УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ТРУБ СО ШТУЦЕРАМИ Российский патент 1995 года по МПК F16J15/10 F16J13/12 

Изобретение относится к устройствам для уплотнения трубопроводов и иных пневмогидравлических элементов, работающих при высоких давлениях или под высоким вакуумом.

Известно устройство для герметизации труб со штуцерами, состоящее из корпуса с резьбой на внутренней поверхности и запорным элементом с образованием резьбовой пары. Привод запорного элемента осуществляется посредством распорных элементов, взаимодействующих с конусной поверхностью вращающегося конуса и поверхность упора, а упор стопорится посредством упирания в штуцер через промежуточные элементы.

Недостатком этого устройства в варианте заглушки является ее низкий КПД, обусловленный тем, что не устраняется главное слагаемое потерь усилия при больших нагрузках - потери на трение в резьбе, а также низкая надежность работы механизма из-за наличия продуктов износа, пыли и грязи на резьбовой части привода-упора.

Целью изобретения является повышение силовой отдачи механизма.

Поставленная цель решается за счет того, что известное устройство для герметизации труб со штуцерами, содержащее полый корпус, соединяемый со штуцером, упорную поверхность, размещенные в корпусе запорный орган с прокладкой и распорными элементами между запорным органом и упорной поверхностью, снабжено маховиком, неподвижно соединенным со штоком, упорная поверхность выполнена внутри корпуса, маховик соединен с корпусом резьбой, на штоке под распорными элементами выполнен конический участок, обращенный к штуцеру трубы меньшим основанием и образующий кольцевую камеру, сужающуюся к ее наружному диаметру.

При выполнении заглушки с маховиком, неподвижно соединенным с штоком, имеющим конический участок, обращенный меньшим основанием в сторону штуцера и взаимодействующим с распорными элементами, размещенными в кольцевой камере, сужающейся к наружному диаметру, образованной торцовыми поверхностями корпуса и запорного органа, становится возможным получать абсолютно надежные уплотнения штуцеров трубопроводов и других элементов пневмо- и гидросистем высоких давлений и глубокого вакуума без применения вспомогательных устройств или ключей. Устранение мест с трением скольжения позволяет повысить ресурс и надежность работы и получить от действия рукой любые осевые усилия. Ограничением служит только предел прочности материала входящих деталей. Устройство удобно в эксплуатации и обслуживании.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в разъединенном со штуцером состоянии; на фиг.2 - устройство в соединенном со штуцером состоянии; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4-6 - схемы к силовому расчету передаточного механизма устройства.

Устройство включает в себя корпус 1, ниппель 2, являющийся запорным органом устройства, пружинную шайбу 3, предохраняющую ниппель 2 от осевого и радиального люфта, пружинное кольцо 4, удерживающее все внутренние детали от выпадания.

Передаточный механизм устройства выполнен в виде двух упорных поверхностей 5 и 6 на торцах соответственно корпуса 1 и ниппеля 2, образующих между собой кольцевую камеру, сужающуюся к наружному диаметру, в которой размещены распорные элементы 7, выполненные, например, в виде шариков. Кольцевую камеру по внутреннему диаметру замыкает конусная поверхность 8, выполненная на конце штока 9 и контактирующая с шариками 7. Шток 9 неподвижно соединен с маховиком 10 благодаря проклеенной резьбе 11 и контpгайке 12. Маховик 10 имеет выступы 13 для вращения пальцами. При вращении он перемещается и в осевом направлении с помощью резьбы 14. Крайние положения маховика ограничены торцом 15 маховика с одной стороны и выступом 16 штока 9 с другой, контактирующих с соответствующими торцами 17 и 18 корпуса 1.

В разъединенном со штуцером 19 состоянии маховик 10 зафиксирован относительно корпуса 1 посредством симметрично расположенных фиксаторов, включающих в себя стакан 20, передвигающийся в канале 21 под действием пружины 22 и западающий в случае совпадения в гнездо 23. Вставки 24 регулируют усилие срабатывания фиксаторов.

Уплотнение штуцера достигается с помощью прокладки 25, размещенной на ниппеле 2 и контактирующей с проточкой 26, выполненной на штуцере 1. Устройство соединяется со штуцером 19 посредством силовой резьбы 27.

Устройство работает следующим образом.

В разъединенном со штуцером 19 состоянии устройства маховик 10 зафиксирован относительно корпуса 1. Это достигается тем, что стакан 20 каждого фиксатора под действием пружины 22 западает в гнездо 23, выполненное в маховике 10. Случайное раскручивание маховика 10 с корпусом 1 предотвращается выступом 16 штока 9. Шарики 7 находятся на минимальном диаметре конусной поверхности 8. Устройство всегда готово к монтажу на штуцер без предварительных манипуляций.

