ВСТАВНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
INSERT JOINT

Изобретение относится к вставному соединению, содержащему первый элемент, имеющий приемное отверстие, второй элемент, выполненный с возможностью вставки в приемное отверстие, фиксирующее устройство, окружающее по меньшей мере один из этих двух элементов, и по меньшей мере одно уплотнение.
Вставное соединение такого типа известно, например, из DE 3727858 C2. При помощи такого вставного соединения могут быть соединены друг с другом два шланга или трубопровода, причем первый элемент расположен на конце первого трубопровода, а второй элемент - на конце второго трубопровода. Соединение образуется в результате того, что второй элемент вставляется в первый элемент.
Уплотнение должно не допустить вытекания наружу текучей среды, текущей в соединенных трубопроводах. В особенности если текучая среда находится под повышенным давлением, нужно соответствующим образом задать параметры уплотнения. В известном соединении уплотнение образовано двумя уплотнительными кольцами круглого сечения, которые расположены в пазах по периметру второго элемента. В этом случае для соединения двух элементов нужно приложить относительно большое усилие, в основном для преодоления сил трения между уплотнением и внутренней поверхностью первого элемента.
В основе изобретения лежит задача обеспечить хорошую герметичность при небольших усилиях соединения.
Эта задача решается тем, что во вставном соединении описанного выше типа уплотнение расположено внутри на фиксирующем устройстве, первый элемент и второй элемент имеют обращенные друг к другу торцевые участки, а уплотнение расположено между этими торцевыми участками.
При таком выполнении герметичность уплотнения обеспечивается благодаря тому, что оно взаимодействует с обоими торцевыми участками. Поэтому силы трения, которые возникают при соединении двух элементов, могут быть небольшими. А именно не требуется, чтобы уплотнение было расположено между двумя элементами с соответствующим предварительным напряжением в радиальном направлении. Благодаря тому, что уплотнение расположено внутри на фиксирующем элементе, достигается дополнительное преимущество, состоящее в том, что уплотнение получает определенную защиту, когда элементы не соединены. Хотя повреждение из-за неправильных действий снаружи не исключено, но поскольку уплотнение находится внутри фиксирующего элемента, это повреждение все же маловероятно.
Уплотнение предпочтительно имеет в сечении две манжеты, каждая из которых прилегает к соответствующему торцевому участку. Свободные концы обеих манжет находятся на определенном расстоянии друг от друга в направлении вставки и, таким образом, образуют полость, в которую может проникать текучая среда, когда второй элемент вставлен в первый. Под действием давления текучей среды манжеты прижимаются к соответствующим им торцевым участкам. Чем больше давление текучей среды, тем сильнее прижимаются манжеты к торцевым участкам, так что герметичность возрастает с увеличением давления внутри элементов. Опыты показали, что такое уплотнение является абсолютно герметичным при давлении вплоть до 36 бар. Кроме того, благодаря манжетам усилия, которые требуются для соединения элементов, могут быть небольшими, даже когда торцевые участки входят в контакт с уплотнением и при необходимости его немного деформируют. Манжета, которая держится только на одном конце, деформируется сравнительно легко.
Манжета, прилегающая к торцевому участку первого элемента, предпочтительно образует с периферийной поверхностью второго элемента путь для протечки текучей среды. Если предусмотрен путь для протечки, то текучая среда может проникать из внутренней полости каждого из элементов в пространство между манжетами, чтобы прижимать их к соответствующим торцевым участкам. Наличие пути для протечки позволяет также уменьшить силы трения между уплотнением и вторым элементом.
Предпочтительно, чтобы обе манжеты образовывали вместе с периферийной поверхностью второго элемента путь для протечки. В этом случае уплотнение получается симметричным в осевом направлении, что облегчает изготовление, а направление, в котором вставляются два элемента, уже не играет большой роли.
Внутренние в радиальном направлении стороны манжет предпочтительно находятся на заданном расстоянии от периферийной поверхности. То есть специально предусмотрено, что уплотнение не касается периферийной поверхности второго элемента. Благодаря этому исключается трение между ними при вставке второго элемента. Тем самым, во-первых, уменьшаются усилия соединения и, во-вторых, опасность повреждения уплотнения при вдвигании второго элемента в первый. Кроме того, благодаря наличию указанного расстояния уменьшается риск прилипания уплотнения к периферийной поверхности второго элемента, что затруднило бы демонтаж.
