Герметичное разъемное соединение для трубопроводов
Изобретение относится к герметичным разъемным соединениям для неподвижных элементов трубопровода. Герметичное разъемное соединение для трубопроводов содержит корпус, выполненный в виде муфты с внутренней резьбой для присоединения резьбовых концов труб, перемещение которых ограничено или нет упором, расположенным внутри указанной муфты. Упругие уплотнительные элементы выполнены в виде гайки с внутренней резьбой и установлены в проточке. Каждый из уплотнительных элементов установлен посредством вулканизации в проточке уплотняющей гайки, которая навернута на наружную поверхность труб до муфты, при этом диаметр вершин и впадин резьбы уплотнительного элемента, до контакта с торцом муфты, выполнен больше, чем диаметр соответствующих вершин и впадин уплотняемой резьбы трубы и с возможностью заполнения соответствующей уплотняемой резьбы при сжатии уплотнительного элемента. Изобретение повышает надежность соединения для трубопровода. 3 ил.
Настоящее изобретение относится к герметичным разъемным соединениям для неподвижных элементов трубопровода и может быть использовано, например, для создания герметичности соединения для труб с резьбой на концах.
Конструктивные и технологические зазоры в резьбовых соединениях трубопроводов под воздействием избыточного внутреннего или наружного давления приводят к нарушению герметичности соединений и проницаемости их для среды. Для снижения проницаемости применяют различные уплотнители для таких зазоров. Можно выделить, по крайней мере, два вида методов для создания плотного состояния резьбовых соединении в таких сборках: уплотнение, достигаемое внутри резьбового соединения и достигаемое вне его.
Наиболее широко распространенными являются эластомерные уплотнения, устанавливаемые между уплотняемыми поверхностями в специальных проточках (Уплотнения и уплотнительная техника. Справочник, М.: Машиностроение, 1994 г., стр.131). Уплотняются при этом между собой гладкие поверхности.
Однако создание герметичного разъемного соединения с такой формой прокладок требует достаточно большой толщины стенок у грубы и, следовательно, не годится для тонкостенных труб с обычной резьбой. Там же описаны еще более сложные виды уплотнении, например, с врезающимся кольцом согласно ГОСТу 15763-91, где используется металл или комбинированные виды прокладок.
Другое известное разъемное соединение для уплотнения использует уплотнительный материал в виде ленты из пластичного полимера - фторопласта, выпускаемый под названием уплотнительной ленты ФУМ но ТУ 6-05-1388-86 Кирово-Чепецким химкомбинатом (см. перечень "Изделия из фторопласта - 4Д". 1992 г., АОО "Кирово-Чепецкий химкомбинат"). Недостаток такого уплотнения заключается в одноразовом использовании и дороговизне. Другим недостатком ленты ФУМ является то, что, обладая низким коэффициентом трения, она легко выдавливается из резьбы при ее свинчивании.
Известно соединение, где в качестве уплотняющей детали используется соединительная деталь с уплотняющими элементами, изготовленными на ней (патент RU №2256115, С2, 7 F16L 21/00, от 2000.10.19). Указанная деталь требует дополнительного пространства для установки и подходит в основном для толстостепных груб, не подвергаемых нагрузкам.
Известно уплотнение резьбовых соединений типа "металл-металл", когда герметичность достигается за счет плотного межвиткового контакта в конической резьбе специальной формы (ГОСТ 633-80, черт.4). Шероховатость поверхности резьбы при этом не должна превышать 25 мкм. Специальные смазки для увеличения герметичности резьбового соединения также могут применяться в сочетании с дополнительными прокладками, устанавливаемыми в месте контакта муфты и трубы на участке без резьбы.
Коническая резьба в сочетании с профилем типа трапецеидального требует толщины стенки не менее 5 мм для минимального диаметра трубы. То есть такой вид уплотнения не годится для более тонких резьбовых трубных соединений.
