УПРУГИЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ТАРЕЛЬЧАТОГО ТИПА Российский патент 2022 года по МПК F16F1/32 

Описание патента на изобретение RU2770323C1

Изобретение относится к области изготовления стальных упругих уплотнительных элементов тарельчатого типа с повышенной конструкционной прочностью и энергоемкостью, которое может быть использовано для упругого уплотнения узлов технологического оборудования, работающего в агрессивной технологической среде.

Из существующего уровня техники известны различные упругие элементы тарельчатого типа со значительным спектром упругих и уплотнительных характеристик или особо выносливые, но с низкими упругими и уплотнительными свойствами во времени. Данные элементы, как правило, обладают повышенной конструкционной сложностью и склонны к широкой вариативности геометрических параметров и силовой характеристики изделия с низкой устойчивостью к внешним факторам технологической среды.

Одним из близких технических решений, выбранных в качестве ближайшего аналога к заявляемому объекту, является упругий элемент (по авторскому свидетельству №1551865 «Тарельчатая пружина», F16F 1/32, C21D 7/06, опубл. 23.03.1990). Радиальное сечение тарельчатой пружины представляет собой выпуклый четырехугольник, а отношение минимальной и максимальной толщин пружины равно отношению диаметра отверстия к наружному диаметру пружины в ее срединной поверхности, что позволяет существенно повысить удельную энергоемкость пружины.

К существенным недостаткам данного технического решения, следует отнести «точечный» контакт в местах соприкосновения с прижимными поверхностями, и как следствие резкое возрастание напряжения в точке контакта с прижимными поверхностями при возникновении нагрузки на пружину. Все это приводит в свою очередь к снижению сопротивляемости пружины против сил усталости, коррозии под нагрузкой и износу.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве ближайшего аналога-прототипа к заявляемому объекту, является упругий элемент (по авторскому свидетельству №1201580 «Тарельчатая пружина», F16F 1/32, опубл. 30.12.1985). Где, при наружном диаметре пружины - D, ширина опорных площадок выбрана равной в 0,04D, а радиус галтелей - 0,015D, что позволяет увеличить долговечность и грузоподъемность пружины.

К существенным недостаткам данного технического решения, следует отнести форму радиального сечения при постоянстве толщин по всей длине конической поверхности, что не обеспечивает при нагрузке постоянства величин напряжения по ее образующим, а это приводит к достижению меньших значений удельной энергоемкости тарельчатых пружин.

Технической задачей, решаемой изобретением, является разработка упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа с повышенной конструкционной прочностью и энергоемкостью, обеспечивающего наряду с повышенными упругими свойствами уплотнение соприкасающихся поверхностей, за счет снижения и распределения напряжения, а также увеличения площади соприкосновения в местах контакта с прижимными поверхностями.

Для решения поставленной задачи предлагается упругий уплотнительный элемент тарельчатого типа, выполненный в виде конусообразного кольца, отличающийся тем, что наружная и внутренняя конические поверхности упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа, в радиальном сечении с формой в виде трапеции, содержат в местах контакта с опорной и прижимной поверхностями опорные плоскости, линейные размеры ширины которых соответственно равны длин оснований трапеции, при их соотношении верхнего к нижнему, равным 1: 2, а кромки конических поверхностей притуплены с радиусным скруглением от 0,05 до 0,1 толщины упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа по внутреннему и внешнему диаметру соответственно.

Указанная в предлагаемом изобретении совокупность признаков, а именно:

- придание в радиальном сечении упругому уплотнительному элементу тарельчатого типа формы в виде трапеции, при соотношении длин ее оснований верхнего к нижнему 1: 2, позволяет повысить его эластичность, а следовательно, увеличить статистическую прочность и энергоемкость;

- наличие на наружной и внутренней конической поверхности упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа в местах контакта с опорной и прижимной поверхностями опорных плоскостей, линейные размеры ширины которых соответственно равны длин оснований трапеции, позволяет распределить по всей опорной плоскости и снизить напряжения сжатия, действующие на упругий уплотнительный элемент тарельчатого типа при возникновении нагрузок, а также избежать пластических деформаций, возникающих при длительных статистических нагрузках. Наличие опорных плоскостей также позволяет повысить уплотнительные свойства упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа и как следствие обеспечить его использование в агрессивной технологической среде;

- выполнение кромок конических поверхностей с радиусным скруглением от 0,05 до 0,1 толщины упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа по внутреннему и внешнему диаметру соответственно позволяет снизить концентрации напряжений сжатия и растяжения у кромок конических поверхностей и как следствие повысить эксплуатационный ресурс.

Достигаемым техническим результатом, обеспечиваемым указанной совокупностью признаков, является повышение конструкционной прочности и энергоемкости, повышение усталостной прочности и как следствие эксплуатационного ресурса, а также повышение уплотнительных свойств соприкасающихся поверхностей упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен упругий уплотнительный элемент тарельчатого типа, продольное сечение.

