УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ С ГЛАДКИМИ КОНЦАМИ

Полезная модель относится к устройствам для соединения труб с гладкими концами и предназначается для использования при укладке и ремонте трубопроводов высокого давления. Устройство может быть использовано в трубопроводных системах любой отрасли народного хозяйства, прокладываемых для транспортировки веществ, находящихся в жидком и газообразном состоянии, в частности, для транспортировки продукции нефтедобывающих скважин трубопроводным транспортом.
Известно устройство для герметичного разъемного соединения труб с гладкими цилиндрическими концами (авт.св. СССР №1218233, кл. F16L 21/00, дата публ. 15.03.1986 г.), содержащее муфту, охватывающую трубы, поджимающие гайки, расположенные между соединяемыми трубами и муфтой, центрирующий уплотнительный и поджимные уплотнительные элементы.
Недостатком данного устройства является ненадежность работы соединения при значительных осевых нагрузках, а также сложность установки отдельного центрирующего уплотнительного элемента.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и достигаемому техническому результату является устройство для разъемного соединения труб с гладкими концами (авт.св. СССР №1714276, кл. F16L 21/06, дата публ. 23.02.1992 г.), которое принимаем за прототип.
Устройство по прототипу включает в себя соединительную втулку, с обоих торцев в которую ввернуты на резьбе обжимные элементы (гайки). Устройство содержит также узлы герметизации концов соединяемых труб и элементы их стопорения от осевых и вращательных колебаний, выполненные в виде упругих зигзагообразных колец.
Недостатком устройства по прототипу также является ненадежность крепления при возникновении крутящего момента одной трубы по отношению к другой, а его чрезмерное сжатие может привести к разрушению зигзагообразных колец и ослабить контакт с трубами.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности и герметичности соединения труб с гладкими концами при значительных осевых нагрузках и вращательных колебаниях.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное по прототипу устройство для герметичного соединения труб с гладкими концами, включающее соединительную втулку с ввернутыми в нее с обоих торцев на резьбе обжимными элементами, узлы герметизации концов соединяемых труб и элементы их стопорения от осевых и вращательных колебаний, согласно предлагаемой полезной модели нами предложено новое конструктивное выполнение элементов устройства и новая их взаимосвязь, а именно: соединительная втулка выполнена в виде стяжной муфты с внутренним кольцевым упором и правой внутренней резьбой под обжимной элемент на одном конце и левой резьбой - на другом, каждый обжимной элемент выполнен в виде боковой втулки, надеваемой на соединяемый
конец трубы, при этом резьбовой конец у одной боковой втулки выполнен соответственно с правой резьбой, а у другой - с левой, от торца резьбового конца в каждой боковой втулке выполнена внутренняя кольцевая проточка, например, с конусным основанием, узлы герметизации каждого конца труб размещены во внутренней кольцевой проточке боковой втулки, а также в кольцевой полости, образуемой между плоскостью внутреннего кольцевого упора стяжной муфты и торцем введенного конца трубы, при этом узлы герметизации выполнены в виде, например, поджимного кольца, уплотнительных манжет и уплотнительных колец, а элементы стопорения концов труб от их осевых и вращательных колебаний выполнены на открытых концах боковых втулок в виде наклонно расположенных к их продольной оси с углом наклона менее 45° и идущих снаружи вовнутрь втулки не менее трех по ее окружности сквозных цилиндрических каналов, нижние открытые концы которых обращены в сторону введения соединяемого конца трубы, в наклонные цилиндрические каналы заведены шарики, сверху их - пружины, поджимаемые винтовыми заглушками.
А также тем, что:
- внешние торцы открытых концов боковых втулок со стороны введения в них соединяемых концов труб выполнены расширяющимися, например, в виде раструба или открытого конуса.
Введенные нами новые конструктивные признаки устройства и их взаимосвязь являются отличительными существенными признаками по отношению к устройству по прототипу, которые обеспечивают заявляемому устройству при его реализации достижение нового технического результата, изложенного выше.
