Патент на изобретение №2278363

(54) ЗАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО

(57) Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения и испытательной техники и может быть использовано, в частности, для обеспечения работы труб под давлением, а также при гидравлических испытаниях труб на герметичность для зажима присоединяемых к гидравлической системе труб. Зажимное устройство включает корпус с двумя оппозитно расположенными гнездами под концевые участки труб, два пантовых зажима с гидроприводами. Каждый цанговый зажим состоит из обжимаемой рабочей жидкостью манжеты и, по крайней мере, одной втулки. В центральной части корпуса также выполнены каналы, центральный для подачи и удаления рабочей жидкости и дополнительные каналы с периферическими отверстиями, сообщенными каждое с центральным каналом и кольцевой полостью манжеты. В двух других частях разъемного корпуса размещены регулируемо-фиксированные гайки с ограничителями рабочего и обратного хода элементов цветовых зажимов. Технический результат заключается в повышении эксплуатационных качеств, надежности и долговечности работы зажимного устройства. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и испытательной техники, в частности обеспечения работы труб под давлением, а также при определении герметичности труб, и может быть использовано для зажима присоединяемых к гидравлической системе труб и/или соединения труб между собой, например теплообменных аппаратов при гидравлических испытаниях труб и/или для обеспечения работы труб под давлением.

Известна опрессовочная головка, состоящая из корпуса и размещенной в нем самоуплотняющейся кольцевой манжеты, закрепленной кольцом (SU 637754, G 01 М 3/08). Недостатком данной головки является недостаточная надежность устройства при испытании труб при давлении до 70 МПа.

Известна опрессовочная головка, состоящая из корпуса с каналами подвода среды в уплотнительную камеру уплотнительного элемента, армированного угольниками, установленными в месте стыковок секторных вставок, охваченных возвратной пружиной (SU 597898, F 16 J 15/46). Недостатком данной конструкции является недостаточная надежность.

Ближайшим аналогом является уплотнительная головка (SU 2183825 С1), состоящая из корпуса с каналом подвода среды, соединенным с одной стороны с запорным клапаном, клапаном сброса давления, а с другой стороны – с уплотнительной камерой, образованной поверхностью кольцевой проточки на боковой поверхности уплотнительного элемента, армированного угольниками, расположенными между секторными вставками, торцовыми поверхностями опорных втулок, между которыми размещен уплотнительный элемент, и внутренней поверхностью дистанционной втулки, имеющей сквозные отверстия по периферии боковой поверхности. Недостатками данной конструкции являются большое количество уплотнительных элементов, повышенная материалоемкость и трудоемкость изготовления.

Известна муфта для соединения труб (SU 2084744 С1), она содержит штуцер, накидные гайки с опорной конической поверхностью. Между гайками установлены уплотнители и фиксирующие элементы. Фиксирующие элементы выполнены в виде колец треугольного радиального сечения, образованного внутренней и наружной поверхностями в форме усеченных конусов. Наружная поверхность фиксирующего элемента обращена к опорной поверхности накидной гайки.

Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности, надежности и долговечности зажимного устройства при одновременном снижении материалоемкости и трудоемкости изготовления и обеспечении удобства при эксплуатации.

Данная задача решается за счет конструкции зажимного устройства для присоединения труб к гидравлической системе и/или соединения труб между собой для гидравлических испытаний и/или работы под давлением, которое содержит корпус с двумя оппозитно расположенными гнездами под концевые участки труб, два цанговых зажима с гидроприводами, каждый из которых выполнен в виде составного кольцевого поршня, состоящего из манжеты, изготовленной из упругого материала с открытой с одного торца манжеты кольцевой полостью и, по крайней мере, одной втулки, расположенной между глухим торцом манжеты и торцами элементов цангового зажима, причем корпус состоит из соединенных между собой с возможностью разъединения не менее трех частей, имеющих каждая соосно расположенный относительно другой части корпуса преимущественно центральный канал для подачи и удаления рабочей жидкости, при этом центральная часть корпуса содержит два дополнительных, обращенных к смежным частям корпуса, канала с периферическими ответвлениями соответственно, сообщенными каждое через соответствующий дополнительный канал с центральным каналом и с кольцевой полостью соответствующей манжеты, а две другие съемные части корпуса выполнены в виде гаек стаканного типа, объемлющих соответствующие цанговые зажимы и кольцевые поршни, а на части высоты втулок поршней с внешних их сторон выполнены кольцевые выемки с образованием на внешних стенках втулок, по крайней мере, одного уступа на участке, обращенном к манжетам, при этом в пределах осевой длины каждой указанной выемки регулируемо-фиксированно размещена ограничительная гайка с ограничителем рабочего хода, обеспечивающим возможность создания требуемого усилия цанговых зажимов, и ограничителем обратного свободного хода элементов цанговых зажимов при разъеме труб.

