ТРУБОПРОВОД

Изобретение относится к трубопроводам с фланцевыми соединениями, которые широко применяются в качестве материалопроводов между стационарно установленными аппаратами в химической, пищевой и других отраслях промышленности.
x
Известны трубопроводы с фланцевыми соединениями, в том числе трубопроводы с фланцевыми соединениями к корпусам аппаратов [П.И.Орлов. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2 кн. Кн. 2. - М.: Машиностроение, 1988. - 544 с.; А.А.Волошин, Г.Т.Григорьев. Расчет и конструирование фланцевых соединений: Справочник. - Л.: Машиностроение, 1979. - 126 с.] Фланцевые соединения используются преимущественно для трубопроводов большого диаметра (30 мм и более). Фланцы на таких трубопроводах присоединяются к трубам в основном с помощью сварки. Стыки между фланцами трубопроводов и ответными фланцами аппаратов уплотняют кольцевыми или листовыми прокладками. Уплотнение достигается за счет прожатия прокладок при стягивании фланцев трубопровода с ответными фланцами аппаратов, как правило, с помощью болтов.
На практике нередко возникает необходимость связать материалопроводом аппараты, установленные стационарно вблизи друг от друга. В качестве материалопровода часто применяют трубопроводы с фланцевыми соединениями. При установке такого материалопровода необходима подгонка длины и конфигурации трубопровода с учетом последующего надежного уплотнения между фланцами трубопроводов и фланцами соединяемых аппаратов. Даже если очень точно по
длине и конфигурации изготовить трубопровод с приваренными с обоих концов трубы фланцами, то проблема с установкой и прожатием уплотнительных прокладок между соединяемыми фланцами остается. Очевидно, что эта проблема особенно остро встает, когда трубопровод имеет малую длину. При большой длине трубопровода появляется возможность решить эту задачу за счет упругих деформаций трубы во время ее монтажа. Однако, и в этом случае эта операция требует затрат значительных усилий и времени.
При этом нередко возникает проблема несовпадения отверстий в соединяемых фланцах для соединительных болтов.
Еще один недостаток соединения аппаратов трубопроводом с жесткозакрепленными фланцами это отсутствие компенсации изменений длины трубы при изменениях температуры, например, при нагревании или при охлаждении трубопровода в зависимости от погодных условий или по причине особенностей технологического процесса. Это может послужить причиной нарушения целостности трубопровода, нарушению крепления аппаратов к основанию, недопустимому повышению напряжений в крепежных деталях трубопровода или аппаратов.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение трудоемкости при соединении двух стационарно установленных аппаратов с помощью трубопровода с соединительными фланцами. Дополнительной задачей является обеспечение компенсации изменений длины трубопровода при изменениях температуры.
Технический результат достигается тем, что трубопровод, содержащий трубу и установленные с обоих концов соединительные фланцы, имеет один фланец, выполненный с возможностью вращения и перемещения относительно продольной оси трубы. При этом этот фланец снабжен юбкой, внутренняя цилиндрическая поверхность которой является посадочной относительно наружной поверхности трубы и имеет несколько кольцевых проточек, в которые установлены
резиновые уплотнительные кольца. Наличие такого подвижного фланца позволяет с минимальной трудоемкостью обеспечить соединение аппаратов с помощью трубопроводов и надежно герметизировать стыки между фланцами, а также обеспечивает компенсацию изменений длины трубопровода от изменений температуры.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующим чертежем.
На фиг. изображена конструкция предлагаемого трубопровода.
1 - труба;
2 - фланец приварной;
3 - фланец подвижный;
4 - уплотнительное кольцо;
5, 6 - прокладка;
7, 8 - фланцы соединяемых аппаратов;
9 - болт;
10 - гайка.
