ГЕРМЕТИЧНАЯ ЗАСТЕЖКА ДЛЯ ЕМКОСТЕЙ ПОД ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ
HERMETIC CLAPPER FOR PRESSURED VESSELS

Область техники
Изобретение относится к герметичным разъемным соединениям, используемых в гибких оболочках емкостей, находящихся под избыточным давлением газа или жидкости, и может найти применение в герметичных барокамерах, изолирующих камерах биологической и химической защиты, аэростатах и т.п.
Уровень техники
Известен гибкий герметичный разъем для емкостей с избыточным давлением, содержащий внутреннюю и наружную застежки-молнии с размещенными между ними герметизирующими элементами (мембраной и ножом) (патент SU 730343 F1). Мембрана изготавливается из тонкого упругого материала и может работать только на растяжение. Нож герметизации выполнен из более жесткого упругого материала и может воспринимать сжимающие усилия. Уплотнение происходит за счет натягивания эластичной растяжимой мембраны при закрывании молнии на ответный нож, имеющий форму тонкостенного цилиндра, образующая которого проходит через середину мембраны и в начальный момент перпендикулярна ее плоскости. При этом избыточное давление используется для дополнительного прижатия мембраны к ножу.
Недостатком этой конструкции является малая площадь соприкосновения уплотняющих элементов, которая усугубляется тем, что при малой разнице давления между емкостью и внешней средой дополнительная прижимная сила мембраны к ножу будет мала, и герметичность соединения будет обеспечиваться только за счет эластичности мембраны.
Известно также гибкое деформируемое герметичное устройство, содержащее внутреннюю и наружную застежку-молнию с размещенными между ними упруго деформируемыми уплотнительными элементами герметизации, включающие в себя цилиндрические оболочки, закрепленные по всей длине устройства, образованные гибким листом из пластмассы на основе синтетической смолы (патент GB2094396A). Герметичное уплотнение происходит за счет прижатия друг к другу двух деформируемых уплотнительных элементов.
Недостатком данного изобретения является малая площадь соприкосновения упругих деформируемых уплотнительных элементов герметизации и значительные усилия при закрытии застежки.
Известна также герметичная застежка, содержащая внешнюю и внутреннюю застежку-молнию с размещенными между ними наполняемой трубкой и U-образной оболочкой. Трубка изготавливается из резины или из другого гибкого материала. Оболочка изготавливается из резины или из другого материала с водо- и газонепроницаемыми свойствами (патент US 102570). Герметичное уплотнение происходит при закрытии застежек-молний за счет плотного прилегания оболочки к трубке и последующим наполнением трубки воздухом или другой средой под давлением.
Для создания наилучшей герметичности необходимо производить разглаживание боковых стенок U-образной оболочки во избежание образования складок, что является недостатком такой молнии.
Известна также водонепроницаемая молния, содержащая две ленты, скрепленные друг с другом зубцами и уплотнительной кромкой на обеих лентах и блокирующим элементом (патент WO 2011089588А1). Герметичное уплотнение происходит при закрывании застежки за счет соединения уплотнительной кромки и прижатия ее к блокирующим элементам.
Недостатком данного изобретения является высокая стоимость и сложность изготовления изделия. Так же данное изделие ограничено по значению избыточного давления, которое оно может выдержать.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является герметичная молния, содержащая внутреннюю и наружную застежки-молнии с размещенным между ними уплотняющим элементом (патент WO 2017193208A1).
Уплотняющий элемент представляет собой наполняемый уплотнительный элемент в виде баллона. Поступление воздуха в баллон происходит через трубку, которая комплектуется уплотнительным клапаном для поддержания давления воздуха внутри уплотнительного элемента. Уплотнение происходит за счет наполнения уплотнительного элемента.
Описанный способ принят за прототип изобретения.
Недостатками прототипа являются подача воздуха в баллон через трубку человеком. Возможность использования только в одежде. Недостаточное поверхностное соприкосновение наполненного баллона и застежек-молний.
