Способ соединения трубопроводов для теплоносителей

, (56) Авторское свУ 1283488, кл. Р тельство СССР Ь 19/00, 1985. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам сое динения трубопроводов для теплоносителей, работающих в условиях циклического изменения температуры, с обе спечением герметизации стыка трубы. Цель изобретения - повышение надеж-. ности и герметизации соединения - до стигается за счет создания необкоди1416 мых контактных напряжений в уплотнении как при нагреве, так и при охлаждении, Способ соединения осуществляют в следующей последовательности. Труба 6 в сборе с муфтой 9 и труба 5 ус танавливаются в удобное положение. От постороннего источника тепла нагревают охватывающую наружную втулкудо температуры на 15-207 выше температуры эксплуатации. Горячую втулку 1 устанавливают на уплотняемую поверх-. 788ность 8 трубы 5, а вовнутрь на внутренний выступ 3 устанавливают цилиндрическую втулку 4 и осуществляют завинчивание трубы 5 в муфту 9. Линейные размеры Фигурной 1 и цилиндрической 4 втулок подобраны так, что при нагретой втулке 1 торец трубы 6 контактирует с торцом втулки 1, а при ее охлаждении с торцом трубы 6 входит в контакт внутренняя цилиндрическая втулка 4, 3 ил.Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам сое динения трубопроводов для теплоносителей, работающих в условиях циклического изменения температуры, с обеспечением герметизации стыка труб.Цель изобретения " повыШение надежности и герметизации.Поставленная. цель достигается засчет создания необходимых контактных напряжений в уплотнении как принагреве, так и охлаждении.На фиг.1 изображено соединениетрубопроводов после окончания сборки; 5на Фиг.2 - уплотнительный элементпри нагретой наружной втулке, разрез,на Фиг,З -.то же, при остывшей наружной втулке,Уплотнительный элемент состоит из 20охватывающей Фигурной втулки 1 с наружным 2 и внутренним 3 выступами иохватываемой цилиндрической втулки 4,установленной внутри фигурной втулкиТрубы 5 и 6 с соответствующими 25поверхностями 7 и 8 соединены при помощи муфты 9, Наружный выступ Фигурной втулки 1.имеет уплотнительную поверхность 10, а внутренний выступ 3 -уплотнительную поверхность 11 (фиг.2 30и 3).Торцовые поверхности цилиндрической втулки 4 также являются уплотнительными поверхностями.Предлагаемый способ осуществляют 35 следующим образом.Труба 6 в сборе с муфтой 9 и труба 5 устанавливаются в удобное для сборки положение. От постороннего источника тепла, которым может бытьванна с расплавом солей, подогреваемая, например, электрическим током,осуществляют нагрев охватывающейфигурной втулки 1, Температура расплава поддерживается на необходимомрасчетном значении в течение всегопроцесса монтажа трубопровода, Нагрев фигурной втулки 1 ведут до температуры на 15-203 выше температурыэксплуатации трубопровода и горячейустанавливают на уплотняемую поверхность 8 трубы 5, Сразу же внутрь Фигурной втулки 1 на внутренний выступ3 устанавливают цилиндрическую втулку 4 и осуществляют завинчивание трубы 5 в муфту .9,Для удобства контроля монтажа соединения высота наружного выступа 2нагретой Фигурной втулки 1 подобранатаким образом, чтобы труба 6 при полном ее завинчивании внутрь муфты 9упиралась в него своей периферийнойчастью, Линейные размеры фигурной 1и цилиндрической 4 втулок подобранытаким образом, чтобы при нормальныхтемпературных условиях цилиндрическая втулка 4 выступала над торцом фигурной втулки 1 на величину, равнуютермическому удлинению фигурной втулки 1 при ее предварительном технологическом нагреве минус 0,1 мм. Этопозволяет при возможном колебаниитемпературы Фигурной втулки 1 в пределах допуска на изготовление исключить возможность контакта уплотнитель146788 3ной поверхности цилиндрической втулки 4 с уплотняемой поверхностью 7трубы 6 при ее завинчивании в муфту 9.