Неразъёмное соединение рукавов высокого давления

Изобретение относится к машиностроению для производства армированных гибких трубопроводов высокого давления специального назначения ограниченных размеров. Гибкий трубопровод содержит герметизирующий слой с заделанными в него металлическими законцовками и силовой армирующий слой на эластомерном связующем. В герметизирующий слой путем заливки заделываются металлические законцовки. Ниппель с кольцевыми наружными проточками и гильза, представляющая собой гильзу патрона без дна, состоящую из двух цилиндров, большего и меньшего, внутренний диаметр большего цилиндра больше диаметра кольцевых проточек ниппеля, а меньший цилиндр имеет внутренний диаметр, равный проходному диаметру трубопровода. Гильза обращена большим цилиндром к ниппелю и надевается на ниппель с зазором, зазор между ниппелем, гильзой и над гильзой заполняет герметизирующий слой. Обжимающий элемент выполнен на эластомерном связующем с осевой фиксацией ниппеля на рукаве. Изобретение обеспечивает полную герметичность и повышает надежность концевого соединения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для производства армированных гибких рукавов высокого давления.

Существующие гибкие рукава высокого давления представляют собой многокомпонентные системы, состоящие в основном из следующих частей: гибкий армированный рукав и стальные законцовки, предназначенные для присоединения в систему и соединения с гибким рукавом. Недостатком таких гибких рукавов высокого давления является недостаточная надежность и потери герметичности в соединении стальные законцовки - гибкий рукав [см. книгу Башта Т.М., Машиностроительная гидравлика. М. «Машиностроение, 1971 г., стр. 531].

Наиболее близким аналогом неразъемного соединения, выбранным в качестве прототипа, является изобретение по патенту РФ №2355937, МПК⁷ F16L 33/207, опубл. 20.05.2009 г.

Конструкция известного соединения представляет собой следующее: на наружной поверхности армированного рукава установлена муфта с внутренними уплотняющими кольцевыми выступами, в рукаве с муфтой размещен ниппель с наружными уплотнительными кольцевыми выступами до упора друг в друга. Уплотнение происходит путем обжатия муфты. Недостатками данной конструкции и большинства известных уплотненных по наружной поверхности являются:

- во-первых, в результате старения материала рукава возможна потеря герметичности;

- во-вторых, в том, что муфта имеет диаметр, заведомо больший, чем диаметр рукава, и уменьшается путем обжима до меньшего, а за счет внутреннего высокого давления будет стремиться возвращаться в исходное состояние. Все это снижает надежность герметичного соединения в зонах законцовки - рукав.

Изобретение решает задачу повышения надежности соединения рукавов высокого давления.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции и новой концепции в технологии соединения рукавов.

Для достижения поставленной цели в заявляемом изобретении в герметизирующем слое рукава на концевых участках установлены ступенчатые гладкие гильзы, причем часть их выполнена с внутренним диаметром, равным проходному диаметру рукава, а обращенная к ниппелю часть большего диаметра выполнена с внутренним диаметром больше диаметра выступов ниппеля, а наружный диаметр гильзы меньше наружного диаметра герметизирующего слоя, причем часть гильзы большего диаметра установлена в герметизирующем слое рукава без адгезии к герметизирующему слою путем нанесения антиадгезионной смазки, с возможностью образования зазора между гильзой и герметизирующим слоем рукава при подаче давления в рукав, а обжимающий и силовой слои выполнены в виде пластиковой оболочки на эластомерном связующем с осевой фиксацией ниппеля на рукаве кольцевой проточкой.

Отличительными признаками неразъемного соединения рукава высокого давления являются следующие:

- в герметизирующем слое рукава на концевых участках установлены ступенчатые гладкие гильзы, причем часть их выполнена с внутренним диаметром, равным проходному диаметру рукава, а обращенная к ниппелю часть большего диаметра выполнена с внутренним диаметром больше диаметра выступов ниппеля, наружный диаметр гильзы меньше наружного диаметра герметизирующего слоя:

- часть гильзы большего диаметра установлена в герметизирующем слое рукава с возможностью образования зазора между гильзой и герметизирующим слоем рукава при подаче давления в рукав;

- обжимающий слой и силовой слой рукава имеют монолитную конструкцию и выполнены на основе арамидного жгута, пропитанного эластомерным связующим.

