БЫСТРОРАЗЪЕМНОЕ ПОДВИЖНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ

Полезная модель относится к раструбным соединениям, допускающим угловую подвижность труб, и может быть использована при сооружении сборно-разборных трубопроводов для транспортировки нефтепродуктов, газа и различных жидкостей.
Как показывает практика, эффективное функционирование трубопроводов зависит от уровня надежности и качества изготовления комплектующих, а прежде всего, соединений труб. Надежность сборно-разборных трубопроводов может быть обеспечена за счет применения соединений с увеличенной угловой подвижностью, обеспечивающих устойчивую эксплуатацию трубопровода в различных режимах силового нагружения.
Перед авторами стояла задача разработать быстроразъемное подвижное соединение, которое обеспечивало бы угловую подвижность труб, обладало бы высокой надежностью и простотой конструкции.
При просмотре научно-технической литературы и источников патентной информации были выявлены технические решения, частично решающие поставленную задачу.
В настоящее время распространено соединение труб, содержащее манжету и раструб с разрезным запорным кольцом, размещенным с зазором в пазу с эластичной прокладкой (SU 265635 А, МПК F16L 37/08, 1969 г).
Это соединение труб имеет малую угловую подвижность (до 2,0°), которая при определенных условиях эксплуатации, в результате возникающих предельных напряжений, может вызвать его разрушение.
Известно соединение труб, допускающее угловую подвижность до 15°, содержащее раструб с двумя пазами, в одном из которых установлено резиновое самоуплотняющееся кольцо, в другом - эластичная прокладка и стальное разрезное кольцо, шаровой элемент с двумя концентричными сферическими поверхностями (обеспечивающий подвижность до 15°), контактирующий поверхностью малого радиуса с резиновым самоуплотняющимся кольцом, а поверхностью большого радиуса с кольцевой манжетой, выполненной в виде кольца с наружным криволинейным выступом (RU 2191948 С2, МПК F16L 27/067, 2002 г.).
Несмотря на то, что конструкция соединения обеспечивает значительную угловую подвижность, процесс сборки данного соединения обусловлен большими трудозатратами по монтажу, так как выполненная в виде цельного кольца манжета устанавливается на тело трубы в заводских условиях перед приваркой шарового элемента к трубе, что требует специальной оснастки как при доставке труб на трассу, так и в процессе сборки соединения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является подвижное соединение труб, содержащее раструб с двумя пазами, в одном из которых установлено резиновое самоуплотняющееся кольцо, в другом - эластичная прокладка и стальное разрезное кольцо, шаровой элемент с двумя концентричными сферическими поверхностями, контактирующий поверхностью малого радиуса с резиновым самоуплотняющимся кольцом, а поверхностью большого радиуса с разъемной манжетой, выполненной в виде двух полуколец с возможностью обхвата сферы, при этом полукольца подвижно соединены между собой посредством серег, установленных на осях, и снабжены замковым устройством, выполненным в виде скобы-защелки, установленной на наружной усеченно-конической поверхности полуколец, при этом одна из сторон торцевой части манжеты оснащена внутренним выступом (RU 2234023 С1 МПК F16L 27/04, 10.08.2004).
Недостатком известной конструкции подвижного соединения труб является сложная конфигурация раструба (выполнен многоступенчатым, внутри которого размещен прямоугольный выступ, наличие на наружной поверхности раструба дополнительных пазов для установки монтажного инструмента и пр.), требующая значительных затрат при изготовлении в заводских условиях. Кроме того, разъемная манжета также имеет сложную усеченно-коническую форму, при этом по всей длине одна из сторон торцевой части оснащена внутренним выступом, выполненным перпендикулярно поверхности полуколец, что усложняет (увеличивает) трудозатраты при изготовлении и сборке соединения.
