Результат интеллектуальной деятельности: ТРУБНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ПРОПУСКАНИЯ НАХОДЯЩЕГОСЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ФЛЮИДА

Изобретение относится к трубному соединению для пропускания находящегося под давлением флюида, включающему в себя две трубообразные соединительные детали, которые по типу конусного зажимного соединения свинчены друг с другом накидной гайкой, причем каждая соединительная деталь имеет одну уплотнительную поверхность, которая с уплотнением прилегает к другой из этих поверхностей.

Упомянутые выше трубные соединения очень хорошо известны из уровня техники. Например, DE 1960933 U раскрывает соединительную деталь в качестве части такого рода трубного соединения, которая может привариваться на одном конце трубы. Известная соединительная деталь вставляется при этом, по меньшей мере, в частично комплементарную соединительную деталь, причем обе соединительные детали свинчиваются друг с другом накидной гайкой. При этом конические уплотнительные поверхности прижимаются друг к другу, в результате чего образуется герметичное трубное соединение. Трубное соединение используется обычно для пропускания гидравлического масла. Оказалось, однако, что такого рода соединения при пропускании флюида с изменяющейся температурой могут разгерметизироваться.

Другое решение из уровня техники раскрыто в публикации DE 4104711 А1, в которой описывается соединение вакуумно-изолированных трубопроводов. При этом коническая соединительная деталь жестко соединена с концевой трубой трубопровода. Концевая труба трубопровода имеет стойкий вакуум. Другая супротивная соединительная деталь соединения с помощью накидной гайки соединена с упомянутой конической соединительной деталью. Недостатком при этом является то, что жесткое соединение конической соединительной детали и концевой трубы трубопровода при сильно изменяющихся температурах приводит к напряжениям материала и может привести к повреждениям этих конструктивных элементов, что, в свою очередь, может привести к нежелательной разгерметизации. При обусловленном свойствами материала разъединении конической соединительной детали и трубопровода приходится опасаться недостаточной фиксации трубопровода относительно конической соединительной части, так что следствием является уже недостаточная тепловая изоляция.

Задача изобретения состоит в создании такого трубного соединения для пропускания находящегося под давлением флюида, благодаря которому несмотря на пропускание флюида с изменяющейся температурой на протяжении длительного времени обеспечивается надежная герметичность. Таким образом удается избежать известных из уровня техники недостатков.

Указанная задача решается с помощью трубного соединения, согласно признакам пункта 1 формулы изобретения. Преимущества развития трубных соединений раскрыты в зависимых пунктах, признаки которых могут комбинироваться друг с другом в любых сочетаниях.

Согласно изобретению предусмотрено, что опирающаяся внутри соединительная деталь, по меньшей мере, на осевом участке своей уплотнительной поверхности на обращенной внутрь трубы стороне - следовательно, внутри трубы - имеет теплоизоляцию, которая исполнена в виде теплоизоляционной трубы.

В основе изобретения лежит знание того, что при изменяющейся температуре флюида опирающаяся внутри соединительная деталь термически реагирует быстрее, чем внешняя из двух соединительных деталей. Это может привести к тому, что при уменьшающихся температурных градиентах конус внутренней уплотнительной поверхности уменьшается в объеме быстрее, чем конус внешней уплотнительной поверхности. Это, с одной стороны, может привести к нарушениям герметичности, а с другой стороны, к уменьшению начального вращающего момента накидной гайки. Согласно изобретению тепловая реакция внутреннего конуса должна уравниваться с тепловой реакцией внешнего конуса. По этой причине на осевом участке уплотнительной поверхности внутреннего конуса на внутренней поверхности предусмотрена теплоизоляция, благодаря которой поступление тепла или отвод тепла от флюида к материалу конуса или из материала конуса во флюид замедляется, в сравнении с решением, известным из уровня техники. Поэтому трубное соединение может использоваться и для термически неустановившихся применений, без опасности нарушения герметичности в трубном соединении.

