ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ
PIPELINE HINGED JOINT

Изобретение относится к области машиностроения, для соединения элементов сливо-наливных трубопроводов и может быть использовано в нефтяной, нефтехимической, пищевой и газовой промышленности.
Известно шарнирное соединение трубопроводов (патент РФ №38036), имеющее в своем составе внутреннюю и внешнюю обоймы, внешняя обойма прикреплена к фланцу и обхватывает внутреннюю обойму, прикрепленную ко второму фланцу, уплотнение шарнирного соединения, шарики, установленные в сепаратор. Уплотнение шарнирного соединения закреплено пружинным кольцом и дополнительно защищено бандажной втулкой. Недостатком данного устройства является ненадежность уплотнения, а также то, что обеспечение угловых перемещений шарнирной пары осуществляется одним рядом элементов качения, высокая материалоемкость устройства.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, принятым в качестве прототипа, является шарнирное соединение трубопроводов (патент РФ №82810), имеющее в своем составе внутреннюю и внешнюю обоймы, уплотнение шарнирного соединения, шарики или ролики.
Недостатком этого технического решения является то, что его конструкция не в полной мере обеспечивает герметичность при внешнем осевом и радиальном нагружении вследствие, однорядной конструкции, перекоса внутренней и внешней обоймы и нарушении параллельности торцевых уплотнительных поверхностей фланцев, что снижает надежность устройства в целом.
Предложено шарнирное соединение трубопроводов, содержащее внутреннюю и внешнюю обоймы, внешняя обойма состоит из разрезного кольца, корпуса, тарелки, раструба и прикреплена к одному концу трубопровода и обхватывает внутреннюю обойму, прикрепленную к другому концу трубопровода, уплотнение и шарики.
Шарнирное соединение имеет два ряда дорожек качения, в которых установлены шарики.
Радиальное уплотнение шарнирного соединения установлено между внутренней обоймой и раструбом, и состоит из фторопластового кольца в канавках которого установлены резиновые уплотнительные кольца.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение прочности и герметичности соединения элементов трубопроводов за счет изменения условий обеспечения герметичности, снижение крутящего момента при вращении, с одновременным уменьшением массы шарнирного соединения и величины силового нагружения.
Данный технический результат достигается тем, что добавлен второй ряд дорожек качения, а уплотнение торцевого типа заменено на уплотнение радиального типа, менее подверженного влиянию перекосов осей противоположных трубопроводов, система уплотнений состоит из фторопластового кольца и двух резиновых колец, коэффициент трения которых по фторопласту гораздо ниже, чем по металлу, что уменьшает крутящий момент при взаимном вращении внутренней обоймы и раструба.
На фиг.1 представлено шарнирное соединение трубопроводов.
Шарнирное соединение состоит из установленных на трубах 1 и 2 соответственно внутренней обоймы 3 и раструба 4.
На внутренней обойме 3 выполнены 2 ряда канавок. Разрезное кольцо 5, имеющее 2 ряда внутренних канавок, установленное на внутреннюю обойму 3 образует 2 дорожки качения для установки шариков 6.
1
2
Для обеспечения необходимой жесткости и фиксации шарнирной пары, разрезное кольцо 5 фиксируется при помощи корпуса 7 и тарелки 8. На корпусе выполнено отверстие для установки масленки 9. Внешняя сторона корпуса 7 выполнена в виде фланца с 8 диаметрально равномерно расположенными отверстиями. Фиксация второй стороны разрезного кольца 5 обеспечивается тарелкой 8, охватывающей / диаметра внешней поверхности канавки разрезного кольца. Внешняя сторона тарелки 8 также выполнена в виде фланца с 8 диаметрально расположенными отверстиями.
Внутренняя обойма 3 в сборе с разрезным кольцом 5, корпусом 7, тарелкой 8 при помощи болтов или шпилек 15 соединяются с раструбом 4. Между раструбом 4 и внутренней обоймой 3 устанавливается радиальная система уплотнений, состоящая из фторопластового кольца 10 с установленными в пазах кольцами 11 и 12, выполненными из резины стойкой к перекачиваемым жидкостям. Со стороны корпуса 7 установлена резиновая манжета 13, закрепленная при помощи кожуха 14.
Сущность изобретения заключается в том, что:
На внутренней обойме 3, закрепленной на одном конце трубопровода 1 образованы 2 ряда накатанных, термоупрочненных беговых дорожек. Этим достигается простота и прочность.
Внешняя обойма в сборе, состоящая из раструба 4, закрепленного на конце трубопровода 2, разрезного кольца 5, корпуса 7 и тарелки 6, соединенных между собой болтами или шпильками 15, установлена на внутреннюю обойму 3. Взаимная фиксация внутренней и внешней обойм обеспечивается посредством шариков 6, установленных в двух дорожках качения, образованных разрезным кольцом 5 внешней обоймы и внутренней обоймой 3.
Внутренняя обойма 3 и внешняя обойма в сборе с установленными шариками 6 образуют шарнирную пару. Этим достигается высокая прочность соединения, точность изготовления и сборки.
Между внутренним прямолинейным цилиндрическим участком раструба 4 вешней обоймы и наружным прямолинейным цилиндрическим участком внутренней обоймы 3 размещено кольцо 10, изготовленное из материала с низким коэффициентом трения, в пазах которого установлены уплотнительные резиновые кольца 11 и 12. Этим достигается герметичность шарнирного соединения, надежность уплотнительной системы.
Шарнирное соединение работает следующим образом:
Внутренняя обойма 3 устанавливается на трубопроводе 1. Разрезное кольцо 5 устанавливается на внутреннюю обойму 3. Между внутренней обоймой и разрезным кольцом образуются 2 дорожки качения, в которые при помощи косого технологического разреза, расположенного на разрезном кольце, устанавливаются шарики 6.
Раструб 4 устанавливается на трубопроводе 2. При стыковке элементов 1 и 2 раструб 4 с установленным радиальным уплотнением 10 с уплотнительными кольцами 11, 12 соединяется с корпусом 7 и тарелкой 8 болтами или шпильками 15.
Корпус 7 и тарелка 8 фиксируют разрезное кольцо 5 на внутренней обойме, обеспечивают заданные рабочие размеры и необходимую прочность. Применение двух дорожек качения позволяет шарнирному соединению уменьшить напряжения в дорожках качения за счет распределения осевых и радиальных нагрузок.
Таким образом, трубопровод 1, закрепленный на внутренней обойме 3 и трубопровод 2, закрепленный на раструбе 4 свободно вращаются относительно друг друга в противоположные стороны.
Преимущество заявляемого изобретения перед известным выявлено в распределении и уменьшении напряжений, возникающих в беговых дорожках при осевых и радиальных нагрузках, снизить массу соединения и повысить надежность устройств, в которых оно используется.