Виброизолирующее компенсационное соединение трубопровода

 

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить надежность труИзобретение относится к машиностроению , а именно к трубопроводным системам, и может быть использовано в качестве компенсационного соединения трубопроводов, подвергающихся воздействию вибрации в различных агрегатах и установках. Цель изобретения - повышение надежности трубопровода за счет снижения уровня передаваемой через муфту поперечной составляющей вибрации при использовании эластомера с модулем сдвига, равным 0,12-2,3 МПа, и модулем объемного сжатия, равным 0,9-4,3 ГПа. На фиг. 1 показано соединение трубопровода , разрез; на фиг. 2 - упругая муфта, разрез; на фиг. 3 - присоединение муфты к трубе; на фиг. 4 - стяжные элементы в виде болтов; на фиг. 5 - стяжные элементы в виде тросов с резьбовым натяжением. Устройство состоит из труб 1 с фланцами 2 и 3, упругой соединительной муфты 4, бопроводов, находящихся под воздействием вибрационных нагрузок. Виброизолирующее компенсационное соединение трубопровода содержит упругую муфту 4, зажатую между торцами труб 1 и состоящую из чередующихся кольцевых слоев эластомера и жестких армирующих слоев. Обжатие муфты 4 осуществляется крепежными элементами 7 через упругие опорные элементы 8. Муфта 4 обладаетзначительной осевой жидкостью и малой жесткостью при радиальном сдвиге ее торцов, что обеспечивает возможность компенсации поперечных смещений труб при высоких виброизолирующих свойствах . В описании приведены соотношения размеров элементов муфты. 5 ил. стяжного узла, состоящего из обечайки 5, крышки 6, крепежных элементов 7 и вспомогательных упругих опорных элементов 8, а также уплотнений 9. Упругая соединительная муфта 4 состоит из фланцев 10 и пакета плоских чередующихся слоев 11 жесткой армировки и эластомерных слоев 12. Поджатие уплотнений 9 производится болтами 13. Вспомогательные упругие опорные элементы 8 также состоят из пакета плоских чередующихся слоев 14 жесткой армировки и упругих эластомерных слоев 15. Жесткие армирующие слои 11 муфты 4 могут быть выполнены металлическими (сталь, латунь, титан и др.) или из композиъ ционных материалов, например, на основе синтетических и натуральных тканей или на основе графитовых волокон и эпоксидных смол. Оптимальные толщины hA жестких армирующих слоев находятся в диапазоне fe О 00 ю VJ ск

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 1 51/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774625/29 (22) 27.12.89 (46) 07.11.91. Бюл, № 41 (71) Институт машиноведения им. А.А.Благонравова (72) С.В.Кравченко, Д.В.Климов, Э.Л.Рымалов, М.Д.Генкин, В.А.Тихонов, А.Г.Чистяков, Н,Г.Яковлев и А.В.Кирюхин (53) 621.643 (088.8) (56) Патент Франции

¹ 1304195, кл. F 16 L, опублик. 1962. (54) ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕЕ КОМПЕНСАЦИОННОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБОПРОВОДА (57) Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить надежность труИзобретение относится к машиностроению, а именно к трубопроводным системам, и может быть использовано в качестве компенсационного соединения трубопроводов, подвергающихся воздействию вибрации в различных агрегатах и установках.

Цель изобретения — повышение надежности трубопровода за счет снижения уровня передаваемой через муфту поперечной составляющей вибрации при использовании эластомера с модулем сдвига, равным

0,12 — 2,3 МПа, и модулем объемного сжатия, равным 0,9-4,3 ГПа.

На фиг. 1 показано соединение трубопровода, разрез; на фиг. 2 — упругая муфта, разрез; на фиг. 3 — присоединение муфты к трубе; на фиг. 4 — стяжные элементы в виде болтов; на фиг. 5 — стяжные элементы в виде тросов с резьбовым натяжением.

