Неразъемное соединение трубы с сосудом

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 ц 959961(23) Приоритет -Государственный комнтет но делан нэобретений и открытий) Заявитель СОЕДИНЕНИЕ ТРУБЫ С СОСУ(54) НЕРАЗЪ 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 применяются сосуды, предназначенные для продуктов, находящихся под давлением, например, в химической, авиационной, атомной,газовой промышленностях и т.п.Известны неразъемные соединения раз онородных материалов с помощью промежуточного элемента. Например, известен способ сварки или пайки металлов или сплавов,который предусматривает нанесение промежуточного слоя на одну, из свариваемыхдеталей перед сваркой. Устройство, реализованное по этому способу, может состоятьиз сосуда давления и трубы, на наружнуюповерхность которой нанесен промежуточный слой путем трения о трубу заготовки,выполненной из металла, образующего этотслой. Промежуточный слой, нанесенный натрубу, 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 к3низкой 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) 010 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.15В 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 ном направлениях, что приводит к значительным напряжениям в материале втулки, которые при низких механических характеристиках серебра и определяют несущую способность соединения в целом.25Кроме 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 З 0 му браку и низкому коэффициенту использования материала.Целью изобретения является повышение прочности соединения и уменьшение его габаритов.Указанная цель достигается тем, что в 35 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. 3.50Неразъемное 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 паяным швом 5, а затем по торцу втулки приварена к сосуду кольцевым сварным швом 6, который непосредственно примыка 4ет 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 пая. ный шов до минимума сокращает поверхность серебряной втулки, подвергающуюся прямому воздействию давления, что значительно разгружает серебряную втулку отдействия как радиальных усилий от внутреннего давления, основная часть которых воспринимается трубой и алюминиевымсосудом, 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 сечениятрубы, которая (площадь) значительно меньше. Предложенное расположение сварногошва и его непосредственное примыкание к паяному позволили при одновременном повышении прочности соединения сократить его габариты и расход серебра, так как, вопервых, отпала необходимость во фланцевтулки, 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 в4 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 использованов тех областях техники, где требуются соединения трубы с сосудом давления, обладающие высокими прочностью, герметичностью, технологичностью и минимальными габаритами.Фиг. 2 Фиг итель Л. НазароИ. Верес153 СостаТехред Тираж Государстве елам изобре сква, Ж - 35 Патент, г. ваКорректор Г. ОгарПодписноеСССРийд. 4/5роектная, 4 Редактор Л. ГратиллоЗаказ 6827/ 6ВНИИПИпо113035, Мфилиал ППП нного комитета ений и откры Раушская на Ужгород, ул. ПНеразъемное 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 6привариваемый торец втулки, сварной шоввыполнен по торцам втулки и бобышки исовместно с паяным швом образует герметич-,ное соединение.Источники информации,принятые во.внимание при экспертизе1. Патент Франции2144044,кл. В 23 К 21/00, 1973.2. Бальгунов А. С. и др. Поэлементнаяобработка конструкций. Информационныйотчет предприятия. 1976, с. 20 в 1 (прототип).