Согласно изобретению, кроме того, тепловая изоляция выполнена в виде теплоизоляционной трубы. К тому же теплоизоляционная труба на своей внешней поверхности имеет выступ или, при необходимости, бесконечно обегающий буртик, который входит в выемку, ограниченную в осевом направлении обеими соединительными деталями. Тем самым, имеется возможность исключить осевое перемещение теплоизоляционной трубы вдоль соединительных деталей, поэтому заданное положение теплоизоляционной трубы неизменно. Особенно предпочтительно при этом исполнение, при котором теплоизоляционная труба в радиальном направлении несколько отстоит от внутренней поверхности опирающейся внутри соединительной детали. Это предотвращает непосредственный отвод тепла через накидную гайку в конус внутренней уплотнительной поверхности.

Преимущественно предусмотрено, что в кольцевой канавке, предусмотренной на одной из двух уплотнительных поверхностей, находится графит. По обе стороны от кольцевой канавки располагаются рядом друг с другом обе находящиеся напротив друг друга конические уплотнительные поверхности обоих конусов, так что можно исходить из размещения графита в камере в сочетании со сжатием, поэтому несмотря на применение графита при повышенных температурах, например 200°С или 300°С, герметизирующая среда остается на нужном месте и не выносится. Одновременно графит имеет преимущество, заключающееся в устранении небольших повреждений на уплотнительной поверхности, которые, в противном случае, приводили бы к потере герметичности. Преимущественно кольцевая канавка заполнена графитом полностью.

Тем самым, предлагается не зависящее от температуры пропускаемого флюида конусное зажимное соединение, которое герметизировано с помощью дополнительного размещенного в камере уплотнительного элемента - графита.

Тем самым имеющиеся зажимные конусные соединения становятся пригодными для проведения и флюидов - газообразных или жидких - как в установившемся, так и в переменном режиме, причем разница между температурой флюида и окружающей среды, с одной стороны, может быть очень разной, а с другой стороны, может колебаться. Например, трубное соединение теперь может использоваться и при очень высоких температурах окружающей среды. В случае трубных соединений топливных трубопроводов стационарных газовых турбин температуры окружающей среды могут достигать примерно 420°С, а температуры флюидов могут быть примерно 20°С (или же 230°С при предварительном подогреве топлива). Из этого следует, что разница температур в стационарном режиме составляет 400 К или 190 К. В случае переменного режима, например, когда трубное соединение нагрето и не пропускает флюид, а затем подается флюид, или когда окружающая среда, следовательно, и трубное соединение нагреты до постоянной температуры и в трубопровод втекает относительно холодный флюид, происходит разное ограниченное во времени расширение соединительных деталей, герметичность которых может гарантироваться термически независимой плотной посадкой и графитовым уплотнением также в период нагрева окружающей среды, который, исходя из опыта, может составлять примерно 200 секунд.

Согласно другой форме осуществления изобретения предусмотрено, что по меньшей мере один конец теплоизоляционной трубы выполнен как смещаемая опора, в частности оба конца выполнены как смещаемые опоры. Одна смещаемая опора при этом выполнена, в частности, как формованный элемент теплоизоляционной трубы, который предпочтительно в значительной степени независимо от влияния температуры может обеспечивать контакт между теплоизоляционной трубой и соединительной деталью, не приводя при этом к обусловленному материалом повреждению в зоне контакта. Возникающие в зоне контакта напряжения воспринимаются соответственно материалом формованного элемента, не претерпевающим, однако, при этом разрушений. Формованный элемент является при этом предпочтительно радиальным, концевым расширением теплоизоляционной трубы, которое также может быть выполнено коническим. В области смещаемой опоры не предусмотрено больше никаких других точек опоры.

Вместо теплоизоляционной трубы теплоизоляция может обеспечиваться также в виде теплоизоляционного слоя или в виде теплоизоляционной слоистой системы на внутренней поверхности стенки трубы, проводящей флюид.

Кроме того, предпочтительно герметизировано от втекания флюида полое пространство, находящееся между внутренней трубной поверхностью опирающейся внутри соединительной детали и теплоизоляционной трубой.

Согласно другому обеспечивающему преимущество исполнению начальный вращающий момент накидной гайки может увеличиваться в еще большей степени, если накидная гайка от отвинчивания законтрена с помощью контргайки. При этом достаточно выполнить контргайку более узкой, чем обычная крепежная гайка. При применении контргайки имеется даже возможность выполнять накидную гайку и в осевом направлении более короткой, чем обычно.

