ТРУБНОЕ СОЕДИНЕНИЕ С ИЗМЕНЯЕМЫМ УГЛОМ
PIPE CONNECTION WITH VARIABLE ANGLE

Настоящее изобретение относится к трубному соединению с изменяемым углом, содержащему первое трубное звено, образующее первую центральную ось и содержащую закраину, расположенную наклонно относительно первой центральной оси, второе трубное звено, образующее вторую центральную ось и содержащую концевой фланец, расположенный наклонно относительно второй центральной оси, при этом закраина и концевой фланец образуют ось вращения, и средства для прижатия закраины к концевому фланцу, выполненные таким образом, что они обеспечивают вращение закраины и концевого фланца на 360° вокруг оси вращения.
Трубное соединение с изменяемым углом приведенного выше типа известно из документа AU-A-4896369.
Из документа FR-A-1469425 известно, например, трубное соединение с изменяемым углом, содержащее первое и второе трубные звенья, каждое из которых содержит концевую закраину. Трубное соединение имеет дополнительно два подвижных фланца, которые являются отдельными элементами закраин и которые предназначены для прижатия закраин друг к другу посредством болтов. Это соединение состоит из большого количества составных частей, поэтому оно является сложным при изготовлении и дорогостоящим при сборке.
Задачей изобретения является создание трубного соединения с изменяемым углом, которое является экономичным в изготовлении и простым при сборке, обеспечивает надежную герметичность и позволяет производить постоянные угловые изменения при разных возможностях подключения к свободным концам трубного соединения.
Поэтому объектом изобретения является трубное соединение указанного выше типа, в котором, по меньшей мере, одно из трубных звеньев имеет свободный конец, снабженный, по меньшей мере, одной первой серией выступов, направленных радиально наружу относительно центральной оси трубного звена, причем это трубное звено содержит съемный фланец, снабженный углублением для введения в него каждого из выступов первой серии и предназначенный для подключения трубного соединения к смежному элементу трубопровода посредством механического или фланцевого соединения, при этом съемный фланец выполнен с возможностью поворота в угловом диапазоне, задаваемом двумя первыми, последовательно расположенными выступами.
Согласно предпочтительным вариантам выполнения трубное соединение согласно изобретению характеризуется одним или несколькими из следующих признаков:
- каждое углубление выполнено с возможностью размещения в нем соединительного элемента при соединении съемного фланца с накладываемым контрфланцем или с фланцем смежного элемента трубопровода;
- соединительный элемент выполнен в виде болта;
- свободный конец содержит дополнительно второй упор на участке между первой серией выступов и закраиной или концевым фланцем, в частности, вторую серию выступов, расположенных на окружности в одну линию с выступами первой серии;
- трубное соединение имеет прямолинейную конфигурацию, при которой первая и вторая оси совмещаются, а также изогнутую конфигурацию, при которой первая и вторая оси являются секущими;
- средства прижатия содержат, по меньшей мере, один соединительный сегмент, предназначенный для прижатия к поверхности закраины, обращенной в сторону от концевого фланца, и, по меньшей мере, один зажимной элемент, в частности, винт, для прижатия каждого соединительного сегмента к закраине, при этом в концевом фланце выполнены сквозные отверстия, через которые пропущены прижимные элементы, причем концевой фланец закреплен на втором трубном звене, образуя с ним жесткое соединение, а каждый зажимной элемент проходит радиально относительно оси вращения полностью до наружной поверхности закраины;
- концевой фланец имеет форму многоугольника, в частности, шестиугольника;
- соединительный сегмент частично имеет форму многоугольника, ответную форме многоугольника концевого фланца;
- соединительный сегмент имеет толщину, превышающую толщину стенки концевого фланца;
- концевой фланец содержит юбку, охватывающую, по меньшей мере, частично зажимные средства и закраину;
- трубное соединение содержит средства индикации, показывающие относительное положение между первой и второй центральными осями;
- средства индикации содержат шкалу, неподвижную относительно второго трубного звена, и индикатор, закрепленный на первом трубном звене;
- трубное соединение содержит сальник между первым и вторым трубными звеньями, а также первый упор для ограничения сжатия сальника;
- первое трубное звено содержит направляющее ребро, расположенное соосно с первой центральной осью, а второе трубное звено имеет выступ, который является ответным по отношению к направляющему ребру и в который это ребро заходит;
- трубное соединение содержит ручку, а концевой фланец имеет прямолинейную кромку, расположенную радиально относительно второй центральной оси напротив рукоятки.
