Блокируемый стык между гладким концом одного трубопровода и концом другого трубопровода, оснащенным раструбом

 

Блокируемый стык оснащен раструбом с установленным в нем сальником радиального сжатия, содержит жесткое упорное кольцо, венец блокировки, охватывающий гладкий конец трубопровода. Устройство с контрфланцем включает средство зацепления за раструб трубопровода. Жесткое упорное кольцо представляет собой кольцо-перегородку, зажатую между радиальной поверхностью раструба и передней поверхностью контрфланца. Венец блокировки с наружной и боковых сторон плотно охвачен муфтой из эластомерного материала, имеющей по меньшей мере одну упругую губку, расположенную в продольном направлении между венцом блокировки и жестким упорным кольцом, с упором губки в последнее. Изобретение повышает надежность соединения. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к узлам соединения трубопроводов, а более конкретно касается блокируемого стыка между гладким концом одного трубопровода и концом другого трубопровода, оснащенным раструбом, в выемке которого установлен сальник радиального сжатия.

Изобретение предназначено преимущественно для использования при монтаже трубопроводов из ковкого чугуна.

Известен блокируемый стык между гладким концом одного трубопровода и концом другого трубопровода, оснащенным раструбом с установленным в нем сальником радиального сжатия, содержащий жесткое упорное кольцо, венец блокировки с внутренней в радиальном направлении поверхностью с выполненными на ней зубцами зацепления, охватывающими гладкий цилиндрический конец трубопровода, и устройство с контрфланцем, включающее средства зацепления за раструб трубопровода, а также внутреннюю поверхность удержания венца блокировки, уменьшающуюся в сечении от стыка (см. заявку EP N 0334380).

Однако блокируемый стык, описанный в упомянутой публикации, не позволяет поддерживать на достаточно малом уровне величину смещения гладкого конца трубы относительно раструба при подаче давления в трубопровод, что может повлечь за собой потерю герметичности стыка в момент подачи давления.

Кроме того, зоны контакта между венцом блокировки и металлическими деталями, которые его охватывают, не защищены от коррозии, что приводит к снижению срока службы соединенных таким образом трубопроводов.

Известный блокируемый стык характеризуется сложностью монтажа и демонтажа.

В основу изобретения положена задача создать блокируемый стык, конструкция которого гарантировала бы очень малую величину возврата гладкого конца при установлении давления в трубопроводе при одновременном обеспечении защиты от коррозии зон контакта между венцом блокировки и металлическими деталями, которые его охватывают, и которая была бы при этом проста в изготовлении и обслуживании.

Эта задача решается тем, что в блокируемом стыке между гладким концом одного трубопровода и концом другого трубопровода, оснащенным раструбом с установленным в нем сальником радиального сжатия, содержащем жесткое упорное кольцо, венец блокировки с внутренней в радикальном направлении поверхностью с выполненными на ней зубцами зацепления, охватывающими гладкий цилиндрический конец трубопровода, и устройство с контрфланцем, включающее средства зацепления за раструб трубопровода, а также внутреннюю поверхность удержания венца блокировки, уменьшающуюся в сечении от стыка, согласно изобретению жесткое упорное кольцо представляет собой кольцо-перегородку, зажатую между радиальной поверхностью раструба и передней поверхностью контрфланца, при этом венец блокировки с наружной и боковых сторон плотно охвачен муфтой из эластомерного материала, имеющей, по меньшей мере, одну упругую губку, расположенную в продольном направлении между венцом блокировки и жестким упорным кольцом, с упором губки в последнее.

Целесообразно на боковой стороне муфты напротив упругой губки выполнить цилиндрическую часть, при этом наружная поверхность муфты, охватывающая венец блокировки, будет выполнять функцию оболочки связи между упругой губкой и цилиндрической частью.

Предпочтительно на упругой губке и цилиндрической части муфты выполнить внутренние зубцы, находящиеся в контакте с гладким цилиндрическим концом трубопровода и обжимающие его.

Желательно оснастить муфту двумя упругими губками, которые выполнены расходящимися в направлении жесткого упорного кольца.

Возможно упругие губки выполнить с осевыми ячейками.

Желательно цилиндрическую часть муфты расположить выступающей в осевом направлении за контрфланец с образованием выступа для захвата.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых: фиг.1 изображает осевое полусечение блокируемого стыка в соответствии с изобретением; фиг.2 - частичный вид стыка, показанного на фиг.1 в ходе монтажа; фиг.3 - то же, что и на фиг.2, другой вариант реализации соответствующего изобретения блокируемого стыка, также в ходе монтажа; фиг.4 - еще один вариант выполнения блокируемого стыка, соответствующего изобретению.

