ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 1998 года по МПК F16B7/10 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для телескопического соединения цилиндрических труб с фиксацией их в промежуточных положениях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является телескопическое соединение, содержащее наружную и внутреннюю трубы и фиксирующее устройство в виде втулки, охватывающей трубы, с кольцевым элементом, размещенным между втулкой и внутренней трубой с возможностью сопряжения его с наружной поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью соответствующего торца втулки. Втулка составлена из двух, связанных резьбовым соединением, частей, между которыми установлен эластичный кольцевой элемент. Фиксация пары труб при этом происходит за счет силы трения указанного эластичного кольцевого элемента с поверхностью внутренней трубы. Для этого эластичный кольцевой элемент зажимается между связанными резьбой частями втулки.

Недостаток известного решения заключается в низкой надежности работы телескопического соединения. Это является следствием того, что действие его основано на фрикционном сцеплении зажатого эластичного кольцевого элемента с гладкой поверхностью внутренней трубы. Очевидно, что соединение функционирует исправно лишь при воздействии внешней нагрузки, по абсолютной величине не превышающей указанную выше силу фрикционного сцепления. При этом уже небольшой износ фрикционного элемента лишает устройство работоспособности и практически выводит его из строя. Кроме того, перевод указанного телескопического соединения из одного состояния в другое осуществляется посредством сложных и длительных манипуляций по разжатию и последующему зажатию эластичного кольцевого элемента путем развинчивания и завинчивания связанных резьбой частей фиксирующего устройства, что создает соответствующие неудобства в его использовании и требует соответствующих затрат времени на осуществление указанных манипуляций.

Задача изобретения заключается в разработке надежного, долговечного и оперативного в работе телескопического устройства. Для этого телескопическое соединение, содержащее наружную и внутреннюю трубы, фиксирующее устройство в виде втулки, охватывающей указанные трубы и кольцевого элемента, размещенного между втулкой и внутренней трубой с возможностью сопряжения с наружной поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью первого торца втулки, снабжено предварительно сжатой пружиной, втулка выполнена с буртиком на втором торце, обращенным к наружной трубе и на внутренней поверхности с профилированной кольцевой проточкой, одна из боковых поверхностей которой совмещена с внутренней поверхностью буртика, на торце наружной трубы выполнен буртик, расположенный в профилированной кольцевой проточке втулки, на наружной поверхности внутренней трубы выполнена кольцевая проточка, кольцевой элемент разрезан параллельно его образующей по крайней мере на две части и установлен с возможностью размещения его в кольцевой проточке внутренней трубы, а пружина размещена в профилированной кольцевой проточке втулки между буртиками втулки и наружной трубы. Кроме того, форма второго торца кольцевого элемента может соответствовать профилю кольцевой проточки на внутренней трубе, а на наружной поверхности внутренней трубы выполнен ряд дополнительных кольцевых проточек.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого телескопического соединения в свернутом состоянии; на фиг. 2 - то же, в развернутом состоянии; на фиг. 3 - конфигурация и взаимосвязь элементов телескопического соединения в соответствии с вторым вариантом его исполнения, находящегося в одном из развернутых состояний; на фиг. 4 - вид кольцевого элемента, разрезанного на три части.

Телескопическое соединение (фиг. 1) содержит наружную 1 и внутреннюю 2 трубы и фиксирующее устройство, включающее в себя охватывающую указанные трубы втулку 3 с выполненной в ее полости профилированной кольцевой проточкой 4. Указанная проточка образована с торцевых сторон обращенными вовнутрь буртиками 5 и 6, а цилиндрическая ее часть образована ломаной образующей, два крайних участка 7 и 8 которой параллельны осевой линии втулки, а средний 9 - направлен под тупым углом и двум первым. Наружная труба 1 на входящем во втулку конце содержит расположенный в проточке 7 втулки 3 и обращенный во внешнюю сторону буртик 10. На внешней поверхности внутренней трубы 2 выполнена кольцевая проточка 11, образующая одной из стенок 12 которой со стороны исходящего из втулки конца трубы с образующей дна 13 составляет тупой угол. В профильной кольцевой проточке 4 втулки 3 по разные стороны от буртика 10 наружной трубы 1 размещены сжатая в осевом направлении пружина 14 и кольцевой элемент 15, одна из торцевых сторон 16 которого соответствует профилю боковой стенки 12 проточки 11 на внутренней трубе 2, а с внешней стороны - профиль 17, соответствующий профилю 9 ступеньки в кольцевой проточке 4 втулки 3. При этом выполняется возможность указанного выше сопряжения элементов кольца и проточек на внутренней трубе и в полости втулки. Кольцевидное тело элемента 15 разрезано по радиусу плоскостями. параллельными образующей на две или большее число частей (фиг. 4).

