УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ И ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2003 года по МПК F16L21/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для соединения цилиндрических деталей и элементов конструкций на основе муфты из сплава, обладающего эффектом памяти формы, и может быть использовано в различных областях техники, где применяются аналогичные соединительные элементы.

Известно составное соединительное устройство для цилиндрических деталей и элементов конструкций, состоящее из термоупругой металлической обжимной втулки с гладкой внутренней поверхностью и трубчатого металлического вкладыша, установленного внутри втулки соосно с ней. При нагреве втулки до температуры, превышающей температуру окончания фазового перехода, она сжимается в радиальном направлении. При этом расположенный внутри втулки металлический вкладыш плотно охватывает соединяемые цилиндрические детали, прочно скрепляя их между собой. На наружной поверхности трубчатого вкладыша имеются радиальные зубцы, сохраняющиеся в процессе восстановления формы (патент США 4469357, МКИ F 16 L 25/00, опубликованного 84.09.04 "Составное соединительное устройство").

Известна муфта, представляющая собой полый цилиндр, изготовленный из материала с памятью формы, которая обладает свойством диаметрального термического расширения и сжатия. На внутренней поверхности муфты выполнено по крайней мере три кольцевых зуба (заявка Японии 62-22002, МКИ F 16 В 4/00, B 21 D 39/01, В 23 Р 11/02).

Недостатком вышеуказанных технических решений является то, что эти соединительные устройства предназначены для неразъемного соединения.

Известно устройство для соединения трубопроводов, которое взято в качестве прототипа. Устройство содержит муфту из материала, обладающего термомеханической памятью формы, установленную на концах соединяемых труб, проставку с кольцевыми выступами на наружной поверхности и фиксирующими кольцами с внутренней конической поверхностью. Наружная поверхность муфты выполнена в виде двух сходящихся пересекающихся конических поверхностей, при этом проставка, размещенная внутри трубы, взаимодействует своими наружными поверхностями с концевыми выступами и внутренними поверхностями труб, а фиксирующие кольца установлены на муфте с двух сторон и контактируют с ней по коническим поверхностям (а. с. 1808064, МКИ F 16 L 13/14, опубл. в Бюл. 13 07.04.93).

Известное устройство имеет тот же недостаток, что и предыдущие, а также к недостаткам можно отнести сложность конструкции.

Задачей, решаемой с помощью предлагаемого изобретения, является создание разъемного, герметичного, термомеханического соединения труб из различных материалов.

Техническим результатом при решении данной задачи является расширение технологических возможностей путем обеспечения полного разъединения соединяемых элементов и неоднократного использования устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным устройством, содержащим муфту, выполненную из материала, обладающего термомеханической памятью формы, установленную над стыками соединяемых цилиндрических деталей и элементов конструкций, новым является то, что в муфте на внутренней поверхности выполнены уплотнительные пояски, не менее двух с каждого торца, а между этими поясками расположены герметичные полости для размещения рабочей жидкости, обладающей способностью расширяться при изменении температурного режима окружающей среды. Рабочая жидкость заливается в полости муфты через отверстия, которые герметично закрываются, непосредственно перед демонтажом соединения. Затем соединение, например, охлаждается. При этом используемая жидкость при кристаллизации увеличивается в объеме. Возрастающее давление жидкости в замкнутых полостях отжимает уплотнительные пояски от цилиндрических деталей (элементов конструкций). Таким образом, появляется зазор между соединяемыми деталями и уплотнительными поясками муфты, позволяющий разобрать соединение.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что в муфте выполнены полости для жидкости и размещены они между уплотнительными поясками. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна". При анализе известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не выявлены, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень".

Промышленную применимость можно подтвердить примером конкретного выполнения. На чертеже изображено устройство для соединения труб и элементов конструкций, где 1 - муфта; 2 - уплотнительные пояски; 3 - полость; 4 - детали или элементы конструкции; 5 - болт, 6 - уплотнительная прокладка.

Муфту (1) изготавливают из сплава никелид титана ТН1К с двумя уплотнительными поясками (2) на каждом торце. При дорновании муфты происходит ее деформация, таким образом задается память формы. Эта операция проводится в среде жидкого азота, когда муфта находится в мартенситном состоянии. Затем в муфту вставляют соединяемые цилиндрические детали (элементы конструкций) (4). Сборка соединения происходит при температурах, не привышающих температуру начала обратного мартенситного превращения. Для использованного сплава ТН1К, имеющего конкретный химический состав, эта температура равнялась Т=-105^oС. При нагревании сборки до комнатной температуры Т=+20^oС деформированные уплотнительные пояски приобретают свою исходную форму, т.е. происходит внедрение поясков в тела труб. Демонтаж соединения происходит следующим образом. В полости (3), расположенными между уплотнительными поясками, заливается вода. Далее отверстия, через которые производят заливку воды, герметизируют болтом (5) и уплотнительной прокладкой (6), после чего соединение (устройство) погружают в жидкий азот, и после охлаждения соединение (устройство) можно разобрать.

Использование предлагаемого устройства дало возможность получить разборное соединение с многократным использованием муфты.

Изобретение предназначено для соединения цилиндрических деталей и элементов конструкций муфтами из сплава, обладающих эффектом памяти формы. Устройство представляет собой муфту из сплава, обладающего термомеханической памятью формы, которую устанавливают над стыком соединяемых элементов. На внутренней поверхности муфты изготовлены уплотнительные пояски, не менее двух с каждого торца. Между уплотнительными поясками выполнены полости, которые заполняют жидкостью, которая при изменении температурного режима окружающей среды способна расширяться. Получено разъемное соединение и повышена его надежность. 1 ил.

Устройство для соединения цилиндрических деталей и элементов конструкций, содержащее муфту, выполненную из материала, обладающего термомеханической памятью формы, установленную на концах соединяемых деталей, отличающееся тем, что в муфте на внутренней поверхности выполнены уплотнительные пояски не менее двух с каждого торца, между которыми расположены герметичные полости для размещения рабочей жидкости.