Зажимное устройство
Изобретение относится к области машиностроения и испытательной техники и может быть использовано, в частности, для обеспечения работы труб под давлением, а также при гидравлических испытаниях труб на герметичность. Каждый гидрозажим содержит подвижно размещенные в съемном патроне механические преимущественно цанговые элементы обжатия подлежащей присоединению трубы или патрубка и взаимодействующий с ними гидравлический элемент в виде кольцевого поршня. Поршень содержит самоуплотняющуюся манжету, воспринимающую и передающую непосредственно или через, по крайней мере, один промежуточный элемент давление рабочей жидкости на торцы цанговых элементов и примыкающий к манжете кольцевой участок стенки подлежащей присоединению трубы или патрубка. Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности работы зажимного устройства. 16 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и испытательной техники, в частности для обеспечения работы труб под давлением, а также может быть использовано в соединениях труб с гидравлической системой и/или в соединениях труб между собой при гидравлических испытаниях и/или работе под давлением.
Известна опрессовочная головка, состоящая из корпуса и размещенной в нем самоуплотняющейся кольцевой манжеты, закрепленной кольцом (SU 637754, G 01 М 3/08). Недостатком данной головки является недостаточная надежность устройства при испытании труб при давлении до 70 МПа.
Известна опрессовочная головка, состоящая из корпуса с каналами подвода среды в уплотнительную камеру уплотнительного элемента, армированного угольниками, установленными в месте стыковок секторных вставок, охваченных возвратной пружиной (SU 597898, F 16 J 15/46). Недостатком данной конструкции является недостаточная надежность.
Ближайшим аналогом является уплотнительная головка (RU 2183825 С1), состоящая из корпуса с каналом подвода среды, соединенным с одной стороны с запорным клапаном, клапаном сброса давления, а с другой стороны - с уплотнительной камерой, образованной поверхностью кольцевой проточки на боковой поверхности уплотнительного элемента, армированного угольниками, расположенными между секторными вставками, торцевыми поверхностями опорных втулок, между которыми размещен уплотнительный элемент, и внутренней поверхностью дистанционной втулки, имеющей сквозные отверстия по периферии боковой поверхности. Недостатком данной конструкции является большое количество уплотнительных элементов, повышенная материалоемкость и трудоемкость изготовления.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и долговечности зажимного устройства при одновременном снижении материалоемкости и трудоемкости изготовления и повышении экономичности.
Данная задача решается за счет того, что зажимное устройство для присоединения труб к гидравлической системе и/или для соединения труб между собой при гидравлических испытаниях и/или работе под давлением, согласно изобретению выполнено с возможностью присоединения не менее чем трех труб или не менее чем двух труб и одной гидравлической системы и содержит корпус с сообщенными между собой открытыми по торцам корпуса с образованием устьев каналами и насаженные с возможностью отсоединения на торцы корпуса в зоне расположения устьев гидрозажимы для присоединения труб или патрубков, причем каждый гидрозажим содержит подвижно размещенные в съемном патроне механические преимущественно цанговые элементы обжатия подлежащей присоединению трубы или патрубка и взаимодействующий с ними гидравлический элемент в виде кольцевого поршня, содержащего самоуплотняющуюся манжету, воспринимающую и передающую непосредственно или через, по крайней мере, один промежуточный элемент давление рабочей жидкости на торцы цанговых элементов и примыкающий к манжете кольцевой участок стенки подлежащей присоединению трубы или патрубка.
Манжета каждого гидрозажима может быть выполнена из упругого материала с открытой с одного торца манжеты кольцевой полостью, в корпусе в зоне расположения каждого устья образовано углубление, в котором установлена шайба с центральным, сообщенным с каналом подачи рабочей жидкости, и периферическими, сообщенными с кольцевой полостью манжеты, отверстиями, а промежуточный элемент выполнен в виде втулки, расположенной между глухим торцом манжеты и торцами соответствующих цанговых элементов.
Манжета, по крайней мере, на части высоты, по крайней мере, в зоне, обращенной к торцам цанговых элементов, может быть выполнена с более высокой жесткостью, чем в зоне стенок кольцевой полости, например с повышенным модулем упругости или с армированием.
