БЫСТРОСОЕДИНЯЕМАЯ И БЫСТРОРАЗЪЕДИНЯЕМАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ МУФТА И СПОСОБ ЕЕ СТАБИЛИЗАЦИИ Российский патент 2011 года по МПК F16L37/88 

Область техники

Настоящее изобретение относится к муфтам для гибких шлангов. Более конкретно, оно относится к быстросоединяемым соединительным муфтам для шлангов и, в частности, к соединяемым нажатием и быстроразъединяемым соединительным муфтам для шлангов.

Описание предшествующего уровня техники

Быстросоединяемые муфты известны. В таких муфтах штуцер может содержать охватывающую часть или гнездо и может заранее устанавливаться на соответствующее приспособление - машину или агрегат, либо охватывающая часть может выполняться как часть соответствующего приспособления машины или агрегата. Шланговый соединитель или охватываемая часть или шланговый стержень, содержащий участок, вставляемый в шланг, и зажимное кольцо обычно крепятся к открытому концу шланга, который нужно подсоединить к приспособлению - машине или агрегату. Участок шлангового стержня имеет вставляемый участок, который вводится в открытый конец шланга. Затем вокруг конца шланга, в который введен вставляемый участок, обычно обжимают зажимное кольцо, что приводит к постоянному соединению всех деталей. Подключение шланга завершается простым нажатием соединительного участка шланга в охватывающую часть или гнездо. Такие быстросоединяющиеся муфты особенно удобны для использования в труднодоступных местах, поскольку они исключают необходимость попадания в резьбу и возможность завинчивания не по резьбе, а также не требуют применения специального инструмента, который может не пройти в имеющееся пространство. Поскольку штуцер может быть ввинчен на место во время предварительной сборки или он уже имеется в собранном приспособлении - машине или агрегате, легко обеспечить нужный типоразмер и готовность гнезда. Время сборки и, в свою очередь, расходы на сборку сокращаются.

Исторически, при создании конструкции таких муфт принимались во внимание такие соображения, как: сложность конструкции гнезда, возможность машинной обработки, сложность конструкции вставного стержня и расположение уплотняющих элементов, таких как уплотнительные кольца или уплотнения другой формы, сложность и расположение запирающих деталей, таких как обоймы различной формы, общее количество деталей, необходимых для создания муфты, и взаимодействие геометрии гнезда и стержня. Все это сильно влияет на себестоимость производства таких муфт, которая в значительной степени определяет их конкурентоспособность.

Кроме того, важно было обеспечить безопасность и надежность эксплуатации таких муфт. Очевидно, что одним из главных назначений таких муфт является создание длительных плотных соединений. Однако со временем все большее внимание стало уделяться безопасности. Типичная для таких муфт возможность быстрого разъединения создает вероятность случайного и внезапного разъединения, которое может привести к тяжелым последствиям. Это особенно справедливо для сред, в которых применение таких муфт особенно привлекательно. К ним относятся промышленные установки и тяжелые машины, в которых применяются многочисленные, плотно расположенные и почти недоступные соединения для подачи текучих сред, рядом с которыми происходит движение многочисленных твердых и тяжелых объектов, включая арматуру, на которой установлены такие муфты. Внезапные удары по таким быстроразъединяемым муфтам и их ремонт в труднодоступных местах может повысить вероятность внезапного разъединения. Внезапное разъединение системы, находящейся под давлением, может вызвать повреждение или поломку машины, разрушение помещения, различные травмы обслуживающего или другого персонала и даже привести к смертельным случаям, например, из-за неожиданного перемещения машины или из-за выброса очень горячей среды под высоким давлением.

Один пример такой соединяемой нажатием и быстроразъединяемой соединительной муфты раскрыт в патенте США №3773360, выданном Timbers, который включен в настоящее описание путем отсылки. В данном патенте предпринята попытка создать способ соединения нажатием и способ быстрого разъединения муфты, одновременно упростив конструкцию гнезда и стержня для снижения себестоимости. Данный патент обеспечивает преимущество простой конструкции гнезда, в котором нет встроенных уплотняющих или запирающих компонентов или фиксаторов. Однако раскрытый стержень более сложен и содержит все уплотняющие и запирающие компоненты. Кроме того, запирающие компоненты достаточно сложны. Существенным является то, что раскрытая муфта требует дополнительного компонента или упорного элемента, чтобы предотвратить случайное разъединение. Сложность и дополнительные компоненты повышают себестоимость муфты. Муфта, предложенная в данном патенте, входит в соединение простым нажатием охватываемой части в охватывающую часть. При удаленном упорном элементе муфта разъединяется дополнительным нажатием охватываемой части в охватывающую часть для более плотного зацепления. Это приводит к сжатию запирающего элемента гнездом. Сложная форма запирающего компонента позволяет затем зацепиться за стержень и оставаться сжатой так, что ее запирающая функции деактивируется. После этого две части муфты разъединяются.