Также выгодно, чтобы по меньшей мере одна манжета имела обращенную к соответствующему торцевому участку наружную сторону, форма которой соответствует форме торцевого участка. При этом абсолютного соответствия не требуется, достаточно, чтобы форма торцевого участка приблизительно соответствовала форме манжеты. Поэтому манжета не должна сильно деформироваться, чтобы прилегать по поверхности к торцевому участку. Благодаря этому даже при небольшом давлении достигается достаточная герметичность.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна манжета имела по существу постоянную толщину. Благодаря этому эта манжета может деформироваться по существу равномерно по своей длине под действием давления, которое имеет место в пространстве между двумя манжетами, и можно обеспечить, чтобы она также равномерно прилегала по своей длине к соответствующему торцевому участку. Чем больше эта длина, т.е. длина уплотнения, тем лучше герметичность.
Обе манжеты предпочтительно отходят от общей базовой области. Таким образом, для обеих манжет получается как бы общий шарнир, вокруг которого они могут поворачиваться. Это выгодно в случае, если при соединении двух элементов желательно иметь небольшой зазор.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна манжета была выпуклой. Торцевой участок, соответствующий этой манжете, тоже выпуклый. Таким образом, манжета имеет форму части тора. Путем подачи давления в пространство между двумя манжетами можно обеспечить прилегание по поверхности наружной стороны манжеты к соответствующему ей торцевому участку. Как альтернатива, манжеты могут быть расположены друг относительно друга в виде буквы V или трапеции.
Фиксирующее устройство предпочтительно выполнено отдельным от первого и второго элементов. То есть фиксирующее устройство образует третий элемент. Оно может быть снабжено средствами, которые сцепляются с обоими элементами с обеспечением их совместной фиксации в осевом направлении. Если фиксирующее устройство выполнено в виде отдельного элемента, то имеются широкие возможности изготовления уплотнения независимо от каждого из элементов.
Предпочтительно, чтобы уплотнение было неразъемно соединено с фиксирующим устройством, например уплотнение может быть приклеено, вплавлено или приварено к фиксирующему устройству. Оно может быть также изготовлено литьем вместе с фиксирующим элементом, и в этом случае оно будет выполнено как одно целое с фиксирующим элементом.
Альтернативно уплотнение может быть соединено с фиксирующим элементом с геометрическим замыканием. Например, фиксирующее устройство может иметь паз, в который вкладывается или вставляется уплотнение.
Уплотнение предпочтительно имеет основание, окружающее первый и второй элементы. Основание имеет две функции. Во-первых, оно служит для удерживания уплотнения на фиксирующем элементе. Во-вторых, оно образует направляющую для двух элементов, когда они вставляются один в другой.
Между уплотнением и его основанием предпочтительно расположена перемычка, которая находится на расстоянии от по меньшей мере одного торцевого участка. Благодаря этому обеспечена возможность прилегания манжет уплотнения к соответствующим торцевым участкам.
В дальнейшем со ссылками на чертежи описан предпочтительный вариант осуществления изобретения. На чертежах
фиг.1 изображает разрез вставного соединения и
фиг.2 - фрагмент II фиг.1.
Вставное соединение 1 содержит первый элемент 2 с приемным отверстием 3 и второй элемент 4 с патрубком 5, который вставлен в приемное отверстие 3. Фиксирующее устройство 6 окружает первый элемент 2 и второй элемент 4. Фиксирующее устройство 6 содержит средства (не показаны), при помощи которых первый элемент 2 и второй элемент 4 совместно фиксируются в осевом направлении в показанном на чертежах положении. В дальнейшем, когда указывается направление (осевое или радиальное), имеется в виду направление относительно оси 7.
Фиксирующее устройство содержит первый упор 8, до которого в него может вставляться первый элемент 2, и второй упор 9, до которого в него может вставляться второй элемент 4.
Уплотнение 10 расположено с внутренней в радиальном направлении стороны на фиксирующем элементе 6. Уплотнение 10 имеет основание 11, соединенное с фиксирующим устройством 6, например, приклеенное или приваренное к нему. В принципе, здесь допустимо любое неразъемное соединение. Уплотнение 10 вместе с основанием 11 может быть также выполнено как одно целое с фиксирующим устройством 6. Например, фиксирующее устройство 6 и уплотнение 10 можно изготавливать из одного и того же эластомера и отливать оба эти элемента в форме для литья под давлением, причем эластомер для уплотнения 10 применяется без отвердителя.
