Устройство для герметизации труб со штуцерами Советский патент 1992 года по МПК F16L55/16 F16J13/12 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для герметизации трубопроводов и различных пневмогидравлических элементов, работающих в условиях высокого давления и высокого вакуума и снабженных безрезьбовыми штуцерами.

Известны устройства для заглушивания трубопроводов, уплотняющие выходные отверстия полых изделий типа труб со штуцерами, состоящие из корпуса, служащего одновременно резьбовой накидной гайкой с размещенным в нем глухим ниппелем.

Основным недостатком этой заглушки является то, что для достижения надежного уплотнения между ниппелем и штуцером трубопровода, к корпусу должен быть приложен достаточно большой крутящий момент, для чего необходим нспомогательный инструмент, что ведет к ухудшению удобства эксплуатации, увеличению весовых и габаритных параметров систем, машин и механизмов.

Известно также устройство для герметизации труб со штуцерами, состоящее из корпуса с резьбой на внутренней поверхности с образованием резьбовой пары и запорным элементом. Привод запорного элемента осуществляется посредством распорных элементов, взаимодействующих с конусной поверхностью вращающегося конуса и поверхностью упора, а упор стопорится посредством упирания и в штуцер через промежуточные элементы

Недостатком этого устройства в варианте заглушки является ее низкий КПД, обусловленный тем,что не устраняется главное слагаемое потерь усилия при больших нагрузках - потери на трение в резьбе Эта заглушка не способна работать с нерезьбовыми штуцерами из-за большого количества влияющих факторов, обусловливающих низкую надежность р.зботы Кроме этого, точная установка уплотнительных поверхностей в безрезьбовом варианте штуцера не представляется реализуемой данным механизмом привода ввиду того,

Ј

Ч| VI

XI

что уплотнение металл-металл требует чрезвычайно точной установки, учитывая малый ход рабочего органа

Цель изобретения - повышение надежности герметизации и улучшение условий эксплуатации за счет повышения силовой отдачи механизма.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для герметизации труб со штуцерами, содержащее полый корпус с резьбой на внутренней поверхности, упорную втулку с резьбой на наружной поверхности, установленную в корпусе с образованием резьбовой пары, запорный элемент и распорные элементы, расположенные в кольцевой камере между ними, снабжено подпружиненным кожухом, а штуцер - канавкой, со стороны штуцера в корпусе размещены распорные элементы, маховик, неподвижно соединенный со штоком, фрик- ционно взаимодействующим с упорной втулкой, конический участок которой обращен к штуцеру большим основанием с образованием кольцевой камеры, сужающейся к внешнему диаметру

Выполнение конструкции заглушки с подпружиненным кожухом, штуцера с канавкой и размещение в корпусе распорных элементов обеспечивает возможность надежного соединения штуцера с устройством, а выполнение маховика жестко скрепленным со штоком и с упорной резьбовой втулкой посредством фрикционного взаимодействия, а также с распорными элементами, позволяет получать абсолютно надежное уплотнение штуцера без резьбы и без помощи вспомогательного инструмента.

Устранение из рабочей схемы мест с трением скольжения находящихся под рабочей нагрузкой, уменьшает потребные усилия затяжки, повышает ресурс и надежность работы, позволяет получить от действия рукой любой осевое усилие. Ограничением служит только предел прочности материала взаимодействующих дегапей.

На фиг. 1 изображено устройство в разъединенном со шгуцером состиянии; ча фиг. 2 - устройство с закрытым штуцером.

