Способ соединения трубопроводов для теплоносителей

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к способам соединения трубопроводов для теплоносителей , работающих в условиях циклического изменения температуры, с обеспечением герметизации стыка трубы. Цель изобретения - повышение надежг . ности и герметизации соединения - достигается за счет создания необкоди

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Р 1 6 L 1 9 / 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п Р1 !

Л)

° .й.: (21) 4103808/25-08 (22) 26.05.86 . (46) 15.08.88. Бюл. У 30 (71) Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" (72) В.А.Машков (53) 621.643(088.8) ° (56) Авторское свицетельство СССР

У 1283488, кл. F 16 Т 19/00, 1985.

Ф (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИ 1 ТРУБОПРОВОДОВ

ДЛЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам соединения трубопроводов для теплоносителей, работающих в условиях циклического изменения температуры, с обеспечением герметизации стыка трубы.

Цель изобретения — повышение надежности и герметизации соединения - достигается за счет создания необкоди1416 мых контактных напряжений в уплотнении как при нагреве, так и при охлаждении. Способ соединения осуществляют в следующей последовательности. Труба 6 в сборе с муфтой 9 и труба 5 ус танавливаются в удобное положение.

0т постороннего источника тепла нагревают охватывающую наружную втулку 1 до температуры на 15-207 выше температуры эксплуатации. Горячую втулку

1 устанавливают на уплотняемую поверх-.

788 ность 8 трубы 5, а вовнутрь на внутренний выступ 3 устанавливают цилиндрическую втулку 4 и осуществляют завинчивание трубы 5 в муфту 9. Линейные размеры фигурной 1 и цилиндрической 4 втулок подобраны так, что при нагретой втулке 1 торец трубы 6 контактирует с торцом втулки 1, а при ее охлаждении с торцом трубы 6 входит в контакт внутренняя цилиндрическая втулка 4. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам сое динения трубопроводов для теплоносителей, работающих в условиях циклического изменения температуры, с обеспечением герметизации стыка труб.

Цель изобретения " повыШение надежности и герметизации.

Поставленная. цель достигается за счет создания необходимых контактных напряжений в уплотнении как при нагреве, так и охлаждении.

На фиг.1 изображено соединение трубопроводов после окончания сборки; !5 на фиг.2 — уплотнительный элемент при нагретой наружной втулке, разрез; на фиг.З вЂ .то же, при остывшей наружной втулке.

Уплотнительный элемент состоит из 20 охватывающей фигурной втулки 1 с наружным 2 и внутренним 3 выступами и охватываемой цилиндрической втулки 4, установленной внутри фигурной втулки

1. Трубы 5 и 6 с соответствующими поверхностями 7 и 8 соединены при помощи муфты 9. Наружный выступ фигурной втулки 1.имеет уплотнительную поверхность 10, а внутренний выступ 3уплотнительную поверхность 11 (фиг.2 30 и 3).

Торцовые поверхности цилиндрической втулки 4 также являются уплотнительными поверхностями.

Предлагаемый способ осуществляют 35 следующим образом.

Труба 6 в сборе с муфтой 9 и труба 5 устанавливаются в удобное для сборки положение. От постороннего источника тепла, которым может быть ванна с расплавом солей, подогреваемая, например, электрическим током, осуществляют нагрев охватывающей фигурной втулки 1. Температура расплава поддерживается на необходимом расчетном значении в течение всего процесса монтажа трубопровода. Нагрев фигурной втулки 1 ведут до температуры на 15-207 выше температуры эксплуатации трубопровода и горячей устанавливают на уплотняемую поверхность 8 трубы 5. Сразу же внутрь фигурной втулки 1 на внутренний выступ

3 устанавливают цилиндрическую втулку 4 и осуществляют завинчивание трубы 5 в-муфту .9.

Для удобства контроля монтажа соединения высота наружного выступа 2 нагретой фигурной втулки 1 подобрана таким образом, чтобы труба 6 при полном ее завинчивании внутрь муфты 9 упиралась в него своей периферийной частью. Линейные размеры фигурной 1 и цилиндрической 4 втулок подобраны таким образом, чтобы при нормальных температурных условиях цилиндрическая втулка 4 выступала над торцом фигурной втулки 1 на величину, равную термическому удлинению фигурной втулки 1 при ее предварительном технологическом нагреве минус 0,1 мм. Это позволяет при возможном колебании температуры фигурной втулки 1 в пределах допуска на изготовление исключить возможность контакта уплотнитель14!6788

3 ной поверхности цилиндрической втулки 4 с уплотняемой поверхностью 7 трубы 6 при ее завинчивании в муфту 9.

