Сферическое соединение труб
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К ПАТЕНТУ
СОюз СОВетски%
СОциалистических
Республик (11)68787З (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено06 01.76 (21) 2308513/27 (23) Приоритет (32) 07,01.75 (31) 7501191 (33) Великобритания (43) Опубликовано 05.01.78.Бюллетень № 1(45) Дата опубликования описания 15.01.78 (51) М. Кл.
F 16L 27/06
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) ДК 621.882.3 (088.8) Иностранец
Кейт Шотболт (Великобритания) (72) Авторы изобретения
Иностранная фирма
"Компани Маритим л,, Экспертиз Комекс" (Франция) (71) Заявитель (54) СФЕРИЧЕСКОЕ COEllMHEHME ТРУБ
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в разъемных соединениях труб, главным образом, подводных трубопроводов, подвергающихся воздействию больших нагрузок.
Известно разъемное сферическое соединение труб, содержащее заключенные на их концах охватываемый утолщенный наконечник и охватывающую его муфту, а также взаимодействующий с муфтой и наконечником патрон.
При этом сопряженные рабочие поверхности наконечника, муфты и патрона также выполнены сферическими с одинаковым радиусом сферы (13.
Недостатки указанного соединения состоят в затруднительности его монтажа и обслуживания в связи с необходимостью преодоления больших нагрузок, обусловленных огромным давлением воды, без выполнения этих операций соответствующими приспособлениями.
Цель изобретения — облегчение монтажа и обслуживания.
Это достигается тем, что предлагаемое соединение снабжено жестко закрепленным на муфте кожухом и установленным в нем кольцом с червячным венцом, соосно установленным и взаимодействующим с патроном и червяком.
При этом кольцо может быть выполнено с внутренней резьбой и снабжено скользящей обоймой, имеющей наружную резьбу и коническую торцовую поверхность, взаимодействующие соответственно с резьбой кольца и с ответной конической поверхностью секторов патрона при осевом перемещении обоймы за счет вращения кольца. Обойма выполнена с проточками на внутренней и наружной поверхностях, в которых установлены уплотнения, а полость, 1Î ограничеяная поверхностями муфты и кожуха, заполнена смазывающей и антикоррозионной жидкостью. Кольцо может быть выполнено с кулачками по внутренней поверхности, а каждый из секторов патрона — с ответными кулачками по внешней поверхности, причем кольцо и патрон установлены концентрично и в одной плоскости.
Результатом изобретения является разработка новых разъемных и автономных соедине>О ний для труб, позволяющих водолазам осуществлять под водой их стыковку, которые должны выдерживать значительные нагрузки, даже если эти трубы имеют дефект выравнивания.
Стягивание патрона червяком, воздействующим на зубчатый венец, позволяет уменьшить
25 усилие, необходимое для стяжки или ослабле587878 ния соединения вручную, таким образом, гтобьг эти операции могли выполняться водолазами.
Разборка соединения возможна даже после длительного нахождения под водой в связи с тем, что червяк и зубчатый венец размещены в герметичном кожухе, заполненном жидкой смазкой, предохраняющей их от коррозии.
На фиг. 1 и 2 представлено соединение согласно основному варианту выполнения, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 3 и 4— соединение согласно второму варианту исполнения, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 5 — соединение согласно другому варианту исполнения, поперечный разрез.
Описываемое соединение для труб состоит из охватываемого наконечника 1, выполненного в виде шаровой цапфы 2, вставленной в охватывающую муфту 3.
Цапфа 2 и муфта 3 закреплены на концах труб 4 и 5 и позволяют соединять их встык для образования участков подводного трубопровода. Наличие шаровой цапфы позволяет в таком соединении стыковать между собой две трубы, оси которых образуют угол до 20 . Муфта
3 жестко связана с фланцем 6, имеющим наружную резьбу, на которой навинчено резьбовое кольцо 7, жестко связанное с фланцем 8.
Фланец 6, кольцо 7 и фланец 8 образуют незамкнутый цилиндрический кожух, который охватывает муфту 3 и вставленную в нее шаровую цапфу 2. Фланец 8 имеет центральное отверстие, диаметр которого превышает диаметр шаровой цапфы 2, в результате его последняя чожет вставляться в муфту и выниматься из нее.