Кольцевая полость в каждой манжете может быть выполнена в виде раструба, расширяющегося в сторону, противоположную соответствующим цанговым элементам, и имеет глубину, превышающую половину высоты манжеты, причем стенки манжеты в пределах глубины полости выполнены клиновидно сужающимися к торцу манжеты, удаленному от соответствующих цанговых элементов.
Каждая манжета может быть выполнена с возможностью плотного размещения под давлением рабочей жидкости в полости между внутренней стенкой устья корпуса и стенкой насаженного на торцы корпуса в зоне расположения устья концевого участка трубы.
Каждый патрон может быть выполнен в виде накидной гайки, закрепленной предпочтительно на резьбе или байонетно на корпусе зажимного устройства.
Промежуточный элемент может быть выполнен из прочного материала, преимущественно металла или сплава, а между промежуточным элементом и манжетой размещена кольцевая втулка-прокладка из материала с упругопластическими свойствами, промежуточными относительно соответствующих свойств промежуточного элемента и манжеты и с более высокими антифрикционными свойствами преимущественно из фторопласта.
На части высоты каждого промежуточного элемента с внешней стороны могут быть выполнены кольцевые выемки с образованием на внешней стенке промежуточного элемента, по крайней мере, одного уступа на участке, обращенном к манжете, при этом в пределах осевой длины каждой указанной выемки регулируемо-фиксированно размещена ограничительная гайка с ограничителем рабочего хода, обеспечивающим возможность создания требуемого усилия цангового зажима, и ограничителем обратного свободного хода элементов цангового зажима при разъеме труб.
Ограничитель рабочего хода может быть выполнен в виде кольцевой проточки на ограничительной гайке, которая расположена на указанной гайке со стороны, обращенной в сторону манжеты, и выполнена диаметром, превышающим внешний диаметр соответствующего уступа промежуточного элемента, и глубиной, соответствующей максимальной величине рабочего хода поршня.
Кольцевая проточка на ограничительной гайке может быть выполнена открытой со стороны, обращенной к торцу уступа промежуточного элемента, и со стороны, обращенной к прилегающему к уступу участку стенки промежуточного элемента, и, кроме того, выполнена с кольцевой фаской вдоль кромки, обращенной к уступу промежуточного элемента.
Ограничитель обратного свободного хода цанговых элементов может быть выполнен в виде образованной на ограничительной гайке кольцевой проточки, расположенной со стороны, обращенной к цанговым элементам, и открытой со сторон, обращенных к цанговым элементам и к промежуточному элементу, и имеющей внешний диаметр, превышающий наибольший внешний диаметр цанговых элементов в сборе, и глубину, соответствующую максимальному свободному ходу цанговых элементов при разъеме труб.
Ограничительная гайка может быть выполнена с выемками под вильчатый ключ.
Промежуточный элемент может быть выполнен с кольцевой фаской на внутренней поверхности у торца, обращенного к заводимому в гнездо концевому участку соответствующей трубы.
Цанговые элементы могут быть соединены между собой упругими связями, выполненными преимущественно в виде пружин, и со стороны входа соответствующей трубы выполнены с фасками.
Накидные гайки могут быть выполнены каждая с насечкой на внешней поверхности, например в виде диагонально-перекрестных углублений, образующих систему многозаходных спиралей.
Каждая накидная гайка может быть выполнена с внешней цилиндрической поверхностью и системой отверстий под ключ, предпочтительно вильчатый или накидной.
Каждая накидная гайка может быть выполнена с внешней многогранной, преимущественно шестигранной поверхностью под ключ.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении надежности и долговечности работы узла соединения труб с гидравлической системой при гидравлических испытаниях труб и/или между собой при их работе под давлением за счет обеспечения надежного обжатия концевых участков труб давлением той же рабочей жидкости, которая используется при гидравлических испытаниях труб или в гидравлической системе, к которой присоединяются трубы, при одновременном снижении трудо- и материалозатрат по выполнению зажимного устройства и повышении экономичности его работы.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображено зажимное устройство, продольный разрез;
на фиг.2 изображено пятистороннее зажимное устройство;
на фиг.3 изображено шестистороннее зажимное устройство.
