Соединение криогенных трубопроводов

 

Изобретение относится к криогенным трубопроводам. Соединение включает в себя законцовки двух труб и изоляционные оболочки. Трубы вставлены одна в другую с перекрытием и образованием внутреннего зазора между законцовками, состоящего из радиальной и кольцевой частей. Длина кольцевой части значительно превышает длину зазора радиальной части. В зазоре установлены уплотнители. Соединение снабжено шариковым замковым механизмом, закрепленным на наружной и внутренней законцовках труб, состоящим из внутренней и наружной кольцевых обойм, между которыми в канавках установлены шарики-фиксаторы для соосного поворота и фиксации обеих труб. В результате обеспечиваются высокая надежность и герметичность, улучшаются удобства эксплуатации. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области криогенной техники, а именно к криогенным трубопроводам и может быть использовано в соединениях труб топливной системы летательных аппаратов, а также в наземных заправочных комплексах.

Известны соединения криогенных трубопроводов, включающие в себя законцовки двух труб, содержащие изоляционные оболочки и вставленные одна в другую с перекрытием и с образованием внутреннего зазора между обеими законцовками, состоящего из радиальной и кольцевой частей, причем длина кольцевой части значительно превышает длину зазора радиальной части, при этом в зазоре установлены уплотнители, один из которых размещен между торцевыми частями законцовок труб, а другой - на их боковых сторонах (см. книгу Н.В.Филина и А. Б.Буланова "Жидкостные криогенные системы", изд. Машиностроение, 1985 г., г. Ленинград, стр. 202, фиг. 6.22).

Однако известные устройства имеют целый ряд существенных недостатков.

Такое соединение не позволяет исключить воздействие крутящего момента металлорукава на криогенный трубопровод и осуществить поворот труб относительно друг друга, без дополнительной расстыковки фланцевого соединения и последующей проверки его на герметичность. Трубопроводы для горячих и холодных сред и их соединительные элементы имеют изоляционные оболочки для исключения нежелательного теплообмена, а тем не менее наблюдается, что элементы соединения принимают низкую температуру, из-за чего уплотнители затвердевают и теряют свою уплотняющую способность. Кроме того, при низких температурах, например при - 160^oC обычная смазка между поворотными узлами уже невозможна, что отрицательно влияет на срок службы и износостойкость.

Задачей изобретения является обеспечение высокой надежности, герметичности и улучшение удобства эксплуатации соединений криогенных трубопроводов.

Решение технической задачи обеспечивается тем, что соединение криогенных трубопроводов имеет законцовки двух труб с изоляционными оболочками, вставленными одна в другую с перекрытием, а образованный внутренний зазор между обеими законцовками, состоит из радиальной и кольцевой частей, причем длина кольцевой части значительно превышает длину зазора радиальной части. В зазоре, для герметичности соединения, установлены уплотнители, один из которых размещен между торцевыми частями законцовок труб, а другой - на их боковых сторонах, причем уплотнитель, установленный в зазоре торцевых частей выполнен в виде кольца из упругого материала и расположен в зазоре аксиально, при этом на наружной и внутренней законцовках труб установлен шариковый замковый механизм, состоящий из внутренней и наружной кольцевых обойм, в канавках которых установлены шарики-фиксаторы для соосного поворота и фиксации обеих труб.

Соединение криогенных трубопроводов поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 изображено соединение законцовок труб криогенных трубопроводов.

На фиг. 2 - то же, продольное сечение законцовок труб с уплотнителем в виде кольца из упругого материала, расположенным в зазоре аксиально.

На фиг. 3 - то же, с уплотнителем из упругого элемента, расположенным в зазоре радиально.

На фиг. 4 - то же, с лабиринтообразным уплотнителем, установленным в торцевой части зазора.

На фиг. 5 - то же, с заполнением зазора материалом с пористой или волокнистой микроструктурой.

