Шарниры для труб


Способы соединения труб: обзор актуальных вариантов

MesterulManole

Раструбная стыковка канализационных ПНД труб

Приветствую, уважаемые читатели. В данном обзоре речь пойдет про соединения различных труб. Тема статьи актуальна, так как на рынке представлен широкий ассортимент труб, которые отличаются друг от друга не только типом производственных материалов, но и способом подсоединения. И именно от того насколько он правильно подобран, зависит результат монтажа трубопровода в целом.

Классификация способов соединения

Все известные соединения условно подразделяются на два общих типа:

  • Неразъемные – сваривание, склеивание, установка пресс фитингов, герметизация раструбов и т.д.;
  • Разъемные – резьбовые, цанговые, фланцевые, раструбные без герметизации цементными растворами и т.д.

То есть, коммуникации, собранные с применением разъёмных соединений при необходимости могут быть разобраны что упрощает ремонт и обслуживание трубопровода. И наоборот неразъемная сборка не позволяет разобрать и впоследствии собрать узел стыковки.

Сборка посредством сваривания

Сварка сгона на отопительном трубопроводе

Сварка применяется для сборки трубопроводов как из металлических так из пластиковых труб. И в том и в другом случае соединение демонстрирует высокую степень герметичности и прочности.

Разница при работе с металлом и полимерными материалами заключается в том, что в первом случае используется высокотемпературная сварка, а во втором случае низкотемпературная.

Сварная стыковка полиэтиленовых труб

Применяемые сегодня методы сваривания условно подразделяется на следующие группы:

  • метод плавления – кромки свариваемых деталей нагреваются до температуры плавления и совмещаются с образованием неразборного герметичного шва;
  • метод давления выполняется посредством смещения торцов деталей под высоким давлением с нагревом или без него.

На схеме перечислены актуальные сегодня виды сварки труб

Какие способы из перечисленных на схеме можно своими руками применить в бытовых условиях?

Для сборки металлических трубопроводов своими руками применяется газовая и дуговая электросварка.

До того, как сваривать трубы, участки соединения промываются раствором каустической соды и водой для удаления жировых загрязнений. Кроме того, выполняется механическая обработка торца посредством напильника, которым снимаются заусеницы и прочие неровности кромки.

Сварка плавящимся электродом

Дуговая электросварка выполняется с использованием электродов — плавящихся (вольфрамовых) или неплавящихся (угольных). При использовании неплавящихся электродов дополнительно применяется присадочный материал, который оплавляется и заполняет собой полость шва.

Пример газовой сварки с припоем

Газовая сварка выполняется только с использованием присадочного материала. То есть монтажные поверхности совмещаются, а зазор заполняется оплавленным присадочным материалом.

Сварка пластиковых труб в зависимости от конфигурации трубопровода выполняется в раструб (торец в торец) или встык.

Сварка в раструб выполняется посредством одновременного нагрева внешней поверхности одного торца и внутренней поверхности другого торца. Затем, пока разогретые поверхности не остыли, узкий конец вдвигается в раструб. Такая технология известна по пайке бытовых трубопроводов из полипропилена.

Сварка встык выполняется посредством оплавления кромки торцов, после чего они с усилием соединяются. И тот и другой метод позволяет добиться герметичности готовой конструкции, но сварка в раструб гарантирует более высокую прочность и долговечность.

Соединения без применения сварки

Несмотря на то, что сварная стыковка труб обеспечивает высокую надёжность и долговечность стыка, ее применение не всегда возможно. В этом случае применяются методы бессварного соединения.

Рассмотрим наиболее распространенные способы стыковки труб, которые можно применить для построения бытовых трубопроводов.

Резьбовое соединение

Внутренняя резьба

Резьбовое соединение труб — это классическое решение, которое эффективно применяется в течении нескольких столетий. Такой способ соединения металлических труб хорош тем, что его от начала до конца можно выполнить своими руками, используя простой слесарный инструмент, цена которого невысока.