Телескопическое соединение по п.2 формулы изобретения (фиг. 3) содержит на внутренней трубе 2 группу проточек 11. При этом образующие 18 вторых стенок указанных проточек, так же, как и описанных выше стенок 12, направлены под тупым углом к образующим донных частей 13, а на втором торце кольцевого элемента выполнен соответствующий конический участок 19 с возможностью сопряжения его с ответной поверхностью 18 на стенках проточек 11 на внутренней трубе 2 (фиг. 4).

Устройство работает следующим образом.

В свернутом состоянии (фиг. 1) внутренняя труба 2 введена в полость наружной трубы 1. Разрезанный на дугообразные части кольцевой элемент 15 под действием передающейся через тело втулки 3 силы сжатой пружины 14 и ее нормальной составляющей от разложения на сопрягающихся конических поверхностях 9 и 17 прижимается к внешней поверхности трубы 2. Возникающая при этом сила трения f_тр = kf, где k - коэффициент трения пары металлов кольцевого элемента и внутренней трубы, удерживает трубу 2 внутри в неподвижном состоянии. Для перевода последней в другое, развернутое, состояние к трубе 2 необходимо приложить усилие, превышающее указанную выше силу трения f_тр между кольцевым элементом и поверхностью трубы 2. Последняя при этом выводится из полости трубы 1 с втулкой 3 до момента совмещения кольцевой канавки 11 с разрезным кольцевым элементом 15. При этом в момент совмещения нормально направленная сила проталкивает дуги кольцевого элемента 15 в проточку 11, после чего втулка 3 под действием силы сжатой пружины 14 переходит в крайнее левое положение и защемляет составные части кольцевого элемента 15 в полости, образованной с внутренней стороны стенками проточки 11, а с внешней - выступом 8 в проточке 4 втулки 3 (фиг. 2). Защемленное тело кольцевого элемента 15 фиксирует при этом развернутое состояние соединения.

Для перевода устройства в первоначальное, свернутое, состояние необходимо к втулке 3 приложить усилие, превышающее силу сжатой пружины, и перевести втулку в правое (фиг. 2) положение. Затем, удерживая в указанном положении втулку, приложить к трубе 2 перемещающее ее внутрь усилие . Перевод втулки 3 вправо при этом освобождает составляющие кольцевого элемента 15 от защемления, поскольку суженный участок 8 проточки 4 втулки смещается вправо, совмещая с кольцевым элементом расширенный участок 7 проточки. При этом нормальная составляющая ϕ от взаимодействия силы на сопрягающихся конических поверхностях 12 и 16 выталкивает дуги кольцевого элемента 15 из проточки 11 и освобождает от фиксации трубу 2. После вывода трубы 2 из состояния фиксации, осуществляемого перемещением ее относительно втулки 3 до момента вывода кольцевого элемента 15 из проточки 11, можно освободить втулку 3 от приложенного к ней усилия , а дальнейшее введение трубы 2 в полость трубы 1 осуществить приложением к паре труб 1 и 2 усилия, превышающие силу трения f_тр между кольцевым элементом 15 и внутренней трубой 2 до приведения соединения в первоначальное состояние.