Каждая манжета может быть выполнена с возможностью плотного размещения под давлением рабочей жидкости в полости между внутренней стенкой центральной части корпуса и стенкой заведенного в гнездо концевого участка трубы или патрубка.

Втулка поршня может быть выполнена из прочного материала, преимущественно металла или сплава, а между втулкой поршня и манжетой размещена промежуточная кольцевая втулка-прокладка из материала с упруго-пластическими свойствами, промежуточными относительно соответствующих свойств втулки и манжеты и с более высокими антифрикционными свойствами, преимущественно из фторопласта.

Ограничитель рабочего хода может быть выполнен в виде кольцевой проточки на ограничительной гайке, которая расположена на указанной гайке со стороны, обращенной в сторону манжеты, и выполнена диаметром, превышающим внешний диаметр соответствующего уступа втулки поршня, и глубиной, соответствующей максимальной величине рабочего хода поршня.

Кольцевая проточка может быть выполнена открытой со стороны, обращенной к торцу уступа втулки, и со стороны, обращенной к прилегающему к уступу участку стенки втулки, и, кроме того, выполнена с кольцевой фаской вдоль кромки, обращенной к уступу втулки.

Ограничитель обратного свободного хода элементов цангового зажима может быть выполнен в виде образованной на ограничительной гайке кольцевой проточки, расположенной со стороны, обращенной к цанговому зажиму, открытой со сторон, обращенных к цанговому зажиму и к втулке поршня и имеющей внешний диаметр, превышающий наибольший внешний диаметр цангового зажима, и глубину, соответствующую максимальному свободному ходу элементов цангового зажима при разъеме труб.

Ограничительная гайка может быть выполнена с выемками под вильчатый ключ.

Элементы каждого цангового зажима могут быть соединены между собой упругими связями, выполненными преимущественно в виде пружин, и со стороны входа соответствующей трубы или патрубка выполнены с фасками.

Кольцевая полость в каждой манжете может быть выполнена в виде раструба, расширяющегося к периферическим ответвлениям соответствующего дополнительного канала, и имеет глубину, превышающую половину высоты манжеты, причем стенки манжеты в пределах глубины полости выполнены клиновидно сужающимися к торцу манжеты, на который выходит открытый участок кольцевой полости.

Съемные части корпуса в виде гаек стаканного типа могут быть выполнены каждая с насечкой на внешней поверхности, например в виде диагонально-перекрестных углублений, образующих систему многозаходных спиралей.

Съемная часть корпуса в виде гайки стаканного типа может быть выполнена с внешней цилиндрической поверхностью и системой отверстий под вильчатый или накидной, преимущественно вильчатый, ключ.

Втулка каждого поршня может быть выполнена с кольцевой фаской на внутренней поверхности у торца, обращенного к заводимому в гнездо концевому участку соответствующей трубы или патрубка.

Центральная часть корпуса может быть выполнена с наружной резьбой для возможности соединения со стойкой гидростенда посредством двух зажимных гаек.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении эксплуатации, надежности и долговечности работы зажимного устройства для соединения труб с гидравлической системой при гидравлических испытаниях труб и/или соединения труб между собой и/или их работе под давлением за счет обеспечения надежного обжатия концевых участков труб давлением той же рабочей жидкости, которая используется при гидравлических испытаниях труб или в гидравлической системе, к которой присоединяются трубы, при одновременном снижении трудо- и материалозатрат по выполнению зажимного устройства и повышении экономичности его работы и удобств при эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображено зажимное устройство, продольный разрез;

на фиг.2 изображено зажимное устройство, продольный разрез;