Внешняя резьба

Суть резьбового соединения заключается в том, что на торце трубы нарезается внешняя резьба. На другом конструкционном элементе — фитинге нарезается внутренняя резьба. В итоге труба с внешней резьбой вкручивается в деталь с внутренней резьбой.

Инструмент для нарезки внешней резьбы

Для нарезки резьбы применяется специальный инструмент — плашки. За счет правильного подбора насадок можно нарезать резьбу с нужным диаметром и шагом.

Таблица параметров метрической и дюймовой резьбы

Основным условием герметичности соединения является соответствие шага внутренней и внешней резьбы. Незначительные микрозазоры компенсируются применением специальных уплотнителей, таких как традиционная пакля или современная фум-лента и эластичные герметики.

Инструкция монтажа трубопровода с нарезкой резьбы следующая:

  • Примеряем фитинг к торцу трубы и делаем отметку, до которой будет доходить резьба;
  • Монтируем трубу в тисках чтобы избежать перекосов при нарезке резьбы;
  • Устанавливаем плашки и проворачиваем на два витка по часовой стрелке и на один виток против часовой стрелки;
  • После того как нарезка резьбы окончена, очищаем торец от заусенец и от стружки и пробуем накрутить фитинг;
  • Если соединение выполняется успешно, разбираем узел и собираем его вновь, используя подмотку из пакли или фум-ленты.

Нарезка резьбы истончает стенки трубы вблизи торца. Поэтому монтаж трассы должен быть выполнен так, чтобы на резьбовое соединение не оказывалась механическая нагрузка.

Американка – разновидность соединения с применением накидной гайки

Типы и устройство «американок»

Трубное соединение американка применяется при стыковке трубопровода с водяными счетчиками и сантехническими приборами. Популярность «американки» объясняется простотой применения и надежностью.

Устройство американки простое:

  • но одном из стыкуемых торцов расположена накидная гайка с полимерным или резиновым уплотнительным кольцом внутри;
  • другой стыкуемый торец имеет внешнюю резьбу, соответствующую резьбе гайки;
  • при стыковке узла, на торец с внешней резьбой накручивается гайка и чем сильнее она затягивается, тем сильнее торец упирается в уплотнительное кольцо.

Соединение относится к категории разборных условно, так как каждый демонтаж и повторный монтаж истончают уплотнительную прокладку что негативно сказывается на герметичности.

Применение цанговых фитингов с накидной гайкой

Ассортимент резьбовых цанговых фитингов

Цанговое соединение труб применяется при работе с металлопластом. Несмотря на то что способ относится к современным, применением металлопластовых труб с такими фитингами постепенно вытесняется более практичными обжимными неразборными фитингами.

На схеме показано устройство цангового резьбового фитинга

Цанговый фитинг состоит из следующих деталей:

  • Цанга – металлический хвостовик с резиновыми уплотнительными кольцами;
  • Обжимное кольцо, которое затягивается на трубе и обеспечивает таким образом прочность соединения;
  • Накидная гайка, которая затягивает обжимное кольцо.

За счет резиновых уплотнительных колец на цанге при правильном монтаже фитинга обеспечивается оптимальная герметичность без необходимости использования подмотки из фум-ленты или пакли.

Тавровое соединение с использованием тройника

Инструкция сборки трубопровода с применением цанговых фитингов следующая:

  • Труба обрезается специальным резаком;
  • На трубу одевается накидная гайка открытой стороной в направлении торца, а за ней обжимное кольцо;
  • Труба одевается на хвостовик до упора;
  • Обжимное кольцо проталкивается к торцу трубы;
  • Накидная гайка накручивается на фитинг.

Считается, что цанговое соединение разборное, но это не совсем так. От каждого последующего демонтажа и монтажа уплотнительные резиновые кольца разрушаются что негативно сказывается на герметичности. Поэтому выполнять монтаж цанговых фитингов желательно выполнять без перспективы последующего демонтажа.