Соединение содержит фиксирующий патрон
9, размещенный внутри кожуха, ограниченного кольцом 7 и фланцами 6 и 8, и закрепленный внутри этого кожуха. Этот патрон состоит, например, из шести губок 10 в виде кольцевых секторов, разделенных щелями, обеспечивающими их перемещение по радиусу и сжатие шаровой цапфы 2.
Кольцо 7 и внешняя часть муфты 3 ограничивают кольцевое пространство, в котором скользит обойма 11. Патрон 9. имеет коническую боковую поверхность 12, а обойма 11 —— конический конец 13, который взаимодействует с поверхностью 12 при затягивании патрона.
Обойма 11 имеет наружную резьбу 4, на которую навинчено резьбовое кольцо 15, выполняющее роль гайки.
В то же время резьбовое кольцо 15 является зубчатым венцом, содержащим на периферии зубья 16, находящиеся в зацеплении с червяком
17. Червяк 17 и резьбовое кольцо 15 образуют редуктор, позволяющий рабочему сильно зажимать патрон 9 без необходимости прикладывать большие усилия для вращения червяка 17.
Обойма 11 имеет на внутренней и внешней периферии проточки 18, в которые вставляются уплотнения.
Червяк 17 расположен внутри небольшого цилиндрического кожуха 19, который приваривается соосно поперечному отверстию 20 кольца 7, предназначенному для размещения червяка.
Обойма 11 совместно с наружной поверхностью охватывающей муфты 3, внутренней поверхностью кольца 7, фланцем 6 и кожухом
Устройство для принудительного разжимания патрона (фиг. 1 и 2) состоит из Т-образных выступов 36, жестко связанных с обоймой 11 и вставленных в Т-образные выемки губок!0 патрона, которые ограничены поверхностями, конгруэнтными конической поверхности !3 обоймы
11, в результате чего при перемещении обоймы
11 к резьбовому кольцу 15 губки патрона 9 разiKH хг а ются.
Отверстие 37 служит для заполнения кожуха, ооразованного колг>цоч 7 и фланцем 8, консистентной смазкой перед опусканием в воду.
В верхней части фиг. 3 и 4 показано заблокированное соединение, а в нижней части — соединение в разблокированном положении. Как и в предыдущем случае, это соединение также содержит первый, охватываемый наконечник
I,образованный утолщением в виде шаровой цапфы 2, и второй, охватывагощий наконечник, состоип,ий нз сферической муфты 3, в которую вставлен охватываемый наконечник. Эти нако4 !
9 ()I равичивает замкнутую гц лог 1 ь 21, изолированную от окружакяцего пространства и загголггепную жидкостью, в которой находятся червяк 17 и резьбовое кольцо 15. Эта жидкость ггредохраггяет механические детали от коррозии.
5 Целесообразно использовать для этого масло, являгощееся одновременно смазкой.
Червяк 17 установлен на подшипниках 22 и
23 и имеет вал 24, который проходит сквозь торец кожуха 19 и уплотнения 25.
На конце вала 24 имеется, например, квадгО ратныи хвостовик 26 или любое другое апалогичное приспособление, позволяющее гговорачи-. вать червяк при помощи рукоятки или ключа.
Он находится в гнезде 27, изолируемом от окружагощего пространства крышкой 28, в результате чего он остается чистым даже после длительного пребывания в воде.
Кольцо 15 расположено между первым боковым упором 29, образованным стенкой фланца 6, и вторым боковыч упором 30, в результате чего при вращении червяка 17 кольцо 15 приводится во вращение, но не может совершать продольное перемещение. Это перемещение в том или другом направлеггии совершает обойгма
11. Таким образом, червяк 17 позволяет блокировать или деблокировать соединение.
В верхней части фиг. l и 2 показан патрон 9, 25 сжимагопгий шаровую цапфу губками-секторами 10, а в нижней части он изображен в разжатом состояггии.
Г1атрон 9 зажимает шаровуго цапфу 2 достаточно сильно для того, чтобы эта иапфа не мог39 ла перемещаться относительно патрона бла7 годаря чему две половины соединения оказываются жестко связанными в том относительном угловом положении, в котором опи находились в момент стыковки.
