МУФТОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ Российский патент 1998 года по МПК F16L21/00 

Изобретение относится к области техники, где применяются вакуумируемые, а также заполняемые газом или жидкостью (в том числе агрессивными) емкости и трубопроводы, а именно к уплотнениям.

Широко известен способ герметизации емкостей и трубопроводов при помощи муфт из упругопластичных материалов, устанавливаемых на соответствующий участок (стык, повреждение, дефект материала и т.п.). При этом герметичность обеспечивается за счет плотного прилегания муфты к уплотняемой поверхности.

Так, известно уплотнение в виде отрезка шланга из вакуумной резины, плотно надеваемого одним концом на патрубок вакуумной камеры, а другим концом на вал, вставленный в патрубок. Такое уплотнение надежно герметизирует стыковое соединение [1]
Недостатком такого уплотнения является ограниченный диапазон внутренних диаметров вакуумного шланга (от 3 до 30 мм) при относительно толстой стенке, равной внутреннему диаметру, что существенно увеличивает габарит стыка, а также нестойкость вакуумной резины в агрессивной среде, что ограничивает его применение.

Известно также уплотнение гибкий элемент (линзовый компенсатор), выполненный в виде сильфона из вакуумной резины, в который плотно вставляются торцы стыкового соединения, что обеспечивает герметичность стыка [2]
Недостатком такого уплотнения является необходимость использования сложного технологического оборудования для изготовления сильфонов (особенно больших диаметров), а также увеличенный габарит стыка за счет большого диаметра гофров и нестойкость в агрессивной среде.

Наиболее близким по технической сущности является уплотнение в виде муфты для соединения полиэтиленовых труб [3] которое можно принять за прототип. Муфта выполнена из полиэтилена в виде полого цилиндра с внутренним буртиком. В муфту плотно вставляются торцы труб. Для более надежной герметичности применяется контактная сварка муфты с трубой.

Недостатком такого уплотнения является ограниченный диапазон диаметров соединяемых элементов (от 16 до 140 мм), невозможность обеспечения надежной герметичности сваркой в случае соединения элементов, выполненных из иного материала (стекло, метал и т.д.), а также относительно невысокая стойкость полиэтилена в агрессивной среде.

Задача изобретения создание муфтового уплотнения для герметизации, позволяющего устранить указанные недостатки.

Технический результат достигается тем, что муфта для уплотнения выполняется в виде кольца, вырезанного из цельной упругопластичной пластмассовой пленки или листа резины, что обеспечивает сплошность детали (без стыков). В случае применения уплотнения в агрессивной среде используется пленка из агрессивностойкой пластмассы, например фторопласта, или лист резины соответствующей марки.

Такая муфта-кольцо предварительно растягивается радиально по внутреннему контуру за счет упругопластических деформаций до формы, близкой к конфигурации уплотняемого соединения, и устанавливается на соответствующий участок. При этом кольцо трансформируется в трубчатую муфту, охватывающую уплотняемый стык (участок). Герметизация обеспечивается за счет плотного прилегания муфты к уплотняемой поверхности, практически не увеличивая габарит стыка (уплотняемого участка).

Для обеспечения необходимого натяга в соединении муфты с поверхностью наружный диаметр кольца должен быть несколько меньше диаметра уплотняемого сосуда (стыка) При большей или меньшей величине этого отношения возможно соответственно неплотное прилегание муфты к поверхности либо нарушение ее целостности при растяжении. На практике герметизация обеспечивается при

где D_к внешний диаметр кольца,
d_к внутренний диаметр кольца,
D_с диаметр уплотняемого стыка,
b ширина пояса уплотнения.

Для более надежной герметизации уплотнение накладывается в несколько слоев, а для обеспечения необходимой прочности дополнительно устанавливается силовой бандаж.

Таким образом осуществлена герметизация оптического лазерного фототропного затвора, состоящего из двух стеклянных подложек-дисков диаметром 200 мм с зазором между ними 1 мм, заполненного химически агрессивной рабочей жидкостью.

На фиг. 1 изображено муфтовое уплотнение, на фиг. 2 стык муфтового уплотнения.

Муфта-кольцо было изготовлено из фторопластовой пленки толщиной 0,1 мм. Края муфты для более надежной герметизации прижимались к цилиндрической поверхности подложек резиновыми кольцами-бандажами.

Герметизация стыков (повреждений, дефектов материала) сосудов и трубопроводов при помощи муфт в виде колец, вырезанных из сплошной упругопластичной пластмассовой пленки или листа резины, устанавливаемых с натягом на соответствующий участок, позволяет исключить использование уплотнений, требующих специального технологического оборудования для изготовления, что упрощает и удешевляет выполнение уплотнения, особенно для сосудов большого диаметра.

Муфтовое уплотнение, выполненное в виде простого элемента кольца, вырезанного из сплошной упругопластичной пластмассовой пленки или листа резины, позволяет герметизировать сосуды (трубопроводы) в самом широком диапазоне диаметров с минимальными затратами. Такое уплотнение позволяет выполнять герметизацию емкостей и трубопроводов как вакуумируемых, так и заполняемых жидкостью или газом, в том числе агрессивными, что обеспечивается выбором соответствующих пленок из агрессивностойких материалов, при этом габариты стыка (сосуда) увеличиваются весьма незначительно.

Использование: в области техники, где применяются вакуумируемые, а также заполняемые газом или жидкостью емкости и трубопроводы, а именно - к уплотнениям. Сущность изобретения: уплотняющая муфта изготавливается в виде сплошного кольца из пластмассовой упругопластичной пленки или листа резины. При установке на уплотняемый участок (стык) кольцо растягивается радиально по внутреннему контуру за счет упругопластических деформаций до приобретения формы муфты, близкой к конфигурации уплотняемого участка. Уплотнение обеспечивается посредством плотного прилегания муфты к поверхности. Для обеспечения герметичности - плотного прилегания муфты необходимо обеспечить соотношения:

где: D_к - внешний диаметр кольца, d_к - внутренний диаметр кольца, D_с - диаметр уплотняемого стыка, b - ширина пояса уплотнения. При герметизации емкостей с агрессивной средой для изготовления колец-муфт используются пленки из соответствующих агрессивностойких пластмасс, например фторпласта, или листы определенных марок резины. 2 ил.

Муфтовое уплотнение для герметизации стыка деталей, выполненное из упругопластичного материала, отличающееся тем, что муфта выполнена в виде кольца из пленочного материала, наружный диаметр которого соответствует ≈ 0,9 D_c, а ширина b пояса уплотнения определяется из соотношения

где D_к внешний диаметр кольца;
d_к внутренний диаметр кольца;
D_c диаметр уплотняемого стыка.