Зажимное устройство для присоединения труб 1 к гидравлической системе (на чертежах не показано) и/или для соединения труб 1 между собой при гидравлических испытаниях и/или работе под давлением содержит корпус 2 с двумя оппозитно расположенными гнездами 3 под концевые участки труб 1, два цанговых зажима 4 с гидроприводами, каждый из которых выполнен в виде составного кольцевого поршня 5, состоящего из манжеты 6, изготовленной из упругого материала с открытой с одного торца 7 манжеты 6 кольцевой полостью 8 и, по крайней мере, одной втулки 9, расположенной между глухим торцом 10 манжеты 6 и торцами 11 элементов цангового зажима 4. Корпус 2 состоит из соединенных между собой с возможностью разъединения не менее трех частей 12, 13, 14, имеющих каждая соосно расположенный относительно другой части корпуса преимущественно центральный канал 15 для подачи и удаления рабочей жидкости. Центральная часть 13 корпуса 2 содержит два дополнительных, обращенных к смежным частям 12 и 14 корпуса 2, канала 16 и 17 с периферическими ответвлениями соответственно 18 и 19, сообщенными каждое через соответствующий дополнительный канал 16, 17 с центральным каналом 15 и с кольцевой полостью 8 соответствующей манжеты 6. Две другие съемные части 12 и 14 корпуса 2 выполнены в виде гаек стаканного типа, объемлющих соответствующие цанговые зажимы 4 и кольцевые поршни 5. На части высоты втулок 9 поршней 5 с внешних их сторон выполнены кольцевые выемки 20 с образованием на внешних стенках 21 втулок 9, по крайней мере, одного уступа 22 на участке, обращенном к манжетам 6, при этом в пределах осевой длины каждой указанной выемки 20 регулируемо-фиксированно размещена ограничительная гайка 23 с ограничителем рабочего хода 24, обеспечивающим возможность создания требуемого усилия цанговых зажимов 4, и ограничителем обратного свободного хода 25 элементов цанговых зажимов 4 при разъеме труб 1. Каждая манжета 6 выполнена с возможностью плотного размещения под давлением рабочей жидкости в полости 8 между внутренней стенкой 26 центральной части 13 корпуса 2 и стенкой 27 заведенного в гнездо 3 концевого участка трубы 1 или патрубка. Втулка 9 поршня 5 выполнена из прочного материала, преимущественно металла или сплава, а между втулкой 9 поршня 5 и манжетой 6 размещена промежуточная кольцевая втулка-прокладка 28 из материала с упруго-пластическими свойствами, промежуточными относительно соответствующих свойств втулки 9 и манжеты 6 и с более высокими антифрикционными свойствами, преимущественно из фторопласта. Ограничитель рабочего хода 24 выполнен в виде кольцевой проточки 29 на ограничительной гайке 23, которая расположена на указанной гайке со стороны, обращенной в сторону манжеты 6, и выполнена диаметром, превышающим внешний диаметр соответствующего уступа 27 втулки 9 поршня 5, и глубиной, соответствующей максимальной величине рабочего хода поршня 5. Кольцевая проточка 29 выполнена открытой со стороны, обращенной к торцу уступа 22 втулки 9, и со стороны, обращенной к прилегающему к уступу 22 участку стенки втулки 9, и, кроме того, выполнена с кольцевой фаской 30 вдоль кромки, обращенной к уступу 22 втулки 9. Ограничитель обратного свободного хода 25 элементов цангового зажима 4 выполнен в виде образованной на ограничительной гайке 23 кольцевой проточки 31, расположенной со стороны, обращенной к цанговому зажиму 4, открытой со сторон, обращенных к цанговому зажиму 4 и к втулке 9 поршня 5, и имеющей внешний диаметр, превышающий наибольший внешний диаметр цангового зажима 4, и глубину, соответствующую максимальному свободному ходу элементов цангового зажима 4 при разъеме труб 1. Ограничительная гайка 23 выполнена с выемками 32 под вильчатый ключ. Элементы каждого цангового зажима 4 соединены между собой упругими связями 33, выполненными преимущественно в виде пружин, и со стороны входа соответствующей трубы или патрубка выполнены с фасками 34. Кольцевая полость 8 в каждой манжете 9 выполнена в виде раструба, расширяющегося к периферическим ответвлениям 18, 19 соответствующего дополнительного канала 16, 17, и имеет глубину, превышающую половину высоты манжеты 6, причем стенки 35 манжеты 6 в пределах глубины полости 8 выполнены клиновидно сужающимися к торцу манжеты 6, на который выходит открытый участок кольцевой полости 8. Съемные части 12 и 14 корпуса 2 в виде гаек стаканного типа выполнены каждая с насечкой на внешней поверхности, например в виде диагонально-перекрестных углублений 36, образующих систему многозаходных спиралей. Съемная часть 12 и 14 корпуса 2 в виде гайки стаканного типа выполнена с внешней цилиндрической поверхностью и системой отверстий 37 под вильчатый или накидной, преимущественно вильчатый, ключ. Втулка 9 каждого поршня 5 выполнена с кольцевой фаской 38 на внутренней поверхности у торца 39, обращенного к заводимому в гнездо 3 концевому участку соответствующей трубы 1 или патрубка. Центральная часть 13 корпуса 2 выполнена с наружной резьбой для возможности соединения со стойкой 40 гидростенда посредством двух зажимных гаек 41.