Соединение криогенных трубопроводов включает в себя законцовки двух труб, каждая из которых содержит изоляционные оболочки 1 и 2, вставленные одна в другую с перекрытием. Внутренний торцевой зазор 3 между обеими законцовками и кольцевой зазор 4 имеют разные величины. Длина в кольцевой части значительно превышает длину зазора радиальной части. В зазорах 3, 4 установлены уплотнители 5 и 6. Шариковый замковый механизм закреплен на наружной и внутренней законцовках труб и состоит из внутренней и наружной кольцевых обойм 7 и 8, между которыми в канавках установлены шарики-фиксаторы 9 для соосного поворота обеих труб. В зоне зазора 3 в уплотнителе 5 выполнены дополнительные отверстия для выравнивания давления между внутренним зазором и рабочим теплом, например, жидким водородом (на чертежах не показаны).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

На торцевую часть трубы 1 стыкуемого охватывающего криогенного трубопровода вставляется торцевой уплотнитель 5, а на внешнюю поверхность трубы 2 на обойму 7 надеваются уплотнители 6, после чего охватывающая часть трубы надвигается на охватываемую.

Внутренняя поверхность наружной кольцевой обоймы 8 имеет продольные канавки (или канавки, располагаемые под углом к оси трубопровода), переходящие в кольцевые канавки, каждая из которых имеет глубину, равную высоте выступающих из завальцовки частей шариков 9 из обоймы 7.

Соединение осуществляется путем совмещения выступающих частей шариков 9 с продольными канавками в наружной кольцевой обойме 8, после чего производится надвигание законцовок труб 2 и 1 друг на друга до упора и дальнейший поворот одной из труб для фиксации их в соединении. Такое соединение трубопроводов позволяет взаимно повернуть трубу в трубе на необходимый эксплуатационный угол в пределах ±150^o (технологический угол соединения).

Разборка соединения осуществляется поворотом трубы в трубе до совпадения продольных канавок на обойме 8 для взаимного соосного перемещения труб до положения их расстыковки.

Использование изобретения позволит улучшить эксплуатацию криогенного трубопровода, при которой исключается воздействие на металлорукав крутящего момента, возникающего при взаимном повороте трубы относительно друг друга, приводящего к возможной поломке металлорукавов, упрощает разборку вышедшего из строя участка криогенного трубопровода, уменьшает вес соединения за счет исключения громоздких фланцев и крепежных элементов.

Формула изобретения

1. Соединение криогенных трубопроводов, включающее в себя законцовки двух труб, содержащие изоляционные оболочки и вставленные одна в другую с перекрытием и образованием внутреннего зазора между обеими законцовками, состоящего из радиальной и кольцевой частей, причем длина кольцевой части значительно превышает длину зазора радиальной части, при этом в зазоре установлены уплотнители, один из которых размещен между торцевыми частями законцовок труб, а другой - на их боковых сторонах, отличающееся тем, что оно снабжено шариковым замковым механизмом, закрепленным на наружной и внутренней законцовках труб и состоящим из внутренней и наружной кольцевых обойм, между которыми в канавках установлены шарики-фиксаторы для соосного поворота и фиксации обеих труб.

2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что уплотнитель, установленный в зазоре торцевых частей, выполнен в виде кольца и расположен в зазоре аксиально, причем кольцо выполнено из упругого материала.

3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что уплотнитель, установленный в зазоре торцевых частей, выполнен из упругого элемента, расположенного в зазоре радиально.

4. Соединение по п.1, отличающееся тем, что уплотнитель, установленный в зазоре торцевых частей, выполнен по схеме лабиринтообразного уплотнения.

5. Соединение по пп.1 - 4, отличающееся тем, что радиальная часть зазора и/или кольцевая часть зазора полностью или частично заполнены материалом с пористой или волокнистой микроструктурой, например войлоком, кожей или фторопластом.

6. Соединение по пп.1 - 5, отличающееся тем, что в зоне торцевого зазора в уплотнителе выполнены дополнительные отверстия для выравнивания давления между внутренним зазором и рабочим телом, например, жидким водородом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5