Шарнирное соединение для труб

 

Сущность изобретения: в направленных радиально наружу фланцахподвижных относительно друг друга труб выполнены соединительные элементы, прижимающие концы труб друг к другу. Фланцы выполнены с двумя диаметрально противоположными и радиально ориентированными крепежными насадками с центрирующими устройствами для соединительных элементов. Подушки из металлической проволоки расположены между насадками. Концы труб герметично соединены между собой с помощью сильфона, зафиксированного между ними и фланцем. 6 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к шарнирным соединениям для труб, имеющим уплотнительный элемент, т.е. трубу с гофрированными стенками и крепежными фланцами на каждом конце трубы.

Шарнирное соединение применяется для труб, предназначенных в частности, для транспортировки жидких сред при высоких температурах, например, выхлопных газов транспортных средств с двигателями. Эти трубы выполняются в основном из металла для того, чтобы обеспечить высокую термостойкость, а также устойчивость к значительным колебаниям, создаваемым насосами, турбинами или двигателями, с которыми они соединены.

Известно шарнирное соединение двух выхлопных труб, при котором их более широкие концы вдвигаются друг в друга таким образом, что получается шаровой шарнир или при котором с помощью болтов упруго соединяются их концы, снабженные радиальными фланцами, причем необходимая герметичность и соединение типа шарового шарнира обеспечиваются за счет наличия уплотнительного кольца [1] Их применение ограничивается средними мощностями этих соединений в отношении амортизационных колебаний или глушения возникающих шумовых нагрузок, а также из-за их незначительной герметичности.

В патенте Франции N 2531914 на концах соединяемых труб предусмотрены крепежные фланцы и подушки из трудносжимаемой металлической проволоки в местах контакта между фланцами.

Благодаря этому гарантируются прекрасная амортизация колебаний и гашение шумов. Это соединение имеет высокую эффективность, но является, вследствие сложности, довольно дорогостоящим. Поэтому оно применяется только для автомобилей высокого класса. Кроме того, устройства, описанные в вышеуказанном патенте, имеют ограниченную зону поворота.

Целью изобретения является создание герметичного соединения, устойчивого к большим колебаниям и обладающего хорошим звукопоглощением. Соединение обеспечивает простой монтаж, имеет невысокую стоимость и хорошую механическую прочность.

Цель достигается за счет того, что в соединении предусмотрены подушки из металлической проволоки и сильфоны, фланцы соединяемых труб выполнены с двумя диаметрально противоположными и радиально ориентированными крепежными насадками с центрирующими устройствами для соединительных элементов, а подушки из металлической проволоки расположены между радиальными крепежными насадками. При этом концы труб герметично соединены между собой с помощью сильфона, который зафиксирован между ними и фланцем.

Целесообразно выполнять соединительные элементы в виде скоб из упругого материала, например из металла, и установить их с возможностью фиксации на крепежных насадках фланцев.

Для фиксации свободных концов скоб на внешней стенке крепежных насадок целесообразно предусмотреть выемки.

Предпочтительно выполнение уплотнительного элемента в виде V-образной скобы, свободные концы плеч которой изогнуты назад с образованием зажимов для фиксации их сбоку на конце одной из противолежащих насадок.

Возможно выполнение соединительных элементов в виде заклепок, которые упруго удерживаются с помощью пружин. Кроме того, целесообразно также предусмотреть центральное кольцо между фланцами, выполняющее функцию карданного. Крепежные насадки противолежащих фланцев при этом располагаются ортогонально или под углом друг к другу, и каждая из них соединяется с центральным кольцом.

Для усиления жесткости предпочтительно выполнить фланец с прогнутым боковым краем или с усиленными ребрами.

На фиг. 1 показана в соответствии первая форма выполнения соединения, продольное сечение; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 то же, вид по оси; на фиг.4 вариант выполнения присоединительных устройств, вид сверху; на фиг. 5 то же, вид по оси; на фиг.6 соединительное устройство по второму варианту исполнения, вид сверху; на фиг. 7 то же, поперечное сечение в продольном направлении; на фиг.8 поперечное сечение в продольном направлении еще одной формы выполнения.

