Герметизирующее устройство
SEALING DEVICE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к герметизации различных узлов, которые должны быть герметичны при длительном хранении, а затем при поступлении в них рабочего тела герметизирующие устройство при достижении определенного давления должно вскрыться.
Известна конструкция герметизирующего устройства трубопровода, содержащее вставку с кольцевым выступом, образованным сужающимся и расширяющимся в продольном сечении участками, заглушку, выполненную из эластичного материала и со своего торца, прилегающего к расширяющемуся участку выступа, снабжена коническим уступом, при этом в выступе со стороны конического уступа заглушки выполнено глухое центральное отверстие (патент №1753177, РФ, кл. F16L 55/11, 1990 г.)
При испытаниях были обнаружены следующие недостатки.
В конструкциях трубопроводов, установленных в месте изменяющейся области высокого давления не всегда можно выполнять вставку с кольцевым выступом, образованным сужающимся и расширяющимся в продольном сечении участками, так как заглушка может сработать в противоположную сторону, также при работе на горячем газе применение заглушек из эластичного материала затруднено из-за возможности деструкции заглушки.
Задачей изобретения является повышение надежности работы, а именно обеспечение герметичности и гарантированного вылета заглушки.
Указанная задача решается так, что в герметизирующем устройстве трубопровода, установленном в месте изменяющейся области высокого давления, содержащем вставку с кольцевым выступом, образованным коническим в продольном сечении участком, заглушку из эластичного материала, установленную внутрь вставки, контактирующую своими боковыми стенками с внутренними стенками кольцевого выступа и снабженную со стороны герметизируемой полости коническим уступом, в котором выполнено глухое цилиндрическое отверстие, а с другой стороны снабженную приливом, имеющим коническую поверхность, контактирующую с коническим участком вставки, заглушка выполнена комбинированной, запорная часть заглушки, контактирующая с цилиндрическим участком кольцевого выступа вставки, выполнена из эластичного материала с цилиндрическим участком, диаметр которого превышает диаметр герметизируемого цилиндрического участка кольцевого выступа вставки, прилив заглушки выполнен из эрозионостойкого прессматериала, и снабжен глухим центральным отверстием в которое установлена на адгезионном составе запорная часть заглушки из эластичного материала, длина цилиндрического участка заглушки, выступающего над приливом, превышает длину герметизируемого цилиндрического участка кольцевого выступа вставки, а угол раскрытия конического участка кольцевого выступа вставки превышает угол раскрытия конического прилива заглушки, выполненного из эрозионостойкого прессматериала, на 1-4°.
На фиг. 1 приведена конструкция герметизирующего устройства.
На фиг. 2 приведена конструкция заглушки.
На фиг. 3 приведен в увеличенном масштабе контакт прилива заглушки со вставкой.
На фиг. 4 приведен вариант исполнения конструкции заглушки.
Герметизирующие устройство (фиг. 1) содержит вставку 1 с кольцевым выступом 2, образованным коническим и цилиндрическим в продольном сечении участками 3, 4, заглушку 5, запорная часть 6 которой выполнена из эластичного материала, установлена внутрь вставки 1 и контактирует своими боковыми стенками с внутренними стенками кольцевого выступа 2 по цилиндрическому участку 4. Заглушка 5 со стороны герметизируемой полости снабжена коническим уступом 7, в котором выполнено глухое цилиндрическое отверстие 8, а с другой стороны снабжена приливом 9, имеющим коническую поверхность, контактирующую с коническим участком 3 кольцевого выступа 2 вставки 1. Заглушка 5 выполнена с цилиндрическим участком 10 длиной - L1 (фиг. 2), превышающим длину L2 (фиг. 1) герметизируемого цилиндрического участка 4 кольцевого выступа 2 вставки 1. Диаметр Ф1 цилиндрического участка 10 заглушки 5 превышает диаметр Ф2 герметизируемого цилиндрического участка 4 кольцевого выступа 2 вставки 1. Глухое цилиндрическое отверстие 8 конического уступа 7 продлено, как минимум, на всю длину цилиндрического участка 4 заглушки 5. Прилив 9 заглушки 5, выполненный из эрозионостойкого прессматериала, снабжен глухим центральным отверстием 11, в которое на адгезионном составе установлена запорная часть 6 из эластичного материала заглушки 5
На фиг. 3 приведен увеличенный масштаб контакта прилива 9 заглушки 5 и кольцевого выступа 2 вставки 1 по коническому участку 3.