Известно герметичное разъемное соединение в виде уплотнительного узла винта, содержащего сборку из нескольких резьбовых элементов и с корпусом для уплотнительного элемента в форме гайки из упругого материала, установленного на одном из резьбовых элементов (SU, а.с. №1311338 А1, F16J 15/00, от 1985.10.18) с бандажом по наружной поверхности унлотнительного элемента, при этом на наружной поверхности уплотнительного элемента выполнены радиальные выступы, а на торце - кольцевой выступ, расположенные соответственно в осевых пазах и кольцевой расточке корпуса. Уплотнение достигается сжатием резьбы уплотнительного элемента между резьбой винта и участком поверхности резьбового отверстия, а корпус ограничивает расширение уплотнительного элемента по внешнему диаметру. Для достижения герметичности здесь применена достаточно сложная сборная конструкция. А величина зазора между наружной резьбой винта и наружным диаметром резьбы уплотнителя подобрана в соответствии с приведенным соотношением только для трапецеидальной резьбы, что ограничивает область применения вышеназванной сборки.
Известны герметичные разъемные соединениям с уплотнением резьбы при соединении толстостенных труб внутри участка непосредственного контакта деталей сборки (US 4703959, Е21В 17/042 В; F16L 15/04; F16L 15/06, от 1987.11.03, US 4828294, F16L 15/04; F16L 15/06, от 1989.05.09, SU №1555587, F16L 15/04, от 1988.01.06) или на одной из соединяемых труб сборки, выполненной в виде муфты (охватывающая деталь) и резьбового конца трубы (охватываемая деталь), присоединенной к одному из концов муфты (SU №1555587). Недостатком вышеуказанных решений является высокая степень изнашиваемости уплотнения при выполнении нескольких циклов соединения и разъединения сборки. А коническая резьба выполняется только на толстостенных трубах.
Наиболее близким к заявляемому можно считать герметичное разъемное соединение с уплотнением резьбы при соединении толстостенных труб внутри участка непосредственного контакта деталей сборки (US 4969671, Е21В 17/08; F16L 15/04; F16L 15/06, от 1989.05.09.). Эластомерное уплотнение имеет несколько витков конической резьбы и устанавливается на резьбовом участке в проточке муфты с ее противоположных сторон. Так как эффект герметичности достигается путем заполнения впадин вершинами уплотнительного элемента, вставленного в проточку, то ему также присущи вышеперечисленные недостатки.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является достижение надежной герметичности разъемного соединения для трубопровода.
Данный технический результат достигается за счет того, что герметичное разъемное соединение для трубопроводов, имеющее корпус, выполненный в виде муфты с внутренней резьбой для присоединения резьбовых концов труб, перемещение которых ограничено или нет упором, расположенным внутри (в середине) указанной муфты, имеющей с двух сторон на внутренней резьбовой поверхности проточки для упругих (эластомерных) уплотнительных элементов, выполненных в виде гайки с внутренней резьбой, являющейся частью внутренней резьбы муфты, согласно изобретению уплотнительный элемент жестко закреплен (например, вулканизацией) в проточке уплотняющих гаек, которые навинчены на наружную поверхность труб до муфты, при этом диаметр вершин и впадин резьбы уплотнительного элемента гайки до контакта с торцом муфты выполнен больше, чем диаметр соответствующих вершин и впадин уплотняемой резьбы трубы, с возможностью заполнения соответствующей уплотняемой резьбы при сжатии уплотнительного элемента при полном завинчивании уплотняющих гаек.
Кроме того, уплотняющая гайка может иметь дополнительный уплотнительный элемент в проточке уплотняющих гаек с дополнительной наружной резьбой.
Кроме того, уплотняющая гайка может иметь дополнительные уплотнительные элементы, симметрично расположенные относительно друг друга с двух сторон указанных гаек.