Соедине гис снабжено седлом 31 из бронзы или аналогггч гого металла и имеет два тороидальных уплотнения 32 и 33. Оно содержит также штуцерное гнездо 34, позволяюгцее проверять герметичность стыка.IlllloHK3 35, установленная между кольцом 11 и наружной поверхностью муфты 3, препятствует вращ I|HIo
40 ко ьца 11
587878 печники любым срсдстш>ч. напричер сваркой, крепятся к концам обеиx труб 4 и 5, которые требуется соединить встык под водой.
На наконечнике В виде муфты 3 также закреплен цилиндрический кожух 38, образованный кольцом 39 и фланцем 8. Кольцо 39 плотно закрепляется на муфте 3, например, на резьбе и снабжено уп IOTiieii(iexi 40.
Внутри кожуха 38 размс(цсH IIHTpoH 9, содержащий, например, шесть губок 10. Этот патрон зажат ме)кду двумя продолbíыми упорами, образованными стенкой фланца 8 и стенкой муфты 3, в результате чего OH может скользить в радиальноч направлении, Но з !010кирован в осевом направлении и от проворачивания.
Шпонки 41 препятствуют Вращению патрона вокруг осп муфты 3. Патрон 9 и)(ест внут)PffIlIOIO C(j)PPII IPСКУЮ ПОВЕРХНОСт!ь КО!Ч)РЗЯ ОППрастся на поверхность и!аровой цапфы 2 за месточ се максича lhllOIO расшпрсп!!я В рсзу,-ьTатЕ ЧЕГО ПОСЛC 3d TЯГIIÂ3НИH ПclтРOНИ Ill!i f)()B3Я
I(if!I(f) 3 Of<33!>I f1 3C I C5i 33 K clTOH В к,> ж у. (B 38
Это сос:(ин Hli(оосспсчивас Г 5!бсог!!о Ио
iK(.стк\ 10 связь м(жду (Вч)!я HBKOH(и!Иками и
Сc!CT CI30(É HO)I II Hi
Зс!т51ГH3 сi liac !i HTPoil a 9 Осчl! IccTB. I Яс I cH зчбчатым Венцом 42, к()горый ег0 OxBHThfBHPT. Этот
Зуочатый Всlfcl(имеет зубья 16. IIO крайней
3(СPc, Hс! сlсlсти cBÎPII llcPII(j)c f) H и, Бзс! 1)10.(СЙстBVI0II(If(С Че() В>п<ОЛ(! 7, l«)TOр Ы Й ПОЗ ВО, Я(. Т IIOBOрачивать В(H II 42 вокруг ocll чуфты.
Как ii В предыдущем варианте осуществления. червяк 17 размен(си внутри 110!fc ðc fllor0 кож(ха 19. Горо I;13,1hHhl(. X Ifr!OTII HHH 43 п03ВО..IHIO1 3ciC(. pXICTf! 3Hp0B3Th i
МСХапи И СКИС ОРГclahl От КОРРОЗИИ.
Загягивани(губо!. 10 патрона 9 зубчатым
В(!(цоч 42 обе(IPчивается кула,: ач!! 44 (1011(речного профиля, размещеннычи па периферии внутpcHH(é расточки венца 42, которые ВзапмодеиствуfoT с кулачками 45, расположсffilhlixfll Н3 нс)ру жнОЙ HÎB(pXflOCT!i каждоЙ H3 rk ()Of< 10 f1 clTp0iii 9.
На фиг. 4 В качестве пр((мера rini<;Iз !«патPoll. ОостОЯlций из И1сс1 ll ГСООк и Ви IP ко1ы(свых секторов. В патр(ии (и>10Bflacl 46 !!аружпой
Il0B(pxH0cTli каждои (x(>b,lf 1О и)lc(T !13,1индрическую повсрхпост(,, а >1(>утa>f !!олонин;! — гро(риль куглачка 45 увс, ill !!!В(1!(г!цс ГОС51 р(!д((уса, который Взаимодействует с ку, lilчк i(IH 44 зу0чатого венца 42. Г1!(сло гуоок и кула !ков, а
Тсlкжс HX П РОфп,! Ь ХIОГУT 01>11 Ь If!If>IXI II.
