Неразъемное соединение трубы с сосудом

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >959961 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.04.78 (21) 2610331/25-27 (51) М. К .

В 23 КЗЗ/00

F 16L 13/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гасударственный квмнтет

IIo делан нэебретений и вткрнтий

Опубликовано 23.09.82. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 28.09.82 (53) УДК 621.791..052 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. И. Бойко и В. И. Войнов (») Заявитель (54) НЕРАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБЫ С СОСУДОМ

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к неразъемным соединениям трубы с сосудом давления, материалы которых непосредственно не соединяютс друг с другом, и может быть использовано в тех областях техники, где приме- 5 няются сосуды, предназначенные для продуктов, находящихся под давлением, например, в химической, авиационной, атомной, газовой промышленностях и т.п.

Известны неразъемные соединения раз- 1 нородных материалов с помощью промежуточного элемента. Например, известен способ сварки или пайки металлов или сплавов, который предусматривает нанесение промежуточного слоя на одну, из свариваемых деталей перед сваркой. Устройство, реали- is зованное по этому способу, может состоять из сосуда давления и трубы, на наружную поверхность которой нанесен промежуточный слой путем трения о трубу заготовки, выполненной из металла, образующего этот слой. Промежуточный слой, нанесенный на трубу, может быть сварен с сосудом давления (1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является соединение трубы с сосудом через втулку, прочность материала которой ниже прочности материала сосуда и трубы, при этом втулка припаяна к трубе, установленной внутри нее; и сварена с сосудом.

Было реализовано соединение (фиг, 1) алюминиевого сосуда и медной трубы с помощью серебряной втулки, один конец которой имеет расточку, в которую установлена труба, и припаян паяным швом, а другой — фланец, которым серебряная втулка установлена в . цилиндрическую расточку алюминиевого сосуда и приварена к нему электронно-лучевой сваркой кольцевым сварным швом при расположении оси сечения шва параллельно оси серебряной втулки (2).

Основными недостатками этого соединения являются низкая прочность, сравнительно большие габариты и расход серебра, что обусловлено прежде всего тем, что сварка серебряной втулки с сосудом произведена по фланцу втулки. Такое расположение сварного шва с одной стороны не позволяет уменьшить диаметр фланца серебряной втулки, а следовательно, снизить результирующее осевое усилие, действующее на втулку от внутреннего давления, что приводит к

959961

3 низкой прочности соединения и увеличению расхода серебра. С другой стороны, такое, расположение сварного шва однозначно требует осуществления сварки до пайки, так как в противном случае впаянная труба не позволит произвести сварку на электронно-лучевой установке (препятствует подве нию электронного луча к свариваемому стыку). При выполнении же пайки после сварки для защиты алюминиевого сосуда от воздействия тепла при пайке (температура пайки выше температуры плавления алюминия)

10 паяный шов необходимо отнести (что и реализовано в соединении) на определенное расстояние от алюминиевого сосуда, что, естественно, приводит к увеличению габаритов соединения и расходу серебра.

В конечном результате из-за большого расстояния между сварным и паяным швами материал той части втулки, которая расположена между этими швами подвергается непосредственному воздействию усилия от давления как в осевом, так и в радиаль- 20 ном направлениях, что приводит к значительным напряжениям в материале втулки, которые при низких механических характеристиках серебра и определяют несущую способность соединения в целом.

Кроме того, габариты и форма серебряной втулки не позволяют изготавливать ее из стандартных прутков в связи с малым диаметром прутков, а требуют изготовления специальных заготовок, например, осадкой прутков по высоте, что ведет к значительно З0 му браку и низкому коэффициенту использования материала.

Целью изобретения является повышение прочности соединения и уменьшение его габаритов.

Указанная цель достигается тем, что в 55 неразъемном соединении трубы с сосудом через втулку, прочность материала которой ниже прочности материала сосуда и трубы, при этом втулка припаяна к трубе, установленной внутри нее, и сварена с сосудом, сосуд выполнен с местным утолщением в виде бобышки, диаметр которой равен диаметру втулки, труба выступает за привариваемый торец втулки, сварной шов выполнен по торцам втулки и бобышки и совместно с паяным швом образует герметичное 45 соединение.

