ПОВОРОТНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2003 года по МПК F16L27/06 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано преимущественно в топливных, гидравлических трубопроводах.

Известно соединение трубопровода, между уплотняемыми поверхностями которого установлена манжета с внутренними пружинящими кольцами, прижимающими ее к уплотняемым поверхностям, при этом на одном из трубопроводов выполнены фланцы, образующие канавку, в которой размещена манжета, причем между фланцами и манжетой установлены защитные пружинящие кольца радиального давления (а.с. СССР 585363).

Недостаток известного соединения заключается в том, что оно может использоваться только в напорных трубопроводах, при использовании известного соединения в трубопроводах, работающих на слив, герметичность трубопровода известным соединением не обеспечивается.

Заявляемое изобретение направлено на устранение указанного недостатка. Технический результат, заключающийся в расширении возможностей использования соединения, достигается установкой уплотнительного элемента, имеющего конструкцию, которая обеспечивает замкнутость уплотняющего контура соединения, герметизацию неподвижного соединения трубопровода и одновременное уплотнение обойм между собой, препятствующее перетеканию рабочей среды из полости высокого давления в полость низкого давления под действием знакопеременного давления.

Признаки, характеризующие заявляемое изобретение.

Ограничительные: сопрягаемые охватываемая и охватывающая обоймы трубопровода, между которыми установлен уплотнительный элемент из упругого материала, соединительный элемент.

Отличительные: охватываемая обойма имеет сопрягаемую ступенчатую поверхность, на части ее поверхности, имеющей меньший диаметр, выполнен выступ, расположенный напротив места соединения торцов охватывающей обоймы и соединительного элемента, уплотнительный элемент состоит из прокладки и манжеты, выполненных заодно целое, прокладка имеет форму гильзы и своей внутренней поверхностью установлена на выступе, а ее наружная поверхность расположена между торцами охватывающей обоймы и соединительного элемента, лепестки манжеты опоясывают выступ и обращены к поверхности охватываемой обоймы, на посадочном месте прокладки выполнена кольцевая проточка, при этом прокладка обеспечивает герметичность соединения обоймы и соединительного элемента, а манжета препятствует перетеканию рабочей среды из полости высокого давления в полость низкого давления при приложении усилий знакопеременного давления, на посадочном месте прокладки выполнена кольцевая проточка, при этом в качестве соединительного элемента используют фланец, на наружной поверхности прокладки со стороны охватывающей обоймы выполнен кольцевой выступ, а на торце обоймы выполнена соответствующая выступу канавка, между сопрягаемыми поверхностями обойм выполнены оппозитно расположенные кольцевые канавки, в которых установлены поворотные элементы в виде тел качения.

Новым в соединении является то, что лепестки манжеты обеспечивают герметизацию соединения как при давлении в трубопроводе больше атмосферного, так и при давлении в трубопроводе меньше атмосферного, тем самым расширяя возможность использования соединения.

Поворотное соединение устроено следующим образом.

Охватывающая обойма 1 с цилиндрической сопрягаемой поверхностью соединяется с соответствующим патрубком 2 посредством фланца 3. Сопрягаемая с ней охватываемая обойма 4 со ступенчатой сопрягаемой поверхностью соединена неподвижно с соответствующим патрубком 5 с образованием между ними зазора. На части ступенчатой поверхности охватываемой обоймы, имеющей меньший диаметр, выполнен выступ 6, расположенный напротив места соединения торцов охватывающей обоймы 1 и фланца 3. Уплотнительный элемент 7 внутренней поверхностью прокладки в форме гильзы расположен на выступе, а наружная поверхность прокладки расположена в месте соединения торцов обоймы 1 и фланца 3. Лепестки манжеты 8 опоясывают выступ 6 и обращены к поверхности обоймы 4, между сопрягаемыми поверхностями обойм установлены в оппозитно выполненных кольцевых проточках поворотные элементы 9 в виде тел качения.