Другие преимущества и признаки изобретения подробнее обсуждаются с привлечением фигуры. Единственная фигура показывает в продольном сечении трубное соединение 10 для проведения находящегося под давлением флюида. При этом трубное соединение 10 включает в себя две соединительных детали 12, 14, которые выполнены для конусного зажимного соединения 16. Первая соединительная деталь 12 имеет для этого конус 18 с направленной наружу конической уплотнительной поверхностью 20. Под соответствующим уплотнительной поверхности 20 уклоном вторая соединительная деталь 14 имеет также коническую уплотнительную поверхность 22, как часть конуса 24. Конус 24 образует внешний конус, а конус 18 - внутренний конус конусного зажимного соединения.

В уплотнительной поверхности 20 предусмотрена бесконечно обегающая кольцевая канавка 26 для размещения графита в качестве уплотнительного средства. Обе соединительные детали 12, 14 соединены между собой с помощью накидной гайки 28. Для этого накидная гайка 28 навинчена на вторую соединительную деталь 14, причем накидная гайка 28 прижимает буртик 29 в качестве тыльной части конуса 18 первой соединительной детали 12 в направлении второй соединительной детали 14. Обе соединительные детали 12, 14 выполнены в форме труб, так что внутри них флюид, например гидравлическое масло или же газообразное или жидкое топливо, может пропускаться из одного участка 11 трубы в другой участок 13 трубы.

Внутри трубного соединения 10 расположена теплоизоляционная труба 30. Теплоизоляционная труба 30 расположена, по меньшей мере, в том осевом участке трубного соединения 10, к которому опирающаяся внутри соединительная деталь - в данном случае соединительная деталь 12 - прилегает своей уплотнительной поверхностью 20 к другой соединительной детали 22. Согласно примеру осуществления теплоизоляционная труба, однако, продлена в обоих направлениях, причем концы 32, 34 теплоизоляционной трубы 30 по возможности плотно прилегают к внутренним поверхностям участков 11, 13 труб, так что исключается втекание флюида в промежуточное пространство 36 между теплоизоляционной трубой 30 и внутренними поверхностями участков 11 и 13 труб. Относящийся к соединительной детали 12 конец 32 теплоизоляционной трубы 30 выполнен при этом в виде смещаемой опоры. К тому же на внешней боковой поверхности теплоизоляционной трубы 30 предусмотрен буртик 38, который в осевом направлении зафиксирован между обеими соединительными деталями 12, 14. Накидная гайка 28 от проворачивания законтрена с помощью контргайки 39.

Вместо теплоизоляционной трубы 30 существует, само собой разумеется, также возможность нанести на внутренних поверхностях трубного соединения 10, которые в уровне техники до сих пор находились в непосредственном контакте с проводимым флюидом, теплоизоляционный слой, чтобы замедлить перенос тепла между материалом трубы или конуса и флюидом при изменении температуры флюида.

Подводя итог, изобретение предлагает трубное соединение 10 для проведения находящегося под давлением флюида, включающее в себя две трубообразные соединительные детали 12, 14 для конусного зажимного соединения 16, которые с вхождением друг в друга свинчены между собой накидной гайкой 28, причем каждая соединительная деталь 12, 14 имеет одну коническую уплотнительную поверхность 20, 22, которая с уплотнением прилегает к другой, и причем в одной из уплотнительных поверхностей 20, 22 предусмотрена кольцевая канавка 26. Чтобы предложить герметичное трубное соединение 10 также для проведения флюида с изменяющейся температурой, предлагается, чтобы в кольцевой канавке 26 находилась дополнительно герметизирующая соединение 10 графитовая лента, которая заполняет кольцевую канавку 26 преимущественно полностью, и чтобы опирающаяся внутри одна из двух соединительных деталей 12 имела, по меньшей мере, в осевом участке своей уплотнительной поверхности 20 внутри трубы тепловую изоляцию, преимущественно в форме теплоизоляционной трубы 30.