Зажимное устройство 1 для присоединения труб 2 к гидравлической системе (на чертежах не показано) и/или для соединения труб 2 между собой при гидравлических испытаниях и/или работе под давлением выполнено с возможностью присоединения не менее чем трех труб 2 или не менее чем двух труб 2 и одной гидравлической системы (на чертежах не показано). Зажимное устройство содержит корпус 3 с сообщенными между собой открытыми по торцам 4 корпуса 3 с образованием устьев 5 каналами 6 и насаженные с возможностью отсоединения на торцы 4 корпуса 3 в зоне расположения устьев 5 гидрозажимы 7 для присоединения труб 2 или патрубков 8. Каждый гидрозажим 7 содержит подвижно размещенные в съемном патроне 9 механические, преимущественно цанговые элементы обжатия 10 подлежащей присоединению трубы 2 или патрубка 8, и взаимодействующий с ними гидравлический элемент 11 в виде кольцевого поршня 12, содержащего самоуплотняющуюся манжету 13, воспринимающую и передающую непосредственно или через, по крайней мере, один промежуточный элемент 14 давление рабочей жидкости на торцы 15 цанговых элементов 10 и примыкающий к манжете 13 кольцевой участок стенки 16 подлежащей присоединению трубы 2 или патрубка 8.
Манжета 13 каждого гидрозажима 7 может быть выполнена из упругого материала с открытой с одного торца 17 манжеты 13 кольцевой полостью 18, в корпусе 3 в зоне расположения каждого устья 5 образовано углубление 19, в котором установлена шайба 20 с центральным 21, сообщенным с каналом 5 подачи рабочей жидкости, и периферическими 22, сообщенными с кольцевой 18 полостью манжеты 13 отверстиями, а промежуточный элемент 14 выполнен в виде втулки 23, расположенной между глухим торцом 24 манжеты и торцами 15 соответствующих цанговых элементов 10.
Манжета 13, по крайней мере, на части высоты, по крайней мере, в зоне, обращенной к торцам 15 цанговых элементов, может быть выполнена с более высокой жесткостью, чем в зоне стенок 25 кольцевой полости 18, например с повышенным модулем упругости или с армированием.
Кольцевая полость 18 в каждой манжете 13 может быть выполнена в виде раструба 26, расширяющегося в сторону, противоположную соответствующим цанговым элементам 10, и имеет глубину, превышающую половину высоты манжеты 13, причем стенки 27 манжеты 13 в пределах глубины полости 18 выполнены клиновидно сужающимися к торцу 17 манжеты 13, удаленному от соответствующих цанговых элементов 10.
Каждая манжета 13 может быть выполнена с возможностью плотного размещения под давлением рабочей жидкости в полости 28 между внутренней стенкой 29 устья 5 корпуса 3 и стенкой 30 насаженного на торцы 4 корпуса 3 в зоне расположения устья 5 концевого участка трубы 2.
Каждый патрон 9 может быть выполнен в виде накидной гайки 31, закрепленной предпочтительно на резьбе 32 или байонетно (на чертежах не показано) на корпусе 3 зажимного устройства 1.
Промежуточный элемент 14 может быть выполнен из прочного материала, преимущественно металла или сплава, а между промежуточным элементом 14 и манжетой 13 размещена кольцевая втулка-прокладка 33 из материала с упругопластическими свойствами, промежуточными относительно соответствующих свойств промежуточного элемента и манжеты 13 и с более высокими антифрикционными свойствами преимущественно из фторопласта.
На части высоты каждого промежуточного элемента 14 с внешней стороны 34 могут быть выполнены кольцевые выемки 35 с образованием на внешней стенке 36 промежуточного элемента 14, по крайней мере, одного уступа 37 на участке, обращенном к манжете 13, при этом в пределах осевой длины каждой указанной выемки 35 регулируемо-фиксированно размещена ограничительная гайка 38 с ограничителем рабочего хода 39, обеспечивающим возможность создания требуемого усилия цангового зажима 40, и ограничителем обратного свободного хода 41 элементов цангового зажима 40 при разъеме труб 2.