В итоге стало понятно, что муфта согласно данному патенту слишком легко может быть случайно разъединена и поэтому небезопасна во многих средах. Поэтому в раскрытое в данном патенте устройство был включен упорный элемент. Упорный элемент мешает более тесному сжатию охватываемого и охватывающего элементов, заполняя собой пространство между ними. Оказалось, что муфта с установленным упорным элементом не подвержена случайному разъединению.

Однако применение и форма упорного элемента оставляют значительную вероятность катастрофического случайного разъединения муфты. Во-первых, невозможно убедиться в том, что упорный элемент сохраняет правильное положение на муфте на протяжении всего времени его использования. Упорный элемент может отсутствовать с самого начала или он может быть удален во время эксплуатации муфты, не оставляя никаких следов, указывающих на то, что чего-то не хватает. В таких условиях муфта более не является защищенной от случайного разъединения. Во-вторых, раскрытая форма упорного элемента включает петлю, которая радиально отходит от муфты. В описанных выше условиях, в которых использование быстроразъединяемой и соединяемой нажатием соединительной муфты является особенно привлекательным, такая петля будет собирать грязь или цепляться за движущиеся объекты. При этом появляется вероятность того, что упорный элемент будет сорван с муфты. В этом случае муфта также перестает быть защищенной от случайного разъединения.

Кроме того, во многих промышленных условиях или при использовании на тяжелом оборудовании наличие такой жесткой петли приводит к снижению безопасности. Она может являться прямым источником поломок или травм, поскольку за нее могут зацепляться грязь, инструменты, одежда, волосы или пальцы. Кроме того, при каждом разъединении муфты металлическая петля, содержащая упорный элемент, отсоединяется и может быть потеряна, представляя собой опасность.

В таких решениях, как быстроразъединяемая, соединяемая нажатием соединительная муфта по указанному патенту или других известных решениях, в которых используется фиксатор, возникают и другие проблемы. Фиксатор может совершать возвратно-поступательные перемещения в кольцевой канавке или подобном посадочном месте. Эти возвратно-поступательные перемещения могут происходить вдоль центральной оси муфты или стержня во время работы, когда присутствуют импульсы давления и/или когда возникает боковая нагрузка. Эти возвратно-поступательные или "маятниковые" движения нежелательны, поскольку могут ускорить износ удерживающих элементов охватывающей и охватываемой частей фитинга. Это в результате может оказывать негативное влияние на потенциальный срок службы муфты. Такой эффект маятникового движения может быть более выраженным и значительным на муфтах большого диаметра, в которых толщина фиксатора в сечении и, следовательно, ширина кольцевой канавки для него увеличены, оставляя больше места для таких маятниковых движений.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на системы и способы, которые стабилизируют быстросоединяемую и быстроразъединяемую муфту, сводя к минимуму возвратно-поступательные перемещения стержня внутри гнезда при изменении давления и при импульсах давления, существенно повышая безопасность за счет высокой защиты от случайного разъединения. Защита от случайного разъединения предпочтительно не основана на вмешательстве человека для проверки наличия всех предохранительных компонентов на муфте.

Примером значительно более безопасной муфты за счет высокой устойчивости к случайному разъединению являются муфты Gates QuickLoc™ Direct. Эти варианты муфты являются быстросоединяемыми и быстроразъединяемыми шланговыми муфтами, обладающими повышенной безопасностью, оставаясь экономичными в производстве и сохраняя все преимущества быстроразъединяемых соединений. В таких муфтах имеется фиксатор, охватываемая часть, в которой выполнена кольцевая канавка, выполненная с возможностью принимать этот фиксатор, охватывающая часть и уплотняющий элемент. Гнезда такой муфты также могут выполнять двойную функцию и иметь форму усеченного конуса и т.п., сжимая уплотняющий элемент во время соединения охватываемой части с охватывающей частью, а также сжимать фиксатор в кольцевой канавке в подготовке к отсоединению отхватываемой части от охватывающей части. В вариантах такой муфты может использоваться гильза, расположенная на охватываемом элементе с возможностью скольжения и выполненная с возможностью захватывать фиксатор, сжатый в кольцевой канавке. Однако такие конструкции, в которых используется фиксатор и кольцевая канавка и т.п., могут иметь потенциал для возвратно-поступательных перемещений, как описано выше.

Известна быстросоединяемая и быстроразъединяемая гидравлическая муфта, содержащая фиксатор, охватываемый стержень, имеющий кольцевую канавку, принимающую фиксатор, охватывающее гнездо, имеющее ступенчатую канавку, принимающую фиксатор при введении стержня в гнездо, и гильзу, установленную вокруг стержня с возможностью скольжения, подпирающую фиксатор и удерживающую фиксатор в канавке, образованной гнездом (см. публикацию WO 2006/033815A, 30.03.2006).

Известен также способ стабилизации муфты, содержащий следующие этапы: установка гильзы вокруг стержня муфты с возможностью скольжения; подпирание фиксатора, расположенного вокруг стержня, входным концом гильзы; удерживание фиксатора у стенки канавки, образованной гнездом муфты, для предотвращения возвратно-поступательного перемещения стержня в гнезде при изменении давления, при импульсах давления и при физических манипуляциях стержнем (см. публикацию WO 2006/033815A).

