трубное соединение

Формула изобретения

1. Трубное соединение, содержащее кольцевой уплотнительный элемент с аксиальными кольцевыми ответвлениями, размещенный между концами труб, сбазированный с ними соответствующими их посадочными, коническими поверхностями, охватывающий по конгруэнтным раскрепленным поверхностям внутреннее металлическое кольцо, и стяжную резьбовую муфту, отличающееся тем, что внутреннее металлическое кольцо и кольцевой уплотнительный элемент выполнены с двухсторонними конгруэнтными коническими поверхностями, имеющими общее основание по наибольшему их диаметру, расположенное в плоскости симметрии стыка, со скреплением по нему радиальными выступами уплотнительного элемента, входящими в радиальные отверстия внутреннего металлического кольца, причем на внутреннем металлическом кольце предусмотрены двухсторонние ограничительные цилиндрические пояски с диаметрами, равными наименьшим диаметрам конгруэнтных конических поверхностей между кольцом и уплотнительным элементом.

2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что кольцевой уплотнительный элемент снабжен охватывающим его по наружным аксиальным кольцевым ответвлениям тонкостенным металлическим кольцом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводной технике и может быть использовано в соединениях труб с поджимаемым уплотнительным элементом, в частности в соединениях стеклопластиковых или металлических труб, применяемых в магистральных трубопроводах для транспортировки нефтехимических продуктов или горячего водоснабжения, как в промышленном, так и бытовом, коммунальном и других отраслях хозяйства.

К трубным соединениям предъявляются повышенные требования по обеспечению жесткости, прочности, надежности и герметичности стыка, безопасности использования и недопустимости разрушения от воздействующих нагрузок, препятствующих дальнейшему использованию изделий.

Известно трубное соединение, содержащее кольцевой уплотнительный элемент с конической посадочной поверхностью, размещенный между концами труб, с внутренним металлическим кольцом, и стяжную резьбовую муфту (Авторское свидетельство СССР N 836441, кл. F 16 L 19/025, 1981 г.).

При жестких условиях эксплуатации, связанных с периодическим повышением давления в трубах при транспортировке жидкостных сред, их цикличности, резкого перепада температур, агрессивности сред и других факторов, оказывающих влияние на стык, указанное трубное соединение является недостаточно надежным.

Известно другое трубное соединение с уплотнительным элементом, охватывающим металлическое кольцо, размещенным в стыке труб, с стяжной муфтой (патент ЕПВ N 0392470 B1, кл. F 16 L 21/02, 1993).

В указавшем трубном соединении уплотнительный элемент выполнен тонкостенным, с фасочными уступами, вытянутым в аксиальном направлении. К недостаткам соединения следует отнести независимость базирования уплотнительного элемента от состыковки труб, от его качества. Надежность уплотнения стыка только фасочными переходами является недостаточной. Ликвидировать разгерметизацию стыка труб дополнительной затяжкой невозможно.

Известно трубное соединение, содержащее кольцевой уплотнительный элемент с аксиальными кольцевыми ответвлениями, размещенный между концами труб, сбазированный с ними соответствующими их посадочными, коническими поверхностями, охватывающий по конгруэнтным раскрепленным поверхностям внутреннее металлическое кольцо, и стяжную резьбовую муфту (патент РФ N 2124159, кл. F 16 L 19/025, 1998).

Указанное трубное соединение обладает надежностью по сравнению с известными аналогами. К недостаткам следует отнести сложность изготовления уплотнительного кольца из-за разветвленности торцев, а также отсутствие возможности установки одинаковых труб, что ограничивает их взаимозаменяемость при комплектации и ремонтных работах трубопроводных транспортных магистралей.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является трубное соединение по патенту РФ N 2124159.

Основной задачей изобретения является создание соединения труб из композиционных материалов с кольцевым уплотнительным элементом в стыке между ними, упрощение конструкции, разработка его с воспроизведением условий деформирования кольцевого уплотнительного элемента одинаковыми со сторон противоположных торцев.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение надежности трубного соединения, обеспечение взаимозаменяемости труб, упрощение обслуживания и повышение эффективности использования.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции стыка, введения новых элементов и геометрических поверхностей.

