Устройство для соединения относительно вращающихся коаксиальных трубопроводов

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для транспортировки жидких нагревательных сред под давлением при температуре среды до 300 С и давлении до 50 кгс/см" по относительно вращающимся коаксиальным трубопроводам и может быть использовано для транспортировки охлаждающих сред к охлажденным подвижным элементам электродуговых сталеплавильных печей и качающихся мартеновских печей.Целью изобретения является повышение срока службы устройства за счет установки дополнительного функционального узла, вступающего в работу при выходе из строя основного функционального .узла.На чертеже изображено устройство, продольный разрез.Устройство содержит конец внутреннего трубопровода 1, расположенный в раструбе наружного трубопровода 2 таким образом, что между внутренней цилиндрической поверхностью раструба трубопровода 2 и наружной цилиндрической поверхностью конца трубопровода 1 образуется кольцевой зазор. В кольцевом зазоре размещаются нажимное 3 и опорное 4 кольца, уплотнительная набивка 5 и кольцевой элемент 6. Нажимное кольцо 3 имеет коническую расточку и Фиксируется от осевого смещения к концу трубопровода 1 и проворачивания относительно последнего разрезным пружинным стопорным кольцом 7.Опорное кольцо 4 имеет паз, в который входит штифт 8, жестко соединенный с раструбом трубопровода 2 и предотвращающий проворачивание опорного кольца 4 относительно уплотнительной набивки 5 с целью исключения возможности скручивания последней.Кольцевой элемент 6 имеет коническую проточку под стопорное кольцо 9, Кольца 3 и 4 при устранении зазора 61 образуют пяту и подпятник подшипника скольжения, Устройство содержит также резьбовую втулку 10 и установленные последовательно резьбовую крышку 11, упорную втулку 12, стакан 13, шарики 14 и сигнальную планку 15.Резьбовая втулка 10 одним концомпримыкает к кольцевому элементу 6,а вторым сочленяется по резьбе с крышкой 11, соединенной болтовымсоединением со стаканом 13. Резьбовое соединение втулки 10 с крышкой11 необходимо для регулировки зазо ра Я при сборке, которой принимается меньшим на 2 мм конструктивногозазора Я между торцами втулки 12и стакана 13. Втулка 1 О имеет дренажное отверстие 16 и кольцевойбуртик 17, предназначенные для предотвращения попадания транспортируемой среды к шарикам 14 в случае ее просачивания через уплотнительную набивку. Упорная втулка 12, 15располагаемая на конце трубопровода 1 с одной стороны, имеет коническую расточку под стопорное кольцо18, назначение которого аналогичноназначению стопорного кольца 7, а 20с другой стороны на торце - Ч-образную кольцевую канавку, являю-.щуюся беговой дорожкой для шариков 14,Стакан 13 на внутренней торцо вой поверхности также имеет ответную Ч-образную кольцевую канавку.Шарики 14 закладываются в бего-вую дорожку без сепаратора с зазором между последними шариками, ЗО меньшим диаметра. шарика. Собран-.ные воедино элементы 11-14 устрой. ства образуют упорный шарикоподшипниковый узел с закладными шариками.Сигнальная планка 15, расположенЗ 5 ная с внешней стороны стакана 13,крепится на трубопроводе 1 с помощью болта и устанавливается с зазором 8 по отношениюк торцу стакана 13 равным 0,2-0,5 мм, с целью о предотвращения трения при относительном вращении стакана и планки.Сигнальная планка предназначенадля визуального наблюдения за степенью износа элементов (3, 4, 12, 45 13 и 14) устройства, расположенныхво внутренних, недоступных для осмотра полостях. Сигнальная планка 15 может быть выполнена в видеустройства типа "конечный выключа О тель", установленного, например,таким образом, чтобы оно срабаты"валось при выдвижении конца трубопровода 1 относительно торца стакана 13 на величину зазора д Этопозволит исключить необходимость визуального наблюдения и обеспечитьавтоматическую сигнализацию технического состояния элементов устройства. Сочленение элементов 10-14устройства, располагаемых на конце трубопровода 1 с раструбом второго трубопровода 2, осуществляется с помощью накидного фланца 19, шпилечного соединения 20 и приварного фланца 21.Накидной фланец 19 устанавливается на цилиндрическую проточку на стакане 13 и упирается в кольцевой буртик приварной Фланец 21 приваривается к раструбу трубопровода 2Шпилечное соединение 20 предназначено для предварительной подтяжки уплотнительной .набивки и одновременной передачи осевого усилия от конца трубопровода 1.к раструбу трубопровода 2Устройство работает следующим образом.При транспортировании рабочей среды под давлением возникают осевые усилия, стремящиеся раздвинуть концы трубопроводов 1 и 2 в противоположных направлениях. Эти усилия через стопорное кольцо 18 передаются на втулку 12 и далее через элементы 14, 13, 19, 20 и 21 устройства на раструб трубопровода 2, образуя таким образом замкнутую уравновешенную систему сил. По мере износа и(или) приработки беговых дорожек втулки 12 и стакана 13 и шариков 14 зазор 8 уменьшается, одновременно уменьшается зазор Б и увеличивается зазор 83 . так как конец первого трубопровода 1 выдвигается наружу. Разница между величинами зазора д 3 (первоначальная и после определенной наработки устройства ) определяет степень износа и приработки беговых дорожек втулки 12 стакана .13 и шариков 14. При умень- Iщения зазора 8 до нуля или близкого к нулю значения зазора 8 также уменьшатся до нуля . а зазор Ь увеличится на такую же величину. Указанноеувеличение зазора 3 послужит сигна лом того, что шарикоподшипниковыйузел, образуемый элементами 18, 11,12, 13 и 14, утратил работоспособность и в работу вступил упорныйподшипник скольжения, образуемыйэлементами 3, 4 и 7. В этом случаешарикоподшипниковый узел из работыследует исключить.Это достигается тем, что гайкишпилевого соединения отпускаются 15 до положения, когда кольцевой элемент 6 своим скосом упрется в стопорное кольцо 9. Одновременно соответственно передвигается сигнальнаяпланка 15, имеющая продольный паз 20 под крепежныи болт. Начиная с этогоегмомента, сигнальная планка определяет степень износа элементов 3и 13 упорного подшипника скольжения. В этом положении осевое усилиеот конца трубопровода 1 стопорногокольца 7 передается на кольцо3 н далее через кольцо 4, уплотнительную набивку 5, элементы 6 и 9на раструб трубопровода 2, образуя 30 таким образом замкнутую уравновешенную систему сил. При этом уплотнительная набивка постоянно поджи,мается осевым усилием, пропорциональ-ным внутреннему усилию транспорти руемой среды, т.е. таким образомосуществляется подтяжка уплотнительной набивки. Указанный режим работы предла гаемого устроиства является реэервчным для предотвращения аварийных ситуаций при выходе из строя основного шарикоподшипникового узла,./33 ВНИИПИ Го по дел 113035, МосквТираж 8 ударств м изобрЖ,8 Подписно ного комитета СССР ений и открытий аушская наб., д. 4/5