Однако данная муфта и способ ее стабилизации не устраняют указанных недостатков известных решений.

Целью настоящего изобретения является создание быстросоединяемых и быстроразъединяемых шланговых муфт с улучшенной стабильностью соединения и сохраняющих экономичность в производстве и достоинства муфт такого типа.

Согласно изобретению создана быстросоединяемая и быстроразъединяемая гидравлическая муфта, содержащая фиксатор, охватываемый стержень, имеющий кольцевую канавку, принимающую фиксатор, охватывающее гнездо, имеющее ступенчатую канавку, принимающую фиксатор при введении стержня в гнездо, и гильзу, установленную вокруг стержня с возможностью скольжения, подпирающую фиксатор и удерживающую фиксатор в канавке, образованной гнездом, при этом стержень дополнительно содержит канавку под пылезащитное уплотнение, отнесенную от кольцевой канавки, и пылезащитное уплотнение, установленное в данной канавке и упирающееся в буртик гильзы, расположенный дистально относительно входного конца гильзы, упирающегося в фиксатор, причем канавка под пылезащитное уплотнение содержит наклонную поверхность, обеспечивающую возможность перемещения пылезащитного уплотнения и использующую упругое натяжение пылезащитного уплотнения для ограничения избыточного перемещения гильзы.

Гильза, подпирающая фиксатор, может препятствовать возвратно-поступательному перемещению стержня в гнезде.

Гильза, подпирающая пылезащитное уплотнение, может поджиматься к фиксатору, поддерживая упор гильзы в фиксатор.

Стержень может удерживаться в осевом направлении относительно ступенчатой канавки гнезда посредством поддержания упора гильзы в фиксатор, при этом предотвращается возвратно-поступательное перемещение стержня в гнезде.

Гильза может удерживать фиксатор в канавке посредством прижатия фиксатора к стенке канавки.

Гильза может упираться в фиксатор перед введением стержня в гнездо, стабилизируя фиксатор и выравнивая фиксатор по оси со стержнем для введения стержня в гнездо. При выравнивании фиксатора по оси со стержнем фиксатор может располагаться на удерживающей стержень ступени и упирается во входной конус гнезда при введении стержня в гнездо, при этом входной конус гнезда вжимает фиксатор в кольцевую удерживающую канавку стержня, обеспечивая возможность введения стержня в гнездо без полного удержания фиксатора гильзой.

Согласно изобретению создан способ стабилизации муфты, содержащий следующие этапы:

установка гильзы вокруг стержня муфты с возможностью скольжения;

образование в стержне канавки под пылезащитное уплотнение, отнесенной от фиксатора;

установка пылезащитного уплотнения в данной канавке;

введение буртика гильзы, расположенного дистально относительно входного конца гильзы, в упор с пылезащитным уплотнением и поджатия и прижатие гильзы к фиксатору;

удерживание фиксатора у стенки канавки, образованной гнездом муфты, для предотвращения возвратно-поступательного перемещения стержня в гнезде при изменении давления, импульсах давления и физических манипуляциях стержнем.

При образовании канавки под пылезащитное уплотнение можно выполнять в данной канавке наклонную поверхность, обеспечивающую возможность перемещения пылезащитного уплотнения, оказывая сопротивление такому перемещению. Способ может дополнительно содержать использование упругого натяжения пылезащитного уплотнения, обеспеченного его перемещением вверх по наклонной поверхности канавки, для сопротивления избыточному перемещению гильзы.

Способ может дополнительно содержать перед введением стержня в гнездо ввод входного конца гильзы в упор с фиксатором, при этом фиксатор расположен вокруг стержня в кольцевой канавке, выполненной в стержне, и указанный упор стабилизирует фиксатор и выравнивает его по оси со стержнем, и введение стержня в гнездо. При выравнивании фиксатора по оси со стержнем можно располагать фиксатор на удерживающей ступени стержня, и при введении стержня в гнездо фиксатор упирают во входной конус гнезда, который вжимает фиксатор в направлении оси в кольцевую удерживающую канавку стержня для введения в гнездо без полного удержания фиксатора под гильзой.

Для лучшего понимания нижеследующего подробного описания выше были кратко описаны признаки и технические преимущества настоящего изобретения. Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения, входящие в предмет формулы настоящего изобретения, будут описаны далее. Специалистам следует понимать, что раскрытые концепция и конкретные варианты легко могут быть использованы как основа для модификации существующих или проектирования других структур, выполняющих те же цели, что и настоящее изобретение. Специалистам также должно быть понятно, что такие эквивалентные конструкции не выходят за пределы изобретательской идеи и объема защиты настоящего изобретения, определенных в приложенной формуле. Новые признаки, считающиеся отличительными для настоящего изобретения, как в отношении организации, так и в отношении способа работы, вместе с дополнительными признаками и преимуществами будут более понятны из нижеследующего описания в сочетании с приложенными чертежами. Следует отчетливо понимать, однако, что каждый из чертежей приведен только для целей иллюстрации и описания и не предназначен для определения пределов настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На приложенных чертежах, составляющих неотъемлемую часть настоящего описания, и на которых одинаковые детали обозначены одинаковыми позициями, показаны варианты настоящего изобретения, и эти чертежи вместе с описанием служат для пояснения принципов настоящего изобретения.