Свободное накручивание устройства на штуцер продолжается до тех пор, пока прокладка 25 не упирается в торец проточки 16 штуцера 19 с некоторым усилием, ограниченным фиксаторами. Назовем усилие на маховике в момент срабатывания фиксаторов усилием предварительной затяжки. Усилие предварительной затяжки ограничено усилием, которое создают пружины 22 фиксаторов и регулируются глубиной посадки вставок 24. Необходимость создания усилия предварительной затяжки диктуется устранением люфтов и зазоров в уплотнении и в передаточном механизме, а также в распределении предварительной нагрузки на все элементы, входящие в силовую цепь устройства. Поскольку работа устройства в варианте заглушки производится в очень малом диапазоне рабочего хода, то осуществление предварительной затяжки позволяет надежно эксплуатировать ее в условиях большого разброса толщины прокладки, ее износа, а также большого разброса входящих в цепь длинновых размеров, что делает устройство удобным в эксплуатации и изготовлении. Момент срабатывания фиксаторов улавливается оператором по началу возрастания момента вращения на маховике 10 и по остановке вращения корпуса 1. В этот момент шарики 7 находятся на меньшем диаметре конусной поверхности 8 штока. Остановка вращения корпуса 1 и начало вращения относительно него маховика 10 означает, что конус 8 начал свое вращательно-поступательное движение относительно шариков 7 в сторону увеличения диаметра линии контакта с шариками. Шарики начинают "вкатываться" в трапециевидный кольцевой паз, образованный упорными поверхностями 5 и 6, раздвигая их между собой. В случае, если прокладка 25 деформируется, раздвигание поверхностей 5 и 6 должно быть рассчитано на величину необходимой деформации прокладки. В случае же, если прокладка 25 не деформируемая, величина раздвигания поверхностей 5 и 6 должна производиться на величину, обеспечивающую необходимое усилие прижатия прокладки, обеспечиваемую за счет упругих деформаций деталей, образующих передаточный механизм - корпуса 1, ниппеля 2 и штока 9.

В любом варианте применения маховик 10 по достижении максимального усилия на ниппеле 2 должен упираться своим торцом 15 в соответствующий торец 17 корпуса 1. Для фиксации маховика в этом затянутом положении могут быть использованы те же фиксаторы, которые служат для создания усилия предварительной затяжки устройства. Для этого необходимо выполнить еще один комплект выемок, аналогичный выемкам 23. Они не создают неудобств в работе, поскольку момент затяжки маховика больше момента, создаваемого при откручивании фиксаторами.

При откручивании устройства корпус 1 остается неподвижным, так как осевое усилие на силовой резьбе 27 или момент трения на резьбе в первоначальный момент много больше момента, необходимого для вращения поверхности 8.

Откручивая маховик 10, оператор уменьшает диаметр конусной поверхности 8, взаимодействующего с шариками 7, осевое усилие на ниппель 2 уменьшается. Откручивание маховика 10 относительно корпуса 1 продолжается до тех пор, пока гнезда 23 не совпадают со стаканами 20. Пружины 22 защелкивают стаканы в гнезда, фиксаторы срабатывают и корпус 1 вмеcте с маховиком начинает вращение, скручиваясь со штуцера 19.

Использование: для работы при вывсоких давлениях или вакууме. Сущность изобретения: полый корпус соединен с штуцером. В корпусе размещены запорный орган с прокладкой и распорными элементами между запорными органами и упорной поверхностью. Маховик неподвижно соединен с штоком. Упорная поверхность выполнена внутри корпуса. Маховик соединен с корпусом резьбой. На штоке под распорными элементами выполнен конический участок, обращенный к штуцеру трубы меньшим основанием образующий кольцевую камеру, сужающуюся к ее наруюному диаметру. Корпус снабжен ограничителем момента вращения маховика относительно корпуса. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ТРУБ СО ШТУЦЕРАМИ, содержащее полый корпус, соединенный со штуцером, упорную поверхность, размещенные в корпусе запорный орган с прокладкой и распорными элементами между запорным органом и упорной поверхностью, отличающееся тем, что оно снабжено маховиком, неподвижно соединенным со штоком, упорная поверхность выполнена внутри корпуса, маховик соединен с корпусом резьбой, на штоке под распорными элементами выполнен конический участок, обращенный к штуцеру трубы меньшим основанием и образующий кольцевую камеру, сужающуюся к ее наружному диаметру. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус снабжен ограничителем момента вращения маховика относительно корпуса.