Ограничитель рабочего хода 39 может быть выполнен в виде кольцевой проточки 42 на ограничительной гайке 38, которая расположена на указанной гайке 38 со стороны, обращенной в сторону манжеты 13, и выполнена диаметром, превышающим внешний диаметр соответствующего уступа 37 промежуточного элемента 14, и глубиной, соответствующей максимальной величине рабочего хода поршня 12.
Кольцевая проточка 42 на ограничительной гайке 38 может быть выполнена открытой со стороны, обращенной к торцу 43 уступа 37 промежуточного элемента 14, и со стороны, обращенной к прилегающему к уступу 37 участку стенки 44 промежуточного элемента 14, и, кроме того, выполнена с кольцевой фаской 45 вдоль кромки, обращенной к уступу 37 промежуточного элемента 14.
Ограничитель обратного свободного хода 41 цанговых элементов 10 может быть выполнен в виде образованной на ограничительной гайке 38 кольцевой проточки 46, расположенной со стороны, обращенной к цанговым элементам 10, и открытой со сторон, обращенных к цанговым элементам 10 и к промежуточному элементу 14, и имеющей внешний диаметр, превышающий наибольший внешний диаметр цанговых элементов 10 в сборе, и глубину, соответствующую максимальному свободному ходу цанговых элементов 10 при разъеме труб 2.
Ограничительная гайка 38 может быть выполнена с выемками 47 под вильчатый ключ (на чертежах не показано).
Промежуточный элемент 14 может быть выполнен с кольцевой фаской 48 на внутренней поверхности 49 у торца 50, обращенного к заводимому в гнездо 51 концевому участку соответствующей трубы 2.
Цанговые элементы 10 могут быть соединены между собой упругими связями, выполненными преимущественно в виде пружин 52, и со стороны входа соответствующей трубы выполнены с фасками 53.
Накидные гайки 31 могут быть выполнены каждая с насечкой 54 на внешней поверхности, например в виде диагонально-перекрестных углублений, образующих систему многозаходных спиралей.
Каждая накидная гайка 31 может быть выполнена с внешней цилиндрической поверхностью и системой отверстий под ключ, предпочтительно вильчатый или накидной.
Каждая накидная гайка может быть выполнена с внешней многогранной, преимущественно шестигранной поверхностью (на чертежах не показано) под ключ.
1. Зажимное устройство для присоединения труб к гидравлической системе и/или для соединения труб между собой при гидравлических испытаниях и/или работе под давлением, характеризующееся тем, что оно выполнено с возможностью присоединения не менее чем трех труб или не менее чем двух труб и одной гидравлической системы и содержит корпус с сообщенными между собой открытыми по торцам корпуса с образованием устьев каналами и насаженные с возможностью отсоединения на торцы корпуса в зоне расположения устьев гидрозажимы для присоединения труб или патрубков, причем каждый гидрозажим содержит подвижно размещенные в съемном патроне механические преимущественно цанговые элементы обжатия подлежащей присоединению трубы или патрубка и взаимодействующий с ними гидравлический элемент в виде кольцевого поршня, содержащего самоуплотняющуюся манжету, воспринимающую и передающую непосредственно или через, по крайней мере, один промежуточный элемент давление рабочей жидкости на торцы цанговых элементов и примыкающий к манжете кольцевой участок стенки, подлежащей присоединению трубы или патрубка.
2. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что манжета каждого гидрозажима выполнена из упругого материала с открытой с одного торца манжеты кольцевой полостью, в корпусе в зоне расположения каждого устья образовано углубление, в котором установлена шайба с центральным, сообщенным с каналом подачи рабочей жидкости и периферическими, сообщенными с кольцевой полостью манжеты отверстиями, а промежуточный элемент выполнен в виде втулки, расположенной между глухим торцом манжеты и торцами соответствующих цанговых элементов.
3. Зажимное устройство по п.2, отличающееся тем, что манжета, по крайней мере, на части высоты, по крайней мере, в зоне, обращенной к торцам цанговых элементов, выполнена с более высокой жесткостью, чем в зоне стенок кольцевой полости, например, с повышенным модулем упругости или с армированием.