На чертежах показано следующее:

фиг.1 изображает частично фрагментированный, по существу, с вырезом на четверть вид разъединенной быстросоединяемой муфты согласно варианту настоящего изобретения;

фиг.2 - частично фрагментированный, по существу, с вырезом на четверть вид быстросоединяемой муфты по варианту настоящего изобретения во время операции соединения (установки);

фиг.3 - частично фрагментированный, по существу, с вырезом на четверть вид быстросоединяемой муфты, в которой для стабилизации используется вариант настоящего изобретения;

фиг.4 - разнесенный вид детали, показанной в круге на фиг.3;

фиг.5 - частично фрагментированный, по существу, с вырезом на четверть вид быстросоединяемой муфты, по варианту настоящего изобретения, иллюстрирующий дальнейшее продвижение фитинга в подготовке к разъединению;

фиг.6 - разнесенный вид детали, показанной в круге на фиг.5;

фиг.7 - вид сверху запирающего элемента в форме пружинного стопорного кольца;

фиг.8 - увеличенный вид разъединяющего инструмента;

фиг.9 - вид сверху разъединяющего инструмента по фиг.8.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Как показано на фиг.1, вариант 100 настоящего изобретения показан в сочетании с быстросоединяемой муфтой 101 или как ее часть. Муфта 101 содержит охватывающую часть или гнездо 110 и шланговый стержень или охватываемую часть 112. Гильза 102 установлена на стержне 112 с возможностью скольжения относительно него. Гильза 102 имеет захватывающий цилиндр 104 и буртик 106. Когда муфта 101 соединена, захватывающий цилиндр 104 гильзы предпочтительно предотвращает возвратно-поступательные перемещения стержня 112 в гнезде 110, как более подробно будет описано ниже. Дополнительно, гильза 102 предпочтительно используется для соединения и разъединения муфты 101, что также более подробно будет описано ниже.

Пример охватывающей части или гнезда 110 показан как часть переходника 114, как один из возможных вариантов и для удобства иллюстрации. Альтернативно и, возможно, предпочтительно, гнездо 110 может быть выполнено в корпусе приспособления, машины или агрегата (не показаны). В тех случаях, когда гнездо 110 встроено в переходник 114, как показано на чертеже, переходник 114 является основанием гнезда 110. В тех случаях, когда гнездо 110 выполнено в приспособлении, машине или агрегате, основанием гнезда является это приспособление, машина или агрегат. Гнездо 110 имеет внутреннюю поверхность 120, определяющее впускное гнездо 122, выпускное гнездо 124, канал 126 для текучей среды, первый участок 128 в форме усеченного конуса, первый цилиндрический участок 130, кольцевую стенку 132, второй участок 136 в форме усеченного конуса и, факультативно, второй цилиндрический участок 134. В показанном примере первый участок 128 в форме усеченного конуса является наклонной поверхностью, выполняющей двойную функцию и при операции соединения и при операции разъединения, как будет описано ниже. Второй участок 136 в форме усеченного конуса является входным конусом гнезда, который может играть важную роль для операции соединения в иллюстративном фитинге, как также будет описано ниже.

Как показано на фиг.1, иллюстративный шланговый стержень 112 содержит вал 138 с каналом 140, имеющим впускное гнездо 142 и выпускное гнездо 144. Вал имеет внешнюю поверхность 146, определяющую первую кольцевую канавку 148 для уплотнения, кольцевую канавку 150 для фиксатора, кольцевую ступенчатую удерживающую канавку 152, вторую кольцевую канавку 154 для уплотнения (пылезащитного уплотнения), фланец 156 или барьер от грязи, упор 158 для шланга, вставку 160 и кольцевую канавку 186 для удержания гильзы.

Вставку 160 можно вставлять в открытый конец шланга (не показан), по которому проходит текучая среда. Шланг обычно насаживают до тех пор, пока его конец не упрется в упор 158. Шланг крепят известным способом, например зажимным кольцом или хомутом (не показан).

В первой кольцевой канаке 148 для уплотнения установлено первое уплотнение 162 и опорное или противодействующее соскальзыванию кольцо 164. Первое уплотнение 162 может быть уплотняющим элементом в форме уплотнительного кольца и т.п. Опорное кольцо 164 предпочтительно предназначено для увеличения давления, при котором муфта может работать без протечек через первое уплотнение 162. Другие известные конструкции уплотнения также предусмотрены и совместимы с настоящим изобретением, как и другие конфигурации муфты.