Б этo>I приме>рс сосдинсHII51;I, Iя 00(спсчсппя затяги(131(ия патрона достаточно пов(рнут! зуоча hi!i и II(ö максимум на 0;(ну IH(сIX 10 часть
ОКРУ Ж НОСТИ !10 CTPC1 KC (, 3 . (;(Я () cl 1>ьсlТll и П3Т. рона э(0! венец необходимо повсрнуть в обратH0X! f I Hi!Pa Bc1eH I.iH. (IKH)I Ог>разом, достаточно, чтобы зубья
16 Вс«ца 42 располагались В пределах сектора с углом 60 .
s На фиг. 5 схематично представлен один из варна!Ггов осуществления изобретения.
Зубчатый венец 42 заменен кольцом 46 с выступа!Оц)ей наружу пластиной 47. В этой пластине имеется резьбовое отверстие, в которос Ввш!чен резьбовой стержень 48, проходящий сквозь овальное отверстие 49 и имеющий граисну K) головку 50, позволяющую завинчивать пли Вывпнчпвать стержень для сжимания или разя<имания гуоок 10 патрона 9 на цапфе 2.
Может быть также осуществлен ряд других модификaiii«i сферического соединения труб с автопомllhiì xfcxal!è3110)f привода его замыкаюп(их э.(смснтов и с заменой различных узлов со(,(I!Lip!I!»f If:ccT»f>f1f,! экBHB(fлснтными узлами.
Тcxflико-эеоlго(lпческиЙ 3)(j)(f)cKT ОппсыВаемоlo сф(ричсского соединения труб с автономным мсхап!(чески)! прпвоэ(ом состоит в возможности его использования вне зависимости от источников э(!ср ill! для затяжки замыка!ощих элементов, наприм(р при Il()OKëa lêc трубопроводов под водой.
Фг)рзг(г.га ггзоор, г;;гг)г
1. (. )cPliчсскОС сое;(пнение TP>cá, сОд P>K3i:icc располож(нные на ilx концах Охв(!Тывае3() мы и у тоггп(ен н и и сферический наконечник и
oxB3TI IBBIo!ILx f0 c I0 муфту, 3 также взаимодействуfollièé с HiiKoHpчником и муфтой патрон, состоящий iia радиально расшлпцованных секT0р0В, оТ.ãа fàI()øPBñÿ тем, что, с целью облегчеHHÿ монтажа и обслуживания, оно снабжено жестко IHKppHлсннымп на муфте кожухом и установленным в нем кольцом с червячным
f3cH,1ом. соосHÎ установленным и взанмодейстBVIOlI(H XI C llclTf)0H0>4 И ЧСРВЯК011.
2. Соединение труб по п. !. orëf(cfàþùååñ÷
4Q ТсхН !то коль(!0 выполнено с внутренней резь00!I и снабжено скользящей обоймой, имеющей наружную резьбу и коническую торцовую поверхность, взаимо (сйствующие соответственно с p(. зь(и)й кольца H с ответной конической поверхностью секторов патрона НрН осевом пере45 мсщснии оооймы 33 счет вра!цения кольца, причем обойма выполнена с проточками на внутренней и наружaoé поверхностях, в которых уста нов,(ill>l уплотнения, а полость, ограниченная п(>всрхностями муфты и кожуха, заполНЕHH C>133ЫВ310!ЦЕЙ H BHTHKOPP03HOHEIOH костью.
3. С.осг(пнение труб по и. 1, От.гггсгаю(цеес»
Т(" 1, ЧТО ЕОГI I>I(0 Bl>l IIOEI IB HO С КУ .1 3ЧKHX!И ПО
Внутренней поверхности, а каждый из секторов ! I cl I j)o1i 3 — — с От в(т1 1ы . и !<ч, сlч Kd мl(н3 В!1(ИI H(>Й
lloB(рхности. причем кольцо и патрон установJIpIIhI к(н!! HTpll ill(l I! в одной плоскости.
1! с(0! illiKH информации, IlpllHHTblc во внимаHI1(. If() I! >I 1. Патент BC,IIIKOopiirailHH ЛЪ 1302948, кл. 5878, ч ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобрегений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4i5 Филиал ППП «Патент». г. Ужгород, ул. Проектная, 4. Редактор И. Бродская Заказ 42/3 Составитель Л. Шаповаленко Техред О. Луговая Корректор С. 1 арасиняк Т и ра ж1198 Подписное
