Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для трубопроводов, в частности из ковкого чугуна для перекачивания текучих сред под давлением.
Известно уплотнение для герметичного соединения труб (патент US N 3963298, кл. H 01 R 7/08, 1976), содержащее кольцевой корпус с наружным фиксирующим выступом, входящим в кольцевую канавку раструба, и заформованный в корпус металлический венец зацепления.
Недостаток известного уплотнения заключается в неспособности выдерживать значительные осевые усилия и защитить зону блокирования от коррозии.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности уплотнения.
Технический результат достигается тем, что уплотнение радиального сжатия для герметичного соединения трубы с вставленным концом и трубы с раструбом, содержащее кольцевой корпус из эластомера с наружным фиксирующим выступом, размещенным в кольцевой фиксирующей канавке, выполненной в раструбе трубопроводы, а также металлический венец зацепления, заформованный в корпус, снабжено опорными вставками, заформованными в корпус, наружные поверхности которого сопряжены с поверхностями кольцевой фиксирующей канавки, при это внутренние поверхности опорных вставок выполнены взаимодействующими с соответствующими поверхностями венца зацепления и взаимодействующие поверхности наклонены к оси уплотнения, а также тем, что опорные вставки и/или венец сцепления выполнены в виде отдельных элементов из жесткого материала, равномерно расположенных по периметру кольцевого корпуса, тем что венец зацепления выполнен с несколькими зубцами, концы всех зубцов в сечении расположены на одной линии, параллельной оси уплотнения по меньшей мере конец одного промежуточного зубца смещен радиально по отношению к остальным зубцам по меньшей мере конец одного крайнего зубца смещен радиально по отношению к остальным зубцам, а также тем, что взаимодействующие внутренние поверхности опорных вставок и венца зацепления наклонены под углом 20-40o к оси уплотнения.
На фиг.1 представлен осевой разрез уплотнения перед введением вставляемого конца в раструб; на фиг.2 уплотнение в разрезе в собранном виде; на фиг.3 узел I на фиг.2; на фиг.4-7 варианты узла I на фиг.3.
На фиг. 1 изображен раструб 1 первой трубы и вставляемый конец 2 второй трубы с торцом, с внешней стороны которого снята фаска 3, а также уплотнение 4 радиального сжатия и с блокировочными вставками, предназначенными для одновременного обеспечения герметичности и блокировки между обеими трубами. Обе трубы могут быть в частности из ковкого чугуна.
Раструб 1 содержит направляющий фланец 5, входная часть которого имеет снятую фаску 6, затем, в направлении к дну раструба, кольцевую канавку 7 для фиксации, кольцевое углубление 8 меньшей глубины, кольцевой фланец 9, слегка выступающий в радиальном направлении, и концевое гнездо 10.
Уплотнение 4 состоит из массы из эластомера, в которую заформован венец из пар вставок из жесткого материала, в частности, металлических, причем каждая пара содержит опорную вставку 11 и зацепляющую вставку 12, снабженную изнутри зубцами. Уплотнение образует переднее тело 13, предназначенное для его радиального сжатия между вставляемым концом и дном углубления 8, и на заднем конце (то есть расположенном со стороны входной части раструба) этого тела, наружный носок фиксации 14 или фиксирующий выступ и внутреннюю кромку уплотнения 15, служащую для предотвращения введения агрессивных или корродирующих внешних элементов в замкнутую зону. Каждая пара вставок 11, 12 заключена в одну и ту же радиальную полуплоскость уплотнения, и эти пары равномерно распределены по периферии последнего.
Когда уплотнение устанавливают на место в раструбе, поверхность корпуса 13, находящаяся радиально снаружи, прижимается в периферийной поверхности углубления 8, а носок 14 входит в кольцевую канавку 7, оставляя свободное пространство по радиусу наружу и назад. В этом положении, так же, как и в свободном состоянии уплотнения, кромка 15 является практически радиальной, а зубцы вставок 12 выступают на внутренней поверхности корпуса 13 и практически находятся со вставками 11, которые расположены в носке 14 и находятся на одном уровне с наружной и задней поверхностью эластомера. Это положение вставок 11 в носке фиксации 14 позволяет сделать его жестким и, следовательно, усилить эффект закрепления указанного носка 14 в кольцевой канавке 7 раструба, увеличивая за счет этого надежность фиксации на месте уплотнения 4 при введении с усилием вставляемого конца или при создании давления в трубопроводе.
Установка уплотнения осуществляется простым вдавливанием вставляемого конца в раструб. Это действие складывает кромку 15 вперед, затем радиально отталкивает вставки 11 и 12, причем последние скользят вдоль вставок 11, и сжимает радиально корпус 13. В результате получают конфигурацию, где конец вставляемого наконечника находится с большим радиальным зазором в углублении 10, где вставки 11 заблокированы в наружной задней части кольцевой канавки 7 и/или вставки 12 одновременно находятся в контакте с последними, и, через их зубцы 16, в контакте со вставленным наконечником.
На фиг. 3 изображены, с одной стороны, контур уплотнения, помещенного в раструб, до введения вставляемого наконечника, и с другой стороны, конечное положение пар вставок, когда вставляемый наконечник максимального диаметра находится на месте в раструбе.
Кольцевая канавка 7 раструба имеет начинающуюся от фланца 5, стенку 17, которая по существу радиальна и наклонена вперед, стенку 18 с большим наклоном, примерно на 45o, цилиндрическое дно 19 и переднюю стенку 20, по существу радиальную и наклоненную вперед. Каждая вставка 11 имеет: назад и наружу при последовательных поверхности 21-23, соответственно сопряженные с поверхностями 17-19; внутреннюю поверхность 24, параллельную оси X-X раструба, которая представляет собой практически ось вставляемого наконечника и, следовательно, соединения, причем эта поверхность 24 сопрягается через закругление с внутренним концом поверхности 21; поверхность 25, по существу параллельную поверхности 20 и сопряженную через закругление с передним концом поверхности 23; и опорную плоскую наклонную поверхность 26, наклон которой находится в пределах примерно 20-40o по отношению к оси X-X соединения, причем эта наклонная поверхность связывает передний конец поверхности 24 с нижним концом поверхности 25, при этом сопряжения осуществляются с помощью закруглений.