Упругий уплотнительный элемент тарельчатого типа 1 представляет собой тело вращения с диаметром D изготовленный из пружинной стали с конической срединной поверхностью с формой в радиальном сечении в виде трапеции 2 с отверстием 3 по центру диаметра d, наружная 4 и внутренняя 5 конические поверхности которого содержат в местах контакта с опорной и прижимной поверхностями опорные плоскости 6 и 7 заданной ширины b и b1 соответственно, а внутренняя 8 и внешняя 9 стороны заданной толщины соответственно упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа 1 представлены соответственно верхним и нижним основанием трапеции 2, кромки конических поверхностей 4 и 5 притуплены заданным радиусным скруглением R и R1.

В соответствии с выше заявленным, заданные линейные размеры упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа соотносятся между собой следующим образом:

Упругий уплотнительный элемент тарельчатого типа работает следующим образом.

При возникновении внешней силы в местах контакта упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа с опорной и прижимной поверхностями, на опорных плоскостях происходит распределение концентраций напряжения сжатия, а за счет радиусного скругления конических поверхностей обеспечивается снижение напряжений сжатия и растяжения у их кромок, что в целом позволяет при возникшей, приложением внешней нагрузки, деформации упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа увеличить его жесткость, компенсация величины возникающего в его сечении изгибающего момента обеспечивается формой конической поверхности в виде трапеции в радиальном сечении с заданными величинами размеров ее оснований, увеличение поверхности контакта упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа с опорной и прижимной поверхностями за счет наличия опорных плоскостей на конической поверхности позволяет повысить прижимные и уплотнительные свойства упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа, а следовательно обеспечить его использование в агрессивной технологической среде. Таким образом, при работе упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа обеспечивается изменение его характеристик, отвечающих заявленной в данном изобретении совокупности признаков с достижением поставленного результата.

При осуществлении изобретения получен технический результат, заключающийся в разработке стальных упругих уплотнительных элементов тарельчатого типа с повышенной конструкционной прочностью и энергоемкостью, которые могут быть использованы для упругого уплотнения узлов технологического оборудования, работающего в агрессивной технологической среде.

Из патентной литературы не известны конструкции стальных упругих уплотнительных элементов тарельчатого типа с повышенной конструкционной прочностью и энергоемкостью, которые могут быть использованы для упругого уплотнения узлов технологического оборудования, работающего в агрессивной технологической среде, что говорит о его новизне и соответствию этому критерию для изобретения.

Совокупность изложенных выше существенных признаков необходима и достаточна для реализации задачи заявляемого решения. При этом между совокупностью существенных признаков и задачей, поставленной и решаемой изобретением, существует причинно-следственная связь, при которой сама совокупность признаков является причиной, а решаемая ими задача является следствием. Исходя из этих доводов, правомерен вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует установленному критерию - изобретательский уровень (неочевидность).

Заявляемое техническое решение может быть неоднократно реализовано с получением указанного выше технического результата.

Предлагаемое решение в качестве изобретения применяется в промышленных масштабах для собственных нужд в Газопромысловом управлении ООО «Газпром добыча Астрахань» при производстве ремонтных работ по восстановлению работоспособного состояния шаровых кранов от 4'' до 6'' ANSI 900 RTJ производства фирмы «MAPEGAZ» (Франция), связанных с заменой разрушенной тарельчатой пружины на упругий уплотнительный элемент тарельчатого типа с повышенной конструкционной прочностью и энергоемкостью, изготовленный в соответствии с предлагаемым изобретением из материала ХН70МВЮ согласно разработанной спецификации.

Решение, таким образом, соответствует критерию «промышленная применимость».

Технико-экономическое преимущество заявляемого изобретения заключается в изготовлении упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа, не уступающих по своим технико-эксплуатационным свойствам оригинальным импортным аналогам тарельчатой пружины, при значительно меньших производственных затратах.

