Шарнир промежуточный трехрядный

Полезная модель относится к области машиностроения, для соединения элементов сливо-наливных трубопроводов и может быть использована в нефтяной, нефтехимической, пищевой и газовой промышленности, в частности к шарниру промежуточному трехрядному, который предназначен для придания необходимых степеней свободы фланцевым трубопроводам, в устройствах, предназначенных для верхнего/нижнего налива/слива нефти, нефтепродуктов и других агрессивных и неагрессивных жидкостей в железнодорожные/автомобильные цистерны при осуществлении технологических процессов транспортировки продуктов.
Известно шарнирное соединение трубопроводов, 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, отличающееся тем, что шарики устанавливаются в сепаратор (RU 38036 U1, F16L 27/02, 20.05.2004).
Недостатком технического решения является: небольшая грузоподъемность данного шарнира. По заявлениям эксплуатирующих компаний, данный шарнир обладает одним существенным недостатком, а именно что при больших нагрузках на шарнир, его начинает закусывать. Если увеличивается длина смонтированного на шарнир трубопровода, либо на существующий трубопровод навешивается дополнительное оснащение, надежность и долговечность шарнира сильно снижается.
Известно шарнирное соединение трубопроводов, содержащее внутреннюю и внешнюю обоймы, при этом внешняя обойма состоит из разрезного кольца, корпуса, тарелки, раструба, и прикреплена к одному концу трубопровода, и охватывает внутреннюю обойму, прикрепленную к другому концу трубопровода, уплотнение и шарики, отличающееся тем, что шарнирное соединение имеет два ряда дорожек качения, в которые установлены шарики, а радиальное уплотнение шарнирного соединения установлено между внутренней обоймой и раструбом и состоит из фторопластового кольца, в канавках которого установлены резиновые уплотнительные кольца (RU 2488030 С1, F16L 27/00, 20.07.2013).
Основным недостатком указанного технического решения является следующее: Данная конструкция вваривается в систему трубопроводов и в случае ее заклинивания либо разгерметизации, необходимо производить громоздкий ремонт на объекте, а при выходе из строя какого-либо приварного компонента конструкции, придется производить замену ни только шарнира, но и частей трубопровода к которым шарнир приварен. Так же долговечность резиновых уплотнительных колец при такой конструкции шарнира в разы проигрывает эластичной манжете. При неизбежных радиальных и осевых люфтах данной конструкции, при вращении шарнира под нагрузкой, обязательно будет происходить неравномерный износ при трении наиболее нагруженного сегмента уплотнительных колец, что в свою очередь, рано или поздно, приведет к разгерметизации соединения и необходимости трудоемкого ремонта подвижного соединения. Две шариковые дорожки шарнира расположены близко друг к другу, что при значительных нагрузках на шарнир, которые создает консоль трубопровода, увеличивает имеющиеся люфты и соответственно износ уплотнительных колец, а также при этом увеличивается трение уплотнительных колец по обойме и как следствие ухудшается плавность хода подвижного соединения и его надежность и долговечность.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является шарнир промежуточный трехрядный, содержащий наружную обойму, выполненную с возможностью охватывания внутренней обоймы, шарики и герметичные уплотнения, во внутренней обойме выполнены три канавки, в двух из которых установлены шарики, образующие две шариковые дорожки, расположенные на осевом расстоянии друг от друга, величина которого прямопропорционально нагрузке на шарнир, а в наружной обойме выполнены отверстия для смазки и установки шариков (US 2009008934 A1, F16L 27/00, 08.01.2009).
Основным недостатком указанного технического решения является то, что указанный шарнир не позволяет принимать на себя большие радиальные нагрузки, что снижает надежность и долговечность шарнира.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание шарнира промежуточного трехрядного, не имеющего перечисленных недостатков известного уровня техники.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности и долговечности за счет легкого перемещения устройств без перекосов при значительных нагрузках в течение всего срока службы.
Добиться желаемого результата позволяют две шариковые дорожки, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки на шарнир и одной роликовой дорожки, которая принимает на себя большие радиальные нагрузки. Это позволяет увеличить нагрузку на шарнир и применять их с более тяжелыми трубопроводами, и улучшить, при этом, плавность вращения нагруженного устройства, а также увеличивает срок службы шарнира - долговечность, т.к. при перераспределении нагрузок на беговые дорожки шариков и роликов, уменьшается их износ и, соответственно, увеличивается срок службы всего шарнира. От величины нагрузки на шарнир мы увеличиваем или уменьшаем осевое расстояние между шариковыми беговыми дорожками. Чем больше нагрузка, тем больше и осевое расстояние между дорожками. В зависимости от нагрузки осевое расстояние между шариковыми беговыми дорожками варьируется от 15 мм на шарнирах, работающих на легких устройствах, до 90 мм на нагруженных опорных шарнирах. Обратим внимание, что данные положительные свойства конструкции шарнира с третьим рядом роликового подшипника, хорошо сказываются не только на плавности вращения шарнира, но и на долговечности уплотнительных манжет, используемых в шарнире. Шарнир при работе не перекашивает и как следствие это способствует медленному и равномерному износу уплотнительных манжет и соответственно увеличивается надежность и срок службы герметизирующего уплотнения шарнира - долговечность.