Предлагаемая конструкция разъемного соединения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлено соединение, предназначенное для наружной резьбы с трубами разного диаметра, а на фиг.2 и фиг.3 изображены частные применения уплотняющей гайки с различным расположением уплотняющих элементов относительно ранее представленного (на фнг.1). Соотношение для вершин и впадин уплотняющей и уплотняемой резьбы уплотнительного элемента трубы дано в формуле. Соединение труб содержит концы труб 1 с наружной резьбой на концах в корпусе в виде муфты с внутренней резьбой 2. На торце этой муфты, соединяющей две трубы, устанавливается уплотняющая гайка 3. В проточке этой гайки вставлен путем вулканизации эластомерный уплотняющий элемент 4 с внутренней резьбой (фиг.1). При этом до соприкосновения с торцом муфты резьба уплотнительного элемента не соприкасается с уплотняемой резьбой трубы и имеет возможность ее заполнения только при сжатии уплотнительного элемента. Труба малого диаметра стопорится за счет упора 5 в конце резьбы малого диаметра, касаясь его поверхности при полном вкручивании. Упором для резьбы трубы большего диаметра 6 служит другая внутренняя стенка упора 5. С наружного торца с этой части муфты также навернута гайка с уплотнительным элементом 7. Для фиксации положения могут использоваться контрирующие гайки. Соединение, показанное на фиг.2, содержит внутри и снаружи гайки 3 две проточки, содержащие уплотнительные элементы 4 с внутренней и наружной резьбой. На фиг.3 показан пример соединения двух труб с помощью уплотняющей гайки с наружной и внутренней резьбой, при этом уплотнительные элементы расположены с двух противоположных торцов гайки.
Уплотнение достигается следующим образом. На резьбу труб завинчиваются гайки с уплотнительными элементами в виде гайки с внутренней резьбой и, в частности, нами использовались завулканизированные резиновые уплотнительные элементы. Затем навинчивается муфта с внутренней резьбой. Завинчиванием гаек до упора получают герметичное соединение, так как резьба, на упругом элементе сжимаясь, входит в соответствующую резьбу трубы по наружному диаметру и заполняет ее при сжатии уплотнительного элемента. В других конфигурациях резьбовой сборки герметичность может осуществляться уплотняющей гайкой 3, имеющей также и наружную резьбу (фиг.2). Она завинчивается до упора с соединительной муфтой 8, как на фиг.1, при этом дополнительно используется наружная муфта 9. Использование в проточках уплотняющих элементов, располагающихся на торце гайки, позволяет добиться такого вида резьбового уплотнения. Как вариант возможны установка уплотнительного элемента в проточке с двух сторон муфты 8, не имеющей наружной резьбы, и поджим торцевой поверхностью уплотняющей гайки 3 без уплотнительных элементов. Кроме того, можно на обоих торцах уплотняющей гайки 3 (фиг 3), играющей роль соединительной муфты 8, образовать уплотнительные элементы, а поджимать их поверхностью резьбового элемента 8, возложив на него функцию уплотняющей гайки без уплотняющих элементов.
Предлагаемое техническое решение реализовано для опытной партии гаек с вулканизированным резиновым уплотнительным элементом. Проверка показала отсутствие течи для рабочих давлений тормозной магистрали подвижного состава.
Герметичное разъемное соединение для трубопроводов, содержащее корпус, выполненный в виде муфты с внутренней резьбой для присоединения резьбовых концов труб, перемещение которых ограничено или нет упором, расположенным внутри указанной муфты, упругие уплотнительные элементы, выполненные в виде гайки с внутренней резьбой, установленные в проточке, отличающееся тем, что каждый из уплотнительных элементов установлен посредством вулканизации в проточке уплотняющей гайки, которая навернута на наружную поверхность труб до муфты, при этом диаметр вершин и впадин резьбы уплотнительного элемента, до контакта с торцом муфты, выполнен больше, чем диаметр соответствующих вершин и впадин уплотняемой резьбы трубы и с возможностью заполнения соответствующей уплотняемой резьбы при сжатии уплотнительного элемента.
