ШАРНИРНОЕ ТРУБОПРОВОДНОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 1994 года по МПК F16L27/02 

Изобретение относится к шарнирным трубопроводным соединениям и может быть использовано для обеспечения подвижного соединения трубопроводов между собой и подсоединения труб к вращающимся агрегатам и элементам гидропривода.

Известны шарнирные соединения труб, конструкция и принцип действия которых описаны в книге под редакцией Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика, М. : Машиностроение, 1971 г. , стр. 523, рис. 309.

Недостатком данных конструкций является использование большого количества эластичных уплотнительных колец круглого сечения, вследствие чего ресурс работы шарнирных трубопроводных соединений невысок, они громоздки по конструкции, требуют приложения значительных усилий при вращении.

Известно шарнирное трубопроводное соединение по авт. св. СССР N 1364820, кл. F 16 L 27/02, содержащее корпус и штуцер с канавкой, в которую установлено распорное эластичное кольцо круглого сечения, при этом штуцер размещен в расточке корпуса и фиксируется в нем при помощи стяжного болта через подшипник, опирающийся на торцевую поверхность штуцера.

Недостатками известного шарнирного трубопроводного соединения являются:
1. Несоосное расположение штуцеров подвода и отвода рабочей среды, что затрудняет монтаж трубопроводов.

2. Использование в конструкции стяжного болта, подверженного усилию разрыва, возникающего от действия давления рабочей среды на стыкуемые вращающиеся детали.

3. Использование двух эластичных уплотнительных колец круглого сечения (из-за высокого коэффициента трения) уменьшает ресурс работы и требуется приложение значительного усилия при вращении деталей.

4. С целью сохранения проходного сечения (в связи с установкой стяжного болта) стык вращающихся деталей уплотнен по увеличенному диаметру, что делает конструкцию громоздкой, с большим усилием вращения.

5. Увеличено гидросопротивление в связи с установкой в канал прохождения рабочей среды стяжного болта и несоосностью подводящего и отводящего трубопроводов.

Известно также шарнирное трубопроводное соединение, принятое заявителем за прототип, которое состоит из штуцера 11, имеющего канавку 22 и устанавливаемого в корпус 10, в котором выполнена радиальная расточка 21, образующая совместно с канавкой 22 штуцера 11 полость для размещения шариков 20. Наружная поверхность корпуса 10 соединена радиальным отверстием 23 с полостью для размещения шариков. Осевое усилие от давления рабочей среды воспринимаются шариками, которые обеспечивают соединение корпуса со штуцером. Гайка накидная 17, накрученная на резьбу штуцера 11, закрывает радиальное отверстие, препятствуя выпаданию шариков из полости, в которой они размещены. Между торцевыми поверхностями 36 штуцера 11 и корпуса 10 расположена манжета 33 с двумя уплотнительными лепестками, контактирующими соответственно с торцевыми поверхностями 30 и 36 и обеспечивается в результате герметичность соединения штуцер-корпус.

Недостатками прототипа являются:
1. Увеличенная осевая нагрузка на шарики из-за увеличения габаритов лепестков манжет.

2. Большое усилие вращения в связи с тем, что подобная манжета, как правило, выполняется из резины (или резино-тканевая), обладающей высоким коэффициентом трения, налицо быстрый износ манжет, соответственно, ресурс работоспособности этого соединения невысок.

3. Увеличенные диаметральные габариты соединения в связи с использованием накидной гайки, охватывающей штуцер.

4. Сложность разборки (например, при ремонте для замены изнашиваемого уплотнения) в связи с необходимостью демонтажа шариков из полости их установки через радиальное отверстие.

Целью изобретения является снижение усилия вращения и повышение удобства в эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что шарнирное трубопроводное соединение, содержащее штуцер, в канавке которого установлены шарики, уплотнение и футорку, размещенные в корпусе, снабжено двумя L-образными манжетами с уплотнительными лепестками и прорезью в торце одной из них и распорным эластичным кольцом, в футорке выполнена радиальная расточка, в которой размещены L-образные манжеты лепестками навстречу друг другу, а распорное кольцо и уплотнение установлены на лепестках манжет, при этом одна манжета своим торцем с прорезью контактирует с дном расточки футорки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое шарнирное трубопроводное соединение отличается тем, что в радиальной расточке футорки размещены две L-образные манжеты лепестками навстречу друг другу, а распорное кольцо и уплотнение установлены на лепестках манжет, при этом одна манжета своим торцем с прорезью контактирует с дном расточки футорки.