Подробнее изобретение поясняется в приводимом ниже описании, служащем только в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлено:
фиг.1 - вид в перспективе трубного соединения с изменяемым углом согласно изобретению, изогнутая конфигурация;
фиг.2 - вид сбоку трубного соединения согласно изобретению, подключенному к смежным элементам трубопровода, прямолинейная конфигурация;
фиг.3 - вид в разрезе по III-III на фиг.2;
фиг.4 - трубное соединение на фиг.2 в продольном разрезе;
фиг.5 - трубное соединение на фиг.2, вид по центральной оси охватываемого трубного звена;
фиг.6 - вид в перспективе на монтажный фланец, используемый в трубном соединении, согласно изобретению;
фиг.7 - вид сбоку на трубное соединение в сборе, изогнутая конфигурация;
фиг.8 - вид в перспективе на весь узел на фиг.7.
На фиг.1 показано трубное соединение с изменяемым углом согласно изобретению, обозначенное в целом позицией 2.
Трубное соединение 2 содержит первое охватываемое трубное звено 4, второе охватывающее трубное звено 6 и средства 8 для прижатия первого звена 4 ко второму звену 6. Трубные звенья 4 и 6 состоят из твердого материала, в частности, чугуна.
Первое трубное звено 4 образует первую центральную ось Х-Х и содержит кольцевую закраину 10, расположенную наклонно по отношению к центральной оси Х-Х, образуя с этой осью угол 22,5°. Второе трубное звено 6 образует вторую центральную ось У-У и содержит концевой фланец 12, расположенный наклонно по отношению к центральной оси У-У, образуя с ней угол 22,5°. Концевой фланец 12 закреплен, в частности, жестко на втором трубном звене 6. Как показано на фиг.1, концевой фланец 12 имеет форму многоугольника, в данном случае шестиугольника, и образует прямолинейную кромку 16.
Закраина 10 и концевой фланец 12 прижаты друг к другу и образуют вместе ось вращения Z-Z. Трубные звенья 4 и 6 могут поворачиваться без ограничения одно по отношению к другому вокруг оси Z-Z, изменяя таким образом угол наклона осей Х-Х и У-У от 0 до 45° и позволяя занимать любое угловое положение в этом диапазоне.
Трубное звено 6 содержит дополнительно ручку 18, один конец которой закреплен на концевом фланце 12, а второй - на основном участке трубного звена 6. Ручка 18 располагается на стороне, противоположной прямолинейной кромке 16 таким образом, что при укладке трубного соединения 2 на почву ручка 18 оказывается обращенной вверх. Это облегчает пользование трубным соединением 2.
Кроме того, в концевом фланце 12 выполнены сквозные отверстия 20, расположенные параллельно оси вращения Z-Z.
Средства 8 прижима содержат два соединительных сегмента 22 из твердого материала, например чугуна, прижимаемые к поверхности закраины 10, обращенной в сторону от концевого фланца 12, а также стяжные винты 24 для прижатия обоих соединительных сегментов 22 к закраине 10. Винты 24 могут быть заменены на болты, но тогда потребуются два затяжных ключа.
Стяжные винты 24 пропускают через отверстия 20 и заворачивают в нарезные отверстия 26 соединительных сегментов 22. Стяжные винты 24 располагаются радиально относительно оси вращения Z-Z и проходят полностью до наружной стороны закраины 10, обеспечивая без ограничения поворот закраины 10 и концевого фланца 12 на 360° вокруг оси Z-Z.
В целом каждый соединительный сегмент 22 имеет частично форму многоугольника, которая является ответной форме многоугольника концевого фланца 12. Кроме того, между обоими соединительными сегментами 22 имеется два зазора 28, благодаря которым экономится материал и снижается вес трубного соединения 2.
Как показано, в частности, на фиг.4, соединительные сегменты 22 имеют толщину Е, измеренную в направлении оси вращения Z-Z, которая превышает толщину е концевого фланца 12, измеренную по оси вращения Z-Z. Такие признаки обеспечивают значительную жесткость соединения и ограничивают вес трубного соединения.
Предпочтительно, чтобы соединительные сегменты 22 содержали на стороне охватываемого звена 4 шкалу 29А, которая в сочетании с неподвижной меткой 29В, жестко закрепленной на охватываемом звене 4, позволяет производить точную угловую регулировку.