Соединение работает следующим образом. После сборки (соединение, например, болтами 10 охватывающей обоймы 1 и фланца 3) поворотное соединение трубопровода готово к работе. При этом обеспечивается возможность поворота обоймы 1 относительно обоймы 4, либо обоймы 1 совместно с фланцем 3 и патрубком 2. После подачи рабочей среды, преимущественно топливной жидкости, со стороны патрубка 2 образуется полость повышенного давления (давление внутри трубопровода больше атмосферного). Рабочая среда через зазор между охватывающим патрубком и фланцем воздействует на лепесток манжеты, расположенный со стороны приложения большего давления, усиливает натяг лепестка на выступ. Второй лепесток манжеты, расположенный со стороны меньшего давления, не деформируется, но благодаря тому, что охватывает выступ с другой стороны, повышает жесткость установки манжеты на выступе. При сливе рабочей среды со стороны патрубка 5 образуется полость разрежения, давление ниже атмосферного. В этом случае герметичность соединения обеспечивается лепестком манжеты, расположенным со стороны приложения меньшего давления, посредством воздействия на лепесток атмосферного давления, которое всегда присутствует в зазоре между сопрягаемыми поверхностями обойм. Лепесток обжимает выступ со стороны приложения атмосферного давления, обеспечивая герметичность соединения при сливе. Выполнение лепестков манжеты обращенными к поверхности охватывающей обоймы способствует более равномерному и плотному прижатию лепестков к выступу. Часть уплотнительного элемента - прокладка, выполненная в виде гильзы и установленная наружной поверхностью в соединении между торцами фланца и охватывающей обоймы, обеспечивает герметичность соединения при приложении радиальных (поворотных) усилий. Выполнение на наружной поверхности прокладки кольцевого выступа повышает прочность заделки уплотнительного элемента в соединении, а выполнение кольцевой канавки в посадочном месте гильзы способствует тому, что пластическая деформация упругого уплотнительного элемента, возникающая при сборке соединения, приведет к сжатию воздуха, заключенного в объеме, ограниченном поверхностью выступа и внутренней поверхностью гильзы.

Таким образом, уплотнительный элемент одновременно выполняет функцию прокладки и манжеты и обеспечивает замкнутость уплотняющего контура, герметичность соединения при приложении осевых и радиальных усилий и может использоваться в трубопроводах, работающих как на слив, так и под напором.

Соединение предназначено для использования в машиностроении, в топливных и гидравлических трубопроводах. Соединение содержит охватываемую обойму. Последняя имеет ступенчатую сопрягаемую поверхность. На части поверхности обоймы выполнен выступ. Последний расположен напротив места соединения торцов охватывающей обоймы и соединительного элемента. Уплотнительный элемент состоит из прокладки и манжеты. Последние выполнены за одно целое. Прокладка имеет форму гильзы и своей внутренней поверхностью установлена на выступе. На посадочном месте прокладки выполнена кольцевая проточка. В качестве соединительного элемента используют фланец. На сопрягаемых поверхностях обойм выполнены оппозитно расположенные кольцевые канавки. В последних установлены поворотные элементы в виде тел качения. Обеспечивается расширение возможностей использования соединения и герметизация неподвижного соединения трубопровода. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Поворотное соединение трубопровода, содержащее сопрягаемые охватывающую и охватываемую обоймы трубопровода, между которыми установлен уплотнительный элемент из упругого материала, соединительный элемент, отличающееся тем, что охватываемая обойма имеет ступенчатую сопрягаемую поверхность, на части ее поверхности, имеющей меньший диаметр, выполнен выступ, расположенный напротив места соединения торцов охватывающей обоймы и соединительного элемента, уплотнительный элемент состоит из прокладки и манжеты, выполненных за одно целое, прокладка имеет форму гильзы и своей внутренней поверхностью установлена на выступе, а ее наружная поверхность расположена между торцами охватывающей обоймы и соединительного элемента, лепестки манжеты опоясывают выступ и обращены к поверхности охватываемой обоймы, на посадочном месте прокладки выполнена кольцевая проточка, при этом прокладка обеспечивает герметичность соединения обоймы с соединительным элементом, а манжета препятствует перетеканию рабочей среды из полости высокого давления в полость низкого при знакопеременном приложении давления. 2. Поворотное соединение трубопровода по п. 1, отличающееся тем, что в качестве соединительного элемента используют фланец. 3. Поворотное соединение трубопровода по п. 1, отличающееся тем, что на наружной поверхности прокладки, со стороны торца охватывающей обоймы выполнен кольцевой выступ, а на торце обоймы выполнена соответствующая выступу, канавка. 4. Поворотное соединение трубопровода по п. 1, отличающееся тем, что на сопрягаемых поверхностях обойм выполнены оппозитно расположенные кольцевые канавки, в которых установлены поворотные элементы в виде тел качения.