Быстроразъемное соединение трубопроводов Российский патент 2004 года по МПК F16L37/22 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для соединения трубопроводов высокого давления, и предназначено для подсоединения гибких шлангов или рукавов гидравлических спасательных инструментов.

Известно устройство для соединения трубопроводов, содержащее два контактирующих между собой клапана, размещенные в корпусах, один из которых подпружинен, при этом устройство снабжено также гайкой, установленной на корпусе второго клапана и соединенной с ним с возможностью их взаимного вращения, и стяжным элементом, сочлененным с корпусом первого клапана, при этом указанная гайка частично охватывает стяжной элемент [1].

В известном устройстве соединение трубопроводов осуществляется посредством стяжного элемента, наворачиваемого на корпус ответного клапана с последующей фиксацией вращающейся накидной гайкой.

Основным недостатком известного устройства является отсутствие быстродействия ввиду наличия резьбовых соединений, а также отсутствие полной надежности в работе ввиду неизбежного загрязнения стыковочного узла (особенно в полевых и экстремальных условиях).

Известно также быстроразъемное соединение трубопроводов, в корпусе которого установлена подпружиненная муфта с клапаном, штуцер с канавкой, в которой расположены фиксирующие шарики, подпружиненная втулка, охватывающая корпус, а также установленный в штуцере пьезоэлектрический датчик, электрически связанный через гермоводы с пускателем [2].

В известном устройстве при стыковке его частей подпружиненная муфта поджимает пьезоэлектрический датчик, сигнал с которого подается на пускатели пиротолкателя, который освобождает шарики, установленные в канавках. Под действием подпружиненной муфты на штуцер шарики выходят из канавки, способствуя тому, что обратный клапан отсекает рабочее тело - трубопроводы расстыковываются.

Данное устройство сложно конструктивно, а также в эксплуатации ввиду наличия электрических датчиков, не являющихся надежными в экстремальных условиях пользования.

Кроме того, данное устройство не предотвращает попадания грязи и посторонних частиц внутрь стыковочного узла, что снижает эксплуатационную надежность устройства.

Наиболее близким из числа известных к изобретению является быстроразъемное соединение трубопроводов высокого давления, состоящее из двух частей - охватываемой и охватывающей, при этом охватываемая часть содержит втулку, на наружной поверхности которой выполнена кольцевая канавка, и коаксиально расположенный в ней клапан, а вторая - подпружиненную втулку с внутренним кольцевым выступом, а также расположенную внутри нее втулку с отверстиями для запорных шариков и клапан [3].

В известном устройстве отсутствуют усложняющие конструкцию узлы, однако при этом недостаток предыдущих устройств - попадание грязи и посторонних частиц в полость, в которой находится запорный элемент (шарик), сохраняется, поскольку данная полость недостаточно защищена от попадания в нее грязи, вследствие чего надежность работы известного быстроразъемного соединения снижается.

Попадание грязи в кольцевую канавку, может препятствовать расстыковке частей соединения, что ухудшает работу спасательного инструмента, в частности его быстродействие.

Кроме того, известному устройству свойственна большая вероятность самопроизвольного раскрытия соединения при резком повышении давления жидкости или внешнем воздействии.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании разъемного соединения повышенной надежности, а также повышенного быстродействия, что особенно важно для использования разъема в комплекте со спасательным инструментом. Дополнительной задачей является исключение попадания грязи и посторонних частиц внутрь устройства, в частности к запорно-фиксирующим узлам.

