Разъемное фланцевое соединение пластмассовых цилиндрических труб
Использование: для обеспечения герметичного и высоконадежного соединения между собой криогенных цилиндрических труб или оболочек из армированной пластмассы . Сущность изобретения: трубы (1) выполнены с наружной силовой оболочкой (9) из однонаправленного композиционного материала и фланцевыми утолщениями (2) на краях. Опорные кольцевые втулки (3) вставлены в концы труб (1). Цилиндрическая резьбовая втулка (4) с двумя накидными гайками (5) на торцах охватывает фланцы, между торцами к-рых расположен кольцевой уплотнительный элемент (7). Конические полукольца (6) соприкасаются одной стороной с коническими поверхностями утолщений (2), другой - с гайками (5). Трубы (1) и утолщения (2) выполнены из многослойного пластика на основе полиимидной пленки с фторопластовым покрытием. Втулка (4) выполнена из материала с коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР) большим КЛТР утолщений (2), в торцах крых выполнены остроугольные канавки. Элемент (7) имеет в сечении равнобедренныйтреугольник ступым углом при вершине и размещен в канавках. Втулки (3) и элемент
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s F 16 1 23/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 0
Ю ,О
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4856741/29 (22) 01.08.90 (46) 15.09.92, Бюл. ¹ 34 (71) Научно-исследовательский институт конструкционных материалов и технологических процессов МГТУ им. Н.Э.Баумана (72) В.М, Кузнецов, М.А. Комков, П.И. Гуляев и А.И. Игнатов (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1569503, кл. F 16 L 23/00, 1987. (54) РАЗЪЕМНОЕ ФЛ АН ЦЕ В О Е СО ЕДИ Н ЕНИЕ ПЛАСТМАССОВЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТРУБ (57) Использование: для обеспечения герметичного и высоконадежного соединения между собой криогенных цилиндрических труб или оболочек из армированной пластмассы. Сущность изобретения; трубы (1) выполнены с наружной силовой оболочкой (9) из однонаправленного композиционного материала и фланцевыми утолщениями (2) Изобретение относится к технологии переработки армированных пластмасс методом намотки и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при необходимости обеспечения герметичного и высоконадежного соединения между собой криогенных цилиндрических труб или оболочек из армированной пластмассы.
Целью изобретения является повышение герметичности соединения и надежности его работы при криогенных температурах.
На фиг. 1 показано разъемное фланцевое соединение труб из пластмассы; на фиг.
2 — участок, где осуществляется герметиза„„Я „„1762070 А1 на краях. Опорные кольцевые втулки (3) вставлены в концы труб (1). Цилиндрическая резьбовая втулка (4) с двумя накидными гайками (5) на торцах охватывает фланцы, между торцами к-рых расположен кольцевой уплотнительный элемент (7). Конические полукольца (6) соприкасаются одной стороной с коническими поверхностями утолщений (2), другой — с гайками (5). Трубы (1) и утолщения (2) выполнены из многослойного пластика на основе полиимидной пленки с фторопластовым покрытием. Втулка (4) выполнена из материала с коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР) большим КЛТР утолщений (2), в торцах крых выполнены остроугольные канавки.
Элемент (7) имеет в сечении равнобедренный треугольник с тупым углом при вершине и размещен в канавках. Втулки (3) и элемент (7) выполнены из материала с КЛТР меньшим КЛТР материала фланцев. 2 ил. ция стыка труб при транспортировке через их внутреннюю полость находящихся под давлением криогенных жидкостей.
Разъемное соединение- содержит соединяемые трубы 1 из пленочного пластика, фланцевые утолщения 2, внутренние опорные кольца 3, 4 цилиндрическую резьбовую втулку 4, накидные гайки 5, конические запорные полукольца 6, кольцевой уплотнительный элемент 7, остроугольные канавки
8 в плоских торцах фланцевых утолщений трубы, усилительную подмотку 9 однонаправленным материалом.
