СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК F16L19/08 F16L19/10 F16L13/14 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к соединительным устройствам, в том числе к устройствам, срабатывающим при аварийных ситуациях (при пожарах).

Известно устройство для соединения труб [1], содержащее цилиндрический корпус с размещенными в нем уплотнительными элементами из материала с термомеханической памятью формы, выполненными в виде колец с выпукло-вогнутой частью между внутренней и наружной боковыми поверхностями.

Недостатками этого устройства являются: наличие пластической деформации концевых участков труб, что приводит к уменьшению внутреннего диаметра труб в месте соединения, а также затруднительный монтаж колец из-за возможных перемещений их вдоль продольной оси труб, а следовательно, и наличие некоторой неопределенности мест пластической деформации корпуса муфты и труб, невозможность соединения достаточно толстостенных конструкций.

Наиболее близким техническим решением к описываемому изобретению является устройство, в котором реализуется способ соединения труб [2]. Устройство содержит охватывающую и охватываемую детали, на взаимообращенных поверхностях которых выполнены согласованные зиги, причем на внутренней трубе выполнен внутренний зиг, на наружной - наружный, в них размещены уплотнения, дополнительный элемент из сплава, обладающего памятью формы, выполненный по крайней мере в виде одного тонкостенного кольца, которое в процессе сборки соединения деформируют в охлажденном состоянии и надевают его на одну трубу, помещая ее в зиг, после этого его повторно деформируют в охлажденном состоянии и надевают на вторую трубу, совмещая зиги, с последующим нагреванием сплава до эксплуатационной температуры и соединяют трубы.

Недостатками данного соединительного устройства являются необходимость доступа к стыку труб в процессе их соединения, а также относительно сложный процесс соединения из-за необходимости деформирования тонкостенного кольца из сплава, обладающего памятью формы, и наличия дополнительного оборудования (оправки).

Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемого соединительного устройства, заключается в расширении области применения соединительного устройства и упрощении его конструкции.

Технический результат:
- обеспечение соединения двух деталей без доступа к стыку, в том числе при аварийных ситуациях (при пожарах);
- отсутствие дополнительного оборудования для соединения деталей;
- повышение технологичности;
- уменьшение расхода материала с ЭПФ.

Для решения поставленной задачи предлагается соединительное устройство, содержащее охватывающую и охватываемую детали, на взаимообращенных поверхностях которых выполнены согласованные кольцевые углубления, кольцо из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ), установленное в кольцевом углублении охватывающей детали, выполненное с возможностью уменьшения его диаметральных размеров.

Новым в данном соединительном устройстве является то, что кольцо из материала с ЭПФ выполнено разрезным и установлено дополнительное стопорное разрезное упругое кольцо коаксиально кольцу из материала с ЭПФ с начальным радиальным давлением на него, причем внутренний диаметр дополнительного стопорного разрезного упругого кольца больше или равен диаметру внутренней боковой поверхности охватывающей детали.

Кольцо из материала с ЭПФ может быть выполнено составным из нескольких частей, каждая из которых изогнута по радиусу кольца.

Выполнение кольца из материала с ЭПФ разрезным позволяет производить установку его в кольцевом углублении охватывающей детали без дополнительного оборудования. Установка дополнительного стопорного разрезного упругого кольца коаксиально кольцу из материала с ЭПФ позволяет более надежно соединять две детали, т.к. прочность соединения определяется прочностью дополнительного стопорного разрезного упругого кольца. Установка дополнительного стопорного разрезного упругого кольца с начальным радиальным давлением на кольцо из материала с ЭПФ и выполнение внутреннего диаметра дополнительного стопорного разрезного упругого кольца больше или равным диаметру внутренней боковой поверхности охватывающей детали позволяют производить соединение двух деталей без доступа к ним, т.к. перед соединением деталей дополнительное стопорное разрезное упругое кольцо, имеющее начальное радиальное давление, полностью находится в углублении.

При нагреве кольца из материала с ЭПФ до температуры восстановления формы оно изменяет свою форму, уменьшая свои диаметральные размеры и упираясь в дополнительное стопорное разрезное упругое кольцо, которое частично выходит из кольцевого углубления охватывающей детали и входит в кольцевое углубление охватываемой детали и тем самым надежно соединяет обе детали.

Выполнение кольца из материала с ЭПФ составным из нескольких частей, каждая из которых изогнута по радиусу кольца, позволяет повысить его технологичность, а также уменьшить расход материала с ЭПФ.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
- на фиг.1 показан общий вид соединительного устройства до воздействия на него температуры восстановления формы;
- на фиг.2 - разрезное кольцо с ЭПФ до воздействия на него температуры восстановления формы;
- на фиг.3 - общий вид соединительного устройства после воздействия на него температуры восстановления формы;
- на фиг. 4 - разрезное кольцо с ЭПФ после воздействия на него температуры восстановления формы;
- на фиг.5 - разрез соединительного устройства по кольцу из материала с ЭПФ, выполненного составным из нескольких частей;
- на фиг.6 - соединительное устройство, в котором кольцо из материала с ЭПФ выполнено составным из нескольких частей после воздействия на него температуры восстановления формы.