Кроме того, концевой фланец 12 содержит шестиугольную юбку 30, которая охватывает соединительные сегменты 22 и закраину 10. Юбка 30 закрывает по оси, по меньшей мере, частично соединительные сегменты 22 и закраину 10, являясь при этом упором для сегментов 22. Кроме того, юбка 30 предохраняет соединительные сегменты 22 и закраину 10 от загрязнений и придает жесткость концевому фланцу 12.
Как показано на фиг.3, соединение 2 с изменяемым углом дополнительно содержит тороидальный сальник 32, выполненный из эластомерного материала и расположенный между концевым фланцем 12 и закраиной 10 (см. фигуры 3, 4). Сальник 32 заключен в углубление 34, ограниченное первым внутренним заплечиком 36 на концевом фланце 12 и наружным заплечиком 38, связывающим закраину 10 с концевым отрезком 40 охватываемого трубного звена 4, за счет чего предупреждается риск вытеснения сальника 32.
Углубление 34, в котором заперт сальник 32, обеспечивает также сжатие эластомера сальника 32 благодаря контакту с металлической поверхностью, необходимое для прижатия закраины 10 охватываемого звена 4 к радиальной поверхности напротив концевого фланца 12 охватывающего звена 6, что исключает любой риск разрушения сальника 32 вследствие чрезмерного сжатия эластомера. Таким образом закраина 10 и концевой фланец 12 образуют упор, ограничивающий сжатие сальника 32 и предупреждающий его повреждение.
Расположение сальника 32 обеспечивает ему эффект автоклава, поскольку герметичность возрастает с ростом давления жидкости, движущейся внутри трубного соединения.
Кроме того, присоединительный конец охватывающего звена 6 также содержит второй внутренний заплечик 42, расположенный радиально дальше внутрь, чем заплечик для размещения тороидального сальника 32, причем второй заплечик 42 служит опорной поверхностью для смежного концевого участка 40 охватываемого звена 4 для придания направления при повороте охватываемого звена 4 вокруг охватывающего звена 6.
Трубное соединение согласно изобретению представляет собой универсальный тип, так как оно обеспечивает разные возможности для присоединения каждого из свободных концов 44, 46 трубных звеньев 4, 6 к смежным элементам трубопровода. Таким образом, каждый свободный конец 44, 46 позволяет производить на выбор:
- либо фланцевое герметичное соединение с элементом трубопровода, содержащим концевой фланец, таким, например, как запорная задвижка,
- либо механическое соединение с накладываемым контрфланцем для герметичного соединения, при необходимости с запиранием, производимое с элементом трубопровода, содержащим гладкий или ровный конец, например трубой,
- либо автоматическое соединение при герметичной сборке, при необходимости с запиранием, производимое с элементом трубопровода, содержащим гладкий или ровный конец, например трубой.
Точнее говоря, свободный конец 44, 46 каждого трубного звена 4, 6 содержит две серии радиально направленных наружу выступов, используемых при монтаже съемного фланца. В данном случае первая серия состоит из четырех первых выступов 48, вторая серия - из четырех вторых выступов 50, которые смещены по оси относительно первых выступов 48 в направлении к закраине 10 и фланцу 12, но на окружности расположены по одной линии с ними (см. фиг.1).
Съемный кольцевой фланец 52 (фиг.6) из твердого материала, например чугуна, снабжен четырьмя углублениями 54, открытыми радиально внутрь относительно центральной оси А-А. Углубления 54 предназначены для захода в них первых четырех выступов 48 для соединения штыкового типа и для последующего размещения болтов 56 для соединения съемного фланца 52 с неподвижным или съемным фланцем (фланцевое соединение) или с подвижным контрфланцем (механическое соединение) смежного элемента трубопровода. Сборка производится следующим образом. После заведения первых четырех выступов 48 съемный фланец 52 поворачивают по оси А-А настолько, чтобы углубления 54 не совпадали более с первьми четырьмя выступами 48 и чтобы вторые выступы 50 образовали осевой упор, фиксирующий таким образом фланец 52 в смещенном положении и препятствующий скольжению последнего в сторону центральной части трубного соединения 2. Затем через углубления 54 съемного фланца 52 заводят болты 56 для жесткого крепления этого фланца со свободным концом 44 или 46 трубного соединения.
Таким образом, съемный фланец 52 более не может быть демонтирован, пока болты 56 находятся в углублениях 54.