На фиг. 4 показан вариант исполнения заглушки 5, когда прилив 9 со стороны, противоположной части заглушки 5 из эластичного материала, снабжен теплозащитным покрытием 12. При этом теплозащитное покрытие 12 установлено заподлицо с конической поверхностью прилива 9.
Герметизирующие устройство собирается следующим образом.
Заглушка 5 (фиг. 2), благодаря тому, что выполнена из эластичного материала и со стороны герметизируемой полости снабжена коническим уступом 7, легко устанавливается в цилиндрическое отверстие кольцевого выступа 2 вставки 1. Благодаря тому, что заглушка 5 выполнена с цилиндрическим участком 10, как минимум, равным длине герметизируемого цилиндрического участка 4 кольцевого выступа 2, а диаметр Ф1 цилиндрического участка 10 заглушки 5, превышающим диаметр Ф2 герметизируемого цилиндрического участка 4 кольцевого выступа вставки 1, обеспечивает герметичность установки заглушки 5.
Выполнение глухого цилиндрического отверстия 8 конического уступа 7 продленного, как минимум, на всю длину цилиндрического участка 10 заглушки 5 обеспечивает снижение давления срабатывания заглушки 5, оно подбирается опытным путем и зависит от диаметра Ф2 герметизируемого цилиндрического участка 4 кольцевого выступа 2 вставки 1, диаметра Ф1 цилиндрического участка 10 заглушки 5 и диаметра ФЗ глухого цилиндрического отверстия 8.
Выполнение прилива 9 из эрозионостойкого прессматериала, обладающего более высокими прочностными характеристиками, в условиях, когда необходимо обеспечить работоспособность заглушки 5 если со стороны, противоположной герметизируемой полости, находится высокотемпературный газ под давлением, обеспечивает надежность работы герметизирующего устройства за счет исключения под действием давления продавливания заглушки 5 внутрь герметизируемой полости.
Выполнение угла β° раскрытия конического участка 3 кольцевого выступа вставки 1 превышающим угол α° раскрытия конического прилива 9 заглушки 5, выполненного из эрозионостойкого прессматериала, на угол ω=1-4° (фиг. 3) обеспечивает снижение усилия, поджимающего заглушку 5 со стороны, противоположной герметизируемой полости, т.к. давление действует на прилив 9 с обеих сторон и обеспечивает снижение давления вылета заглушки 5. Увеличение угла  не имеет смысла и может привести к появлению вихревых течений, что может привести к значительному прогреву прилива 9.
Когда со стороны, противоположной герметизируемой полости, находится высокотемпературный газ под давлением, а срабатывание заглушки 5 должно происходить при незначительном давлении, то это обеспечивается выполнением отверстия 8 глубиной, превышающей длину L2 цилиндрического участка 4 кольцевого выступа 2.
Снабжение заглушки 5 (фиг. 4) теплозащитным покрытием 12 со стороны, противоположной герметизируемой полости, обеспечивает дополнительную тепловую защиту прилива 9 и всей заглушки 5.
Установка заглушки 5 на смазке по цилиндрическому участку 4 вставки 1 обеспечивает упрощение сборки и снижение давления вылета заглушки 5.
В процессе работы герметизирующего устройства газ, имеющий высокую температуру и давление, поступает в противоположную полость за заглушкой 5, а благодаря тому, что прилив 9 выполнен из эрозионостойкого прессматериала и дополнительно снабжен теплозащитным покрытием 12 не происходит деструкция заглушки 5 и соответственно преждевременное ее вскрытие.
При подаче давления в герметизируемую полость заглушка 5 гарантированно вылетает, так как конструкция прилива 9, описанная выше препятствует залипанию заглушки 5.
Таким образом, как сказано из вышеизложенного, повышается надежность работы герметизирующего устройства при работе, когда со стороны, противоположной герметизируемой полости, находится высокотемпературный газ под давлением.