Безотказная работа устройства обеспечивается при фиксирующем кольцевом элементе 15, состоящем из дугообразных составляющих частей. Очевидно, что тело кольцевого элемента при этом должно быть разрезано не менее, чем на две части, а оптимально число это составляет три (фиг. 4).

Телескопическое соединение по п.2 формулы изобретения помимо указанного одного обеспечивает дополнительный ряд фиксированных положений внутренней трубы 2 относительно наружной 1, определяемый числом и положением проточек 11 (фиг. 3) из группы их на внутренней трубе. Геометрия профиля указанных проточек при этом отличается тем, что образующие вторых их стенок 18, так же, как и первых 12, направлены под тупым углом к образующим 13 донной части проточек. Соответствующие участки 19 на втором торце кольцевого элемента 15 (фиг. 4), выполнены коническими, имея при этом возможность сопряжения с ответными поверхностями 18 вышеуказанных боковых стенок проточек 11 на трубе 2. Указанное коническое сопряжение боковых стенок кольцевого элемента и проточек 19 и 18 позволяет выводить кольцевой элемент 15 из канавок 11 при смещении трубы 2 относительно втулки 3 внутрь и переводить трубу 2 относительно фиксирующего устройства теперь в ту или другую сторону. Перевод при этом осуществляют так же, т.е. предварительным нажатием на втулку 3 усилием, преодолевающим силу сжатой пружины и последующим перемещением трубы 2 в нужную сторону.

Предлагаемое решение позволит повысить надежность телескопического соединения, поскольку нагрузочная способность его определяется прочностью используемых материалов. Износ деталей соединения при этом минимален. Упростился также перевод трубчатого соединения в рабочее состояние, которое в данном случае сводится к натяжению на втулку для преодоления усилия с деформированной пружины и перемещения внутренней трубы в нужную сторону.

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: телескопическое соединение содержит наружную и внутреннюю трубы, фиксирующее устройство в виде втулки, охватывающей трубы, и кольцевой элемент, размещенный между втулкой и внутренней трубой с возможностью сопряжения с наружной поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью первого торца втулки, на втором торце которой выполнен буртик, обращенный к наружной трубе, а на ее внутренней боковой поверхности -профилированная кольцевая проточка, одна из боковых поверхностей которой совмещена с внутренней поверхностью буртика. На торце наружной трубы выполнен буртик, расположенный в профилированной кольцевой проточке втулки. На наружной поверхности внутренней трубы выполнена профилированная кольцевая проточка. Кольцевой элемент разрезан параллельно его образующей по крайней мере на две части и установлен с возможностью его размещения в кольцевой проточке внутренней трубы. Предварительно сжатая пружина размещена в кольцевой проточке втулки между буртиками втулки и наружной трубы. Форма второго торца кольцевого элемента может соответствовать профилю кольцевой проточки внутренней трубы. На наружной поверхности внутренней трубы может быть выполнен ряд дополнительных кольцевых проточек. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Телескопическое соединение, содержащее наружную и внутреннюю трубы, фиксирующее устройство в виде втулки, охватывающей трубы, и кольцевого элемента, размещенного между втулкой и внутренней трубой с возможностью сопряжения с наружной поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью первого торца втулки, отличающееся тем, что оно снабжено предварительно сжатой пружиной, втулка выполнена на втором торце с буртиком, обращенным к наружной трубе, и на внутренней боковой поверхности с профилированной кольцевой проточкой, одна из боковых поверхностей которой совмещена с внутренней поверхностью буртика, на торце наружной трубы выполнен буртик, расположенный в профилированной кольцевой проточке втулки, на наружной поверхности внутренней трубы выполнена профилированная кольцевая проточка, кольцевой элемент разрезан параллельно его образующей по крайней мере на две части и установлен с возможностью его размещения в профилированной кольцевой проточке внутренней трубы, а пружина размещена в профилированной кольцевой проточке втулки между буртиками втулки и наружной трубы. 2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что форма второго торца кольцевого элемента соответствует профилю кольцевой проточки внутренней трубы, а на наружной поверхности внутренней трубы выполнен ряд дополнительных кольцевых проточек.