На фиг. 1 представлено неразъемное соединение; на .фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 — пример конкретного выполнения предлагаемого неразъемного соединения; на фиг. 4 — узел 11 на фиг. 3.

Неразъемное соединение состоит из алюминиевого сосуда 1 с небольшим цилиндрическим утолщением в виде бобышки 2, стальной трубы 3 и серебряной втулки 4. Втулка

4 сначала по всей длине припаяна к трубе 55 паяным швом 5, а затем по торцу втулки приварена к сосуду кольцевым сварным швом 6, который непосредственно примыка4 ет к паяному. При воздействии внутреннего давления, усилие 7, действующее на втулку

4 в осевом направлении, мало, а в радиальном направлении усилие 8 практически не действует, так как почти полностью воспринимается алюминиевым сосудом 1 и трубой

3, в связи с чем напряжения в малопрочном материале втулки 4 минимальны и соединение имеет высокую прочность.

Предложенное расположение сварного шва и его непосредственный переход в паяный шов до минимума сокращает поверхность серебряной втулки, подвергающуюся прямому воздействию давления, что значительно разгружает серебряную втулку от действия как радиальных усилий от внутреннего давления, основная часть которых воспринимается трубой и алюминиевым сосудом, так и осевых усилий, величина которых в предложенном соединении определяется уже не площадью круга с диаметром, равным диаметру фланца втулки, как в известном соединении, а площадью сечения трубы, которая (площадь) значительно меньше. Предложенное расположение сварного шва и его непосредственное примыкание к паяному позволили при одновременном повышении прочности соединения сократить его габариты и расход серебра, так как, вопервых, отпала необходимость во фланце втулки, во-вторых, не требуется защита расстоянием алюминиевого сосуда от воздействия тепла при пайке в связи с тем, что пайка произведена до сварки, вследствие чего обеспечена оптимальная длина втулки и паяного шва.

Кроме того, в предложенном соединении габариты и формы серебряной втулки позволяют изготавливать ее из стандартных прутков, что сокращает брак при изготовлении деталей и обеспечивает высокий коэффициент использования материала.

Проведенными испытаниями показано, что предложенное соединение имеет прочность 3000 ати, что более чем в 4 раза превышает прочность известного соединения. Габариты предлагаемого соединения по сравнению с известным в 2 раза меньше по диаметру и в 2,5 раза меньше по длине, что дает возможность снизить расход серебра в 4 раза.

Предлагаемое соединение более технологично, чем известное, так как позволяет изготавливать серебряную втулку непосредственно точением из прутков, без предварительной их осадки, сокращая таким образом возможный брак и увеличивая коэффициент использования серебра. Предложенное соединение внедрено в опытных изделиях нашего предприятия и может быть использовано в тех областях техники, где требуются соединения трубы с сосудом давления, обладаю» щие высокими прочностью, герметичностью, технологичностью и минимальными габаритами.

959961

Формула изобретения

Фиг.

2 Фиг3

Составитель Л. Назарова

Редактор Л. Гратилло Техред И. Верес Корректор Г. Огар

Заказ 6827/!6 Тираж !153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Неразъемное соединение трубы с сосудом через втулку, прочность материла которой ниже прочности материала сосуда и трубы, при этом втулка припаяна к трубе, установленной внутри нее, и сварена с сосудом, отличающееся тем, что, с целью повышения прочности соединения и уменьшения его габаритов, сосуд выполнен с местным утолщением в виде бобышки, диаметр которой равен диаметру втулки, труба выступает за 10

6 привариваемый торец втулки, сварной шов выполнен по торцам втулки и бобышки и совместно с паяным швом образует герметич-, ное соединение.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 2144044, кл. В 23 К 21/00, 1973.

2. Бальгунов А. С. и др. Поэлементная обработка конструкций. Информационный отчет предприятия. 1976, с. 20 — 198 (прототип).