Пресс-фитинги для полиэтиленовых труб

Отдельная разновидность фитингов с накидной гайкой используется для соединения ПНД труб. В ходе монтажа полиэтиленовая труба вставляется в корпус пластикового фитинга, а обжимное кольцо и накидная гайка стягивают всю конструкцию обеспечивая герметичность соединения.

Применение обжимных пресс-фитингов

Пресс-фитинги применяются для монтажа металлопластиковых труб. Применение обжимного пресс-фитинга на порядок проще, чем использование аналога с накидной гайкой, но есть пара моментов, на которые нужно обратить внимание.

Во-первых, пресс-фитинг после обжима образует неразборное соединение, переделать которое можно обрезав трубу и используя новую деталь.

Во-вторых, для выполнения обжимного соединения нужны специальные клещи, которые равномерно обжимают гильзу по всему периметру. Так как специальные клещи относятся к категории профессионального инструмента их цена высока. Значит покупать клещи для разового использования при строительстве трубопровода в квартире невыгодно.

На фото ассортимент обжимных фитингов

Конструкция пресс-фитинга состоит из следующих элементов:

  • Корпус, изготовленный из латуни;
  • Резиновые уплотнительные кольца;
  • Обжимная гильза, изготовленная из нержавеющей стали.

Обжим фитингов специальными клещами

Инструкция соединения труб следующая:

  • Труба обрезается под нужный размер специальными резаком;
  • Торец с усилием вставляется в гильзу до упора;
  • Гильза обжимается.

Применение штуцерного фитинга

Схема устройства штуцерного фитинга

Штуцерное соединение труб является разборным, причем последующий демонтаж и монтаж фитинга не сказывается на герметичности соединения. Узел в сборе состоит из штуцера — втулка с ограничительным буртиком и резьбой, из накидной гайки и уплотнительного кольца.

Инструкция сборки штуцерного соединения следующая:

  • на штуцер надевается накидная гайка и уплотнительное кольцо;
  • штуцер устанавливается вплотную к трубе с резьбой;
  • накидная гайка, одетая на штуцер, накручивается на пристыкованную трубу.

Подвижное соединение

Шарниры с резьбовыми фитингами

Иногда применение обычных фитингов не позволяет стыковать трубы под требуемым углом. Решением проблемы является шарнирное соединение труб, посредством которого можно не только расположить трубы под нужным углом, но и при необходимости изменить этот угол.

Шарнир с приспособлением для фланцевой стыковки

Для шарнирного соединения применяются специальные фитинги, одна половина которых после монтажа остается неподвижной, в то время как другая половина может изменять положение в рамках ограничительной кулисы. Подвижная часть фитинга перемещается из стороны в сторону на 50-90 градусов и перемещается круговыми движениями по радиусу ограничителя.

Несмотря на подвижность, соединение имеет определенный ресурс. Поэтому не стоит изменять угол крепления трубы слишком часто и без особой необходимости.

Соединение с применением стягивающих хомутов

Фиксация частей трубопровода с помощью хомута

Грувлочное бессварное соединение труб применяется в том случае если нужно быстро состыковать металлические трубы большого диаметра.

При сборке трубопроводов используется специальное оборудование – желобонакатчик, который профилирует стыкуемые торцы. Стягивающий хомут цепляется за сделанные на торце желобки и таким образом обеспечивается требуемая герметичность узла.

Использование рукавов высокого давления (РВД)

Ассортимент гибких рукавов высокого давления

В определенных ситуациях построение жёстких трубопроводов является нецелесообразным. В этом случае применяются гибкие соединители рукава высокого давления.

Так выполняются трубные соединения высокого давления через металлический тройник

Рукав высокого давления представляет собой многослойный шланг с металлической проволочной оплёткой. По концам шланга применены торцевые фитинги, рассчитанные на резьбовое присоединение посредством накидной гайки. Торцевые фитинги крепятся на шланге посредством обжима металлических гильз.

Эксплуатация РВД допускает регулярное изменение направления трубопровода без ущерба для целостности шланга и крепления фитингов.