Формула изобретения

1. Зажимное устройство для присоединения труб к гидравлической системе и/или для соединения труб между собой при гидравлических испытаниях и/или работе под давлением, характеризующееся тем, что оно содержит корпус с двумя оппозитно расположенными гнездами под концевые участки труб, два цанговых зажима с гидроприводами, каждый из которых выполнен в виде составного кольцевого поршня, состоящего из манжеты, изготовленной из упругого материала с открытой с одного торца манжеты кольцевой полостью и, по крайней мере, одной втулки, расположенной между глухим торцом манжеты и торцами элементов цангового зажима, причем корпус состоит из соединенных между собой с возможностью разъединения не менее трех частей, имеющих каждая соосно расположенный относительно другой части корпуса преимущественно центральный канал для подачи и удаления рабочей жидкости, при этом центральная часть корпуса содержит два дополнительных, обращенных к смежным частям корпуса канала с периферическими ответвлениями соответственно, сообщенными каждое через соответствующий дополнительный канал с центральным каналом и с кольцевой полостью соответствующей манжеты, а две другие съемные части корпуса выполнены в виде гаек стаканного типа, объемлющих соответствующие цанговые зажимы и кольцевые поршни, а на части высоты втулок поршней с внешних их сторон выполнены кольцевые выемки с образованием на внешних стенках втулок, по крайней мере, одного уступа на участке, обращенном к манжетам, при этом в пределах осевой длины каждой указанной выемки регулируемо-фиксированно размещена ограничительная гайка с ограничителем рабочего хода, обеспечивающим возможность создания требуемого усилия цанговых зажимов, и ограничителем обратного свободного хода элементов цанговых зажимов при разъеме труб.

2. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая манжета выполнена с возможностью плотного размещения под давлением рабочей жидкости в полости между внутренней стенкой центральной части корпуса и стенкой заведенного в гнездо концевого участка трубы или патрубка.

3. Зажимное устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что втулка поршня выполнена из прочного материала, преимущественно металла или сплава, а между втулкой поршня и манжетой размещена промежуточная кольцевая втулка-прокладка из материала с упругопластическими свойствами, промежуточными относительно соответствующих свойств втулки и манжеты и с более высокими антифрикционными свойствами, преимущественно из фторопласта.

4. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничитель рабочего хода выполнен в виде кольцевой проточки на ограничительной гайке, которая расположена на указанной гайке со стороны, обращенной в сторону манжеты, и выполнена диаметром, превышающим внешний диаметр соответствующего уступа втулки поршня, и глубиной, соответствующей максимальной величине рабочего хода поршня.

5. Зажимное устройство по п.4, отличающееся тем, что кольцевая проточка выполнена открытой со стороны, обращенной к торцу уступа втулки, и со стороны, обращенной к прилегающему к уступу участку стенки втулки, и, кроме того, выполнена с кольцевой фаской вдоль кромки, обращенной к уступу втулки.

6. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничитель обратного свободного хода элементов цангового зажима выполнен в виде образованной на ограничительной гайке кольцевой проточки, расположенной со стороны, обращенной к цанговому зажиму, открытой со сторон, обращенных к цанговому зажиму и к втулке поршня, и имеющей внешний диаметр, превышающий наибольший внешний диаметр цангового зажима, и глубину, соответствующую максимальному свободному ходу элементов цангового зажима при разъеме труб.

7. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничительная гайка выполнена с выемками под вильчатый ключ.

8. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что элементы каждого цангового зажима соединены между собой упругими связями, выполненными преимущественно в виде пружин, и со стороны входа соответствующей трубы или патрубка выполнены с фасками.

9. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевая полость в каждой манжете выполнена в виде раструба, расширяющегося к периферическим ответвлениям соответствующего дополнительного канала, и имеет глубину, превышающую половину высоты манжеты, причем стенки манжеты в пределах глубины полости выполнены клиновидно сужающимися к торцу манжеты, на который выходит открытый участок кольцевой полости.

10. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что, по крайней мере, съемные части корпуса в виде гаек стаканного типа выполнены каждая с насечкой на внешней поверхности, например в виде диагонально-перекрестных углублений, образующих систему многозаходных спиралей.

11. Зажимное устройство по любому из пп.1 и 10, отличающееся тем, что каждая съемная часть корпуса в виде гайки стаканного типа выполнена с внешней цилиндрической поверхностью и системой отверстий под вильчатый или накидной, преимущественно вильчатый, ключ.

12. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что втулка каждого поршня выполнена с кольцевой фаской на внутренней поверхности у торца, обращенного к заводимому в гнездо концевому участку соответствующей трубы или патрубка.

13. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что центральная часть корпуса выполнена с наружной резьбой для возможности соединения со стойкой гидростенда посредством двух зажимных гаек.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 27.03.2006

Извещение опубликовано: 27.04.2007 БИ: 12/2007