УГОЛЬНИК СОЕДИНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к деталям и устройствам, обеспечивающим нормальную работу агрегатов и установок.
К таким деталям относятся, например, фитинги, соединяющие трубопроводы и помещаемые в местах поворотов, переходов и разветвлений трубопроводов. Некоторые виды фитингов (муфт, угольников, тройников и др.) показаны в «Политехническом словаре» под ред. А.Ю.Ишлинского, 3-е изд., М., «Советская энциклопедия», 1989, с.567-568. Угольники могут выполняться из чугуна и стали, быть литыми или коваными, а соединение их с трубами может быть резьбовым или сварным.
Известна быстроразъемная муфта, содержащая наружную полумуфту с кольцевым пазом на внутренней поверхности и концентрично расположенную в ней внутреннюю полумуфту, связанные между собой через конические шайбы, расположенные в кольцевом пазу наружной полумуфты (см. а.с. СССР №969996, кл. F16D 3/52, опубл. в БИ №40, 1982 г.). Однако эта муфта непригодна для соединения трубопроводов, перпендикулярных друг другу.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является угловое соединение трубопроводов, приведенное в книге П.И. Орлова «Основы конструирования», изд. 3-е, кн.2, М., «Машиностроение», 1988, с.215 и рис.507.III.
Этот угольник содержит полый корпус с отверстиями для труб, оси которых взаимно-перпендикулярны, и характеризуется тем, что вертикальная ветвь угольника выполнена с патрубком, входящим в отверстие для подачи жидкости, а цилиндрические стенки угольника образуют закругленную грань. Недостатком угольника такой конструкции является невозможность его изготовления ковкой, а также повышенные трудозатраты его исполнения.
Технической задачей настоящей полезной модели является продление и улучшение работы коллекторов гидросбива окалины на прокатываемом металле, а также снижение трудозатрат.
Для решения этой задачи угольник соединения трубопроводов содержит полый корпус заданных размеров с отверстиями для труб, оси которых взаимноперпендикулярны, и в угольнике коллектора подачи воды для сбива окалины на толстолистовом прокатном стане дополнительно установлен полукруглый желоб из упрочненной листовой стали, выполненный с взаимноперпендикулярными торцами и изогнутым по дуге радиуса R=Н-b, где Н - высота (длина) угольника, b - толщина его цилиндрических стенок, образующих прямой угол, при этом радиус желоба и его высота составляют половину диаметра отверстия угольника, толщина желоба равна 0,3...0,5 толщины стенок соединяемых труб, торцы которых входят в круговые проточки, выполненные в отверстиях угольника; угольник может быть выполнен из кованой углеродистой стали, а желоб - из стали марки 45.
Сущность заявляемого технического решения заключается в создании такой конструкции угольника, которая, во-первых, позволяет изготавливать его ковкой,
и во-вторых, продляет и улучшает работу коллектора высокого давления, одновременно сокращая трудозатраты на эксплуатацию угольника. Действительно, соединение цилиндрических ветвей угольника под прямым углом упрощает операцию ковки (качество кованой стали, как правило, выше, чем у литой); наличие круговых проточек на цилиндрических торцах угольника повышает прочность сварных соединений труб с угольником (они входят в его корпус); наличие желоба полностью устраняет попадание окалины и твердой грязи во внутренний прямой угол корпуса устройства.
В результате этого упрощается изготовление и эксплуатация угольника, продляется рабочая кампания коллектора высокого давления, что и снижает трудозатраты.
Предлагаемый угольник показан на фиг.1 (общий вид) и фиг.2 (желоб).
ц
T
Полый корпус 1 угольника образован двумя цилиндрами 2, соединяющимися под прямым углом (оси хх и уу - взаимноперпендикулярны) с образование наружного прямого угла 3. Диаметр цилиндров - D, диаметр проточек - D, их глубина - ###U1115, диаметр отверстий угольника - d; наружный диаметр соединяемых труб - D. Длина (высота) корпуса - Н.
Внутри корпуса угольника установлен полукруглый желоб 4 радиуса r=0,5d с высотой ###U1115′=r, изогнутым по дуге окружности с радиусом R=Н-b. Толщина желоба S равна 0,3...0,5 толщины стенок соединяемых труб, причем торцы желоба упираются в торцы труб. Диаметр D проточек выбирается таким образом, чтобы внутренняя поверхность труб соединялась с аналогичной поверхностью желоба без уступов.
При работе коллектора вода под давлением до 130атм. Проходит по поверхности желоба, плотное прилегание которого к внутренним цилиндрическим поверхностям корпуса угольника практически полностью исключает попадание жидкости (и тем более - твердых частиц) под желоб, т.е. во внутренний угол 5.
Опытную проверку предлагаемого устройства осуществляли в коллекторе гидросбива окалины прокатанных на стане 4500 толстых листов (ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»).
С этой целью испытывались различные варианты исполнения угольника: без желоба, с желобом, имевшим толщину стенок в пределах 0,15...0,65 толщины стенок труб, без проточек на торцах угольника и с наличием уступов в местах сопряжения внутренних поверхностей труб и желоба, а также с выполнением желоба из Ст.3. Результаты опытов оценивали по количеству простоев, связанных с работой угольника (т.е. по производительности стана), а также по трудозатратам на изготовление и эксплуатацию устройства.
Наилучшие результаты (максимальная длительность рабочей кампании угольника и минимальные простои при наименьших трудозатратах) получены с использованием предлагаемого устройства. Другие варианты его исполнения ухудшали достигнутые показатели. Так, угольник без желоба увеличил простои стана почти на 5%. Уменьшение толщины стенок желоба и выполнение его из Ст.3 ускорило его износ в 1,3...1,8 раза. Соединение труб с угольником, выполненным без проточек, в ряде случаев нарушало герметичность сварного шва, что приводило к падению давления на гидросбиве (так же, как и наличие
уступов сопрягаемых поверхностей труб и желоба). Несмотря на то, что изготовление желоба повысило стоимость угольника, - это повышение было значительно перекрыто снижением трудозатрат на его эксплуатацию суммарное снижение, по сравнению с использованию угольника без желоба, составило около 30%).
Угольник, взятый в качестве ближайшего аналога, в опытах не проверялся, ввиду невозможности его изготовления ковкой без высоких затрат. Таким образом, опытная проверка доказала приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
Технико-экономические исследования показали, что использование настоящего изобретения в установке гидросбива окалины на толстолистовом стане продляет рабочую кампанию угольников в 1,5 раза при одновременном снижении затрат не менее, чем на 30%.
Пример конкретного выполнения
Угольник соединения трубопроводов коллектора подачи воды для сбива окалины с горячекатаных листов стана 4500 имеет вид, показанный на фиг.1 и 2.
ц
т
Кованый корпус угольника из Ст.3 имеет размеры Н=250 мм, D=170 мм, D=121 мм, ###U1115.=20 мм, d=140 мм, D=121 мм, b=40 мм.
Размеры желоба (сталь 45): R=H-b=250-40=210 мм;
т
т
r=0,5d=0,5×140=70 мм; ###U1115′=r=70 мм; S=0,4S=0,4×15=6 мм (S - толщина стенок труб).