Устройство содержит корпус 1 с резьбой на внутренней поверхности, ниппель 2, являющийся запорным органом устройства, шайбу 3, предохраняющую ниппель 2 от осевого и радиального люфта и пружинное кольцо 4, удерживающее все внутренние детали от выпадания Передаточный механизм устройства выполнен в виде двухупор- ных поверхностей 5 и 6 на торцах соответственно ниппеля 2 и упорной резьбовой втулки 7, образующих между собой

кольцевую камеру, сужающуюся к наружному диаметру, в которой размещены распорные элементы 8, выполненные, например в виде шариков, кольцевую камеру по внутреннему диаметру замыкает конусная поверхность 9, которой заканчивается шток 10 и контактирующая с шариками 8. Шток 10 неподвижно соединен с маховиком 11, благодаря проклеенной резьбе 12. Фиксатор 13

0 выполнен в виде пружинного кольца, фиксирует маховик 11 в открученном состоянии, западая в паз 14 своим выступом 15 и предотвращая полное выкручивание маховика, Шток 10 взаимодействует с втулкой 7 по5 средством резьбы 16, фрикционное взаимодействие с втулкой обеспечивается фрикционным кольцом 17, закрепленным на штоке 10. Резьбовое взаимодействие штока 10 может осуществляться с корпусом

0 1, при этом несколько возрастут длинновые размеры устройства.

Для соединения устройства с нерезьбовым штуцером 18 на штуцере выполнена канавка 19, с которой контактируют распор5 ные элементы 20, например, шарики, размещенные в гнездах 21 корпуса 1 равномерно по окружности. Снаружи с шариками 20 кон- тактирует кожух 22, передвигающийся с помощью пружины 23. Пружинное кольцо 24

0 предотвращает выпадание втулки 25, служащей для упора пружины 23 Уплотнение штуцера достигается с помощью прокладки 26, размещенной на ниппеле 2 и контактирующей с проточной 27, выполненной на

5 штуцере 18. Втулка 7 контактирует с корпусом 1 с помощью резьбы 28. Вместо резьбы в этом соединении может быть применен любой другой клиновой механизм, который в состоянии воспринимать значительные

0 осевые нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

В разъединенном со штуцером состоянии шток 10 зафиксирован в крайнем поло5 жении, когда контакт с шариками 8 проходит по минимальному диаметру на конусе 9. Фиксация осуществляется с помощью фиксатора 13. Устройство готово к монтажу иа штуцер без предварительных

0 манипуляций. Для установки на штуцер следует отодвинуть кожух 22, преодолевая действие пружины 23 до упора, когда пружина 23 сядет на свои Е итки. При этом шарики 20 частично выходят из своих гнезд 21 и позво5 ляют штуцеру 18 беспрепятственно пройти внутрь устройства до совмещения канавки

19с рядом шариков 20. После этого следует отпустить кожух 22, который под воздействием пружины 23 вновь вынуждает шарики

20занять свое место в гнездах 21. После

этого расстыковка устройства со штуцером невозможна, т.к. шарики 20 размещаются частично в канавке 19, а их перемещению препятствуют гнезда 21 и внутренняя цилиндрическая поверхность кожуха 22. Мои- таж на штуцер осуществляется с минимальной затратой усилий и времени.

Второй этап стыковки заключается в завинчивании маховика 11. При этом происходят следующие процессы.

Ввиду наличия гарантированного зазора между проточкой 27 и прокладкой 26 после стыковки, шток 10 вместе с маховиком 11, благодаря фрикционной связи через кольцо 17, начнет вращаться с втулкой 7,

Ниппель 2 переместится в осевом направлении в сторону штуцера 18, благодаря перемещению втулки 7, действующей на него через шарики 8. Это перемещение ниппеля 2 будет продолжаться до тех пор, пока прокладка 26 не упрется в проточку 27. Усилие сжатия прокладки в этот момент зависит от силы фрикционного взаимодействия втулки 7 с кольцом 17, а также от коэффициента усиления в резьбе 28.

Когда это усилие достигнет определенной величины, и фрикционные силы не смогут больше удерживать от скольжения кольцо 17 по резьбе 16, то шток 10, продолжая вращение, под воздействием маховика 11 начнет вкатывать шарики 8 в трапециевидный кольцевой паз между поверхностями 5 и 6, раздвигая их между собой.