Фиксатор 166 является запирающим элементом, который может иметь форму пружинного кольца, трапецоида и т.п., который может иметь вырез, например вырез 168, показанный на фиг.7. Можно использовать другие формы фиксатора, например не круглого, а квадратного сечения. Фиксатор 166 выполнен достаточно малым, поэтому вырез 168 необходимо расширить, чтобы фиксатор 166 увеличился в диаметре для прохождения над внешней поверхностью 146 стержня. Однако фиксатор 166 предпочтительно имеет такой размер, чтобы вырез 168 мог уменьшаться, чтобы диаметр фиксатора 166 уменьшался в достаточной степени для прохождения через первый цилиндрический участок 130 гнезда 110. Предпочтительно, фиксатор 166 выполнен достаточно толстым, чтобы заполнять существенную часть полости, создаваемой первым участком 128 в форме усеченного конуса и, факультативно, вторым цилиндрическим участком 134 гнезда 110. При таких размерах фиксатор 166 дополнительно действует как буфер износа, продлевающий срок службы муфты 101, сводя к минимуму износ гнезда 110, особенно если он применяется в сочетании с настоящим изобретением, как более полно будет описано ниже. Вырез 168 предпочтительно выполнен достаточно большим для обеспечения возможности адекватного уменьшения диаметра фиксатора 166 в канавке 150 под фиксатор. Фиксатор 166 первоначально может быть свободно посажен в канавке 150 стержня 112, когда стержень 112 не соединен с гнездом 110.

Во второй кольцевой канавке 154 под пылезащитное уплотнение стержня 112 предпочтительно установлено второе уплотнение, например пылезащитное уплотнение 170. Гильза 102 установлена на внешней поверхности 146 стержня 112 с возможностью скольжения относительно стержня 112. Как указано выше, гильза 102 имеет захватывающий цилиндр 104 и буртик 106. Когда гильза 102 сдвинута к пылезащитному уплотнению 170, например, буртиком 106, до упора в пылезащитное уплотнение 170, гильза 102 удерживается частично над канавкой 150 для фиксатора, при этом фиксатор 166 подпирается входным концом 178 гильзы 102 (см. фиг.2) и прочно удерживается в готовности к установке. Канавка 154 для пылезащитного уплотнения может содержать наклонную поверхность, которая придает ей геометрию, позволяющую перемещение пылезащитного уплотнения 170 гильзой 102. Такая наклонная поверхность использует собственное упругое натяжение, создаваемое пылезащитным уплотнительным кольцом, для сопротивления чрезмерному движению гильзы 102. Альтернативно, когда гильза 102 сдвинута вперед, в направлении выпускного гнезда 144 стержня, как показано на фиг.1, фиксатор 166 в канавке 150 захватывается цилиндром 104 гильзы. Предпочтительно, фиксатор отсоединенного стержня удерживается в таком положении во время трансгнездоировки и перед установкой в гнездо.

Пылезащитное уплотнение 170 уплотняет поверхность контакта внешней поверхности 146 с гильзой 102, предотвращая движение загрязнений, а также создает трение для демпфирования движений гильзы 102. Как показано на фиг.3, третье уплотнение 180 может быть установлено вокруг захватывающего цилиндра 104 для перекрытия зазора между буртиком 106 и гнездом 110, когда муфта 101 соединена. Третье уплотнение 180 уплотняет интерфейс между захватывающим цилиндром 104 и вторым конусом 136 от попадания грязи и пр.

Захватывающий цилиндр 104 может включать одну или несколько нажимных точек 188, выполненных операцией обжатия или прессования и выполняющих функцию ограничительной защелки. Такие ограничительные защелки могут быть сформированы в захватывающем цилиндре механической обработкой или при литье. Нажимные точки 188 имеют очень небольшой размер, позволяя гильзе 102 скользить на место по внешней поверхности 146. При установке на место взаимодействие удерживающей канавки 186 и нажимной точки 188 предотвращает сход гильзы 102 с внешней поверхности 146.