Вывод

Теперь вы имеете общее представление о том, какие способы можно применить при сборке трубопроводов. Как обычно с интересующими подробностями можно ознакомиться, посмотрев видео в этой статье.

Кстати, если вам известны другие способы стыковки труб, о которых я не указал в статье, расскажите о них в своих комментариях к прочитанному.

31 июля 2016г. Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!

Поворотное шарнирное соединение трубопроводов

Шарнир под приварку к трубопроводам

 Поворотное шарнирное соединение трубопроводов (шарнир) предназначено для подвижного герметичного соединения стальных трубопроводов. 

Область применения – объекты использования природного и сжиженного газа, топливозаправочные комплексы, объекты нефтехимии.

Трубопроводы представляют собой жесткую конструкцию, и для подвижного их  соединения между собой применяют различные виды шарниров. Это дает возможность стальным трубопроводам поворачиваться на 360° во всех плоскостях без потери способности транспортировки жидкостей. Благодаря оригинальной конструкции, предлагаемые нашей компанией шарниры безопасны и просты в эксплуатации и практически не требуют обслуживания. Надежность достигается за счет применения в конструкции шарнира двух подшипников: шарикового и скольжения, выполненного из композитного материала,  который не требует смазки. Одновременно с этим подшипник скольжения является уплотнительным узлом шарнира. Шарниры не требуют регулярного обслуживания, замена уплотнительных колец проводится по факту потери герметичности шарнира/ по истечении 3-5 лет эксплуатации.

 Данные шарниры уже на протяжении 15 лет эксплуатируются в устройствах для слива и наполнения сжиженным углеводородным газом (СУГ) ж/д цистерн на газонаполнительных станциях Беларуси, России, Казахстана и иных государств.

Диапазон рабочих температур данного изделия составляет от минус 50°С до +120°С.

Устройство и принцип работы 

Шарнир с фланцами

Шарнир состоит из двух корпусов, которые проворачиваются относительно друг друга на 360°. Внутри корпусов расположены: подшипник радиальный шариковый закрытый, узел уплотнения с подшипником скольжения и резиновыми кольцами по ГОСТ 18829 либо по DIN 3771

                                                Монтаж и обслуживание

Монтаж шарнира с фланцами не имеет особенных требований,  производится так же как и монтаж обычного фланцевого оборудования к трубопроводам с ответными фланцами по ГОСТ 12820.

При монтаже шарнира без фланцев, сварка к трубопроводам производится без разборки шарнира.

Продукция

   

Поворотные соединения трубопроводов ПСТ позволяет сделать конструкцию из жестких труб гибкой. При использовании одного шарнирного соединения, возможно перемещение на 360о в одной плоскости, а в случае использования трех шарнирных соединений, перемещение возможно в трех плоскостях и в этом случае достигается полная свобода перемещения. ПСТ - полнопроходное шарнирное соединение, обеспечивающее минимальное падение давления и применяемое для широкого диапазона продуктов.

Особенности конструкции

  • Сочетание роликовых и шариковых подшипников обеспечивает высокую нагрузочную способность шарнира
  • Уплотнение шарнирного соединения можно заменять без разборки подшипника
  • Двойная герметизация защищает камеру шарикоподшипника от проникновения продукта при повреждении основного уплотнения
  • Контроль герметичности между уплотнениями шарнирного соединения и подшипника
  • Пылезащита исключает попадание внутрь твердых частиц
  • Шарнир набит электропроводящей смазкой длительного срока службы, что устраняет необходимость регулярного технического обслуживания
  • Наличие, в соответствии с требованиями электробезопасности, проводника гальванической связи между обоймами шарнира
  • Конструкция шарнира обеспечивает его внутреннюю и внешнюю герметичность

Изображения:

Материалы
Внешняя обойма 03Х11Н10М2Т
Внутренняя обойма 03Х11Н10М2Т
Фланец 12Х18Н10Т
Изолирующие уплотнения Фторопласт-4-1, авиационная бензо-маслостойкая резина
Другие данные
Внутренний проходной диаметр, мм 50, 75, 80, 100, 150, 200, 250, 300
Максимальное рабочее давление 10 кГс/см2
Температура окружающей среды - 50°С … +50°C
Температура рабочей жидкости - 10°С … +90°C
Ресурс до потери уплотнением герметичности полных оборотов не менее 1000
время работы не менее 9000 часов
Полный срок службы 10 лет
Смазка подшипников Всесезонная
Максимальный угол поворота, град 360
Скачать (.zip, 51 кБ)

Шарнирное соединение трубопроводов

Изобретение относится к области машиностроения, для соединения элементов сливо-наливных трубопроводов и может быть использовано в нефтяной, нефтехимической, пищевой и газовой промышленности.

Известно шарнирное соединение трубопроводов (патент РФ №38036), имеющее в своем составе внутреннюю и внешнюю обоймы, внешняя обойма прикреплена к фланцу и обхватывает внутреннюю обойму, прикрепленную ко второму фланцу, уплотнение шарнирного соединения, шарики, установленные в сепаратор. Уплотнение шарнирного соединения закреплено пружинным кольцом и дополнительно защищено бандажной втулкой. Недостатком данного устройства является ненадежность уплотнения, а также то, что обеспечение угловых перемещений шарнирной пары осуществляется одним рядом элементов качения, высокая материалоемкость устройства.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, принятым в качестве прототипа, является шарнирное соединение трубопроводов (патент РФ №82810), имеющее в своем составе внутреннюю и внешнюю обоймы, уплотнение шарнирного соединения, шарики или ролики.

Недостатком этого технического решения является то, что его конструкция не в полной мере обеспечивает герметичность при внешнем осевом и радиальном нагружении вследствие, однорядной конструкции, перекоса внутренней и внешней обоймы и нарушении параллельности торцевых уплотнительных поверхностей фланцев, что снижает надежность устройства в целом.

Предложено шарнирное соединение трубопроводов, содержащее внутреннюю и внешнюю обоймы, внешняя обойма состоит из разрезного кольца, корпуса, тарелки, раструба и прикреплена к одному концу трубопровода и обхватывает внутреннюю обойму, прикрепленную к другому концу трубопровода, уплотнение и шарики.

Шарнирное соединение имеет два ряда дорожек качения, в которых установлены шарики.

Радиальное уплотнение шарнирного соединения установлено между внутренней обоймой и раструбом, и состоит из фторопластового кольца в канавках которого установлены резиновые уплотнительные кольца.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение прочности и герметичности соединения элементов трубопроводов за счет изменения условий обеспечения герметичности, снижение крутящего момента при вращении, с одновременным уменьшением массы шарнирного соединения и величины силового нагружения.

Данный технический результат достигается тем, что добавлен второй ряд дорожек качения, а уплотнение торцевого типа заменено на уплотнение радиального типа, менее подверженного влиянию перекосов осей противоположных трубопроводов, система уплотнений состоит из фторопластового кольца и двух резиновых колец, коэффициент трения которых по фторопласту гораздо ниже, чем по металлу, что уменьшает крутящий момент при взаимном вращении внутренней обоймы и раструба.

На фиг.1 представлено шарнирное соединение трубопроводов.

Шарнирное соединение состоит из установленных на трубах 1 и 2 соответственно внутренней обоймы 3 и раструба 4.

На внутренней обойме 3 выполнены 2 ряда канавок. Разрезное кольцо 5, имеющее 2 ряда внутренних канавок, установленное на внутреннюю обойму 3 образует 2 дорожки качения для установки шариков 6.

Для обеспечения необходимой жесткости и фиксации шарнирной пары, разрезное кольцо 5 фиксируется при помощи корпуса 7 и тарелки 8. На корпусе выполнено отверстие для установки масленки 9. Внешняя сторона корпуса 7 выполнена в виде фланца с 8 диаметрально равномерно расположенными отверстиями. Фиксация второй стороны разрезного кольца 5 обеспечивается тарелкой 8, охватывающей 1/2 диаметра внешней поверхности канавки разрезного кольца. Внешняя сторона тарелки 8 также выполнена в виде фланца с 8 диаметрально расположенными отверстиями.