На чертеже дан продольный разрез заявляемого устройства. Устройство содержит соединительную втулку 1 с кольцевым упором 2 внутри, выполненную в виде стяжной муфты. С одного торца втулки 1 выполнена правая внутренняя резьба, а с другого торца - левая, в которые ввернуты боковые втулки 3 и 4. Внутренние диаметры боковых втулок 3 и 4 выполнены под наружный диаметр
соединяемых концов труб 5 и 6. Резьбовой конец одной боковой втулки соответственно выполнены с правой резьбой, а у второй втулки - с левой. С резьбовых торцев в боковых втулках 3 и 4 выполнены внутренние кольцевые проточки 7, основание которых может быть выполнено, например, конусно. Во внутренних кольцевых проточках 7 боковых втулок 3 и 4 и в кольцевых полостях между кольцевым упором 2 и торцами концов труб 5 и 6 размещены узлы их герметизации, которые выполнены в виде, например, поджимного кольца 8, уплотнительных манжет 9, уплотнительных колец 10, 11 и 12. Для целей уплотнения таких соединений может быть также использована уплотнительная набивка. На открытых концах боковых втулок 3 и 4 по окружности выполнено не менее трех наклонных сквозных цилиндрических каналов 13, которые расположены с углом наклона менее 45° к продольной оси каждой втулки 3 и 4, причем открытые концы сквозных цилиндрических каналов 13 обращены в сторону введения соединяемых концов труб 5 и 6. В наклонные цилиндрические каналы 13 заведены шарики 14, сверху их - пружина 15, поджимаемые винтовыми заглушками 16. Внешние торцы открытых концов боковых втулок 3 и 4 выполнены расширяющимися, например, в виде раструба или открытого конуса 17.
Сборку устройства производят следующим образом. На каждый соединяемый конец труб 5 и 6 надевают боковые втулки 3 и 4, во внутренние кольцевые проточки 7 которых предварительно закладывают уплотнительные манжеты 9, поджимные кольца 8 и уплотнительные кольца 12. Далее в наклонные цилиндрические каналы 13 заводят шарики 14, сверху - пружины 15 и предварительно поджимают их винтовыми заглушками 16, фиксируя первоначальное положение шариков 14 на поверхности концов труб, в результате чего происходит соединение концов труб 5 и 6 с боковыми втулками 3 и 4. Перед соединением последних в стыкуемые торцы боковых втулок 3 и 4 устанавливают уплотнительные кольца 10, с обеих сторон кольцевого упора 2 устанавливают уплотнительные кольца 11, производят окончательное поджатие шариков 14 винтовыми заглушками 16. Затем производят вращение соединительной втулки 1, в результате чего происходит стягивание сопрягаемых торцев боковых втулок 3 и 4 с боковыми плоскостями кольцевого
упора 2, обеспечивая при этом герметичное соединение гладких концов труб 5 и 6, соединенных с боковыми втулками 3 и 4 шариками 14.
Работа устройства. При стягивании боковых втулок 3 и 4 соединительной втулкой 1 шарики 14, при их качении в наклонных каналах 13, вдавливаются в тело труб 5 и 6, в результате чего обеспечивается жесткое соединение боковых втулок 3 и 4 с концами труб 5 и 6. При осевых нагрузках на растяжении или вращательных колебаниях от возможного воздействия внешних сил при эксплуатации шарики 14 еще более врезаются в наружную поверхность соединяемых концов труб, препятствуя их разъему, при этом все уплотнительные элементы работают на сжатии, предотвращая попадание перекачиваемой по трубопроводу среды в зазоры между соединенными элементами устройства. При осевых нагрузках на сжатие шарики 14 заходят внутрь наклонных цилиндрических каналов 13, не препятствуя сближению концов соединенных труб.
Устройство обеспечивает также возможность производить разъем соединенных концов труб, для чего достаточно произвести вращение соединительной втулки 1 в направлении, обратном стягиванию боковых втулок с концами труб. Выполнение внешних торцев боковых втулок 3 и 4 расширяющимися облегчает их надевание на концы соединяемых труб 5 и 6 как при первичной сборке устройства, так и последующих аналогичных работах после разъема труб.