Похожие патенты RU2770323C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУЖИН С ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТЬЮ 2019
  • Мельниченко Андрей Викторович
  • Низамов Наиль Фавзиевич
  • Коренякин Андрей Федорович
  • Екотов Андрей Геннадиевич
  • Рылов Николай Евгеньевич
  • Афанасов Геннадий Викторович
  • Идиатулин Сергей Александрович
  • Сережников Алексей Петрович
  • Кузнецов Евгений Владимирович
  • Савельев Евгений Ильич
RU2705192C1
ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО БЛОКА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ 2022
  • Мельниченко Андрей Викторович
  • Павлюковская Ольга Юрьевна
  • Коренякин Андрей Федорович
  • Екотов Андрей Геннадиевич
  • Афанасов Геннадий Викторович
  • Идиатулин Сергей Александрович
  • Сережников Алексей Петрович
  • Пономарев Андрей Алексеевич
  • Варкичев Кирилл Александрович
  • Ушенин Алексей Валентинович
  • Кофлер Михаил Петрович
RU2789956C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРЕЗАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УЧАСТКА В КОЛОННЕ ТРУБ СКВАЖИНЫ 2018
  • Калинин Александр Евгеньевич
  • Кугашов Олег Анатольевич
RU2701000C1
ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ 2021
  • Халявкин Алексей Александрович
  • Кудасов Александр Германович
  • Пантелеева Татьяна Эдуардовна
  • Коренякин Андрей Федорович
RU2770829C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ 2018
  • Мельниченко Андрей Викторович
  • Павлюковская Ольга Юрьевна
  • Коренякин Андрей Федорович
  • Екотов Андрей Геннадиевич
  • Афанасов Геннадий Викторович
  • Белоусов Юрий Иванович
  • Танаянц Олег Владимирович
  • Идиатулин Сергей Александрович
  • Сережников Алексей Петрович
  • Файрузов Данис Хасанович
RU2685818C1
ГЕРМЕТИЧНОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБ 2005
  • Емельянов Алексей Викторович
  • Емельянов Юрий Федорович
  • Жаров Владимир Николаевич
  • Марченко Леонид Григорьевич
  • Поярков Владимир Георгиевич
  • Пумпянский Дмитрий Александрович
  • Семериков Константин Анатольевич
  • Уразов Николай Васильевич
  • Фартушный Николай Иванович
  • Щербаков Борис Юрьевич
RU2297512C2
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ 2007
  • Степанов Юрий Сергеевич
  • Киричек Андрей Викторович
  • Афанасьев Борис Иванович
  • Василенко Юрий Валерьевич
  • Гаврилин Александр Михайлович
  • Фомин Дмитрий Сергеевич
  • Михайлов Геннадий Александрович
  • Афонин Андрей Николаевич
RU2350455C1
ГЕРМЕТИЧНОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБ 2005
  • Антонов Владимир Георгиевич
  • Емельянов Алексей Викторович
  • Емельянов Юрий Федорович
  • Марченко Леонид Григорьевич
  • Поярков Владимир Георгиевич
  • Пумпянский Дмитрий Александрович
  • Рудницкий Александр Васильевич
  • Уразов Николай Васильевич
  • Фартушный Николай Иванович
  • Чернухин Владимир Иванович
  • Чернышев Юрий Дмитриевич
  • Щербаков Борис Юрьевич
RU2310058C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ 2007
  • Степанов Юрий Сергеевич
  • Киричек Андрей Викторович
  • Афанасьев Борис Иванович
  • Самойлов Николай Николаевич
  • Катунин Александр Валентинович
  • Катунин Андрей Александрович
  • Фомин Дмитрий Сергеевич
  • Сотников Владимир Ильич
  • Тиняков Алексей Иванович
RU2350454C1
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ РАЦИОНАЛИЗАТОРСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 2018
  • Мельниченко Андрей Викторович
  • Идиатулин Сергей Александрович
  • Сережников Алексей Петрович
  • Ваннов Владислав Владимирович
RU2706177C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 770 323 C1

Реферат патента 2022 года УПРУГИЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ТАРЕЛЬЧАТОГО ТИПА

Изобретение относится к области машиностроения. Уплотнительный элемент выполнен в виде конусообразного кольца, имеющего в радиальном сечении форму в виде трапеции. Наружная и внутренняя конические поверхности содержат в местах контакта с опорной и прижимной поверхностями опорные плоскости, линейные размеры ширины которых соответственно равны 1/2 длин оснований трапеции. Соотношение верхнего основания к нижнему равно 1: 2. Кромки конических поверхностей притуплены с радиусным скруглением от 0,05 до 0,1 толщины упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа по внутреннему и внешнему диаметру соответственно. Достигается повышение конструкционной прочности и энергоемкости, повышение усталостной прочности и эксплуатационного ресурса, а также повышение уплотнительных свойств. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 770 323 C1

Уплотнительный элемент тарельчатого типа, выполненный в виде конусообразного кольца, отличающийся тем, что наружная и внутренняя конические поверхности упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа, в радиальном сечении с формой в виде трапеции, содержат в местах контакта с опорной и прижимной поверхностями опорные плоскости, линейные размеры ширины которых соответственно равны 1/2 длин оснований трапеции, при их соотношении верхнего к нижнему равным 1:2, а кромки конических поверхностей притуплены с радиусным скруглением от 0,05 до 0,1 толщины упругого уплотнительного элемента тарельчатого типа по внутреннему и внешнему диаметру соответственно.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2770323C1

Тарельчатая пружина 1984
  • Пойменов Иван Александрович
SU1201580A1
Тарельчатая пружина 1990
  • Овчарук Александр Максимович
SU1733757A1
Генератор серий импульсов 1974
  • Русаков Виктор Васильевич
SU577648A1
Сцепное устройство сочлененного транспортного средства 1985
  • Баландин Владимир Михайлович
  • Беленький Юзеф Семенович
  • Шевчук Владимир Петрович
SU1273267A1

RU 2 770 323 C1

Авторы

Мельниченко Андрей Викторович

Павлюковская Ольга Юрьевна

Коренякин Андрей Федорович

Екотов Андрей Геннадиевич

Атарщиков Антон Александрович

Афанасов Геннадий Викторович

Идиатулин Сергей Александрович

Сережников Алексей Петрович

Афанасов Валентин Геннадьевич

Пономарев Андрей Алексеевич

Даты

2022-04-15Публикация

2021-10-20Подача