В случае, если прокладка 26 деформируется, раздвигание поверхностей 5 и 6 долж- но быть рассчитано на величину необходимой деформации прокладки. В случае же, если прокладка 26 не деформируется, раздвигание поверхностей 5 и 6 долж- но производиться на величину, обеспечивающую необходимое усилие прижатия прокладки 26 за счет упругих деформаций деталей, образующих передаточный механизм - корпуса 1, ниппеля 2, втулки 7, штока 10, кожуха 22.

В любом варианте при достижении максимального усилия на ниппеле 2 маховик 11 должен упереться внутренним торцом в соответствующий торец корпуса 1. При необ- ходимости можно снабдить устройство фиксатором этого положения маховика.

Следует отметить, что в заглушенном состоянии случайная отстыковка устройства полностью исключается, так как зазор А между кожухом 22 и маховиком 11 не позволит сдвинуть кожух для освобождения шариков 20,

При отстыковке устройства производятся следующие действия. Вначале откручивается маховик 11. Пока сохраняется большое осеоое усилие на втулку 7 и в резьбе 16 сохраняется достаточно большой момент, втулка 7 не сдвигается и кольцо 17, преодолевая силу трения, вращается относительно втулки вместе со штоком 10 и маховиком 11. Диаметр кольца взаимодействия конуса 9 с плоскостью шариков 8 уменьшается, вследствие чего шарики 8 выкатываются из трапециевидной щели между торцами 5 и 6, а значит, уменьшается и осевое усилие, передаваемое с втулки 7 на ниппель 2. По достижении определенного осевого усилия моментоттренил в резьбе 16 станет меньше момента от трения кольца 17 о втулку 7, и втулка начнет вращаться, благодаря кольцу 17, вместе со штоком 10. Их совместное вращение будет продолжаться до тех пор, пока зазор Б не станет равным нулю и втулка не остановится, уперевшись в торец корпуса 1. В этот исмент прокладка 26 уже полностью разгружена от осевого усилия и уплотнение разгерметизировано, но прежде чем сдвинуть кожух для расстыковки, следует продолжить вращение маховика 11, с тем, чтобы сработал фиксатор 13 и устройство было зафиксировано в положении готовности к следующему циклу стыковки. Зазор А (см. фиг. 2) позволяет сдвинуть кожух для расстыковки.

Устройство улучшает условия эксплуатации, механизации и автоматизации сборочных и эксплуатационных работ. Формула изобретения Устройство для герметизации труб со штуцерами, содержащее полый корпус с резьбой на внутренней поверхности, упорную втулку с резьбой из наружной поверхности, установленную в корпусе с образованием резьбовой пары, запорный элемент и распорные элементы, расположенные в кольцевой камере между ними, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности герметизации, улучшения условий эксплуатации и обеспечения стыковки с безрезьбовыми штуцерами, устройство снабжено подпружиненным кожухом, установленным концентрично корпусу, и маховиком, неподвижно соединенным со штоком, взаимодействующим с упорной втулкой и распорными элементами, расположенными между упорной втулкой и запорным элементом в кольцевой камере, при этом в кожухе со стороны штуцера установлены распорные элементы, а штуцер выполнен с канавкой.

t5 Ю 7 & 9 g

1Z

фиг.1

fff f8

ЧЧХ уУч

VY я

23 22 2f 20

Использование: для герметизации пнев- могидравлических элементов, работающих в условиях высокого давления и вакуума. Сущность изобретения1 упорная втулка с резьбой на наружной поверхности установлена в корпусе с резьбой на внутренней поверхности с образованием резьбовой пары. Подпружиненный кожух установлен концентрично корпусу. Маховик неподвижно соединен со штоком, взаимодействующим с втулкой и распорными элементами, расположенными между втулкой и запорным элементом в кольцевой камере В кожухе со стороны штуцера установлены распорные элементы. Штуцер выполнен с канавкой. 2 ил.

A

Щи г2