Соединительное устройство содержит две соосно установленные детали: охватывающую деталь 1, на внутренней боковой поверхности которой выполнено кольцевое углубление 2, и охватываемую деталь 3, на наружной боковой поверхности которой выполнено кольцевое углубление 4, согласованное с кольцевым углублением 2. В кольцевом углублении 2 установлено разрезное кольцо 5 из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ). Коаксиально кольцу 5 из материала с ЭПФ с начальным радиальным давлением на него установлено дополнительное стопорное разрезное упругое кольцо 6. Внутренний диаметр 7 дополнительного стопорного разрезного упругого кольца 6 в данном случае выполнен большим, чем диаметр 8 внутренней боковой поверхности охватывающей детали 1.

Для обеспечения повышения технологичности, а также уменьшения расхода материала с ЭПФ на фиг. 5, 6 показан вариант исполнения соединительного устройства, в котором кольцо 5 из материала с ЭПФ выполнено составным из нескольких частей 9, каждая из которых изогнута по радиусу кольца.

Соединительное устройство работает следующим образом. В исходном состоянии перед соединением деталей 1 и 3, в том числе и при аварийных ситуациях (пожарах), дополнительное стопорное разрезное упругое кольцо 6 расположено в кольцевом углублении 2 таким образом, что его внутренний диаметр 7 не выступает за диаметр 8 внутренней боковой поверхности охватывающей детали 1. В таком состоянии охватываемая деталь 3 свободно входит в охватывающую деталь 1. При нагреве разрезного кольца 5 из материала с ЭПФ до температуры восстановления формы за счет источника тепла (внутреннего или внешнего) оно изменяет свою первоначальную форму на волнистообразную форму, как показано на фиг. 4 и, упираясь вершинами волн в дополнительное стопорное разрезное упругое кольцо 6, сжимает его, уменьшая в диаметре. При совмещении кольцевых углублений 2 и 4 дополнительное стопорное разрезное упругое кольцо 6 частично выходит из кольцевого углубления 2 охватывающей детали 1 и входит в кольцевую канавку 4 охватываемой детали 3, и тем самым обеспечивается надежное соединение деталей 1 и 3.

Выбор размеров кольцевых углублений, размеров колец, а также материалов, из которых они изготавливаются, определяется расчетно-экспериментальным путем, в зависимости от условий и нагрузок, для которых проектируется соединительное устройство.

При выполнении кольца 5 из материала с ЭПФ составным из нескольких частей 9, при нагреве до температуры восстановления формы каждая часть 9 кольца 5 изменяет свою форму и упирается в дополнительное стопорное разрезное упругое кольцо 6, которое частично выходит из углубления 2 охватывающей детали 1 и входит в углубление 4 охватываемой детали 3, и тем самым обеспечивается надежное соединение деталей 1 и 3.

Использование предлагаемого соединительного устройства позволит:
- обеспечить соединение двух деталей без доступа к стыку, в том числе и при аварийных ситуациях (при пожарах);
- упростить технологию соединения двух деталей;
- уменьшить расход материала с эффектом памяти формы.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1086282, МПК 4 F 16 L 13/14, опубл. 15.04.84, бюл. 14.

2. Авторское свидетельство СССР 1366759, МПК 4 F 16 L 13/14, опубл. 15.01.88, бюл. 2.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к соединительным устройствам. Соединительное устройство содержит охватывающую и охватываемую детали, на взаимообращенных поверхностях которых выполнены согласованные кольцевые углубления, кольцо из материала с эффектом памяти (ЭПФ), установленное в кольцевом углублении охватывающей детали. Кольцо выполнено с возможностью уменьшения его диаметральных размеров. Устройство также содержит дополнительное стопорное разрезное упругое кольцо, которое установлено коаксиально кольцу из материала с ЭПФ с начальным радиальным давлением на него, причем внутренний диаметр дополнительного стопорного разрезного кольца больше или равен диаметру внутренней боковой поверхности охватывающей детали. Кольцо из материала с ЭПФ выполнено составным из нескольких частей, каждая из которых изогнута по радиусу кольца. Технический результат - обеспечение соединения двух деталей без доступа к стыку, отсутствие дополнительного оборудования для соединения деталей, повышение технологичности, уменьшение расхода материала с ЭПФ. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Соединительное устройство, содержащее охватывающую и охватываемую детали, на взаимообращенных поверхностях которых выполнены согласованные кольцевые углубления, кольцо из материала с эффектом памяти (ЭПФ), установленное в кольцевом углублении охватывающей детали, выполненное с возможностью уменьшения его диаметральных размеров, отличающееся тем, что кольцо из материала с ЭПФ выполнено разрезным, установлено дополнительное стопорное разрезное упругое кольцо коаксиально кольцу из материала с ЭПФ с начальным радиальным давлением на него, причем внутренний диаметр дополнительного стопорного разрезного кольца больше или равен диаметру внутренней боковой поверхности охватывающей детали. 2. Соединительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцо из материала с ЭПФ выполнено составным из нескольких частей, каждая из которых изогнута по радиусу кольца.