Для этого в трубном соединении, содержащем кольцевой уплотнительный элемент с аксиальными кольцевыми ответвлениями, размещенный между концами труб, сбазированный с ними соответствующими их посадочными, коническими поверхностями, охватывающий по конгруэнтным раскрепленным поверхностям внутреннее металлическое кольцо, и стяжную резьбовую муфту, внутреннее металлическое кольцо и кольцевой уплотнительный элемент выполнены с двухсторонними конгруэнтными коническими поверхностями, имеющими общее основание по наибольшему их диаметру, расположенное в плоскости симметрии стыка, со скреплением по нему радиальными выступами уплотнительного элемента, входящими в радиальные отверстия внутреннего металлического кольца, причем на внутреннем металлическом кольце предусмотрены двухсторонние ограничительные цилиндрические пояски с диаметрами, равными наименьшим диаметрам конгруэнтных конических поверхностей между кольцом и уплотнительным элементом. Кольцевой уплотнительный элемент снабжен охватывающим его по наружным аксиальным кольцевым ответвлениям тонкостенным металлическим кольцом.

Отличительными особенностями трубного соединения являются следующие признаки:

- выполнение внутреннего металлического кольца и кольцевого уплотнительного элемента с двухсторонними конгруэнтными коническими поверхностями,

- выполнение этих двухсторонних конических поверхностей с общим основанием по наибольшему их диаметру,

- расположение общего основания двухсторонних конических поверхностей в плоскости симметрии стыка,

- скрепление кольцевого уплотнительного элемента и внутреннего металлического кольца по общему основанию их конических поверхностей радиальными выступами уплотнительного элемента, входящими в радиальные отверстия внутреннего металлического кольца,

- снабжение внутреннего металлического кольца двухсторонними ограничительными цилиндрическими поясками,

- выполнение двухсторонних ограничительных цилиндрических поясков с диаметрами, равными наименьшим диаметрам конгруэнтных конических поверхностей между кольцом и уплотнительным элементом.

Дополнительными отличительными признаками соединения являются снабжение кольцевого уплотнительного элемента охватывающим его по наружным аксиальным кольцевым ответвлениям тонкостенным металлическим кольцом.

Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. Выполнение кольцевого уплотнительного элемента с внутренним металлическим кольцом с двухсторонними конгруэнтными коническими поверхностями между ними позволяет с повышенной точностью располагать их общим основанием в плоскости симметрии стыка, при затяжке которого упругие деформации кольцевого уплотнительного элемента, их распределение относительно плоскости симметрии стыка по обе их стороны имеют одинаковые закономерности, передавливания кольцевого уплотнительного элемента или смещения внутреннего металлического кольца не происходит при затяжке стыка, стык уплотняется с высокой точностью и надежностью, что обеспечивает повышенную гарантированную герметизацию состыкованных труб. Смещения внутреннего металлического кольца не происходит благодаря скреплению его с кольцевым уплотнительным элементом по общему основанию наибольших диаметров конгруэнтных конических поверхностей. Для исключения радиальной податливости кольцевого уплотнительного элемента на его наружной поверхности предусмотрено тонкостенное металлическое кольцо, охватывающее его наружные аксиальные кольцевые ответвления. Применение этого кольца необходимо для кольцевого уплотнительного элемента, выполненного из резиноподобного материала, обладающего большей податливостью при сжатии и выпучиваемостью.

Указанные отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение по трубному соединению соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими существенными признаками известными позволяет решить поставленную задачу создания нового трубного соединения магистральных труб высокой надежности и герметичности, что позволяет характеризовать новое техническое решение по нему существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новое техническое решение является результатом конструкторской разработки, экспериментальных исследований и творческого вклада, без использования стандартизованных технических решений, рекомендаций или указаний в данной области техники, является оригинальным, неочевидным для специалистов данной отрасли, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами и кратким их описанием.