Внутренняя обойма 3 в сборе с разрезным кольцом 5, корпусом 7, тарелкой 8 при помощи болтов или шпилек 15 соединяются с раструбом 4. Между раструбом 4 и внутренней обоймой 3 устанавливается радиальная система уплотнений, состоящая из фторопластового кольца 10 с установленными в пазах кольцами 11 и 12, выполненными из резины стойкой к перекачиваемым жидкостям. Со стороны корпуса 7 установлена резиновая манжета 13, закрепленная при помощи кожуха 14.

Сущность изобретения заключается в том, что:

На внутренней обойме 3, закрепленной на одном конце трубопровода 1 образованы 2 ряда накатанных, термоупрочненных беговых дорожек. Этим достигается простота и прочность.

Внешняя обойма в сборе, состоящая из раструба 4, закрепленного на конце трубопровода 2, разрезного кольца 5, корпуса 7 и тарелки 6, соединенных между собой болтами или шпильками 15, установлена на внутреннюю обойму 3. Взаимная фиксация внутренней и внешней обойм обеспечивается посредством шариков 6, установленных в двух дорожках качения, образованных разрезным кольцом 5 внешней обоймы и внутренней обоймой 3.

Внутренняя обойма 3 и внешняя обойма в сборе с установленными шариками 6 образуют шарнирную пару. Этим достигается высокая прочность соединения, точность изготовления и сборки.

Между внутренним прямолинейным цилиндрическим участком раструба 4 вешней обоймы и наружным прямолинейным цилиндрическим участком внутренней обоймы 3 размещено кольцо 10, изготовленное из материала с низким коэффициентом трения, в пазах которого установлены уплотнительные резиновые кольца 11 и 12. Этим достигается герметичность шарнирного соединения, надежность уплотнительной системы.

Шарнирное соединение работает следующим образом:

Внутренняя обойма 3 устанавливается на трубопроводе 1. Разрезное кольцо 5 устанавливается на внутреннюю обойму 3. Между внутренней обоймой и разрезным кольцом образуются 2 дорожки качения, в которые при помощи косого технологического разреза, расположенного на разрезном кольце, устанавливаются шарики 6.

Раструб 4 устанавливается на трубопроводе 2. При стыковке элементов 1 и 2 раструб 4 с установленным радиальным уплотнением 10 с уплотнительными кольцами 11, 12 соединяется с корпусом 7 и тарелкой 8 болтами или шпильками 15.

Корпус 7 и тарелка 8 фиксируют разрезное кольцо 5 на внутренней обойме, обеспечивают заданные рабочие размеры и необходимую прочность. Применение двух дорожек качения позволяет шарнирному соединению уменьшить напряжения в дорожках качения за счет распределения осевых и радиальных нагрузок.

Таким образом, трубопровод 1, закрепленный на внутренней обойме 3 и трубопровод 2, закрепленный на раструбе 4 свободно вращаются относительно друг друга в противоположные стороны.

Преимущество заявляемого изобретения перед известным выявлено в распределении и уменьшении напряжений, возникающих в беговых дорожках при осевых и радиальных нагрузках, снизить массу соединения и повысить надежность устройств, в которых оно используется.

Шарнирное соединение трубопроводов, содержащее внутреннюю и внешнюю обоймы, при этом внешняя обойма состоит из разрезного кольца, корпуса, тарелки, раструба, и прикреплена к одному концу трубопровода, и охватывает внутреннюю обойму, прикрепленную к другому концу трубопровода, уплотнение и шарики, отличающееся тем, что шарнирное соединение имеет два ряда дорожек качения, в которые установлены шарики, а радиальное уплотнение шарнирного соединения установлено между внутренней обоймой и раструбом и состоит из фторопластового кольца, в канавках которого установлены резиновые уплотнительные кольца.


Смотрите также