Указанная задача решена за счет того, что в известном быстроразъемном соединении трубопроводов высокого давления, состоящем из охватываемой и охватывающей частей, первая из которых включает втулку, на наружной поверхности которой выполнена кольцевая канавка, и коаксиально расположенный внутри втулки запорный клапан, а вторая - подпружиненную запорную втулку с расположенной внутри нее втулкой с отверстиями для запорных шариков и запорный клапан, при этом запорная V втулка снабжена внутренним кольцевым выступом, в охватываемой части соединения запорный клапан выполнен подпружиненным, кольцевая канавка выполнена в продольном направлении переменного сечения, а втулка заключена в защитную подпружиненную втулку из эластичного материала, перекрывающую в нерабочем положении соединения участок кольцевой канавки, в охватывающей части соединения наружная втулка заключена во втулку из эластичного материала, выполненную в форме цилиндра с осевым отверстием, диаметр которого соответствует наружному диаметру внутренней втулки, запорный клапан выполнен неподвижным и на него посажена подпружиненная подвижная втулка, а между указанной втулкой и внутренней втулкой помещен металлический колпачок, выполненный в виде стакана, отверстие в дне которого охватывает наружную поверхность подпружиненной подвижной втулки, а боковая поверхность колпачка в нерабочем положении соединения перекрывает отверстия внутренней втулки, при этом торцевые поверхности элементов каждой из частей соединения в нерабочем положении образуют сплошную торцевую поверхность, при этом длина защитной втулки охватываемой части выбрана из условия проникновения ее внутрь полости, образуемой металлическим колпачком при рабочем положении соединения.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где:

на фиг.1 изображены части быстроразъемного соединения трубопроводов в разомкнутом положении - слева охватываемая часть, а справа - охватывающая,

на фиг.2 показано быстроразъемное соединение в рабочем (состыкованном) положении.

Охватываемая часть быстроразъемного соединения включает втулку 1 с кольцевой канавкой 2 переменного сечения (глубины), защитную втулку 3 из эластичного материала, охватывающую снаружи втулку 1 на длине, соответствующей участку расположения кольцевой канавки 2, и подпружиненный запорный клапан 4, установленный по оси втулки 1 через уплотнение 5. Защитная втулка 3 подпружинена и снабжена внутренним кольцевым упором 6, взаимодействующим с ответным упором 7 на поверхности втулки 1, которые препятствуют снятию защитной втулки 3 со втулки 1.

Торцы втулки 1, защитной втулки 3 и запорного клапана 4 в разомкнутом (свободном) состоянии расположены "заподлицо" и образуют единую поверхность без щелей для проникновения грязи и инородных частиц.

Охватывающая часть соединения включает в себя подпружиненную наружную втулку 8, имеющую кольцевой буртик 9, внутреннюю втулку 10 с отверстиями 11 для запорных шариков 12, полую подпружиненную подвижную втулку 13, внутри которой установлен неподвижно запорный клапан 14 с уплотнением 15. Между втулками 10 и 13 установлен подпружиненный колпачок 16, который своим отверстием в крышке (дне) охватывает поверхность подвижной втулки 13, а наружной боковой поверхностью поддерживает запорные шарики 12 в отверстиях 11 от выпадения. В этой части соединения имеются также ограничители хода втулки 8 и колпачка 16 - соответственно упоры 17 и 18 на наружных поверхностях втулок 10 и 13.

Снаружи втулка 8 обжата защитной втулкой 19 из эластичного материала, которая представляет собой цилиндр с осевым отверстием, охватывающим внутреннюю втулку 10. Торцевые части втулок 19, 10, 13, а также колпачка 16 и клапана 14 расположены "заподлицо" и образуют в разомкнутом состоянии соединения единую сплошную поверхность без щелей для проникновения грязи и инородных частиц.

Центральная часть одной из сплошных торцевых поверхностей может быть выполнена в виде выступа, а другая - в виде ответной ему впадины. Например, поверхность, образованная торцами втулки 1, защитной втулки 3 и запорного клапана 4, может быть выполнена в виде впадины, а поверхность, образованная торцевыми частями втулок 19, 10, 13, а также колпачка 16 и клапана 14 - в виде ответного выступа.

Быстроразъемное соединение работает следующим образом.

Для соединения отдельных частей разъема втулка 1 вводится в контакт с торцем колпачка 16, вдвигая его внутрь охватывающей части разъема. При достижении колпачком 16 упора 18, связанного с втулкой 13, последняя будет также двигаться внутрь этой части соединения, освобождая проходное сечение.

При этом кольцевая канавка 2 втулки 1 подходит под запорные шарики 12, которые западают в ее менее глубокую часть, а сами запорные шарики 12 фиксируются в данном положении посредством кольцевого буртика 9 наружной подпружиненной втулки 8, перемещающейся над местом нахождения фиксирующих шариков от действия своей пружины - фиксация соединения осуществлена.