Устройство состоит из труб 1 с фланцами 2 и 3, упругой соединительной муфты 4,,, SU ÄÄ 1689716 А1 бопроводов, находящихся под воздействием вибрационных нагрузок. Виброизолирующее компенсационное соединение трубопровода содержит упругую муфту 4, зажатую между торцами труб 1 и состоящую из чередующихся кольцевых слоев эластомера и жестких армирующих слоев. Обжэтие муфты 4 осуществляется крепежными элементами 7 через упругие опорные элементы 8.

Муфта 4 обладает значительной осевой жидкостью и малой жесткостью при радиальном сдвиге ее торцов, что обеспечивает возможность компенсации поперечных смещений труб при высоких виброизолирующих свойствах. В описании приведены соотношения размеров элементов муфты. 5 ил. стяжного узла, состоящего из обечайки 5, крышки 6; крепежных элементов 7 и вспомогательных упругих опорных элементов 8, э также уплотнений 9. Упругая соединительная муфта 4 состоит из,фланцев 10 и пакета плоских чередующихся слоев 11 жесткой армировки и эластомерных слоев 12, Поджатие уплотнений 9 производится болтами 13, Вспомогательные упругие опорные элементы 8 также состоят из пакета плоских чередующихся слоев 14 жесткой армировки и упругих эластомерных слоев 15.

Жесткие армирующие слои 11 муфты 4 могут быть выполнены металлическими (сталь, латунь, титан и др,) или из компози ционных материалов, например, на основе синтетических и натуральных тканей или на основе графитовых волокон и эпоксидных смол.

Оптимальные толщины hA жестких армирующих слоев находятся в диапазоне

1689716

20

30 — = 0,07-0,72, L

55

hA- (0,004 — 0,3)В, где В=(О-d)/2 — толщина стенки муфты.

Упругие слои 12 муфты 4 связаны с жесткими армирующими слоями 11 и фланцами 2 и 3, например, склеиванием и могут быть выполнены на основе высокомолекулярных соединений, обладающих определенными эластичными свойствами, например специальной резины или термоэластопластов с модулем сдвига 6 материала упругих слоев и модулем объемного сжатия К в следующих диапазонах:

С= 0,12-2,3 МПа; К=- 0,9-4,3 ГПа

Упругие материалы с указанными характеристиками являются слабосжимаемыми, так как их коэффициент Пуассона близок к 0,5, и свойство сжимаемости, определяющее способность упругого элемента выдерживать большие сжимающие нагрузки, проявляется только при сжатии тонких слоев. Степень тонкослойности определяЗтся величиной параметра тонкослойности авного отношению толшины упругого слоя

1 у к толщине стенки муфты, Возможный диапазон изменения параметра тонкослойности:

Z= 0,1 10 .„4,9 ° 10, (б/р).

Размеры муфты 4 определяются соотношением где L — длина муфты -=пдпд+ h h, где йд, пэ — соответственно число жестких армирую1дих и упругих слоев;

D — внешний диаметр упругого элемента, а соотношение толщин единичных жестких армирующих йд и упругих by ñëîåâ равно

hA/hý=0,07 — 18,2, где  — толщина стенки муфты.

Стяжной узел предназначен для создания в упругой муфте 4 предварительного натяга, необходимого для того, чтобы исключить возможность ее работы на растяжение при возможных осевых знакоперемен Hhlx нагрузках.

Предварительное натяжение создается путем затяжки крепежных элементов 7.

Вспомогательные упругие элементы 8 представляют собой пакеты соединенных один с другим, например, склеиванием чередующихся жестких армирующих 14 и упругих 15 слоев.