Альтернативно уплотнение 10 вместе со своим основанием 11 может быть соединено с фиксирующим устройством 6 с геометрическим замыканием. В этом случае основание 11 уплотнения выполнено несколько короче в осевом направлении, а фиксирующее устройство имеет паз для приема основания 11.
Уплотнение 10 соединено со своим основанием 11 через перемычку 12. Оба элемента 2, 4 отстоят в осевом направлении от перемычки 12 на небольшое расстояние 13, которое определяется упорами 8, 9.
Как видно на фиг.2, между патрубком 5 и приемным отверстием 3 предусмотрен зазор 14, через который из внутренней полости 15 второго элемента 4 или первого элемента 2 может проникать, вплоть до уплотнения 10, текучая среда.
Уплотнение 10 имеет две манжеты 16, 17, отходящие от перемычки 12, т.е. перемычка 12 образует общую базовую область для обеих манжет 16, 17.
Первый элемент 2 имеет первый торцевой участок 18, а второй элемент 4 - второй торцевой участок 19. Оба торцевых участка 18, 19 расположены в осевом направлении друг против друга, и между ними находится уплотнение 10. Когда элементы 2, 4 вставляются в фиксирующее устройство 6, манжеты 16, 17 прилегают с небольшим предварительным напряжением к двум торцевым участкам 18, 19. Так как манжеты 16, 17 закреплены на перемычке 12 лишь с одной стороны, они могут несколько деформироваться, причем для их деформации не требуется значительного усилия.
Каждая манжета 16, 17 расположена на расстоянии 20 от периферийной стенки 21 патрубка 5 второго элемента 4, т.е. уплотнение 10 не прилегает двумя своими манжетами 16, 17 к периферийной стенке 21 патрубка 5. Поэтому при вдвигании второго элемента 4 в фиксирующий элемент 6 или в первый элемент 2 между ними и уплотнением 10 не возникает сил трения, которые нужно было бы преодолеть для осуществления соединения, и усилия соединения будут небольшими.
Манжеты 16, 17 вместе со вторым элементом 4, точнее с его патрубком 5, ограничивают полость 22, в которую через зазор 14 может проникать текучая среда. Благодаря расстоянию 20 образуется намеренно созданный путь для протечки, по которому текучая среда может проникать в полость. Под действием давления текучей среды в полости 22 манжеты 16, 17 прижимаются к соответствующим торцевым участкам 18, 19. Чем больше давление в полости 22, тем больше силы, с которыми манжеты 16, 17 прижимаются к торцевым участкам 18, 19, а чем больше эти силы, тем лучше герметичность. Установлено, что такое уплотнение является герметичным для давления вплоть до 36 бар. Расстояние 20 на фиг.2 преувеличено. Как правило, достаточно сделать его менее 1 мм, так что образуется максимально большая длина уплотнения.
Оба торцевых участка 18, 19 выполнены вогнутыми. Наружные стороны обеих манжет 16, 17 имеют соответствующую выпуклость, причем эти выпуклость и вогнутость не обязательно должны точно соответствовать друг другу. Однако определенное соответствие должно быть, чтобы манжеты 16, 17 прилегали к торцевым участкам 18, 19 по возможно большей поверхности.
Манжеты 16, 17 имеют примерно постоянную толщину и поэтому под действием давления в полости 22 они по существу равномерно прижимаются к торцевым участкам 18, 19.
Вместо криволинейного выполнения манжет 16, 17 они могут быть выполнены прямолинейными или в форме многоугольника. Например, манжеты 16, 17 могут быть расположены под углом друг к другу, в виде буквы V или трапеции. Но в любом случае необходимо, чтобы при подаче давления в полость 22 они прижимались к торцевым участкам 18, 19 с достаточной силой.
На чертежах показано, что фиксирующее устройство 6 выполнено отдельным от обоих элементов 2, 4. Однако оно может быть жестко соединено с одним из двух элементов 2, 4, но в этом случае установка уплотнения 10 несколько усложняется.
Уплотнение 10 показано на чертежах только в разрезе. Однако понятно, что в данном варианте уплотнение 10 выполнено в виде наружной, в радиальном направлении, половины тела, имеющего форму тора.