4. Зажимное устройство по п.2, отличающееся тем, что кольцевая полость в каждой манжете выполнена в виде раструба, расширяющегося в сторону, противоположную соответствующим цанговым элементам, и имеет глубину, превышающую половину высоты манжеты, причем стенки манжеты в пределах глубины полости выполнены клиновидно сужающимися к торцу манжеты, удаленному от соответствующих цанговых элементов.
5. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая манжета выполнена с возможностью плотного размещения под давлением рабочей жидкости в полости между внутренней стенкой устья корпуса и стенкой насаженного на торцы корпуса в зоне расположения устья концевого участка трубы.
6. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый патрон выполнен в виде накидной гайки, закрепленной предпочтительно на резьбе или байонетно на корпусе зажимного устройства.
7. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что промежуточный элемент выполнен из прочного материала, преимущественно металла или сплава, а между промежуточным элементом и манжетой размещена кольцевая втулка-прокладка из материала с упругопластическими свойствами, промежуточными относительно соответствующих свойств промежуточного элемента и манжеты и с более высокими антифрикционными свойствами, преимущественно из фторопласта.
8. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что на части высоты каждого промежуточного элемента с внешней стороны выполнены кольцевые выемки с образованием на внешней стенке промежуточного элемента, по крайней мере, одного уступа на участке, обращенном к манжете, при этом в пределах осевой длины каждой указанной выемки регулируемо-фиксированно размещена ограничительная гайка с ограничителем рабочего хода, обеспечивающим возможность создания требуемого усилия цангового зажима, и ограничителем обратного свободного хода элементов цангового зажима при разъеме труб.
9. Зажимное устройство по п.8, отличающееся тем, что ограничитель рабочего хода выполнен в виде кольцевой проточки на ограничительной гайке, которая расположена на указанной гайке со стороны, обращенной в сторону манжеты, и выполнена диаметром, превышающим внешний диаметр соответствующего уступа промежуточного элемента и глубиной, соответствующей максимальной величине рабочего хода поршня.
10. Зажимное устройство по п.9, отличающееся тем, что кольцевая проточка на ограничительной гайке выполнена открытой со стороны, обращенной к торцу уступа промежуточного элемента, и со стороны, обращенной к прилегающему к уступу участку стенки промежуточного элемента, и, кроме того, выполнена с кольцевой фаской вдоль кромки, обращенной к уступу промежуточного элемента.
11. Зажимное устройство по п.8, отличающееся тем, что ограничитель обратного свободного хода цанговых элементов выполнен в виде образованной на ограничительной гайке кольцевой проточки, расположенной со стороны, обращенной к цанговым элементам, и открытой со сторон, обращенных к цанговым элементам и к промежуточному элементу, и имеющей внешний диаметр, превышающий наибольший внешний диаметр цанговых элементов в сборе, и глубину, соответствующую максимальному свободному ходу цанговых элементов при разъеме труб.
12. Зажимное устройство по п.8, отличающееся тем, что ограничительная гайка выполнена с выемками под вильчатый ключ.
13. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что промежуточный элемент выполнен с кольцевой фаской на внутренней поверхности у торца, обращенного к заводимому в гнездо концевому участку соответствующей трубы.
14. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что цанговые элементы соединены между собой упругими связями, выполненными преимущественно в виде пружин, и со стороны входа соответствующей трубы выполнены с фасками.
15. Зажимное устройство по п.6, отличающееся тем, что накидные гайки выполнены каждая с насечкой на внешней поверхности, например в виде диагонально-перекрестных углублений, образующих систему многозаходных спиралей.
16. Зажимное устройство по любому из пп.6 и 15, отличающееся тем, что каждая накидная гайка выполнена с внешней цилиндрической поверхностью и системой отверстий под ключ, предпочтительно вильчатый или накидной.
17. Зажимное устройство по любому из пп.6 и 15, отличающееся тем, что каждая накидная гайка выполнена с внешней многогранной, преимущественно шестигранной поверхностью под ключ.
