Герметичное резьбовое соединение Советский патент 1981 года по МПК F16B7/18 

(54) ГЕРМЕТИЧНОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Изобретение относится к соединениям емкостей и труб высокого давле:ния например в бурильных трубах и колоннёис, а также емкостях газа и жидкости, в баллоках. высокого давле ния. Известно герметичное резьбовое со динение деталей, между которыми на входе в резьбу размещен уплотнительный элемент 1. Однако это соединение не обеспечи вает защиты резьбы от избыточноговнутреннего давления, уплотнение рас положено между расходящимися под дав лением поверхностями и соединение является несгилоуплотняющимся. Целью изобретения является защита соединения от внутрирезьбового давления и обеспечение самоуплотнения. Это достигается тем, что в герметичном резьбовом соединении деталей, преимущественно емкостей и труб высо кого давления, между которыми на вхо де в резьбу размещен уплотнительный элемент, на торце охватываемой детали выполнен кольцевой выступ, а на охватывающей ее детали выполнена ответная кольцевая канавка, при этом уплотнительный элемелт размещен между внутренней стороной выступа и внутренней стенкой канавки. На чертеже показано герметичное резьбовое соединение двух детгшей 1 и 2, на входе в резьбу между которыми размещен уплотнительный элемент 3. На детали 1 выполнена кольцевая канавка, а на торце детгши 2 выполнен выступ 4, входяйргх в кольцевую канавку. Во время нагружения резьбЫна рабочие грани витков резьбового зацепления действуют силы, составляющие некоторый угол с гранью витка. Обозначаются эти силы через F (1-порядковый номер витка резьбового зацепле ния) и разлоггиотся на силы , параллельные граням витков, а силы , нормгшьные к граням. Радигшьная (нормгшьная) составляющая из уравнения равновесия БУ О будет .. , где Л,- угол наклона рабочей грани витка. Если коэффициент трения на резьбе обозначить через г, то R Т| г, тогда ...oed.T,.9rinA, откуда Sind-rcOSd Осевая составляющая сил взаимодействия из условия равновесия SX О будет 5 V(rsin«L C05«L) . (2) Из выражений (1) и (2) получится зависимость между радиальными составляющими N- сил взаимодействия витков и аксиальными составляющимися Sind-r COSdu oosd. +1 Sini Силы S из условия равновесия могут быть выражены через растягивающую си л.у QQ . образом получается, чт действующие в произвольном направлении силы приводят к возникновению сил, направленных перпендикулярно ос резьбового соединения и распирающих надрезьбовой участок соединения подобно нормальному (радиальному) давлению. Кроме того, горизонтальные составляющие S (направленные парал лельно оси резьбового соединения) с дают относительно срединной поверхности надрезьбового (охватывающего) участка моменты также стремящиеся отогнуть резьбовой участок. Когда взаимное расхождение сверн тых деталей достиз ает величины глуб ны нарезки, то происходит перескаки вание витков одной детали 1 через витки другой детали 2. В данной же конструкции это явление используетс для защиты резьбового соединения от внутрирезьбовых давлений. Достигает это расположением уплотнительного элемента 3 на входе в резьбу между сходящимися поверхностями. Подрезьб вой участок имеет круговой выступ, надрезьбовой участок имеет круговую проточку для выступа подрезьбового участка. Между внутренней поверхнос тью кругового выступа подрезьбового участка и внутренней поверхностью проточки надрезьбового участка расположен уплотнительный элемент. Так расположение уплотнительного элемен та решает задачу защиты резьбы от внутрирезьбовых давлений, что повышает прочность соединения и обеспеч вает эффект самоуплотнения соединения . При действии давления Р внутри оболочки на резьбовой участок прихо йр дится осевая сила Q а Fjj , где а - радиус. Эта сила дает радиальные распирающие на резьбу давления Ид 5iticL- C03et ° аЗГа1 COsi+t sindК аналогичному эффекту приводит действие на безрезьбовую оболочку внутреннего давления Р и действие на резьбовую часть проникающего в резьбовые зазоры внутреннего давления jr Рл (Ct/yt) или воздействия давления на смазку в резьбовых зазорах. Из-за радиального отгиба надрезьбовой участок внутренней поверхностью своей круговой канавки прижимается к- внутренней поверхности надрезьбового участка. Эти две поверхности являются сходящимися, т.е. с ростом внутреннего давления Р. растет усилие их сжатия. Поэтому целесообразным представляется расположение уплотнительного элемента между ними. Такое расположение уплотнительного элемента защищает резьбу от проникания туда давления. Это увеличивает прочность и жесткость соединения (К% 0), предотвращает коррозию резьбы, ее подгар или размыв. Расположение уплотнительной прокладки между сходящимися поверхностями делает герметичное соединение самоуплотняющимся, а расположение уплотнения на входе резьбы обеспечивает защиту резьбы от внутрирезьбовых давлений . Защита резьбы от внутрирезьбовых давлений (К% 0) повышает прочность и жесткость резьбового соединения, облегчает его разборку. Формула изобретения Герметичное резьбовое соединение деталей, преимущественно емкостей и труб высокого давления, между которыми на входе в резьбу размещен уплотнительный элемент, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью защиты соединения от внутрирезьбового давления и обеспечения самоуплотнения, на торце охватываемой детали выполйен кольцевой выступ, а на охватывающей ее детали выполнена ответная кольцевая канавка, при этом уплотнительный элемент размещен между внутренней стороной выступа и внутренней стенкой канавки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Орлов П.И. Основы конструирования, Книга 3. Машиностроение. М., 1977, с. 147, рис. 327 У111 (прототип) .

/