СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ НАПОРНОГО РУКАВА С НИППЕЛЕМ Российский патент 2000 года по МПК F16L33/22 

Изобретение относится и области машиностроительной гидравлики и может быть использовано в гидросистемах машин для соединения рукавов высокого давления с ниппелем.

Известны способы соединения рукавов высокого давления с ниппелем, в которых для восприятия осевой силы при нагружении соединения внутренним давлением среды применяется обжатие рукава с некоторым меньшим или большим встречным распором, например, натягом рукава на ниппеле. При этом доминирующими остаются сжимающие нагрузки.

Между тем, рукава изготавливаются из композитных материалов. Для таких материалов высокая прочность в направлении армирования сочетается с весьма большой чувствительностью к отклонениям от проектных нагрузок. Такими проектными нагрузками для рукава являются растягивающие, а не сжимающие нагрузки. При доминировании сжимающих нагрузок напряженно-деформированное состояние соединений не оптимально и резервы прочности рукава используются некорректно.

Сжатие рукава наружными элементами соединения возможно лишь при его некотором распоре. При встречном сжатии и растяжении силы направлены в противоположные стороны, причем при доминировании сжимающих сил силовая оплетка стремится "выключится" и сопротивляется внешним силам в низкомодульном режиме, т.е. требует для достижения необходимых удельных контактных давлений больших перемещений. В таких конструкциях велика концентрация напряжений, и надежность, следовательно, снижается. Соединения, такие как с опрессовкой муфты, перенапряжены и сложны технологически, а соединения многоразового использования массивны и сложны конструктивно.

Наиболее близко к заявленному техническому решению по способу наружного сжатия служат конструкции соединения напорных рукавов с ниппелем при помощи наружной цанговой втулки (См. SU 1753168, A1, 1992).

Сущность изобретения: на конце напорного с силовой оплеткой рукава на внутренней поверхности устанавливают тонкостенную цанговую втулку с распором ниппелем изнутри, а на наружной поверхности - обжимающие элементы соединения. Для оптимизации напряженно-деформированного состояния соединения, в котором доминирующими являются растягивающие нагрузки, восприятие осевой силы от внутреннего давления среды достигается цанговым распором изнутри силовой оплетки рукава за пределами зоны сжатия наружными обжимающими элементами.

Заявленное техническое решение направлено на разработку тонкостенной конструкции многоразового применения на основе оптимизации напряженно-деформированного состояния соединения, в котором доминирующими являются нагрузки растяжения. Конструкция соединения предполагает восприятие осевой силы от внутреннего давления среды (срывающих усилий) независимо от усилий и способа герметизации соединения наружными обжимающими элементами.

Согласно заявленному способу соединение напорного рукава с ниппелем содержит (см. фиг. 1) ниппель 3 с конической шейкой, внутреннюю тонкостенную втулку 4, один конец этой втулки с коническим (под шейку ниппеля) раструбом, другой - цанговый с наружной цилиндрической поверхностью и утолщением лепестков по внутреннему конусу и наружные обжимающие элементы: тонкостенную втулку 1 с цилиндрической внутренней поверхностью и цанговым окончанием с утолщением лепестков по наружному конусу и натяжное кольцо 2.

Предлагаемый способ реализуется при помощи монтажного, например винтового, устройства с захватами соединения и сменными упорными головками.

На фиг. 2 показаны этапы сборки соединения.

Сборка соединения приводится в следующей последовательности: 1) на конец рукава 5 надевается наружная втулка 1, а на нее свободно (без натяга) кольцо 2 (фиг. 2, а); 2) рукав фиксируется с некоторым усилием цангами втулки 1 с помощью зажимов 6 монтажного устройства, в рукав вставляется внутренняя втулка 4 и распирается конической сменной головной 7 монтажного устройства (фиг. 2, б); 3) на цанги наружной втулки 1 натягивается кольцо 2 с помощью сменной головки 8 монтажного устройства (фиг. 2,в); 4) рукав распирается цангами втулки 4 при монтаже ниппеля 3 (фиг. 2,г). Цанговый распор втулки 4 осуществляется за пределами зоны сжатия наружными обжимающими элементами. Проводится подтяжка соединения с учетом явления реалаксации.

Создается значительное усилие распора, воспринимаемое с одной стороны силовыми оплетками рукава 5, работающими на растяжение и контактирующими поверхностями ниппеля 3 и цангами втулки 4 с другой стороны.

Конический раструб втулки 4, вставляемый в распор внутренней поверхности рукава 5, служит целям герметизации и для защиты внутреннего слоя от разрушения монтажным напором ниппеля 3.

При нагружении соединения внутренним давлением среды возникает осевое усилие срыва, воспринимаемое силами трения. Эти силы трения связаны с контактными силами от распора рукава цангами и раструбом внутренней втулки 4, посадки ниппеля 3 и внутренней втулки 4 и, наконец, от сжатия цангами наружной втулки 1.

Способ предназначен для использования в гидросистемах машин для соединения рукавов высокого давления с ниппелем. На конце напорного с силовой оплеткой рукава на внутренней поверхности устанавливают тонкостенную цанговую втулку с распором ниппелем изнутри, на наружной поверхности - обжимающие элементы соединения. Восприятие осевой силы от внутреннего давления среды достигается цанговым распором силовой оплетки изнутри рукава за пределами зоны сжатия наружными обжимающими элементами. Изобретение повышает надежность соединения. 2 ил.

Способ соединения напорного с силовой оплеткой рукава с ниппелем, включающий надевание наружной цанговой втулки и наружного обжимающего элемента на конец рукава, сжатие наружной втулки и монтаж ниппеля, отличающийся тем, что в рукав вставляют внутреннюю цанговую втулку и осуществляют распор силовой оплетки рукава при монтаже ниппеля за пределами зоны сжатия наружными обжимающими элементами.