Указанные выше технические результаты взаимосвязаны между собой, и они в сумме обеспечивают достижение одного общего технического результата, а именно увеличение срока службы заявленного шарнира.
Технический результат полезной модели достигается тем, что шарнир промежуточный трехрядный, содержащий наружную обойму, выполненную с возможностью охватывания внутренней обоймы, шарики и герметичные уплотнения, во внутренней обойме выполнены три канавки, в двух из которых установлены шарики, образующие две шариковые дорожки, расположенные на осевом расстоянии друг от друга, величина которого прямопропорционально нагрузке на шарнир, а в наружной обойме выполнены отверстия для смазки и установки шариков, согласно полезной модели в третьей канавке установлены ролики, образующие роликовую дорожку.
Конструкция шарнира промежуточного трехрядного выполнена с двумя шариковыми дорожками и одной роликовой, обеспечивающих легкое перемещение устройств без перекосов в течение всего срока службы. Роликовая дорожка воспринимает значительные радиальные нагрузки, что позволяет значительно увеличить срок службы шарнира до его замены. Сочетание роликовых и шариковых подшипников обеспечивает высокую нагрузочную способность шарнира, что позволяет также увеличить срок службы шарнира. Также возможность увеличения или уменьшения осевого расстояния между шариковыми беговыми дорожками в зависимости от нагрузки от 15 мм до 90 мм обеспечивает увеличение срока службы шарнира. Две манжеты, одна из которых обеспечивает герметичность со стороны продукта, другая - защиту от атмосферных осадков и пыли. Пылезащита исключает попадание внутрь твердых частиц, что влияет на увеличение срока службы шарнира. Конструкция шарнира обеспечивает его внутреннюю и внешнюю герметичность. Монтаж шарнира на устройство производится фланцевыми соединениями, что позволяет производить его быструю замену.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где:
На фиг. 1 представлен общий вид шарнира промежуточного трехрядного.
На фиг. 2 представлен разрез шарнира промежуточного трехрядного.
Перечень позиций: 1 - обойма внутренняя, 2, 6 - манжета ЮНМ 01.00.99.01.003, 3 - обойма наружная, 4 - фланец, 5 - ролик, 7 - пробка, 8 - шарик, 9 - шайба.
Изобретение относится к шарнирным соединениям для труб, имеющим уплотнительные элементы, т.е. внутреннюю 1 и наружную 3 обойму с герметичными уплотнениями 2, 6 и крепежными фланцами 4 (расположение отверстий на фланцах соответствуют ГОСТ 33259-2015) на каждом конце трубы. Канавка, выполненная в наружной 3 обойме, предназначена для установки роликов 5. В канавке, выполненной во внутренней 1 обойме, устанавливаются шарики 8 через отверстия в наружной 3 обойме. Так же данные отверстия служат для пополнения консистентной смазки в процессе обслуживания шарнира. Отверстия закрываются пробками 7 с использованием шайб 9.
Герметичные уплотнения 2, 6 выполнены в виде уплотнительных манжет, установленных между внутренней и наружной обоймами, одна из которых обеспечивает герметичность со стороны продукта, другая - защиту от атмосферных осадков, что, в свою очередь, повышает надежность и долговечность заявленного шарнира, т.е. продлевает его срок службы за счет предотвращения попадания внешних факторов (различных включений и тому подобное) и протечек, которые могут повлиять на срок службы конструкции шарнира (шариковых и роликовых подшипников).
Роликовая дорожка воспринимает значительные радиальные нагрузки, что позволяет значительно увеличить срок службы шарнира до его замены. Сочетание роликовых и шариковых подшипников обеспечивает высокую нагрузочную способность шарнира, что также позволяет увеличить срок службы шарнира - долговечность.
Полезная модель не ограничивается вышеописанными примерами выполнения. Более того, оно охватывает различные формы выполнения, работающие по этому принципу. Например, можно изменить тип уплотнительной поверхности для установки прокладок разного размера, типа и материала. Это необходимо для обеспечения возможности применения данного шарнира с различными средами.
Шарнирное соединение применяется для труб, предназначенных, в частности, для транспортировки жидких и газообразных сред. На концах труб предусмотрены крепежные фланцы и уплотнения в местах контакта между фланцами.
Заявленный шарнир промежуточный трехрядный находится в едином собранном состоянии на складе завода-изготовителя.
Довольно продолжительное время ведется выпуск конструктивно подобных шарниров, но только с двумя шариковыми дорожками. Они хорошо себя зарекомендовали на устройствах, где к шарниру крепится трубопровод небольшой массы. При необходимости увеличить длину трубопровода, его диаметр, либо дооснастить трубопровод дополнительной оснасткой, что увеличивает массу трубопровода и соответственно нагрузку на шарнир, наши клиенты начали высказывать недовольство работой шарнира. Его закусывало и подклинивало. Для работы с устройством оператору необходимо было прилагать дополнительные усилия. Для решения этой проблемы и применили решение с двумя шариковыми дорожками и одной роликовой. Эксперимент доказал правильность такого решения, и сейчас практически все ответственные шарниры на изделиях заменены на данный вид, с двумя дорожками шариков и одной роликовой дорожкой.