Трубопровод состоит из трубы 1, приварного фланца 2 и подвижного фланца 3. Подвижный фланец 3 выполняется с юбкой. Конец трубы по наружному диаметру обрабатывается под размер стандартного уплотнительного резинового кольца. Внутренний диаметр юбки является посадочным относительно обработанного наружного диаметра трубы 1. Посадка выполняется с необходимым зазором, чтобы обеспечить подвижность фланца 3 относительно трубы 1. На внутренней цилиндрической поверхности юбки выполняется несколько кольцевых проточек (не менее двух), в которые устанавливаются уплотнительные резиновые кольца 4. Предпочтительно устанавливаются стандартные резиновые уплотнительные кольца круглого сечения по ГОСТ 9833-73. Соответственно и проточки под эти кольца также выполняются стандартными. При сборке фланец 3 с уплотнительными кольцами 4 насаживается на обработанный конец трубы 1 и
может перемещаться вдоль продольной оси этой трубы и, кроме того, вращаться вокруг этой оси. Между фланцами аппаратов 7 и 8 и фланцами трубопровода 2 и 3 установлены уплотнительные прокладки 5 и 6. Между собой ответные фланцы 2 и 7, а также 3 и 8 соединяются болтами 9 с гайками 10. При затягивании болтов происходит сжатие прокладок 5 и 6 и уплотнение стыка между фланцами. За счет уплотнительных колец 4 уплотняется зазор между внутренним посадочным диаметром юбки подвижного фланца 3 и наружным посадочным диаметром обработанного конца трубы 1.
В случае, когда толщина стенки трубы 1 недостаточна для обработки под размер стандартных уплотнительных колец, на конец трубы 1 приваривают патрубок с нужной толщиной стенки, обрабатывают его под необходимый размер и устанавливают на него подвижный фланец 3 с уплотнительными кольцами также, как показано на фиг...
Сборка трубопровода с соединяемыми аппаратами осуществляется следующим образом. Подвижный фланец 3 предварительно смещается по обработанной части трубы 1 в сторону приварного фланца 2 настолько, чтобы длина трубопровода вместе с фланцами была меньше, чем расстояние между фланцами 7 и 8 соединяемых аппаратов на толщину двух прокладок 5 и 6 вместе взятых плюс необходимый монтажный зазор в пределах 1-2 мм. После этого трубопровод устанавливается между фланцами 7 и 8 аппаратов. Между фланцами 2 и 7 вставляется прокладка 5, вращением трубы вместе с приваренным к ней фланцем 2 совмещают крепежные отверстия фланцев 7 и 2, затем в эти отверстия вставляются болты 9. После этого болтами 9 и гайками 10 фланцы 2 и 7 стягиваются, герметизируя стык прожатием прокладки 5. Далее между фланцами 3 и 8 вставляют прокладку 6 и перемещением подвижного фланца 3 вдоль трубы 1 в сторону фланца 8 выбирают монтажный зазор. Поворачивая подвижный фланец 3 относительно продольной оси трубы 1, совмещают отверстия во фланцах 3 и 8, вставляют в отверстия болты 9 и затем с
помощью этих болтов и гаек 10 стягивают фланцы 3 и 8 между собой, герметизируя стык между ними за счет прожатия прокладки 6.При этом сближение фланцев 3 и 8 и сжатие прокладки 6 происходит за счет смещения подвижного фланца 3 по трубе 1 в сторону фланца 8 размещенного на стационарно установленном аппарате.
Разборка трубопровода осуществляется в обратной последовательности.
Применение в предлагаемой конструкции трубопровода стандартных уплотнительных колец, устанавливаемых в проточках юбки подвижного фланца 3 обосновано тем, что они широко применяются в различных гидравлических и пневматических устройствах для уплотнения подвижных и неподвижных пар при различных уровнях рабочих давлений в устройствах.
Проведенные испытания предлагаемого устройства в опытно-промышленных условиях подтвердили его работоспособность и надежность, удобство в эксплуатации. По сравнению с трубопроводами, имеющими жестко закрепленные фланцы, предлагаемый трубопровод позволяет значительно снизить трудозатраты на его монтаж и демонтаж.
Благодаря возможности перемещения трубы 1 относительно подвижного фланца 3 при изменениях длины трубы в результате колебаний температуры эта конструкция является одновременно компенсирующим устройством и исключает возникновение дополнительных нагрузок в трубе и фланцах, что повышает надежность их работы, т.к. исключает их повреждение по этой причине.
Предлагаемая конструкция трубопровода испытана в опытно-промышленных условиях с положительными результатами. Запланировано внедрение нескольких таких трубопроводов в производство в 2006 году.