БЫСТРОРАЗЪЕМНОЕ ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ

БЫСТРОРАЗЪЕМНОЕ ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ
ТРУБОПРОВОДОВ
Полезная модель относится к разъемным соединениям трубопроводов и может быть использована в различных областях техники, в частности, в сборно-разборных трубопроводах высокого давления для выполнения цементировочных, продавочных и ремонтных работ в нефтяных и газовых скважинах.
Известно шарнирное соединение для трубопроводов, состоящее из двух скругленных трубчатых элементов, один из которых охватывающий, другой охватываемый. Трубчатые элементы соединены между собой посредством фиксирующих элементов, выполненных в виде цилиндрических роликов, размещенных в расточках сопряженных поверхностей трубчатых элементов. Кроме того устройство содержит уплотнительный элемент. (Патент 2073813, RU МПК F 16L 37/22, 1997).
Конструкция прототипа обладает существенными недостатками, главными из которых являются: сложность и громоздкость конструкции, выраженные наличием двух замково-поворотных узлов; повышенное гидравлическое сопротивление, так как рабочая среда дважды меняет направление потока в зоне поворотных участков трубчатых элементов на 90°; ненадежность конструктивного выполнения, так как в процессе работы уплотнительный элемент подвергается воздействию рабочей абразивной среды, в результате чего происходит быстрый износ уплотнительного элемента
Задачей полезной модели является снижение гидравлического сопротивления, повышение надежности работы шарнирного соединения при одновременном упрощении конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что в быстроразъемном соединении, состоящем из входного и выходного патрубков, один из которых охватывающий, другой охватываемый, соединенных между собой посредством фиксирующих элементов в виде цилиндрических роликов, которые размещены в расточках сопряженных поверхностей патрубков и уплотнительного элемента, при этом оси поворотных участков патрубков расположены под углом 30°-60° по отношению к центральным осям входного и выходного патрубков. При таком исполнении конструкции шарнирного соединения обеспечивается снижение гидравлического сопротивления за счет того, что поток рабочей среды изменяет свое направление на угол 2 а , где 30°  а  60° т. е. направление потока в одной плоскости изменяется в пределах от 60° до 120°. Кроме того уплотнительный элемент размещен в кольцевой проточке, выполненной на внешней поверхности охватываемого патрубка и контактирует с внутренней поверхностью охватывающего патрубка, что позволяет защитить уплотнительный элемент от воздействия рабочей абразивной среды, и приводит к повышению надежности эксплуатации шарнирного соединения.
На фиг. представлено быстроразъемное шарнирное соединение для трубопроводов, продольный разрез.
Быстроразъемное шарнирное соединение состоит из двух изогнутых патрубков 1 и 2, один из которых охватывающий, другой охватываемый.
На самоуплотняющиеся резьбовые части патрубков навинчены гнездо конуса 3 и конус уплотнения 4 с накидной гайкой 5. Замково-поворотный узел шарнирного соединения содержит два кольцевых ряда цилиндрических роликов 6. Ролики 6 размещены в расточках, выполненных на внешней поверхности патрубка 1 и внутренней поверхности патрубка 2. В патрубке 2 выполнены два отверстия «D для загрузки роликов б в расточки. В отверстия «D установлены заглушки 8 с герметизирующими прокладками 7 и закреплены винтами 9. Зазоры между патрубками 1 и 2 герметизируются уплотнительным элементом 10, уплотнительным кольцом 11.
Устройство работает следующим образом.
Быстроразъемное шарнирное соединение устанавливается между трубами для их обвязки. Замково-поворотный узел соединения обеспечиваетотноситепьный поворот частей трубопровода,
необходимый на периоды проведения монтажа и демонтажа. В процессе перекачки рабочая среда из подводящего трубопровода через входной 1 и выходной 2 патрубки поступает в отводящий трубопровод, при этом поток перекачиваемой среды изменяет свое направление на угол 2 а , где 30°  а  60°. В процессе прохождения рабочей среды по каналу шарнирного соединения уплотнительный элемент 10 защищен от воздействия рабочей среды за счет установки его в кольцевой проточке, выполненной на внешней поверхности охватываемого патрубка 1. Совмещение вращения шарнирного соединения относительно присоединенной трубы и вращения одного патрубка
относительно другого патрубка в замково-поворотном узле позволяет изменить направление потока рабочей среды в телесном угле.
Q  а/45° 271 где Q - телесный угол (в СИ) в стерадианах;
а - угол изгиба патрубка в град.
Вращение шарнирного соединения относительно присоединенной трубы осуществляется при ослаблении накидной гайки 5.
Это позволяет осуществить быстрый монтаж и демонтаж временных трубопроводов высокого давления.
Предлагаемая конструкция шарнирного соединения позволяет повысить надежность его работы за счет того, что не требуется частой замены уплотнительного элемента. Кроме того снижается гидравлическое сопротивление в местах изменения направления потока рабочей среды, т.е. в зоне поворотныхучастков патрубков.
Уменьшение количества подвижных сопряженных деталей приводит к упрощению конструкции устройства, к снижению металлоемкости и уменьшению массо-габаритных характеристик.