Соединение муфты 101 осуществляют, вставляя стержень 112 в гнездо 110, как показано на фиг.2, где изображена начальная фаза введения стержня 112 в гнездо 110. В некоторых вариантах настоящего изобретения фиксатор 166 захватывается гильзой 102 перед установкой стержня 112 в гнездо 110, как показано на фиг.1. Установка стержня 112 может продолжаться через положение, показанное на фиг.2 (независимо от того, проходит ли гильза 102 над фиксатором 166 или нет), до положения, показанного на фиг.3 и подробно показанного на фиг.4. Во время установки первое уплотнение 162 предпочтительно направляется вторым конусом 136 так, чтобы оно расположилось соосно с первым цилиндрическим участком 130. Затем первый конус 128 сжимает первое уплотнение 162 так, чтобы первое уплотнение 162 могло войти в удовлетворительное уплотняющее положение между стержнем 112 и каналом 126. Благодаря такому уплотнению канал 126 для среды можно назвать уплотняющим каналом. Гильза 102 также предпочтительно направляется вторым конусом 136 в положение, соосное с цилиндрическим участком 130. По мере того как установка продолжается, входной конец 178 гильзы упирается в первый конус 128. После того как входной конец 178 гильзы упрется в первый конус 128, установка вала 138 стержня 112 продолжается, несмотря на то, что введению гильзы 102 препятствует описанное выше состояние упора. Это приводит к тому, что гильза 102 сдвигается к пылезащитному уплотнению 170, освобождает фиксатор 166, и буртик 106 гильзы предпочтительно сжимает пылезащитное уплотнение 170 в кольцевой канавке 154. В этот момент фиксатор 166 предпочтительно захватывается каналом 126. Затем стержень 112 отходит назад или отводится назад в точку, показанную на фиг.3, где фиксатор 166 раздается в полость, образованную первым конусом 128 и вторым цилиндрическим участком 134. Стержень 112 и гнездо 110 теперь заперты относительно друг друга в осевом направлении. Если теперь к стержню 112 приложить усилие для извлечения или вытягивания его из гнезда 110, например, под влиянием давления среды или при вытягивании стержня 112 ("неразрешенное разделение"), фиксатор 116 будет прижат к ступенчатой канавке 152 стенкой 132. Затем фиксатор 166 будет зажат между ступенчатой канавкой 152 и стенкой 132. Извлечение стержня 112 из гнезда 110 невозможно.

Предусматривается, что установка может выполняться из начальной точки при том, что гильза 102 упирается в пылезащитное уплотнение 170, а входной конец 178 гильзы в свою очередь упирается в фиксатор 166 (фиг.2). В этой конфигурации фиксатор 166 не захвачен гильзой 102 перед соединением. В этом случае силы установки включают не только силу, необходимую для сжатия первого уплотнения 162 вторым конусом 136 и затем первым конусом 128, но и дополнительную силу, необходимую для сжатия фиксатора 166 вторым конусом 136. Сила, требуемая для сжатия фиксатора 166 вторым конусом 136, может быть существенной, в частности, контрастируя с применением вышеописанной конфигурации (начальное положение которой показано на фиг.1), когда фиксатор 166 захвачен гильзой 102. Тем не менее, согласно настоящему изобретению пылезащитное уплотнение 170, в которое упирается буртик 106 гильзы 102, поджимает гильзу в контакт с фиксатором 166 и тем самым способствует соединению. В положении, показанном на фиг.2, входной конец 178 гильзы упирается в фиксатор 166, перед соединением придавая фиксатору 166 более стабильное, выравненное по оси положение. Когда установка начинается в такой конфигурации, фиксатор 166 утапливается вторым конусом 136, и в то же время гильза 102 отводится назад к пылезащитному уплотнению 170, в свою очередь сжимая пылезащитное уплотнение 170 и утапливая его в канавку 154, при этом гильза 102 поджимается к фиксатору 166. Такое взаимодействие между пылезащитным уплотнением 170, канавкой 154 под пылезащитное уплотнение, гильзой 102 и фиксатором 166 обеспечивает выравнивание фиксатора 166 во время фазы установки и сжатия, пока фиксатор не достигнет первого цилиндрического участка 130 и перед запиранием на стенке 132.

Многократные попытки неразрешенного разъединения муфты 101, запертой от осевых перемещений своих компонентов, обычно приводят к износу стенки 132 и канавки 150 под фиксатор. Однако размеры фиксатора 166, описанного выше, и наличие ступенчатой канавки 152 способствуют предотвращению износа, а пылезащитное уплотнение 170, прижатое к буртику 106 гильзы 102, заставляя входной конец 178 гильзы упираться в фиксатор 166, создавая предварительный натяг муфты (фиг.3), значительно уменьшает такой износ. При выборе фиксатора достаточно большого размера, чтобы плотно входить в пространство, оставленное первым конусом 128 и вторым цилиндрическим участком 134, фиксатор будет выполнять дополнительную функцию защитной вставки. Фиксатор меньшего размера при попытках неразрешенного разъединения будет работать на стенке 132, вырабатывая материал гнезда 110, который обычно мягче, чем материал, из которого изготовлен фиксатор. Дополнительная ступенчатая канавка 152 приводит к тому, что износ возникает упорядоченно и позволяет увидеть такой износ. Например, стержень 112, не до конца вставленный в гнездо 110, в соединенной и запертой от осевых перемещений муфте приводит к возникновению протечек через первый конус 128, при этом муфта 101 не разъединена. Кроме того, согласно настоящему изобретению упор входного конца 178 гильзы в фиксатор 166, как показано на фиг.3 и более подробно на фиг.4, блокирует осевое перемещение стержня 112 в гнездо 110 относительно канавки 150 под фиксатор и тем самым препятствует возвратно-поступательным перемещениям стержня 112 при меняющейся нагрузке, когда стержень 112 и гнездо 110 соединены. Блокирование таких возвратно-поступательных перемещений дополнительно снижает возможность износа ступенчатой канавки 152. Кроме того, захватывающий цилиндр 104 гильзы 102, по меньшей мере, частично заполняет пространство между внешней поверхностью 146 и первым цилиндрическим участком 130, дополнительно стабилизируя стержень 112 от боковых перемещений относительно гнезда 110. Соответственно первый цилиндрический участок становится стабилизирующим гнездом по вариантам настоящего изобретения.