На фиг. 1-3 представлены в различных видах две выхлопные трубы 1 и 2, вставленные своими свободными концами друг в друга и герметично соединенные с помощью сильфона 3, имеющего гофрированные стенки небольшой толщины. Каждая труба 1 и 2 имеет на достаточном расстоянии от своего конца, для того, чтобы свободные концы можно было действительно вставить друг в друга, металлический фланец 4, которые в виде скобы частично охватывает сильфон 3. Свободные концы каждого металлического фланца 4 представляют собой насадки 5, расположенные по диагонали друг напротив друга и направленные радиально вверх. Каждая насадка 5 продолжается до соответствующей насадки 5 другого фланца 4, в ненагруженном состоянии параллельна ей с небольшим расстоянием и соединена с ней посредством скобы 6 из металла, имеющей форму части кольца, свободные концы которого входят в углубление 7, выполненное на противоположных наружных сторонах насадок 5 по общей диагонали, в направлении которой проходят насадки 5 фланца 4. Скоба 6 таким образом взаимодействует с насадками 5, что они поджимаются друг к другу, причем происходит частичная деформация подушки 8 из металлической проволоки, которая расположена между обеими насадками 5 и которая имеет форму кольца такого типа, которое при сборке позиционируется на предназначенном для этого выступе 9 и выжимается по внутренней стенке насадки 5 при сдавливании выемки 7.

Каждый фланец, кроме того, имеет боковой край 10, который в соответствии с ломаной линией 11 оттягивается параллельно вышеуказанному диаметру.

Благодаря этому трубы 1 и 3 могут поворачиваться вокруг оси, которая совпадает с диаметром, соединяющим диагонально противолежащие металлические подушки 8, в направлении которого направлены обе насадки 5 каждого из двух фланцев.

На фиг.4 и 5 показан под различными углами вариант выполнения шарнирного соединения. Этот вариант имеет металлический зажим 12 в виде шпильки для волос, т.е. металлический зажим 12 имеет центральную часть 13, изогнутую U-образно, свободные концы 14 которой отогнуты назад, благодаря чему получается зажим. Каждый зажим входит сбоку в одну из двух соответствующих радиальных насадок 15, причем на каждой насадке 15 предусмотрено центрирующее углубление 16, в которое входит зажим. Ребра 17 жесткости, выдавленные на фланцах, имеющих форму получаши, служат как для повышения жесткости, так и для отвода резонансной частоты соединения от частоты двигателя. Такие ребра 17 могут быть предусмотрены и в других вариантах выполнения.

Зажим 12, благодаря своей гибкости, обеспечивает шарнирное соединение труб 1 и 2, при котором отпадает необходимость в металлических подушках 8.

На фиг.6 и 7 показан под различными углами следующий вариант выполнения изобретения. В этом варианте выполнения оси расположены ортогонально друг другу в соответствии с диаметрами труб 18 и 19, в направлении которых проходят радиальные насадки 20 каждого фланца 21, причем каждая насадка 20 соединена с центральным концом 22, находящимся между фланцами 21, и выполняет функцию карданного кольца. Соединение осуществляется таким же способом, как показано на фиг.1-3, т.е. с помощью открытой металлической скобы 23, отверстие которой надевается на карданное кольцо 22 и на наружную стенку насадки 20, которая имеет центрирующую выемку 24 для свободных концов кольца 23. Между карданным кольцом 22 и каждым отгибом насадки 20 вкладывается металлическая подушка 25. Каждый фланец 21 имеет отогнутые назад под углом 180о боковые края 26, которые служат для повышения жесткости, а также для повышения резонансной частоты по сравнению с частотой двигателя. Таким же способом края 10 ранее описанной формы исполнения могут быть отогнуты для придания жесткости. В этой форме исполнения имеется возможность поворота труб 18 и 19 вокруг двух различных осей поворота.

На фиг.8 представлен вариант выполнения, в котором соединение радиальных насадок 27 с карданным кольцом 28 осуществляется с помощью заклепок 29, упруго удерживаемых с помощью пружин 30.

Изобретение не ограничивается вышеописанными примерами выполнения. Более того, оно охватывает различные формы выполнения, работающие по этому принципу. Например, можно заменить сильфон 3 одной или несколькими пластинами, О-образным кольцом или каким-либо устройством, которое обеспечивает герметичность и дает возможность некоторого углового перемещения; металлические подушки могут быть заменены другим материалом, который имеет аналогичную эластичность или даже сравнительно жестким материалом. В случае необходимости они вообще могут быть исключены, если свобода перемещения обеспечивается в местах контакта специальной формой насадок. О-образная часть вышеописанного металлического зажима может быть направлена радиально; открытые скобы могут быть пластичными или эластопластичными, т.е. деформироваться при монтаже на длительный срок. Эти кольца, а также вышеуказанные металлические зажимы могут быть выполнены, кроме того, из нескольких частей, соединяемых при монтаже. Не обязательно вставлять внутренние трубы друг в друга. Этот прием, предназначенный только для того, чтобы защитить уплотняющий элемент от контакта с горящими газами, может быть либо исключен, либо заменен другой защитной системой. С другой стороны, металлические подушки, а также металлические зажимы и фланцы могут иметь самые различные формы.

