опубл. 10.08.89 г.
Известное устройство содержит корпус с соосной сферической проточкой, в которой установлен с возможностью углового перемещения сферический штуцер с осевыми каналами. Корпус состоит из трех частей: в двух соединенных между собой расположен сферический элемент штуцера, а третья закреплена на его хвостовике. Штуцер поджат в корпусе через кольцевые уплотнения.
Недостатком данного изобретения является сложность конструкции. Большое количество деталей влечет за собой при сборке применение большого количества уплотнений, что отрицательно сказывается на надежности устройства.
К тому же уплотнение, герметизирующее штуцер в корпусе, не обеспечивает полноценную герметизацию, что приводит к вытеканию рабочей текучей среды. Это повлекло усложнение конструкции, предусматривающее введение дополнительных элементов для слива излишков жидкости, образующихся вследствие недостаточной герметичности штуцера.
Кроме того, данное устройство предназначено для соединения линий коммуникаций, по которым осуществляется транспортировка текучих сред между потребителем и источником, но оно не может быть использовано для стыковки соединяемых коммуникаций.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в расширении эксплуатационных возможностей устройства с одновременным упрощением конструкции.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в следующем:
- соединение коммуникаций путем стыковки при несоосности стыкуемых элементов, в т.ч. в труднодоступных местах без непосредственного участия человека;
- обеспечение надежной герметизации соединяемых элементов;
- возможность транспортировки по соединенным коммуникациям текучей среды под высоким давлением при температуре окружающей среды от -50°С до +50°С;
- возможность многоразового использования устройства.
Для решения указанной задачи и достижения технического результата в известном устройстве для соединения линии коммуникаций, содержащем корпус с выполненной в нем соосной сферической проточкой, в которой установлен с возможностью углового перемещения относительно продольной оси корпуса сферический штуцер с осевым каналом, поджатый в корпусе через кольцевое уплотнение,
согласно изобретению
в корпусе выполнена вторая сферическая проточка, соосная с первой и сообщающаяся с ней, в которой с возможностью углового перемещения относительно продольной оси корпуса установлен второй сферический штуцер с осевым каналом и конусной фаской на внешнем торце. Штуцеры поджаты в корпусе гайками с рабочей сферической поверхностью и конической проточкой с расширением к внешнему торцу. В корпусе выполнены опорные элементы, с которыми взаимодействуют выступы на внешних поверхностях гаек. Уплотнение сферических штуцеров в корпусе осуществлено путем поджатия гайкой резинового кольца через фторопластовое кольцо.
Расположение в одном цилиндрическом корпусе двух сферических штуцеров таким образом, что точки пересечения осей сфер штуцеров совпадают с осью цилиндрического корпуса, позволяет при угловых перемещениях штуцеров скомпенсировать отклонения осей двух стыкуемых элементов соединяемых коммуникаций.
Выполнение в корпусе двух соосных сферических проточек, сообщающихся между собой, и установка в них сферических штуцеров с осевыми каналами позволяют соединить объемы стыкуемых коммуникаций и осуществить транспортировку рабочей среды в приемное устройство.
Сферические штуцеры в сферических проточках корпуса фиксируются гайками с рабочими сферическими поверхностями. Оси сферических поверхностей гаек и сферических проточек корпуса совпадают, и создается единое сферическое пространство, в котором заключен сферический штуцер. Для ограничения усилия поджатия штуцеров в корпусе выполнены опорные элементы, с которыми взаимодействуют выступы на внешней поверхности гаек. При этом обеспечивается необходимое и достаточное усилие поджатия сферических штуцеров и свободного осевого вращения штуцера в корпусе. А коническая проточка с расширением к внешнему торцу гайки создает дополнительную степень свободы вращения - угловое перемещение сферического штуцера, что облегчает операцию совмещения стыкуемых элементов соединяемых коммуникаций.
Конусная фаска на внешнем торце второго штуцера функционально является заходной и облегчает стыковку с приемным устройством, на котором для надежности тоже предполагается выполнение конической заходной фаски. Выполнение данного условия позволяет значительно облегчить стыковку, а фаски выступают гарантом того, что стыковка состоится.
Для герметизации сферических штуцеров в корпусе используются кольцевые уплотнения, состоящие из резинового и фторопластового колец, и обеспечивается герметизация путем поджатия резинового кольца через фторопластовое кольцо. Фторопластовое кольцо является защитным и предохраняет резиновое кольцо от механических повреждений при сборке устройства. При прохождении текучих сред через устройство под давлением фторопластовое кольцо предохраняет резиновое кольцо от его «затекания» в полости между гайкой и корпусом, гайкой и штуцером. Таким образом обеспечивается надежная герметизация сферических штуцеров в корпусе.
Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволяет не только соединить коммуникации для транспортировки рабочей среды, но и осуществить стыковку этих коммуникаций даже при несоосности стыкуемых элементов. Причем с помощью заявляемого устройства возможна стыковка и в местах, недоступных для вмешательства человека. При этом обеспечивается надежная герметизация стыкуемых коммуникаций. Незначительное количество элементов, входящих в устройство, обеспечивает его надежность, простоту сборки и разборки, возможность многоразового использования.
На фигуре 1 изображен общий вид заявленного устройства.
На фигуре 2 изображен общий вид заявленного устройства со стыкуемым элементом при условии, что оси стыкуемых частей смещены.
На фигуре 3 изображен общий вид заявленного устройства при условии, что оси стыкуемых частей расположены под углом.
Устройство для соединения коммуникаций (фиг.1) включает корпус 1 со сферическими проточками 2, в которые установлены сферические штуцеры 3 и 4. Уплотнение штуцеров в корпусе осуществляется с помощью резиновых колец 5 и фторопластовых колец 6. Штуцеры 3 и 4, резиновые кольца 5 с фторопластовыми кольцами 6 поджимаются в корпусе с помощью гаек 7. Усилия поджатия ограничиваются опорным элементом 8 в корпусе 1 и выступом 9 на внешней поверхности гайки 7. Стопорение гайки 7 осуществляется кернением. Штуцер поджимается сферической поверхностью 10 гайки 7, а резиновые кольца 5 с фторопластовыми кольцами 6 поджимаются торцом 11 гайки 7. На штуцере 4 расположены уплотнительные кольца 12, обеспечивающие герметизацию стыковки, а на его внешнем торце выполнена конусная фаска 13. На фиг.2 показан приемный элемент 15 с заходной конусной фаской 14.
Работа устройства осуществляется следующим образом. При стыковке штуцер 4 заходной фаской 13 контактирует с заходной фаской 14 приемного элемента 15 (см. фиг.2). Далее, при продолжении поступательного движения штуцера 4 в приемный элемент 15 штуцер 4 заходит в приемный элемент 15 на сколько это предусмотрено конструкцией сборки устройства с приемным элементом 15. В том случае, если ось штуцера 3 не совпадает с осью приемного элемента 15 (фиг.2-3), корпус 1 поворачивается на штуцерах 3 и 4 и занимает нужное положение, в то время как штуцер 3 должен занять свое окончательное положение.
Проведена экспериментальная проверка работоспособности устройства. Результаты показали, что устройство обеспечивает компенсацию смещения осей при стыковке, а также оно устойчиво к климатическим воздействиям. Герметичность устройства сохраняется при давлении, достигающем 2000 атмосфер (возможности установки, на которой проводились испытания).