На фигурах 2, 4 показан пример выполнения, в котором трубное соединение 2 имеет прямолинейную конфигурацию, при которой оси Х-Х и У-У трубных звеньев 4, 6 являются совмещенными. Свободный конец 44 трубного звена 4 соединен с гладким концом элемента 58 трубопровода посредством механического соединения 60. Свободный конец 46 трубного звена 6 соединен с элементом 62 трубопровода посредством фланцевого соединения 64. Элемент 62, такой, как запорная задвижка или фланцевое соединение, частично показан на фиг.2 и снабжен неподвижным монтажным фланцем 66.
При механическом соединении 60, показанном на фиг.4, герметичность достигается посредством сальника 68 из эластомера, сжатого между наружной поверхностью гладкого конца элемента 58, концевым участком 44 трубного соединения 2 и усеченно-конической внутренней поверхностью контрфланца 70 из твердого материала, а именно, чугуна, охватывающего гладкий конец элемента 58. Контрфланец 70 соединен со съемным фланцем 52 трубного соединения 2 с помощью болтов 56, затяжка которых позволяет притянуть по оси опорный фланец 70 к трубному соединению 2 и таким образом сжать сальник 68.
В случае применения фланцевого соединения 64 плоское уплотнительное кольцо 72 из эластомера расположено между концевым участком 46 трубного соединения 2 и неподвижным соединительным фланцем 66, жестко связанным с соединяемым элементом 62 трубопровода, при этом герметичность соединения достигается осевым сжатием кольца 72 при затяжке болтов 56, соединяющих неподвижный монтажный фланец 66 элемента 62 трубопровода со съемным фланцем 52 трубного соединения 2.
На фиг.4, на которой показан вид в разрезе, можно видеть также внутренние канавки 76, 78 на обоих концах 44, 46 трубного соединения 2, которые при автоматическом соединении служат для размещения в них сальника (не показан), снабженного в случае необходимости запирающими вставками.
При введении гладкого конца элемента 58 в конец 44 трубного соединения 2, снабженного указанным сальником, происходит радиальное сжатие эластомера, обеспечивающее герметичность соединения. Если наряду с герметичностью необходимо также обеспечить запирание при автоматическом соединении, то для этого необходимо заменить традиционный сальник на сальник с запирающими вставками, утопленными в эластомере и содержащими внутренние зубцы, такой сальник сам по себе известен (см., например, ЕР 526373); зацепляясь за наружную поверхность гладкого конца, металлические вставки препятствуют разъединению между гладким концом и трубным соединением под действием осевых усилий, стремящихся разъединить эти оба элемента.
Согласно предпочтительному варианту выполнения при необходимости запирания механического соединения достаточно заменить сальник на другой с запирающими металлическими вставками, зацепляющимися с наружной поверхностью гладкого конца. Предпочтительно, чтобы контрфланец 70, охватывающий сальник, был временно установлен на трубном соединении, создавая таким образом «готовое к установке» устройство; позже на строительной площадке потребуется только завести гладкий конец в трубное соединение и произвести окончательную затяжку болтов для обеспечения герметичного соединения, это существенно облегчит сборку трубного соединения.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения можно заменить один из съемных фланцев 52 трубного соединения 2 неподвижным фланцем, жестко связанным с одним из свободных концов 44, 46 трубного соединения, что позволит выполнить механические соединения с запиранием или без него, а также фланцевые соединения. Однако решение, предусматривающее съемный фланец, является оптимальным, так как оно позволяет, используя поворот съемного фланца в угловом диапазоне, ограниченном двумя первыми, последовательно расположенными выступами, расположить по одной линии отверстия съемного фланца с отверстиями смежного элемента трубопровода, требующего точное расположение на грунте, такого, как запорная задвижка, тяга управления которой должна располагаться практически вертикально для точной регулировки положения трубного соединения относительно положения смежного элемента трубопровода.
В данном случае, в описываемом примере выполнения первые выступы 48 разнесены между собой на около 80° и съемный фланец 52 может, следовательно, поворачиваться вокруг своей оси А-А на около 80°, что позволяет, например, совмещать углубления 54 съемного фланца 52 с отверстиями под болты на неподвижном фланце, жестко связанным с концом смежного элемента трубопровода.
Поэтому кроме свободы вращения трубчатых звеньев 4, 6 на 360° относительно друг друга, обеспечиваемой центральным соединением обоих трубных звеньев 4, 6, съемный фланец 52 может также свободно поворачиваться в значительном угловом диапазоне вокруг одного из свободных концов, по меньшей мере, одного трубного соединения, что дополнительно повышает возможность сборки и регулировки трубного соединения и смежного элемента трубопровода, требующего высокой точности расположения.