На фиг. 1 и 2 показан блокируемый стык между гладким концом 1 первого трубчатого элемента и раструбом 2 второго трубчатого элемента. Этими двумя трубчатыми элементами в частности могут быть две последовательные одинаковые трубы одного трубопровода, изготовленные из ковкого чугуна, причем каждая из труб имеет гладкий конец 1 и раструб 2 на своем другом конце. В данном описании предполагается, что два трубчатых элемента имеют одну общую горизонтальную ось, как это и изображено на чертежах.

Гладкий конец 1 имеет внешнюю цилиндрическую форму, в то время как раструб 2 с внешней стороны начиная от своего входа имеет воротник 3, выступающий в радиальном направлении, и затем сходящуюся поверхность 4. С внутренней стороны раструб имеет радиальный выступ 5, ограничивающий выемку 6 и имеющий обращенную к стыку радиальную поверхность 7. В выемке 6 размещен сальник 8 с радиальным сжатием. Блокируемый стык включает в себя жесткое упорное кольцо 9, венец 10 блокировки, устройство с контрфланцем 11 и ряд блоков 12 зацепления.

Жесткое упорное кольцо 9 представляет собой кольцо-перегородку, прилегающую своей передней поверхностью 13 к радиальной поверхности 7 раструба 2 и задней поверхностью 14 - к передней поверхности контрфланца 11 и зажатую между ними.

Венец 10 блокировки представляет собой композитную деталь, реализованную путем заливки изоляционным слоем и образованную рядом металлических вставок 15, образующих совокупность блокировочного венца, погруженных в муфту 16 из эластомера. В варианте реализации вставки 15 могут быть заменены непрерывным разрезным кольцом, однако построение с несколькими вставками является предпочтительным, так как оно легче адаптируется к различным периферическим конфигурациям труб.

Каждая вставка 15 имеет тело криволинейного трапециевидного сечения с большей передней радиальной поверхностью и меньшей радиальной задней поверхностью, сходящейся назад в радиальном направлении и выпуклой внешней поверхностью 17, и внутренней в радиальном направлении по существу цилиндрической или плоской поверхностью, имеющей ряд зубцов 18 зацепления за гладкий конец.

Муфта 16 имеет переднюю цилиндрическую часть, образующую упругую губку 19 с внутренними зубцами, и заднюю цилиндрическую часть 20, также имеющую внутренние зубцы, а также оболочку связи 21, образующую покрытие поверхности 17 вставок. Задняя часть 20 справка от каждой вставки 15 вблизи от своего свободного конца имеет отверстие 22 и может быть ограничена за пределами контрфланца рядом расположенных там осевых языков. Муфта 16 окружает вставки 15 со всех сторон за исключением их внутренней зубчатой стороны. Цилиндрические части 19 и 20, которыми залиты соответственно радиальные передняя и задняя поверхности вставок 15, позволяют также удерживать указанные вставки в венце 10 блокировки, в частности при местном дефекте прилегания муфты 16.

Контрфланец 11 представляет собой круговое тело, ограниченное двумя радиальными поверхностями - передней 23 и задней 24, и внутренней в радиальном направлении поверхностью 25, сходящейся назад почти до сопряжения с поверхностью 17 вставок 15. Это тело продолжается наружу в радиальном направлении, образуя радиальную оболочку, в которой выполнен ряд осевых отверстий 26. Эта оболочка снабжена внешней периферической ребордой 27, направленной вперед. Стяжные болты 12 имеют на переднем конце эксцентричные выступы 28 для зацепления за раструб 2 и оснащены гайками 29. Радиальный выступ 5 раструба 2 имеет внутренний скос 30 для облегчения ввода гладкого конца 1 в раструб 2.

Для усиления защиты от коррозии можно прибегнуть к варианту, показанному на фиг.3.

Показанный на фиг.3 вариант выполнения отличается от показанного на фиг. 2 стыка тем, что передняя часть (губка) 19 венца блокировки проникает в круговую выемку 31, предусмотренную на задней стороне кольца 9, и содержит две расходящиеся губки: одну внутреннюю 19А, которая прилегает к гладкому концу 1, и одну внешнюю 19B, которая упруго упирается в дно выемки 31. Губка 19A может также при некоторых условиях монтажа прилегать к дну этой выемки. Задняя часть 20 венца блокировки полностью находится под контрфланцем 11 и также содержит две расходящиеся губки, а именно губку 20A, прилегающую к гладкому концу 1, и внешнюю губку 20B, упруго упирающуюся во внутреннюю поверхность 25 контрфланца 11.