После сборки трубопровода и охлаждения фигурнои втулки 1 и всего

5 соединения до обычной температуры. происходит сокращение линейных размеров фигурной втулки 1 пропорционально снижению ее температуры. Сокращение размеров фигурной втулки 1 при неизменных линейных размерах цилиндрической втулки 4 или при некотором их увеличении за счет контакта с фигурной Втулкой 1 приводит к томуся 15 что цилиндрическая втулка 4 выступает над торцовой поверхностью фигурной втулки 1 и упирается в уплотняемую поверхность 7 трубы 6. При этом в сопряжении цилиндрической втулки 4 20 с уплотняемой поверхностью 7 трубы Ь и уплотнительной поверхностью 11 на внутреннем выступе 3, а также между уплотнительной поверхностью 10 фигурной втулки 1 и уплотняемой поверх- 25 ностью 8 трубы 5 возникают высокие контактные напряжения, что обеспечивает высокую. герметичность уплотнения разъемного соединения. В поперечном сечении материала фигурной втулки 1 возникают растягивающие напряжения, а в материале цилиндрической втулки 4 — сжимающие. Величина этих напряжений не превышает допустимых напряжений для материала втулок

1 и 4.

Уплотнение при подаче теплоноси" теля по трубопроводу работает следующим образом.

Втулки 1 и 4 контактируют друг с 0 другом и находятся в одинаковых температурных условиях; термическое изменение линейных размеров фигурной втулки 1 и цилиндрической втулки 4 одинаково, удлинение направлено в 45 одну сторону, что позволяет сохранить необходимые контактные напряжения на уплотняемых поверхностях при любых температурных колебаниях теплоносителя.

Пример. Расчет линейных размеров фигурной втулки 1 и температуры ее предварительного нагрева, Длина фигурной втулки 1 между торцовой поверхностью наружного выступа

2 и внутренней уплотнительной поверх- ностью 11 1 = 70 мм. Температура тело лоносителя Т = 350 С. Температура нагрева фигурной втулки 1 Т„ = 420 С.

Тогда температурное удлинение фигурной втулки

Ь1, -1, Т„Р, где P = 12 10 1/град — коэффициент теплового удлинения для стали. (Ъ = 70 420.12.10 = 0,354 мм.

Линейные размеры цилиндрической втулки 4

1 l, + Е1, . — 0,1 = 70+0,354-0 70 25 мм, т.е. цилиндрическая втулка 4 будет утоплена внутри фигурной втулки 4 на величину б = 0,1 мм при нагреве.

Остывание фигурной втулки 1 идет до Т = 20 С, т.е. на 400 С, тогда размер фигурной втулки сокращается на величину

hl, = 1, - (Т„-Т,) (3 =70(420-20)" 12" 10" = 0,335 мм, цилиндрическая втулка 4 может выступать над торцом фигурной втулки 1 на величину

b.h b,l — 0,1=0,335-0,1=0,235 мм, При этом на сопрягаемые детали уплотнения, входящие в сопряжение, действует сила

El Е . 0 235 2 10

Q — - — — = - - — — — — =6740 кг

1< 70

Ф где Е - модуль упругости для стали; — сила сжатия.

Определение контактных напряжений, которые имеют место при уплотнении.

Пусть внутренний диаметр цилиндрической втулки 1 d „ = 55 мм, наружный диаметр d „ „ = 60 мм. Площадь сечения втулки

0,785 (d нар 3 8н

= О, 785(6,0 -5, 5 ) = 4,4 см

Тогда контактные напряжения

О = -" — = 1530 кг/см

6740 2

F 4,4

1 что для типа уплотнения металл-металл более чем достаточно.

Подбирая высоту выхода цилиндрической втулки 4 над торцом фигурной втулки 1 в пределах термического увеличения ее размеров, можно точно получать необходимые значения контактных напряжений. формула изобретения

Способ соединения трубопроводов для теплоносителей, включающий цент14 ровку сопрягаемых между собой труб, установку в зазор между ними уплотнительного элемента в виде двух закладных свободно установленных одна

s одну втулок.и последующее свинчивание труб, о.т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повьппения надежности и герметизации, перед свинчиванием соединения наружную втулку уп лотнительного элемента предваритель16788 D но нагревают вьппе температуры эксплуатации на 15-20%, вводят в нее внутреннюю ненагретую втулку и произво5 дят плотное свинчивание до контактирования торцов наружной втулки и трубы, после чего нагретая наружная втулка при охлаждении выходит иэ контакта с торцом трубы и входит в конщ такт с ним внутренняя ненагретая втулка.