Каждая вставка 12 имеет грубо четырехугольную форму с плоской наружной и задней поверхностью 27 и, противоположно вышеуказанной, внутреннюю поверхность зацепления, образующую все три зубца 16 вставки. Поверхность 27 образует опорную наклонную поверхность, предназначенную для взаимодействия с наклонной поверхностью 26 сопряженной вставки 11. Перед введением вставляемого наконечника (фиг. 1), наружная часть поверхности 27 находится напротив внутренней части поверхности 26. Так же обстоит дело, когда уплотнение находится в нерабочем состоянии.
Во время введения вставляемого наконечника 2 радиальное сжатие уплотнения 4 в качестве первого следствия имеет установку на место вставок 11 в задней наружный угол кольцевой канавки 7, как изображено на фиг.2,3, т.е. подведение поверхностей 21-23 до соответствующего упора в поверхности 17-19 этой кольцевой канавки. Положение наклонной поверхности 26 по отношению к раструбу в результате этого оказывается четко заданным.
Кроме того, введение вставляемого наконечника вызывает скольжение поверхности 27 вставок 12 наружу вдоль наклонных поверхностей 26, в результате чего вставки 12 перемещаются параллельно друг другу до положения, которое зависит от истинного диаметра вставляемого наконечника в рассматриваемой радиальной плоскости. Таким образом на фиг.3 изображены положения вставки 12, соответствующей максимальному диаметру вставляемого наконечника (сплошной линией) и минимальному диаметру этого вставляемого наконечника (штрих-пунктирная линия).
На практике положения вставок 11 и 12, описанные выше, гарантируются только после создания давления в трубопроводе.
Все три зубца 16 обрабатывают механически таким образом, чтобы их концы были выровнены в виде прямой линии, которая при взаимодействии поверхностей 27 и 26 параллельна оси X-X раструба. Таким образом, независимо от диаметра вставляемого наконечника, все три зубца одновременно захватывают этот вставляемый наконечник, и при его отводе назад давление контакта распределяется между ними равномерным образом.
Благодаря независимости пар вставок 11-12, вышеописанные соединения могут допускать угловые отклонения вставляемого наконечника по отношению к раструбу, доходящие примерно до 5o.
Необходимо отметить, что независимо от усилия отведения назад, воздействующего на вставляемый наконечник, ответное усилие, которое создается на каждом зубце 16 каждой вставки 12, имеет определенную направленность, перпендикулярную к поверхности 26, в результате чего предотвращается поворот вставок 12, который мог бы привести к пробиванию вставляемого наконечника.
На практике для труб из ковкого чугуна с обычными диаметрами угол наклона поверхностей 26 по отношению к оси раструба предпочтительно выбирают примерно от 20 до 40o, как указано выше. В самом деле, при величине менее 20o допуски по диаметру, допускаемые для вставляемого наконечника, очень малы, а более 40o вставки 12 плохо зацепляются за вставляемый наконечник и в результате блокировка мало надежна.
В варианте узла уплотнения, показанном на фиг.4, поверхности 27 являются выпуклыми, что допускает более значительные угловые отклонения вставляемого наконечника, которые могут доходить до примерно 10o. Напротив, давления, воздействующие на все три зубца, отличаются друг от друга при отходе назад вставляемого наконечника, так как все силы противодействия происходят из единственной точки контакта 28 между поверхностями 26 и 27. Те же самые замечания относятся и к другому, неизображенному варианту, когда выпуклыми являются уже поверхности 26.
Вариант согласно фиг.5 отличается от варианта согласно фиг.3 только тем, что средний зубец 16 отведен назад по радиусу по отношению к обоим крайним зубцам. Это облегчает зацепление ставок 12 за вставляемый наконечник, так как при одном и том же усилии начальные давления, воздействующие только на два зубца вместо трех, являются более высокими. Напротив, когда отход назад вставляемого наконечника закончен, давления уравновешиваются между всеми тремя зубцами.
Кроме того, в этом варианте по той же самой причине незачем механически обрабатывать зубцы 16 для придания им острого угла.
Согласно варианту по фиг.6 средний зубец 16 радиально выступает по отношению к обоим крайним зубцам, и согласно фиг.7 задний зуб 16 отведен по радиусу внутрь по отношению к обоим другим. В этом последнем случае, кроме того, сгибание вперед кромки 15 при введении вставляемого наконечника создает меньшую опасность взаимодействия с задним зубцом вставок.
В каждом варианте осуществления вставки 11 и/или 12 могут быть электролизованы для устранения возможности электрического контакта между обеими трубами.
Использование: для трубопроводов из ковкого чугуна при транспортировке текучих сред под давлением. Сущность изобретения: уплотнение радиального сжатия состоит из кольцевого корпуса из эластомера с наружным фиксирующим выступом, в котором предусмотрены заключенные в эластомер опорные вставки, входящие в кольцевую канавку раструба. Блокирование уплотнения осуществляется с помощью зубчатых вставок в виде венца зацепления, имеющих заднюю наклонную плоскость, которая опирается на наклонную плоскость опорных вставок, размещенных в фиксирующем выступе корпуса, которые блокируются в задней части кольцевой фиксирующей канавки раструба. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.
| Патент США № 3963298, кл | |||
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