На жесткую технологическую оправку лентой полиимидной пленки типа ПМФ вЂ” 352
1762070
10 фланцев. с тонкослойным фторопластовым покрытием по винтовой линии наматывают с натяжением много слоев материала до получения расчетных толщин цилиндрической и фланцевой частей трубы. Далее наматывают несколько слоев термоусаживающейся кремнеземной ленты и оправку с намотанными слоями подвергают нагревудо 300 — 350 С. Под воздействием температуры и давления от термоусаживающейся ленты фторопластовое покрытие на обеих сторонах полиимидной ленты размя гчается и сплавляется друг с другом, образуя монолитный многослойный материал. При этом сама полиимидная лента, имеющая более высокую температуру плавления остается неизменной и сохраняет свои высокие механические характеристики. После остывания материала образуется многослойный пластик в виде трубы с утолщениями на основе фторопласта, армированного полиимидной пленкой 1 и 2. При помощи последующей механической обработки прямо на оправке оформляются окончательные размеры фланцевых утолщений и остроугольных каналов в торцах фланцев 8 под уплотняющий кольцевой элемент. Затем производят дополнительную подмотку однонаправленным композиционным материалом 9, его последующую термическую обработку при более низких температурах (порядка 170 — 180 ) и снятие готовой трубы с оправки. КЛТР такой трубы примерно равен 21 10 К . Для изготовления цилиндрической резьбовой втулки 4 выбирают материал с КЛТР, превышающим по величине вышеуказанное значение, например алюминий. Уплотнительный кольцевой элемент 7 и внутренние опорные кольца 3 выполняют, наоборот. из материала с меньшим КЛТР, чем у трубы из полиимидного пленочного пластика, например из нержавеющей стали типа 12х18Н10Т.
Более высокая герметичность и надежность работы при криогенных температурах предложенной конструкции соединения двух пластмассовых труб может быть объяснена следующим образом.
При контакте деталей соединения с криогенными жидкостями и газами происходит уменьшение их линейных размеров пропорционально КЛТР материалов, использованных для изготовления деталей. Во время затяжки накидных гаек 5 на резьбовой втулке 4 уплотнение кольцевого элемента 7 и остроугольных канавок 8 в торцах фланцевых утолщений 2. При охлаждении до—
200 С и ниже наиболее значительно уменьшается диаметр цилиндрической
55 резьбовой втулки, в результате чего появляется давление на наружные цилиндрические поверхности фланцевых утолщений. В то же время диаметры уплотнительного кольцевого элемента 7 и опорных кольцевых втулок 3 стремятся уменьшиться на меньшую величину, чем соприкасающиеся с ними диаметры соответствующих участков фланцевых утолщений труб. В связи с этим при глубоком охлаждении материал фланцев все сильнее сжимается между наружной резьбовой втулкой, уплотнительным элементом и внутренним опорным кольцом, что и способствует повышению герметичности стыка и надежности работы соединения.
Тем более, что экспериментально доказанное двухкратное увеличение прочности пленочного пластика при (— 253) С и дополнительная намотка трубы однонаправленным композиционным материалом также значительно способствует повышению прочности и надежности работы предлагаемого соединения.
Формула изобретения
Разъемное фланцевое соединение пластмассовых цилиндрических труб, содержащее трубы с наружной силовой оболочкой из однонаправленного композиционного материала ифланцевыми утолщениями на краях, опорные кольцевые втулки, вставленные в концы труб, цилиндрическую резьбовую втулку с двумя накидными гайками на торцах, охватывающую фланцы труб, между торцами которых расположен кольцевой уплотнительный элемент и конические полукольца, соприкасающиеся одной стороной с коническими поверхностями фланцевых утолщений, а другой — с накидными гайками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения герметичности соединения и надежности его в работе при криогенных температурах, трубы и их фланцевые утолщения выполнены из многослойного пластика на основе полиимидной пленки с фторопластовым покрытием, цилиндрическая резьбовая втулка выполнена из материала с коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР) большим
КЛТР материала охватываемых фланцевых утолщений, в торцах последних выполнены остроугольные канавки, кольцевой уплотнительный элемент имеет в сечении равнобедренный треугольник с тупым углом йри вершине и размещен в остроугольных канавках фланцевых утолщений, при этом опорные кольцевые втулки и кольцевой уплотнительный элемент выполнены из материала с КЛТР меньшим КЛТР материала
1762070
5 4 7
Составитель P. Хлудова
Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 3248 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
