Шарнир герметичный Советский патент 1982 года по МПК F16L27/02 F16C33/30 

(54) ШАРНИР ГЕРМЕТИЧНЫЙ

1

Изобретение относится к машиностроению, в особенности к конструкциям различных сливо-наливных устройств, содержащих шарнирно соединенные элементы, и может быть использовано в нефтяной, химической, пищевой и т.п. промышленности.5

Известны шарниры, содержащие две обоймы - наружную и внутреннюю, один или два ряда шариков, заполняемых в шарнир через пробку, и уплотнения, обеспечи- , вающие герметичность I.

Важнейщ.им показателем работы шарнира герметичного в составе, например, сливоналивных устройств, является его герметичность, которая обеспечивается уплотнениями V-образного типа. Для нормальной ра- 15 боты этих уплотнений основным, фактором является отсутствие в шарнире осевых и радиальных люфтов или же их малая величина, что возможно только в случае высокой , стойкости беговых дорожек к и стиранию, которая не обеспечена в известных конструкциях.

Известен шарнир, в котором повышение стойкости беговых дорожек к истиранию достигается за счет изготовления всего шарнира полностью из материала повышенной прочности 2.

Однако в этом случае из-за невозможности сварных работ для закрепления шарнира на трубе необходимо использовать фланцевые соединения, что значительно увеличивает металлоемкость конструкции. Кроме того, фланцевые шарниры требуют установки ответных фланцев на трубопроводе и дополнительных уплотнений, что усложняет и удорожает монтаж. Наконец, выполнение шарнира целиком из высокопрочного материала ощутимо удорожает конструкцию.

Известен также шарнир герметичный, содержаший две обоймы, между которыми расположены шарики, уплотнение и наплавленный слой из материала повышенной твердости на беговых дорожках 3.

Недостатком этого шарнира является то, что соединение снабжено съемными вкладышами, выполненными из материала повышенной твердости, что усложняет технологию изготовления шарнира, поскольку при изготовлении вкладыша необходимо очень точно выдержать размеры, кольцевую форму вкладыша, подвергнуть его термообраотке с последующей шлифовкой. Кроме тоо, при работе в сливо-наливных устройстах шарнир находится под воздействием раиальной и осевой нагрузок, разных по веичине, что может привести к деформации шариком беговой дорожки, ее продавливаию и увеличению зазоров выше допустиой величины.

Цель изобретения - повышение надежости, и технологичности соединения.

Указанная цель достигается тем, что в ю шарнире герметичном, содержащем две боймы, между которыми расположены шарики, уплотнение и наплавленный слой из материала повышенной твердости на беговых дорожках, наплавленный слой выполнен в виде сопряженных участков криволиней- 5 ных и прямолинейных поверхностей, причем прямолинейные поверхности расположены под острым углом, а максимальная и минимальная толщины наплавленного слоя находятся в соотношении 3:1.20

На фиг. 1 представлен шарнир герметичный, разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 (наплавленный слой в разрезе).

Шарнир герметичный содержит внутреннюю обойму 1, наружную обойму 2, уплотнение в виде V-образной манжеты 3, обес- 25 печивающей герметичность шарнира со стороны движения жидкости, шарики 4, наплавленные слои 5 и 6, выполненные в виде сопряженных участков криволинейных 7 и прямолинейных 8 поверхностей.,

Шарнир герметичный работает следующим образом.

При применении шарнира, например в сливо-наливных устройствах, его обоймы привариваются к трубам. При приложении момента к наружной 2 или внутренней 1 35 обоймам они вращаются одна по отношению к другой на необходимый угол, обеспечивая . поворот труб в горизонтальной и вертикальной плоскостях при полной герметичности процесса слива-налива.

Нанесение наплавляемого слоя из мате- ° риала повышенной твердости технологически значительно проще, поскольку технология нанесения наплавки состоит из известных режимов и технологических приемов: заранее вытачивается в теле обоймы канав- 45 ка, по форме и размерам соответствующая форме и размерам наплавляемого слоя, затем наносится слой металла с помощью установки для автоматической наплавки электродом, чем обеспечивается высокая производительность.

Сложная форма наплавленного слоя объясняется следующими обстоятельствами: в радиальном шарнире преобладающей является радиальная нагрузка, в связи с чем

толщина наплавленного слоя должна, быть максимальной в точке воздействия упомянутой радиальной нагрузки, т.е. в точке касания шариков и беговой дорожки. При эксплуатации в определенных условиях, например, при использовании в сливо-наливных устройствах, шарнир испытывает не только радиальную, но и осевую нагрузку, которая составляет 25-30% радиальной. В связи с этим в направлении осевой нагрузки толщина наплавленного слоя может быть меньше, составляя соответственно 25-30% от максимальной толщины наплавленного слоя.

Таким образом, соотношение максимальной И и минимальной В толщины наплавленного слоя составляет 3:1.

Эмпирическим путем выявлено, что наиболее оптимальной формой наплавленного слоя для получения вышеназванного соотношения максимальной и минимальной толщин является форма в виде .сопряженных участков криволинейных и прямолинейных поверхностей, расположенных под острым углом в диапазоне 37-42°. Эта же форма является оптимальной и с точки зрения технологии и экономики, так как получается качественный слой, поскольку отсутствуют непровары и минимально расходуется наплавляемый материал.

Технико-экономический эффект от использования шарнира герметичного состоит в повышении технологичности и надежности конструкции.

Формула изобретения

Шарнир герметичный, содержащий две обоймы, между которыми расположены шарики, уплотнение, наплавленный слой из материала повышенной твердости на беговых дорожках, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности соединения, наплавленный слой выполнен в виде сопряженных участков криволинейных и прямолинейных поверхностей, причем прямолинейные поверхности расположены под острым углом, а максимальная и минимальная толщины наплавленного слоя находятся в соотношении 3:1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Патент США № 3336057, кл. 285-276, 1967 (прототип).