Задачей изобретения является создание застежки, предназначенной для быстрого и многократного открытия/закрытия оболочек, находящихся под избыточным давлением и обеспечивающей необходимый уровень герметичности.
Задача изобретения решается тем, что для застежки молнии предложен уплотняющий элемент, состоящий из двух симметричных наполняемых баллонов и молний-застежек, смещенных от оси симметрии в сторону прикрепления баллона к изделию.
Сущность изобретения заключается в использовании в качестве уплотняющего элемента двух симметричных наполняемых элементов, закрепленных на противоположных сторонах застежки и располагающихся друг над другом, а также двух застежек-молний, находящихся под- и наднаполняемыми элементами и смещенных от оси симметрии в сторону крепления баллонов к герметизируемой оболочке.
Изобретение поясняется рисунками 1 и 2.
На Рис. 1 изображен общий вид разъема в состыкованном виде, с наполненными газом баллонами.
Верхний и нижний уплотнительные элементы (3), внешняя (1) и внутренняя (2) застежки-молнии, внутренний объем застежки (4), герметизируемая оболочка (5).
На Рис. 2 изображен разрез наполненных газом уплотнительных элементов (3) с износостойкими вставками (6).
Уплотнительные наполняемые элементы (3) в поперечном сечении имеют форму вытянутой и изогнутой капли и представляют из себя два баллона, расположенные между застежками-молниями (1, 2), и имеют длину, равную или немного превышающую длину молний, и изготовлены из газонепроницаемого материала. Одна из продольных сторон каждого баллона герметично закреплена между соответствующими наружными и внутренними частями застежек-молний (3), в свою очередь герметично соединенных с разъединяемыми частями герметизируемой оболочки (5). Элементы уплотнения (наполняемые баллоны) располагаются таким образом, чтобы кратчайший путь, проходимый газом через негерметичные соединения застежек-молний, был максимальным. Также для увеличения этого пути застежки-молнии (1, 2) расположены со сдвигом относительно продольной оси застежки. Взаимное расположение наполняемых элементов фиксируется на этапе изготовления застежки. Для герметизации оболочки необходимо застегнуть внутреннюю застежку-молнию (2), предварительно расправить элементы уплотнения (3) и застегнуть внешнюю застежку-молнию (1). По мере подачи избыточного давления в наполняемые элементы уплотнения (3) они окончательно расправляются и принимают форму как на рис. 1, прижимаясь друг к другу и внутренним поверхностям молний-застежек (1, 2), образуя большую поверхность соприкосновения. Максимальная герметичность застежки достигается при наполнении газом герметизируемой оболочки (5).
Для увеличения ресурса части наполняемых уплотнительных элементов в местах непосредственного соприкосновения с механическими частями застежек-молний могут иметь дополнительное покрытие из материалов, стойких к истиранию. (6)
Предложенная конструкция малочувствительна к возможным деформациям. Прижатие верхнего и нижнего уплотнительных элементов, а, следовательно, и герметичность при изгибах разъема не нарушается. Поскольку верхний и нижний уплотнительные элементы изначально не наполнены газом, то усилия на закрытие молнии незначительны. Предварительное наполнение газом уплотнительных оболочек уменьшает вероятность образование складок на них, тем самым увеличивая плотность прилегания и герметичность соединения частей застежки.
Для упрощения конструкции застежки можно уплотнительные элементы (3) для подачи давления в них соединить с общим внутренним объемом герметизируемой емкости (5), исключив из конструкции отдельные пневмопроводы для предварительной подкачки наполняемых уплотнительных элементов. Газ в наполняемые элементы (3) будет поступать по мере накачивания основного объема (5), и они примут свою форму за счет перепада давления, который образуется внутри застежки (4).
Источники информации:
1 Патент СССР №730343.
2 Патент Соединенное Королевство №2094396А.
3 Патент США №102570.
4 Патент WO 2011089588 А1.
5 Патент WO 2017193208 А1.