Предпочтительно, разъединение муфты 100 осуществляется путем нажатия стержня 112 в гнездо 110, как показано на фиг.5. На фиг.5 и 6 показано промежуточное положение. На этом первом этапе разъединения первый конус 128 смещает фиксатор 166 от ступенчатой канавки 152 к канавке 150 под фиксатор и затем вновь вжимает фиксатор 166 в канавку 150. На этом первом этапе разъединения первый конус можно считать разъединяющим конусом. Нажатие продолжается до тех пор, пока входной конец 178 гильзы не упрется в первый конус 128, и фиксатор 166 не будет сжат до размера, обеспечивающего его вхождение в канал 126. Затем гильза 102 смещается относительно стержня 112 в осевом направлении в положение, показанное на фиг.1, и захватывает фиксатор 166. Это может быть достигнуто не смещением гильзы 102 в направлении, показанном стрелкой, а удержанием ее неподвижной, когда вал 138 вытягивается в направлении, противоположном показанному на фиг.6. На практике этого можно достичь за счет расклинивающего воздействия между буртиком 106 и фланцем 156. Такое расклинивание можно осуществлять инструментом (не показан), таким как плоская отвертка, который вставляется между буртиком 106 и фланцем 156 и поворачивается. Такое действие может создавать специальный инструмент 800, показанный на фиг.8 и 9. Зубцы 801 вставляются между фланцем 156 и буртиком 106. Затем специальный инструмент 800 поворачивают, прилагая усилие к рукоятке 802 для расклинивания. Когда фиксатор 166 таким образом будет заведен под гильзу 102, заклинивание фиксатора 166 между стенкой 132 и ступенчатой канавкой 152, описанное выше, уже невозможно. Стержень 112 освобождается и его можно вытянуть из гнезда 110.

Есть несколько тонких аспектов настоящего изобретения, которые делают его, по существу, безотказным в отношении случайного разъединения. В первую очередь разъединение требует комбинации действий, которая в естественных условиях не возникает. Простое нажатие на стержень 112 не приводит к разъединению. Даже нажатие на стержень 112 и на буртик 106 не приведет к разъединению. Для разъединения не требуется согласованных усилий по нажатию стержня 112 в гнездо 110 и расклинивания буртика 106 от фланца 156. Далее, поджатие захватывающей гильзы 102 в направлении положения захвата фиксатора без предварительного нажатия на стержень 112 в гнездо 110 совершенно неэффективно по двум взаимодополняющим причинам. Во-первых, входной конец 178 гильзы предпочтительно стремится упереться в фиксатор 166 или сдвинуть фиксатор 166 дальше из канавки 150, а также назад к ступенчатой канавке 152. Во-вторых, ступенчатая канавка 152 предпочтительно имеет слишком малую глубину, чтобы фиксатор 166 мог сжаться до размера, при котором он может пройти в канал 126. Предпочтительно, буртик 106 гильзы не выходит за пределы внешнего диаметра фланца 156. Соответственно предпочтительно гильзу 102 нельзя просто захватить и вытянуть в это положение захвата фиксатора. Эти тонкости позволяют создать быстросоединяемую и быстроразъединяемую муфту, которая значительно более безопасна относительно других муфт такого типа, и в то же время является стабилизированной для минимизации осевых возвратно-поступательных перемещений стержня в гнездо при изменениях давления, импульсах давления и/или при тому подобных воздействиях, которая позволяет выровнять фиксатор по оси со стержнем или захватывает фиксатор для введения стержня в гнездо и сохраняет другие желательные признаки.