Для расстыковки соединения на первой фазе производят встречное движение охватываемой и охватывающей частей соединения, при этом в результате перемещения втулки 1 более глубокая часть канавки 2 на ее поверхности подводится под запорные шарики 12, которые, за счет воздействия на них буртика 9, принудительно переходит в более глубокую часть кольцевой канавки 2, после чего части соединения могут быть свободно разведены.

На второй фазе расстыковки при разводящем движении охватываемой и охватывающей частей соединения запорные шарики 12 под действием подпружиненного колпачка 11 выталкиваются из кольцевой канавки 2, что позволяет окончательно развести части разъема в исходное положение.

Герметизация от грязи полости запирания происходит за счет того, что край торца эластичной втулки 19 под действием торца защитной втулки 3 отгибается и по мере заглубления втулки 1 внутрь охватывающей части соответственно (посредством пружины) заглубляется и защитная втулка 3.

Кроме того, при разведенном положении частей соединения на их торцевых поверхностях образуются поверхности без щелей, которые гарантируют отсутствие попадания грязи внутрь стыковочных частей.

Дополнительно при принудительном движении защитной втулки 3 по поверхности втулки 1 легко удаляется грязь с наружной поверхности охватываемой части соединения, что повышает надежность работы устройства.

Таким образом конструктивное выполнение элементов разъема обеспечивают надежное уплотнение полости разъема и закрывают ее от попадания инородных включений как в рабочем положении, так и при разомкнутом.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 1560889, кл. F 16 L 37/28, 1990.

2. Авторское свидетельство СССР № 1333928, кл. F 16 L 37/00, 1987.

3. Патент России № 2072471, кл. F 16 L 37/00, 1992.

Быстроразъемное соединение трубопроводов предназначено для использования в области машиностроения. Быстроразъемное соединение содержит охватываемую и охватывающую части. В охватываемой части выполнен подпружиненный запорный клапан. Кольцевая канавка выполнена в продольном направлении переменного сечения. Втулка охватываемой части заключена в защитную подпружиненную втулку. Последняя выполнена из эластичного материала. Защитная втулка в нерабочем состоянии перекрывает участок кольцевой канавки. Длина защитной втулки охватываемой части выбрана из условия проникновения ее внутрь полости, образуемой металлическим колпачком при рабочем положении соединения. Центральная часть одной из сплошных торцевых поверхностей выполнена в виде выступа. Центральная часть другой сплошной торцевой поверхности выполнена в виде ответной вышеуказанному выступу впадины. Обеспечивается повышение надежности и быстродействия соединения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Быстроразъемное соединение трубопроводов высокого давления, состоящее из охватываемой и охватывающей частей, первая из которых включает втулку, на наружной поверхности которой выполнена кольцевая канавка, и коаксиально расположенный внутри втулки запорный клапан, а вторая - подпружиненную запорную втулку с расположенной внутри нее втулкой с отверстиями для запорных шариков, и запорный клапан, при этом запорная втулка снабжена внутренним кольцевым выступом, отличающееся тем, что в охватываемой части соединения запорный клапан выполнен подпружиненным, кольцевая канавка выполнена в продольном направлении переменного сечения, а втулка заключена в защитную подпружиненную втулку из эластичного материала, перекрывающую в нерабочем положении соединения участок кольцевой канавки, в охватывающей части соединения наружная втулка заключена во втулку из эластичного материала, выполненную в форме цилиндра с осевым отверстием, диаметр которого соответствует наружному диаметру внутренней втулки, запорный клапан выполнен неподвижным и на него посажена подпружиненная подвижная втулка, а между указанной втулкой и внутренней втулкой помещен металлический колпачок, выполненный в виде стакана, отверстие в дне которого охватывает наружную поверхность подпружиненной подвижной втулки, а боковая поверхность колпачка в нерабочем положении соединения перекрывает отверстия внутренней втулки, при этом торцевые поверхности элементов каждой из частей соединения в нерабочем положении образуют сплошную торцевую поверхность, а длина защитной втулки охватываемой части выбрана из условия проникновения ее внутрь полости, образуемой металлическим колпачком при рабочем положении соединения.2. Быстроразъемное соединение по п.1, отличающееся тем, что центральная часть одной из сплошных торцевых поверхностей выполнена в виде выступа, а другой – в виде ответной ему впадины.