На фиг. 1 представлен общий вид трубного соединения с аксиальным сечением, на фиг. 2 - кольцевой уплотнительный элемент с внутренним металлическим кольцом, на фиг. 3 - вариант кольцевого уплотнительного элемента в соединении между трубами, на фиг. 4 - показ расположения радиальных крепежных выступов кольцевого уплотнительного элемента с внутренним металлическим кольцом.

Более подобное описание сущности изобретения с указанием позиций состоит в следующем.

Трубное соединение (фиг. 1) содержит кольцевой уплотнительный элемент 1, размещенный между концами труб 2, 3, охватывающий внутреннее металлическое кольцо 4, и стяжную резьбовую муфту 5. Внутреннее металлическое кольцо 4 и кольцевой уплотнительный элемент 1 выполнены с двухсторонними конгруэнтными раскрепленными коническими поверхностями 6, 7 и 8, 9, имеющими общее основание 10 по наибольшему диаметру 11, расположенное в плоскости 12 симметрии стыка (фиг. 2, фиг. 3), со скреплением по нему радиальными выступами 13 кольцевого уплотнительного элемента 1 (фиг. 4), входящими в радиальные отверстия 14 внутреннего металлического кольца 4, причем на внутреннем металлическом кольце 4 предусмотрены двухсторонние ограничительные цилиндрические пояски 15, 16 с диаметрами, равными наименьшим диаметрам конгруэнтных конических поверхностей 6, 7 и 8, 9 между кольцом 4 и уплотнительным элементом 1. Кольцевой уплотнительный элемент 1 может быть снабжен охватывающим его по наружным аксиальным кольцевым ответвлениям 17, 18 тонкостенным металлическим кольцом 19. Кольцевой уплотнительный элемент 1 с двухсторонними аксиальными кольцевыми ответвлениями 20, 21 и наружными аксиальными кольцевыми ответвлениями 17, 18 сбазирован с концами труб 2, 3 соответствующими их посадочными, коническими поверхностями 22, 23; 24, 25; 26, 27; 28, 29; 30, 31; 32, 33.

Сборка трубного соединения (фиг. 1, фиг. 3) заключается в установке кольцевого уплотнительного элемента 1 с внутренним металлическим кольцом 4, а также кольцом 19 между концами труб 2, 3 и их стяжке резьбовой муфтой 5 до обеспечения полного уплотнения стыка. В процессе стягивания труб 2, 3 кольцевой уплотнительный элемент 1, выполненный из материала типа резины, полиуретана, базируется по торцам труб 2, 3, сжимается в пределах упругих деформаций. Перемещение кольцевого уплотнительного элемента 1 при сжатии в радиальном направлении вовнутрь полостей труб 2, 3 ограничивается цилиндрическими поясками 15, 16. Раскрепление кольцевого уплотнительного элемента 1 с внутренним металлическим кольцом 4 по конгруэнтным раскрепленным коническим поверхностям 6, 7 и 8, 9 исключает его разрывы и разрушение материала. Наличие радиальных выступов 13 кольцевого уплотнительного элемента 1 в радиальных отверстиях 14 внутреннего металлического кольца 4 препятствует его одностороннему смещению в аксиальном направлении и занятию несимметричного положения по отношению к плоскости 12 симметрии стыка.

При испытании трубного соединения, выполненного с использованием нового технического решения, получены положительные результаты. Благодаря такому конструктивному решению трубное соединение обладает высокой надежностью и герметичностью в трубах, в частности, изготовленных из композиционных материалов. Многократные циклические нагрузки не снижают надежности стыка.

Таким образом, новое техническое решение воспроизводимо промышленным способом, дает новый положительный результат, в предложенной совокупности новых и известных существенных признаков высокоэффективно и технологично, соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретений.

Следует отметить, что могут быть различные варианты выполнения трубного соединения в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, если все это не выходит за пределы объема изобретения, изложенного в пунктах формулы.