Таким образом, предлагаемое соединение соответствует критерию изобретения "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники, признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, не были выявлены, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию изобретения "существенные отличия".

На чертеже изображена предлагаемая конструкция шарнирного трубопроводного соединения.

Шарнирное трубопроводное соединение состоит из штуцера 1, имеющего канавку 2, устанавливаемого в корпус 3, в котором выполнена радиальная расточка 4, образующая совместно с канавкой 2 полость для размещения шариков 5. Расточка 4 корпуса 3 закрывается шайбой 6 при помощи футорки 7, в расточке 8 которой установлено уплотнение 9 и две L-образные манжеты 10 и 11 с уплотнительными лепестками 12 и 13. На лепесток 12 манжеты 10 установлено распорное эластичное кольцо 14. В торце манжеты 11 выполнена прорезь 15.

Предлагаемое шарнирное трубопроводное соединение работает следующим образом.

До подвода давления рабочей среды, вследствие предварительного сжатия уплотнения 9 в радиальном направлении, последнее деформируется, принимая форму сечения, близкую к эллиптической и поджимая лепестки 12 и 13 манжет 10 и 11 к уплотняемой поверхности штуцера 1.

При подводе давления рабочей среды, оно через прорезь 15 в торце манжеты 11 поступает свободно к уплотнению 9 и увеличивает дальнейшую его деформацию в радиальном направлении. Вследствие деформации уплотнения создается дополнительное (к предварительному) радиальное усилие, воздействующее на лепестки 12 и 13 манжет 10 и 11 и поджимающее их к уплотняемой поверхности штуцера 1. При этом, воздействие радиального усилия происходит по пояскам лепестков манжет на участке наименьшей их жесткости. Благодаря установки распорного кольца 14 осевая сечения уплотнения 9 проходит по месту стыка манжет 10 и 11, вследствие чего уплотнительные пояски лепестков, находящиеся под воздействием радиальных усилий уплотнения, для каждой из манжет почти одинаковы, соответственно манжеты работают, например, в равных условиях. Так как ширина уплотнительных поясков невелика, то при незначительных величинах давлений создается достаточное удельное давление на лепестки манжет для обеспечения необходимой герметичности шарнирного трубопроводного соединения. В связи с тем, что манжеты 10 и 11 изготавливаются из материала с низким коэффициентом трения (например, фторопласт), при вращении штуцера 1 относительно футорки 7 происходит проворот относительно неподвижных манжет 10 и 11, установленных в футорке 7 при незначительном усилии. При подводе давления возникает осевая нагрузка, действующая на штуцер 1 и корпус 3. Эта радиальная нагрузка воспринимается шариками 5, удерживая штуцер в корпусе 3. В связи с тем, что шарики 5 являются телом качения с низким коэффициентом трения, то усилие вращения штуцера 1 относительно футорки 7 (корпуса 3) при прохождении рабочей среды под давлением будет незначительным. В случае необходимости канал подвода (отвода) рабочей среды в футорке 7 можно выполнить под углом 90^о или другим по отношению к оси вращения штуцера 1.

Таким образом, предлагаемое шарнирное трубопроводное соединение по сравнению с известными устройствами проще по конструкции, имеет меньшее усилие при вращении, обладает требуемой герметичностью и удобно в эксплуатации. Использовать данное шарнирное трубопроводное соединение можно для создания гибких трубопроводных систем или улучшения монтажа трубопроводов к агрегатам. (56) Патент ФРГ N 1231505, кл. 47 f 13, 1967.

Использование: для подсоединения труб к вращающимся агрегатам и элементам гидропривода. Сущность изобретения: в канавке штуцера установлены шарики. Уплотнение и футеровка размещены в корпусе. В футеровке выполнена радиальная расточка, в которой размещены L-образные манжеты уплотнительными лепестками навстречу друг другу. Распорное кольцо и уплотнение установлены на лепестках. Одна манжета торцом с прорезью контактирует с дном расточки футеровки. 1 ил.

ШАРНИРНОЕ ТРУБОПРОВОДНОЕ СОЕДИНЕНИЕ, содержащее штуцер, в канавке которого установлены шарики, уплотнение и футорку, размещенные в корпусе, отличающееся тем, что оно снабжено двумя L-образными манжетами с уплотнительными лепестками и прорезью в торце одной из них и распорным эластичным кольцом, в футорке выполнена радиальная расточка, в которой размещены L-образные манжеты лепестками навстречу одна другой, а распорное кольцо и уплотнение установлены на лепестках манжет, при этом одна манжета своим торцом с прорезью контактирует с дном расточки футорки.