Формула изобретения

1. ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ТРУБ, содержащее подвижные одна относительно другой трубы с направленными радиально наружу фланцами с соединительными элементами в них, прижимающими концы труб друг к другу, отличающееся тем, что оно снабжено подушками из металлической проволоки и сильфонами, фланцы выполнены с двумя диаметрально противоположными и радиально ориентированными крепежными насадками с центрирующими устройствами для соединительных элементов, а подушки из металлической проволоки расположены между радиальными крепежными насадками, при этом концы труб герметично соединены между собой с помощью сильфона, который зафиксирован между ними и фланцем.

2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что соединительные элементы выполнены в виде скоб из упругого материала, например металла, и установлены с возможностью их фиксации на крепежных насадках фланцев.

3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что на внешней стенке крепежных насадок выполнены выемки с возможностью фиксации в них свободных концов скоб.

4. Соединение по п.1, отличающееся тем, что соединительные элементы выполнены в виде V-образной скобы, свободные концы плеч которой изогнуты назад с образованием зажимов, с возможностью их фиксации сбоку на конце одной из противоположных насадок.

5. Соединение по п.1, отличающееся тем, что соединительные элементы выполнены в виде заклепок, установленных с возможностью их упругого удерживания с помощью пружин.

6. Соединение по пп.1-5, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено центральным кольцом, установленным между фланцами в качестве карданного кольца, а крепежные насадки противоположных фланцев расположены ортогонально или под углом друг к другу и каждая из них соединена с центральным кольцом.

7. Соединение по пп.1-6, отличающееся тем, что фланец для усилия жесткости выполнен с изогнутым боковым краем или с усиленными ребрами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контактным металлическим уплотнениям и может быть использовано, например, для соединения газопроводов

Изобретение относится к области металлургии , з конкретно к оборудованию для внепечного вакуумирования жидкой стали, Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и уменьшение габаритов

Изобретение относится к машиностроению, в частности к шарнирным соединениям труб, и может быть использовано в выхлопной системе транспортных средств

Изобретение относится к трубопроводной технике и может быть использовано в различных отраслях в качестве соединения трубопроводов, обеспечивающего компенсацию взаимных перемещений одно относительно другого, например, между сооружениями, имеющими взаимоперемещения в результате сейсмических воздействий, подвижки грунтов и т.п

Изобретение относится к конструктивным элементам нагревательных печей, а именно к трубопроводным соединениям подвижного типа, предназначено преимущественно для систем, в которых жидкость находится при высоком давлении и температуре, и может использоваться в металлургии и машиностроении

Изобретение относится к гидромеханизации и предназначено для погружных пульпопроводов комплексов, разрабатывающих шельфовые месторождения полезных ископаемых

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции трубопроводов, и может быть использовано в авиационной технике для компенсации тепловых перемещений, линейных, осевых и угловых расхождений при монтаже магистральных трубопроводов отдельно собранных блоков

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в агрегатах, содержащих трубопроводы, при монтаже которых возможна индивидуальная подгонка в местах содержания труб без механической обработки и сварки

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к разъемным фланцевым шарнирным соединениям трубопроводов с диаметром проходного сечения от 40 мм до 200 мм, по которым транспортируется среда, обладающая высокой проникающей способностью и находящаяся при высокой температуре до 800°С и высоком давлении 450 кгс/см 2

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к соединениям трубопроводов, и предназначено для компенсации линейных и угловых перемещений трубопровода при различных нагружениях его, воздействующих в процессе эксплуатации

Изобретение относится к быстроразъемным шарнирным соединениям труб полевых магистральных сборно-разборных трубопроводов и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности. Шарнирное соединение труб включает выполненные на торцах трубы с одной стороны раструб, а с другой стороны шаровой элемент. На внутренней поверхности раструба имеется заходная фаска, за которой выполнена цилиндрическая поверхность, на которой расположен первый кольцевой паз для размещения эластичной подкладки и стального запорного кольца. На сферической внутренней поверхности раструба имеется второй кольцевой паз для фигурного резинового кольцевого уплотнения. На шаровом элементе установлена разъемная манжета, состоящая из дугообразных сегментов. Каждый сегмент имеет на одном торце заходный участок, а на другом криволинейный выступ для взаимодействия со стальным запорным кольцом. Дугообразные сегменты разъемной манжеты соединены между собой замковыми элементами. На наружной поверхности каждого дугообразного сегмента выполнено не менее двух углублений и двух сквозных радиальных отверстий для размещения замковых приспособлений закрепления разъемной манжеты на шаровом элементе. Замковое приспособление выполнено в виде подпружиненного рычага, жестко связанного со штырем. Штырь расположен над кольцевой канавкой шарового элемента с возможностью вертикального перемещения. Обеспечивается удержание манжеты на шаровом элементе и исключается несоосность положения манжеты и шарового элемента в начале сборки. 5 ил.
Наверх