УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ С УПРУГОЙ КРОМКОЙ
SEALING CONNECTION WITH ELASTIC EDGE

Изобретение относится к уплотнительной технике и предназначено для уплотнительных устройств систем и агрегатов, работающих в широком диапазоне температур и давлений, например, в области ракетно-космической техники. В частности, в разъемных соединениях по линии заправки ракеты-носителя жидкими кислородом, водородом и гелием.
Известно уплотнительное устройство, содержащее запорный сферический элемент, контактирующий по кромке тонкостенного кольца, и имеющее дублированное уплотнение алюминиевой прокладкой (А.С. СССР №804985).
Известно также уплотнительное устройство, содержащее сильфонный элемент с уплотнительными кромками и дублирующей прокладкой (патент США №3617075).
Недостатками вышеуказанных устройств являются их сложность и то, что для обеспечения герметичности требуются значительные силы герметизации, равномерно распределенные по контуру устройств.
Известно уплотнительное соединение (патент RU №2129681), содержащее запорный орган, установленный с возможностью взаимодействия с тонкостенной оболочкой, упруго деформирующейся при их контакте.
Недостатком этого соединения является зависимость от величины воспринимаемого усилия, которое меняется в процессе эксплуатации. В этом случае контакт по поверхности переходит в контакт по линии, что лишает уплотнительное соединение заявленного преимущества.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому уплотнению является, выбранное в качестве прототипа клапанное устройство с дублированными упругими кромками, выполненное в виде тонкостенных цилиндрических оболочек (седел), контактирующих с жестким запорным коническим элементом, клапаном (Уплотнения и уплотнительная техника. Справочник. Под общей редакцией А.И.Голубева и Л.А.Кондакова. М.: Машиностроение 1986, стр.231, рисунки 7.9, г; б).
Уплотнение достигается за счет контакта запорного элемента с острыми кромками седел.
Недостатками известной конструкции являются: сложность изготовления двух концентрических уплотнительных кромок с жесткими требованиями по соосности, увеличенные габариты, масса и сила герметизации. Увеличение последней вызвано необходимостью создания упругих деформаций в двух тонкостенных седлах.
Задачей изобретения является упрощение конструкции, уменьшение габаритов, массы и силы герметизации, улучшение технологичности, повышение надежности герметизации при изменении условий эксплуатации.
к
c,
Поставленная задача достигается тем, что в уплотнительном соединении с упругой кромкой, содержащем жесткий сферический запорный орган с сильфонным элементом, установленным на тонкостенное упругое седло с ограничительным кольцом, контактирующая поверхность тонкостенного упругого седла выполнена вогнутой с радиусом кривизны, меньшим радиуса кривизны сферической уплотнительной поверхности жесткого сферического запорного органа, т.е. R>Rгде
к
R - радиус кривизны сферического запорного органа;
c
R - радиус кривизны контактирующей поверхности тонкостенного упругого седла.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено уплотнительное соединение с упругой кромкой в положении первоначального контакта жесткого сферического запорного органа с тонкостенным упругим седлом, т.е. в начале нагружения.
На фиг.2 - элемент А на фиг.1; рабочее положение уплотнительного соединения.
Уплотнительное соединение с упругой кромкой содержит жесткий сферический запорный орган 1 с сильфонным элементом, тонкостенное упругое седло 2 с герметизирующими кромками 3 и 4; ограничительное кольцо 5, предотвращающее разрушение упругой кромки при ее деформации.
Уплотнительное соединение с упругой кромкой работает следующим образом. При установке жесткого сферического запорного органа 1 на тонкостенное упругое седло 2 герметизация соединения осуществляется посредством их контакта по кромке 3. С увеличением давления уплотняемой среды возникает осевая сила, прижимающая жесткий сферический запорный орган 1 к тонкостенному упругому седлу 2. Тонкостенное упругое седло 2 деформируется, обеспечивая контакт жесткого сферического запорного органа 1 и с нижней кромкой 4 тонкостенного упругого седла 2, образуя второй уплотнительный барьер, что позволяет повысить надежность уплотнительного соединения.
Данное техническое решение обеспечивает упрощение конструкции, повышение надежности герметизации при изменении условий эксплуатации, уменьшение габаритов и массы, а также силы герметизации, улучшение технологичности и снижение трудоемкости изготовления.