УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ
PIPELINE CONNECTION DEVICE

Изобретение относится к космической технике, в частности к агрегатам гидравлических систем, и может использоваться в машиностроении.
Известно устройство для соединения трубопроводов (патент RU 2163989 C1, F16L 37/28), включающее в себя стационарный корпус с резьбой и сменный корпус с нажимной гайкой и установленными в корпусах штуцерами. В каждом штуцере закреплены клапаны, имеющие канавки с установленными в них уплотнительными элементами, выполненными в виде резиновых колец круглого сечения. Недостатком данной конструкции является то, что под действием давления при срабатывании происходит выдавливание уплотнительных элементов из канавок.
Наиболее близким техническим решением является устройство для соединения трубопроводов (патент RU 2155293 С2, F16L 37/28), включающее в себя стационарный и сменный корпуса, в которых имеются подпружиненные клапаны с установленными в канавках уплотнительными элементами. Недостатком данной конструкции является то, что под действием давления при срабатывании происходит выдавливание уплотнительных элементов из канавок.
Техническим результатом предлагаемой конструкции является исключение выдавливания уплотнительных элементов, установленных на клапанах в уплотнительных канавках.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для соединения трубопроводов, содержащем стыкуемые стационарный корпус и сменный корпус с размещенными в них клапанами с уплотнительными элементами, установленными в канавки клапанов, стягивающую гайку, размещенную на сменном корпусе, в канавках клапанов стационарного корпуса и сменного корпуса выполнены соединяющие внутренние подлости канавок с внутренней полостью состыкованных стационарного корпуса и сменного корпуса сквозные отверстия, количество и размер которых определяется из соотношения:
0
где S - суммарная площадь отверстий
пр
S - площадь проходного сечения. Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено устройство для соединения трубопроводов в состыкованном положении.
На фиг.2 изображен выносной элемент А, поясняющий возникающие действия при состыковке сменного и стационарного корпусов, в канавках клапанов которых отсутствуют отверстия.
На фиг.3 и 4 изображен выносной элемент А, поясняющий возникающие действия при состыковке сменного и стационарного корпусов, в канавках клапанов которых имеются отверстия.
Устройство для соединения трубопроводов состоит из корпуса стационарного 1 с установленным в нем неподвижным клапаном 2 и подпружиненной втулкой 3, корпуса сменного 4 с установленным в нем подпружиненным клапаном 5 и установленной на его наружной поверхности стягивающей гайкой 6, имеющей возможность вращения относительно корпуса сменного 4 без осевого перемещения.
На цилиндрической поверхности 7 подпружиненной втулки 3 установлен уплотнительный элемент 8, с которым взаимодействует поверхность 9 стационарного корпуса, а на торцевой поверхности 10 установлен уплотнительный элемент 11, с которым взаимодействует седло 12 сменного корпуса.
На конусообразной поверхности 13 неподвижного клапана 2 выполнена канавка 14, имеющая сквозное отверстие 15, соединяющее внутреннюю полость канавки 14 с внутренней полостью состыкованных стационарного и сменного корпусов 1 и 4, с установленным уплотнительным элементом 16 в виде резинового кольца.
На конусообразной поверхности 17 подвижного клапана 5 выполнена канавка 18, имеющая сквозное отверстие 19, соединяющее внутреннюю полость канавки 18 с внутренней полостью состыкованных корпусов 1 и 4, с установленным уплотнительным элементом 20 в виде резинового кольца.
На цилиндрической поверхности 21 сменного корпуса 4 установлен уплотнительный элемент 22, с которым взаимодействует поверхность 9 стационарного корпуса 1, а на торцевой поверхности 23 имеется седло 12 сменного корпуса 4, с которым взаимодействует уплотнительный элемент 11 стационарного корпуса 1.
Соединение трубопроводов осуществляется следующим образом.
Вращают стягивающую гайку 6, перемещая сменный корпус 4 внутрь стационарного корпуса 1, при этом происходит стыковка торцевой поверхности 23 сменного корпуса 4 с торцевой поверхностью 10 подпружиненной втулки 3 стационарного корпуса 1, а седло 12 сменного корпуса 4 деформирует уплотнительный элемент 11 подпружиненной втулки 3 стационарного корпуса 1, тем самым герметизирует стык.
пр
пр
раб
1
ynp
раб
2
2
раб
упр
2
1
1
2
раб
раб
2
2
2
yпp
раб
При дальнейшем перемещении сменного корпуса 4 внутрь стационарного корпуса 1 торец неподвижного клапана 2 упирается в торец подпружиненного клапана 5, отжимая его, при этом происходит открытие магистрали устройства для соединения трубопроводов, образуя зазор К. При полном открытии магистрали зазор К образует проходное сечение соединения трубопроводов S=dy, где S - площадь проходного сечения. Поток рабочего тела, движущегося под давлением Р, стремится выдавить резиновое кольцо 16 из канавки 14, так как со стороны выхода давление Р=0. Сила прижатия резинового кольца F равна упругой силе кольца F. Рабочее давление Р действует на резиновое кольцо (фиг.2) с силой F, которая рассчитывается по формуле F=P·S-F, где S - площадь резинового кольца. Значение действующей силы F превышает значение силы F что ведет к выдавливанию резинового кольца 16 из канавки 14 в зазор К (фиг.2), а при увеличении зазора К происходит вылет резинового кольца 16 из канавки 14. Выдавливание резинового кольца в зазор К при рабочем давлении происходит тем интенсивнее, чем больше величина зазора К и чем меньше твердость резины уплотнительного элемента. Чтобы устранить эффект выдавливания резинового кольца из канавки, нужно выполнить следующее условие сил: F≥F. Для этого выполняется сквозное отверстие 15 (возможно несколько) и тогда значение действующей силы F2 уменьшается, так как резиновое кольцо 16 приподнимается, образуя зазор Л (фиг.3), поток рабочего тела под давлением Р проходит через зазор Л и частично выходит через сквозное отверстие 15, что уменьшает давление Р и уменьшает силу F2, при этом, чем больше площадь сквозных отверстий, тем сила F меньше, и если площадь сквозных отверстий равна площади проходного сечения, то сила F=0. Задача сквозных отверстий 15 и 19 уменьшить силу F до величины, равной упругой силе резинового кольца. Под действием упругой силы F резиновое кольцо возвращается в исходное положение, образуя зазор К между кольцами и состыкованными корпусами, происходит выравнивание давлений на входе и выходе устройства Р=Р. Аналогично для уплотнительного элемента 20, установленного на конусообразной поверхности 17 подвижного клапана 5 с канавкой 18 выполняется сквозное отверстие 19 (возможно несколько отверстий). Подбор площади сквозных отверстий и их количество осуществляется по соотношению
Таким образом, исключается выдавливание уплотнительных элементов из канавок клапанов силой, возникающей от действия давления при увеличении зазора во время срабатывания за счет выравнивания давлений во внутренних полостях канавок и полостью состыкованных корпусов соединяющими их отверстиями и за счет упругой силы уплотнительного элемента, выполненного в виде резинового кольца, удерживающей резиновое кольцо на месте. Это позволяет многократное использование устройства.