Технический результат полезной модели - сокращение трудоемкости при изготовлении конструкции и монтаже соединения, без снижения требований по надежности.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном подвижном соединении труб, содержащем раструб, имеющий прямоугольный кольцевой выступ, внутри которого размещено резиновое самоуплотняющееся кольцо, шаровой элемент с двумя концентричными сферическими поверхностями, контактирующий поверхностью малого радиуса с резиновым самоуплотняющимся кольцом, а поверхностью большого радиуса - с разъемной манжетой, выполненной в виде двух подвижно соединенных полуколец с замковым устройством, согласно полезной модели полукольца разъемной манжеты выполнены в сечении П-образной формы, одна из вертикальных сторон которой размещена непосредственно за прямоугольным кольцевым выступом раструба, а другая вертикальная сторона - по центру наружной сферической поверхности большого радиуса, при этом торцы вертикальных сторон разъемной манжеты повторяют форму наклонной части раструба и сферической поверхности большого радиуса шарового элемента, а также тем, что замковое устройство выполнено в виде эксцентричной защелки.
На фиг.1 представлено быстроразъемное подвижное соединение труб (в разрезе);
фиг.2 - то же (в сборе);
фиг.3 - разъемная манжета (общий вид);
фиг.4 - разрез по А-А фиг.3.
Сборно-разборный трубопровод состоит из отдельных труб, при этом на одной стороне трубы устанавливается раструб 1, на другой - шаровой элемент 3. Соединение труб включает в себя раструб 1 с резиновым самоуплотняющимся кольцом 2, шаровой элемент 3 с двумя концентричными сферическими поверхностями малого r и большого R радиусов, разъемную манжету 4 с замковым устройством 5.
Металлическая разъемная манжета 4 состоит из двух полуколец, выполненных в сечении симметричной П-образной формы (фиг.4), с проушинами для установки штифта 6, соединяющего полукольца между собой. Расстояние L между вертикальными сторонами разъемной манжеты 4 обеспечивает прочность конструкции соединения за счет плотного прилегания разъемной манжеты 4 к прямоугольному кольцевому выступу раструба 1 и сферической поверхности большого радиуса R шарового элемента 3. Рассчитывается L с учетом предельного угла β поворота труб в соединении, ширины h прямоугольного кольцевого выступа раструба 1 и большого радиуса R сферической поверхности шарового элемента 3 по следующей зависимости
L=h+Rcos2β,
Угол β поворота труб принимают равным до 15° (при наличии шарового элемента, имеющего две сферические поверхности).
Для повышения надежности соединения на торцах вертикальных сторон разъемной манжеты 4 выполнены закругления с радиусом R, которые позволяют устанавливать ее на наклонную часть раструба и сферическую поверхность большого радиуса шарового элемента 3 с возможностью скольжения. Удержание разъемной манжеты 4 на собранном соединении обеспечивается с помощью замкового устройства 5.
В качестве замкового устройства 5 применяется любое известное стандартное стягивающее приспособление, в предлагаемой модели используется эксцентриковая защелка.
Быстроразъемное подвижное соединение работает следующим образом. При монтаже соединения труб шаровой элемент 3 до упора вводят в раструб 1, при этом резиновое самоуплотняющееся кольцо 2 обжимает шаровой элемент 3 по сферической поверхности малого радиуса r, обеспечивая надежное уплотнение соединяемых труб. Разъемную манжету 4 размещают над раструбом 1 с введенным в него шаровым элементом 3, при этом за счет П-образной формы одну из вертикальных сторон разъемной манжеты 4 размещают непосредственно за прямоугольным кольцевым выступом раструба 1, а другую вертикальную сторону устанавливают по центру наружной сферической поверхности большого радиуса шарового элемента 3. После установки разъемной манжеты 4 над раструбом 1 и шаровым элементом 3 осуществляют стяжку ее полуколец с помощью эксцентриковой защелки 5.
В предложенной конструкции сохранена угловая подвижность труб, обеспечивающая надежность соединения при эксплуатации, которая позволит значительно сократить трудозатраты при изготовлении конструкции и монтаже соединения за счет упрощения конфигурации раструба 1 и выполнения разъемной манжеты с П-образным сечением.