Хотя настоящее изобретение и его преимущества были подробно описаны, следует понимать, что в него могут быть внесены различные изменения, замены и модификации, которые не выходят за пределы изобретательской идеи и объема защиты, определенного в приложенной формуле. Например, согласно настоящему изобретению муфты могут иметь другие конструкции. В частности, гильза 102 может быть установлена на стержне другой конструкции с возможностью скольжения, и гильза 102 может использоваться на этом стержне с пылезащитным уплотнением 170 и канавкой 154 под пылезащитное уплотнение для достижения тех же результатов, которые описаны выше, чтобы предотвращать возвратно-поступательные перемещения или способствовать разъединению. Кроме того, объем настоящей заявки не ограничен конкретными вариантами процесса, машины, изготовления, состава вещества, средств, способов или этапов, существующих в настоящее время, или тех, которые появятся в будущем, которые выполняют, по существу, те же функции или дают, по существу, тот же результат, что и соответствующие варианты, описанные выше, и которые могут быть использованы в рамках настоящего изобретения. Соответственно приложенная формула включает все такие процессы, машины, производство, составы материалов, средства, способы или этапы.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре. Быстросоединяемая и быстроразъединяемая гидравлическая муфта содержит фиксатор, охватываемый стержень, имеющий кольцевую канавку для приема фиксатора, охватывающее гнездо, имеющее ступенчатую канавку, выполненную с возможностью приема фиксатора после установки стержня в гнездо, и гильзу, установленную вокруг стержня с возможностью скольжения, выполненную с возможностью упираться в фиксатор и минимизировать возвратно-поступательное перемещение стержня в гнезде. Гильза может быть поджата к фиксатору пылезащитным уплотнением, которое упирается в буртик на гильзе, расположенный дистально относительно входного конца гильзы, упирающегося в фиксатор. Кроме того, гильза может радиально удерживать фиксатор, вжатый в кольцевую канавку стержня, и/или гильза, упирающаяся в фиксатор, может стабилизировать фиксатор и выравнивать фиксатор по оси со стержнем для введения стержня в гнездо. Изобретение повышает надежность соединения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Быстросоединяемая и быстроразъединяемая гидравлическая муфта, содержащая фиксатор, охватываемый стержень, имеющий кольцевую канавку, принимающую фиксатор, охватывающее гнездо, имеющее ступенчатую канавку, принимающую фиксатор при введении стержня в гнездо, и гильзу, установленную вокруг стержня с возможностью скольжения, подпирающую фиксатор и удерживающую фиксатор в канавке, образованной гнездом, при этом стержень дополнительно содержит канавку под пылезащитное уплотнение, отнесенную от кольцевой канавки, и пылезащитное уплотнение, установленное в данной канавке и упирающееся в буртик гильзы, расположенный дистально относительно входного конца гильзы, упирающегося в фиксатор, причем канавка под пылезащитное уплотнение содержит наклонную поверхность, обеспечивающую возможность перемещения пылезащитного уплотнения и использующую упругое натяжение пылезащитного уплотнения для ограничения избыточного перемещения гильзы.

2. Муфта по п.1, в которой гильза, подпирающая фиксатор, способна препятствовать возвратно-поступательному перемещению стержня в гнезде.

3. Муфта по п.1, в которой гильза, подпирающая пылезащитное уплотнение, способна поджиматься к фиксатору, поддерживая упор гильзы в фиксатор.

4. Муфта по п.3, в которой стержень удерживается в осевом направлении относительно ступенчатой канавки гнезда посредством поддержания упора гильзы в фиксатор, при этом предотвращается возвратно-поступательное перемещение стержня в гнезде.

5. Муфта по п.1, в которой гильза способна удерживать фиксатор в канавке посредством прижатия фиксатора к стенке канавки.

6. Муфта по п.1, в которой гильза уперта в фиксатор перед введением стержня в гнездо, стабилизируя фиксатор и выравнивая фиксатор по оси со стержнем для введения стержня в гнездо.

7. Муфта по п.6, в которой при выравнивании фиксатора по оси со стержнем фиксатор располагается на удерживающей стержень ступени, и фиксатор упирается во входной конус гнезда при введении стержня в гнездо, при этом входной конус гнезда вжимает фиксатор в кольцевую удерживающую канавку стержня, обеспечивая возможность введения стержня в гнездо без полного удержания фиксатора гильзой.

8. Способ стабилизации муфты, содержащий следующие этапы:
установки гильзы вокруг стержневой части муфты с возможностью скольжения;
образования в стержне канавки под пылезащитное уплотнение, отнесенной от фиксатора;
установки пылезащитного уплотнения в данной канавке;
введения буртика гильзы, расположенного дистально относительно входного конца гильзы, в упор с пылезащитным уплотнением и поджатия и прижатия гильзы к фиксатору;
удерживания фиксатора у стенки канавки, образованной гнездом муфты, для предотвращения возвратно-поступательного перемещения стержня в гнезде при изменении давления, импульсах давления и физических манипуляциях стержнем.

9. Способ по п.8, при котором при образовании канавки под пылезащитное уплотнение выполняют в данной канавке наклонную поверхность, обеспечивающую возможность перемещения пылезащитного уплотнения, оказывая сопротивление такому перемещению.

10. Способ по п.9, дополнительно содержащий использование упругого натяжения пылезащитного уплотнения, перемещающегося вверх по наклонной поверхности канавки, для сопротивления избыточному перемещению гильзы.

11. Способ по п.8, дополнительно содержащий перед введением стержня в гнездо ввод входного конца гильзы в упор с фиксатором, при этом фиксатор расположен вокруг стержня в кольцевой канавке, выполненной в стержне, при этом упор стабилизирует фиксатор и выравнивает его по оси со стержнем, и введение стержня в гнездо.

12. Способ по п.11, в котором при выравнивании фиксатора по оси со стержнем располагают фиксатор на удерживающей ступени стержня, и при введении стержня в гнездо фиксатор упирают во входной конус гнезда, который вжимает фиксатор в направлении оси в кольцевую удерживающую канавку стержня для введения в гнездо без полного удержания фиксатора под гильзой.