Слои пакета выполнены плоскими, а сам пакет имеет форму цилиндра. Такие вспомогательные упругие элементы имеют малую поперечную жесткость и способны выдерживать большие нагрузки сжатия, Число N вспомогательных упругих элементов 8 не менее трех и расположены они равномерно по окружности, центр которой находится на оси трубопровода; В предельном случае N вспомогательных упругих элементов 8 могут быть заменены одним вспомогательным упругим элементом, имеющим форму полого цилиндра и представляющим собой пакет, соединенных один с другим, плоских чередующихся жестких армирующих и упругих слоев с фланцами. Жесткие армирующие слои вспомогательных упругих элементов могут быть выполнены металлическимим, например из стали или латуни, а упругие слои — из специальной резины.

В стяжном узле опорные упругие элементы 8 могут быть выполнены в виде полых цилиндров, через которые проходят крепежные элементы 7. Их поджатие осуществляется независимо. один от другого гайками. Стяжной узел может быть выполнен в виде тросов 16, соединяющих фланцы трубопровода 1 и осуществляющих предварительный натяг упругой муфты 4 при малой поперечной жесткости. Натяжение тросов

16 производится с помощью винтов 17 и гаек 18, а концы тросов заделаны стандартным способом. Число тросов не менее трех.

Соединение трубопровода работает следующим образом.

Упругая муфта 4, выполненная в виде пакета плоских чередующихся жестких армирующих и упругих слоев с указанными физико-механическими и конструкционны40 ми параметрами, имеет малую поперечную жесткость, т,е, малую жесткость связи при смещении фланцев один относительно другого в поперечном направлении, и выдерживает большие силы сжатия в направлении, перпендикулярном .плоскости слоев. При этом поперечная жесткость упругой муфты практически не зависит от давления рабочей среды в трубопроводе, так как из-за наличия жестких армирующих слоев упругие слои деформируются независимо один от другого, модуль сдвига материала упругих слоев слабо зависит от гидростатическогодавления, а возникающие вупругих слоях при загрузке давлением главные напряжения быстро убывают при удалении от внутренней поверхности, Это позволяет с помощью таких упругих элементов обеспечить эффективную виброизоляцию поперечных вибрационных сил, передаваемых от фланца 2 на фланец 3 в условиях высокого

1689716 внутреннего давления в трубопроводе и при компенсации возможных квазистатических перемещений фланцев трубопровода один относительно другого в поперечном направлении, Герметичность соединения достигается установкой между фланцами трубопровода и фланцами упругой муфты предварительно поджатых уплотнений.

Недопустимую работу упругой муфты на растяжение в условиях возможных знакопеременных осевых нагрузок в трубопроводе исключает разгрузочный узел, создающий в упругой муфте предварительный натяг, заведомо больший возможных растягивающих усилий или деформаций.

Причем во всех описанных конструкциях разгрузочного узла его поперечная жесткость мала, что исключает шунтирование упpyroA муфты 4.

Формула изобретения

Виброизолирующее компенсационное соединение трубопровода, содержащее установленную между торцами соединяемых труб упругую муфту, состоящую из монолитно скрепленных между собой чередуклцихся кольцевых слоев эластомера и ар лиролки, и силовые стяжные элементы, связанные с трубами через упругие опорные элементы, 5 отличающееся тем,что.сцелью повышения надежности за счет снижения уровня передаваемой через муфту поперечной составляющей вибрации при использовании эластомера с модулем сдвига, равным

10 0,12 — 2,3 МПа, и модулем обьемного сжатия, равным 0,9 — 4,3 ГПа, размеры муфты связаны следующими соотношениями: — = 0,07 — 0,72, 15 где L — длина муфты;

0 — ее наружный диаметр, В Ьэ

Z где 8 — толщина стенки муфты;

20, — параметр тонкослойности, равный

0,1 102 — 49 102, ha — толщина слоя эластомера, при этом he=(0,054 14,2)ha, 25 pe ha — толщина слоя армировки.

1б89716

1689716 фУ2. 5

Составитель В.Пинчук

Редактор А.Козориз Техред М.Моргентал Корректор М.Пожо

Заказ 3803 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101