Показанный на фиг.4 вариант реализации изобретения отличается от показанного на фиг.2 стыка тем, что передняя часть устройства блокировки по фиг.2 - губка 19 здесь образована круглым замковым кольцом с осевыми ячейками. Указанное кольцо имеет благодаря наличию ячеек значительную осевую гибкость. Кроме того, кольцо 9 имеет прямоугольное сечение с расположенным посредине ширины выступающим радиально наружу воротничком 32. Задняя часть кольца 9 сопрягается при скольжении с передней частью цилиндрической формы, внутренней поверхности 25 контрфланца 11, при этом поверхность 23 контрфланца 11 упирается в воротничок 32. При таком построении удается центрировать кольцо 9 относительно замкового кольца-губки 19 и относительно сальника 8.

Монтаж описанного стыка осуществляется после установки раструба следующим образом.

Предположим вначале, что существует ситуация "максимального зазора", показанная на фиг.1, при которой, принимая во внимание допуски литья, диаметры вставляемых деталей являются минимальными, а диаметры огибающих деталей - максимальными, причем осевые стороны максимальны для элементов, в которые осуществляется установка, и минимальны для вставляемых деталей.

Последовательно надевают на гладкий конец 1 детали 11, 10 и 9 при некотором смещении этих деталей назад от торца гладкого конца.

Затем вводят гладкий конец 1 в раструб 2, при этом сальник 8 сжимается в радиальном направлении в выемке 6 и скользит вдоль гладкого конца до тех пор, пока не достигается его желаемое положение.

Затем прижимают кольцо 9 к поверхности 7 раструба, толкая венец 10 блокировки вперед до упора его губки 19 в кольцо 9, что легко осуществимо, так как это устройство свободно от радиального сжатия, и вводят контрфланец 11 до контакта его поверхности 23 со стороной 14 кольца 9.

Наконец вводят в отверстия 26 болты 12, которые имеют впереди выступы 28, являющиеся эксцентрическими, и осуществляют прижим вперед контрфланца 11 за счет навинчивания гаек 29 на каждый болт 12. При этом выступы 28 упираются в воротник 3 раструба 2, а гайки 29 - в заднюю поверхность оболочки контрфланца 11. При этом прижиме за счет кольца 9 происходит сжатие сальника 8 и обеспечивается таким образом герметичность стыка.

Из-за наличия зазоров контрфланец 11 на этой стадии монтажа не входит в контакт с венцом 10 блокировки. Для получения этого контакта тянут назад венец 10 блокировки до его контакта с контрфланцем 11, как это показано пунктиром на фиг. 2. Это осуществляют при помощи стержня 33, вводимого в отверстия 22, которые находятся снаружи от контрфланца 11 позади него.

В варианте реализации губка 19 может быть достаточно длинной для того, чтобы контрфланец 11 контактировал с венцом 10 своей внутренней поверхностью 25 до того, как его поверхность 23 достигает поверхности 14 кольца 9. В таком случае завинчивание болтов 12 вызывает кроме описанного радиальное сжатие вставок 15 и их прижим к гладкому концу 1, при этом теперь нет необходимости, чтобы задняя часть 20 венца 10 выходила за пределы контрфланца 11.

В инверсной ситуации "минимальных зазоров" после ввода гладкого конца 1 в раструб 2 осуществляют перемещение контрфланца 11 вперед, пока он не упрется в оболочку 21 муфты 16, однако продолжает существовать осевой зазор между поверхностями 14 и 23. Затем завинчивают гайки 29.

В этом случае губка 19 имеет достаточную жесткость для того, чтобы гарантировать прижим вставок 15 к внутренней поверхности 25 контрфланца, но недостаточную, чтобы помешать перемещению вперед контрфланца до контакта с кольцом 9. Это перемещение вперед контрфланца становится также возможным благодаря тому, что объем материала эластомера губки 19 относительно мал по сравнению с объемом пространства, ограниченного внешней поверхностью гладкого конца, передней радиальной поверхностью вставок 15, внутренней поверхностью 25 контрфланца 11 и задней поверхностью 14 кольца 9.