Указанные признаки конструктивно взаимосвязаны и являются существенными, т.к. каждый из них и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением цели, технического результата.

Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, что характеризует соответствие заявляемого технического решения критерию «новизна». Данное техническое решение является результатом опытно-конструкторской работы по созданию гибких рукавов высокого давления до 100 МПа для гидросистем оборудования. В данном техническом решении реализована новая концепция технологии одновременного получения силового слоя рукава и обжимающего слоя в соединении «арматура-рукав». Решение по заявке неочевидно, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в конструкциях трубопроводов, концевых арматур рукавов высокого давления ограниченных типоразмеров. При этом обеспечивается увеличение надежности.

Сущность изобретения поясняется чертежом общего вида - фиг. 1 и схемой работы соединения - фиг. 2.

Конструкция неразъемного соединения рукава содержит ниппель 1 с наружными кольцевыми выступами и ступенчатую гладкую гильзу 2, вместе представляющие «составной ниппель», герметизирующий эластомерный слой 4, составляющий общий конструктивный элемент, получаемый при литье герметизирующего слоя в форме с установленными ниппелем 1 и гильзой 2, намотанный по всей длине рукава силовой слой 5 и обжимающий слой 6, намотанный на концевых участках рукава, выполненные на основе арамидного жгута, пропитанного эластомерным связующим, составляющие монолитную конструкцию.

Сборка неразъемного соединения рукава высокого давления осуществляется следующим образом. В заливочную форму закладываются стальные законцовки: ниппель 1, на наружную поверхность с кольцевыми выступами которого наносится клей, гильза 2, на все поверхности которой наносится антиадгезионная смазка, за исключением конусной и наружной малого цилиндра, на которые наносится клей, и гайка накидная 3; свободное пространство под вакуумом заполняется эластомерным герметизирущим слоем 4. Часть гильзы большего диаметра за счет нанесения антиадгезионной смазки будет иметь возможность образования под давлением зазора между герметизирующим слоем и частью гильзы. После термообработки рукава, на наружную поверхность рукава на всю длину технологией мокрой намотки наматывается силовой слой 5 на основе арамидного жгута, пропитанного эластомерным связующим с адгезией к герметизирующему слою 4 спиральной намоткой с углом намотки в 55° и шагом намотки от 1 до 8 мм, на концевых участках рукава в зонах расположения законцовок радиальной намоткой 85°, наматывается дополнительно обжимающий слой 6, представляющие монолитную конструкцию с силовым слоем 5.

Рабочая среда внутри трубопровода под давлением, проникая в зону «мнимого» зазора, полученного путем нанесения антиадгезионной смазки, образовывает действительный зазор и, увеличивая его, при увеличении давления прижимает герметизирующий слой 4 к ниппелю 1 и к обжимающему слою 6, и чем больше давление, тем больше усилие обжатия соединения.

По заявляемым материалам изобретения изготовлены рукава высокого давления до 100 МПа с внутренним диаметром ⌀10 мм. Проведены ускоренные климатические испытания для оценки надежности при длительном хранении. Полученные результаты позволили рекомендовать рукава для очень ответственного применения со сроками хранения до 15 лет и более.

Представленное новое техническое решение в предложенной совокупности существенных признаков позволяет создать рукава высокого давления, более эффективные по сравнению с известным уровнем техники, воспроизводимо промышленным способом и соответствует также критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.

1. Неразъемное соединение рукава высокого давления, содержащее рукав, состоящий из герметизирующего и силового слоев, ниппель с наружными кольцевыми герметизирующими выступами, выполненными в зоне силовой заделки рукава с проточкой на наружной поверхности, и обжимающий слой в зоне заделки рукава, отличающееся тем, что в герметизирующем слое рукава на концевых участках установлены ступенчатые гладкие гильзы, причем часть их выполнена с внутренним диаметром, равным проходному диаметру рукава, а обращенная к ниппелю часть большего диаметра выполнена с внутренним диаметром больше диаметра выступов ниппеля, наружный диаметр гильзы меньше наружного диаметра герметизирующего слоя, причем часть гильзы большего диаметра установлена в герметизирующем слое рукава с возможностью образования зазора между гильзой и герметизирующим слоем рукава при подаче давления в рукав.

2. Неразъемное соединение рукава по п. 1, отличающееся тем, что обжимающий и силовой слои выполнены на основе арамидного жгута, пропитанного эластомерным связующим.