После сборки трубопровода и охлаждения фигурнои втулки 1 и всего5соединения до обычной температурыпроисходит сокращение линейных размеров фигурной втулки 1 пропорционально снижению ее температуры. Сокращение размеров фигурной втулки 1 при неизменных линейных размерах цилиндрической втулки 4 или при некотором их увеличении за счет контакта с фигурной втулкой 1 приводит к томуся15что цилиндрическая втулка 4 выступает над торцовой поверхностью фигурной втулки 1 и упирается в уплотняемую поверхность 7 трубы 6, При этомв сопряжении цилиндрической втулки 4 20с уплотняемой поверхностью 7 трубы Ьи уплотнительной поверхностью 11 навнутреннем выступе 3, а также междууплотнительной поверхностью 10 фигурной втулки 1 и уплотняемой поверхностью 8 трубы 5 возникают высокие контактные напряжения,что обеспечивает высокую. герметичность уплотнения разъемного соединения. В поперечном сечении материала фигурной втулки 1 возникают растягивающие напряжения, а в материале цилиндрической втулки 4 - сжимающие. Величина этих напряжений не превышает допустимых напряжений для материала втулок 1 и 4.Уплотнение при подаче теплоноси" теля по трубопроводу работает следующим образом.Втулки 1 и 4 контактируют дРУг с 40 другом и находятся в одинаковых температурных условиях; термическое из" менение линейных размеров фигурной втулки 1 и цилиндрической втулки 4 одинаково, удлинение направлено в 45 одну сторону, что позволяет сохранить необходимые контактные напряжения на уплотняемых поверхностях при любых температурных колебаниях теплоносителя.50П р и м е р. Расчет линейных размеров фигурной втулки 1 и температуры ее предварительного нагрева,Длина фигурной втулки 1 между торцовой поверхностью наружного выступа 2 и внутренней уплотнительной поверх- ностью 11 1 = 70 мм. Температура телолоносителя Т = 350 С. Температура нагрева фигурной втулки 1 Т = 420 С. Тогда температурное удлинение фигурной втулкиЬ 1, -1, ТР,где= 12 1 О 1/град - коэффициенттепловогоудлинениядля стали.Ъ = 70 420 12 1 О = 0,354 мм.Линейные размеры цилиндрическойвтулки 41 1 + а 1. - О, 1 = 70+0,354-О,70,25 мм,т,е, цилиндрическая втулка 4 будетутоплена внутри фигурной втулки 4 навеличину= 0,1 мм при нагреве.1Остывание Фигурной втулки 1 идетдо Т = 20 С, т.е, на 400 С, тогдаразмер фигурной втулкисокращаетсяна величинуЬ 1, = 1 (Т-Тд ) Ъ =70 (420-20) х12" 10" = 0,335 мм,цилиндрическая втулка 4 может выступать над торцом Фигурной втулки 1на величинуаЬ- а 1, - 0,1=0,335-0,1=0,235 мм.При этом на сопрягаемые деталиуплотнения, входящие в сопряжение,действует силаЪ 1 ф Е 0 2352 100 - - -- = -ь- ---- =6740 кг1 70Ф где Е - модуль упругости для стали;- сила сжатия.Определение контактных напряжений, которые имеют место при уплотнении.Пусть внутренний диаметр цилиндрической втулки 1 д = 55 мм, наружный диаметр й= 60 мм. Площадь сечения втулкиР - 0 785 (й нарвн0,785(6,02-5,5)= 4,4 смТогда контактные напряжения0 =-- = 1530 кг/см6740 йР 4,4 что для типа уплотнения металл-металл более чем достаточно.Подбирая высоту выхода цилиндрической втулки 4 над торцом Фигурной втулки 1 в пределах термического увеличения ее размеров, можно точно получать необходимые значения контактных напряжений. Формула изобретения Способ соединения трубопроводов для теплоносителей, включающий цент14 ровку сопрягаемых между собой труб, установку в зазор между ними уплотнительного элемента в виде двух закладных свободно установленных одна в одну втулок.и последующее свинчивание труб, о .т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения надежности и герметизации, перед свинчиванием соединения наружную втулку уплотнительного элемента предваритель 16788 Рно нагревают вьппе температуры эксплуатации на 15-203, вводят в нее внутреннюю ненагретую втулку и произвобдят плотное свинчивание до контактирования торцов наружной втулки и трубы, после чего нагретая наружная втулка при охлаждении выходит иэ контакта с торцом трубы и входит в конщ такт с ним внутренняя ненагретаявтулка.