Таким образом, завинчивание болтов 12 вызывает вход во взаимный контакт поверхностей 14 и 23 и зажатие кольца 9 между поверхностями 7 и 23, а также осевое сжатие губки 19.

При установлении давления в трубопроводе гладкий конец сдвигается назад относительно раструба на некоторое расстояние "x" и увлекает за собой при этом движении вставки 15, которые толкают назад контрфланец 11. Однако контрфланец 11 может сдвинуться очень незначительно, в пределах его жесткости и жесткости болтов 12. Этот сдвиг "y" контрфланца 11 относительно раструба 1, как правило, значительно меньше величины, "x", например порядка x/10. В результате кольцо 9 не может сдвинуться больше, чем на расстояние "y", что приводит к эффективному сохранению герметичности стыка.

Следует указать, что внутренние зубцы частей 19 и 20 венца блокировки улучшают герметичность вокруг вставок 15 и, следовательно, их защиту от коррозии за счет создания непроницаемых перегородок. Оболочка 21 и передний выступ 21А в радиальном направлении также участвуют в создании этой защиты. Совокупность этих элементов 19, 20, 21 и 21A из эластомера обеспечивает таким образом непроницаемость для реагентов окружающей среды и изоляцию контактных зон вставок с металлическими поверхностями, к которым они прилегают.

Блокируемому стыку, выполненному согласно настоящему изобретению, присущи следующие преимущества.

а) Отсутствие усилия установки ровного конца в раструб.

б) Легкость монтажа и демонтажа благодаря независимости контрфланца 11 от венца 10 блокировки.

в) Сохранение герметичности между ровным концом и раструбом, несмотря на смещение вставок при установлении давления в трубопроводе, благодаря наличию контакта между жестким упорным кольцом и контрфланцем, причем этот контакт получают для широкой гаммы диаметральных допусков соединяемых труб, и благодаря малому объему эластомера упругой губки 19 по сравнению с объемом окружающего пространства.

г) Сохранение очень малой величины сдвига ровного конца благодаря тому, что после монтажа стыка и перед подачей давления в трубопровод осуществлено прилегание вставок 15 к поверхности 25 контрфланца и, следовательно, обеспечено отсутствие осевого зазора в этом месте, причем для широких допусков диаметров соединяемых труб, и д) Антикоррозионная защита и, следовательно, долговечность зоны контакта между вставками и металлическими деталями, которые их окружают, благодаря герметичности, создаваемой муфтой 16 из эластомера, а более конкретно, перегородками передней и задней частей указанной муфты.

Формула изобретения

1. Блокируемый стык между гладким концом одного трубопровода и концом другого трубопровода, оснащенным раструбом с установленным в нем сальником радиального сжатия, содержащий жесткое упорное кольцо, венец блокировки с внутренней в радиальном направлении поверхностью с выполненными на ней зубцами зацепления, охватывающими гладкий цилиндрический конец трубопровода, и устройство с контрфланцем, включающее средства зацепления за раструб трубопровода, а также внутреннюю поверхность удержания венца блокировки, уменьшающуюся в сечении от стыка, отличающийся тем, что жесткое упорное кольцо представляет собой кольцо-перегородку, зажатую между радиальной поверхностью раструба и передней поверхностью контрфланца, при этом венец блокировки с наружной и боковых сторон плотно охвачен муфтой из эластомерного материала, имеющей по меньшей мере одну упругую гайку, расположенную в продольном направлении между венцом блокировки и жестким упорным кольцом, с упором губки в последнее.

2. Стык по п.1, отличающийся тем, что на боковой стороне муфты напротив упругой губки выполнена цилиндрическая часть, причем наружная поверхность муфты, охватывающая венец блокировки, выполняет функцию оболочки связи между упругой губкой и цилиндрической частью.

3. Стык по п.2, отличающийся тем, что на упругой губке и цилиндрической части муфты выполнены внутренние зубцы, находящиеся в контакте с гладким цилиндрическим концом трубопровода и обжимающие его.

4. Стык по пп.1 - 3, отличающийся тем, что муфта содержит две упругие гайки, которые выполнены расходящимися в направлении жесткого упорного кольца.

5. Стык по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что упругие губки выполнены с осевыми ячейками.

6. Стык по пп.2 - 5, отличающийся тем, что цилиндрическая часть муфты расположена выступающей в осевом направлении за контрфланец с образованием выступа для захвата.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4