Быстроразъемное соединение трубопроводов
QUICK-DETACHABLE CONNECTION OF PIPELINES

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, касается разъемных соединений трубопроводов и может найти применение в различных гидросистемах самоходных машин, например в системах смазки, охлаждения, подключения дополнительных машин и механизмов.
Известна «Быстроразъемная муфта» RU 2118734 С1 (заявка 97105908 от 11.04.1997 г., опубл. 10.09.1998 г. МПК F16L 37/28), содержащая полумуфты, клапан с узлом привода и механизм стопорения полумуфт, включающий набор шариков, расположенных в сепараторе и канавках и поджатых пружиной. Узел привода клапана выполнен в виде штоков, установленных по обе стороны клапана в направляющих, пружины, размещенной на одном из штоков со стороны полумуфты, предназначенной для соединения с источником давления, и рассекателя потока, установленного в ответной полумуфте и опертой на торце другого штока, при этом пружина механизма стопорения полумуфт выполнена в виде ленточного разрезного кольца.
Наиболее близким по технической сущности является «Быстроразъемное соединение трубопроводов» RU 2343332 С1 (заявка 2007115722 от 25.04.2007 г., опубл. 10.01.2009 г. МПК F16L 37/00), содержащее охватываемую и охватывающую полумуфты и устройство для их соединения и разъединения, а каждая из полумуфт снабжена средством для присоединения трубопровода, каналом для подачи рабочей жидкости, симметричным оси полумуфты, и цилиндрической и конической расточками корпуса, размещенным в канале, подпружиненным клапаном с боковыми окнами для прохода рабочей жидкости, а также с коническим затворным элементом, форма которого соответствует форме конической расточки корпуса, и с уплотнительным кольцом, размещенным в канавке в зоне примыкания затворного элемента к конической расточке корпуса и ограничителем хода клапана. Клапан выполнен в виде пустотелой втулки со ступенчатой с уменьшением диаметра ступеней в направлении конической расточки корпуса внешней поверхностью. Ступень с наибольшим диаметром расположена в цилиндрической расточке корпуса с поперечной стенкой, снабженной центральным отверстием, с цилиндрической расточкой со стороны конического затворного элемента, у которой диаметр и глубина приняты из условия возможности размещения уплотнительного кольца внутри полости расточки и которая сообщена с полостью цилиндрической расточки корпуса. Затворный элемент снабжен направляющим хвостовиком, установленным в центральном отверстии поперечной стенки с возможностью осевого перемещения относительно втулки. Боковые окна выполнены в зоне втулки, примыкающей к его поперечной стенке. Они также сообщены с кольцевым зазором между внутренней поверхностью цилиндрической расточки корпуса и наружной поверхностью ступени втулки, соединенным с конической расточкой корпуса. В полости втулки, соосно с ней, установлена колпачковая шайба с центральным отверстием в дне, в котором размещен конец направляющего хвостовика, при этом один торец упомянутой пружины опирается на колпачковую шайбу, в которой выполнены отверстия для сообщения полости цилиндрической расточки корпуса с боковыми окнами втулки. Отношение глубины расточки втулки к величине ее хода составляет 1,3…1,5. Ограничитель хода втулки выполнен в виде кольцевого уступа цилиндрической расточки корпуса полу муфты.
Полость расточки втулки сообщена с полостью цилиндрической расточки корпуса посредством выполненных в поперечной стенке втулки отверстий. Кроме того, полость расточки втулки сообщена с полостью цилиндрической расточки корпуса посредством продольных канавок, выполненных на направляющем хвостовике. Корпус каждой полумуфты со стороны упомянутой цилиндрической расточки снабжен примыкающей к ней дополнительной цилиндрической расточкой меньшего диаметра с образованием уступа, служащего опорой для другого торца пружины.
Недостатками известных устройств являются протекание жидкости во время разъединения полумуфт. Причиной этого является наличие полости во внутренней части охватывающей полумуфты, которое приводит к скапливанию жидкости до полной расстыковки полумуфт. Провисание шариков замкового механизма во внутреннюю часть охватывающей муфты понижает скорость сцепления. Снижение скорости разъединения происходит за счет того, что в процессе разъединения двух полумуфт участвуют две пружины, а затворные элементы полумуфт имеют маленькую площадь соприкосновения.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение протекания капель жидкости наружу во время стыковки-расстыковки полумуфт.
Сущность предлагаемого быстроразъмного соединения трубопроводов состоит из охватываемой и охватывающей полумуфт и устройства для их соединения и разъединения, а каждая из полумуфт выполнена из штуцера со средством для присоединения трубопроводов для подачи рабочей жидкости, симметричным осям полумуфт, размещенным в канале подпружиненным клапаном и уплотнительных колец, размещенных внутри корпуса.
Новым в предлагаемом устройстве является выполнение в каждой полумуфте между штуцером и корпусом установлено уплотнительное кольцо, а внутри охватываемой полумуфты установлена втулка с отверстиями для прохода рабочей жидкости, с расположенной в ней пружиной, один из торцов которой упирается во внутреннюю поверхность клапана, выполненного с хвостовиком, торцевая часть которого входит во внутреннее отверстие втулки. Другой торец пружины входит во внутреннее отверстие втулки. Внутри корпуса охватывающей полумуфты установлен держатель с отверстиями для прохода жидкости, в котором закреплен с возможностью разъема стержень с проточкой для уплотнительного кольца, кроме того внутри корпуса охватывающей полумуфты установлена подпружиненная гильза и подпружиненный стакан, который подвижно установленный внутри держателя. С наружной стороны корпуса охватывающей полумуфты установлено устройство для соединения и разъединения полумуфт.
Устройство соединения и разъединения полумуфт выполнено в виде корпуса с коническими отверстиями, в которых расположены шарики, опирающиеся на гильзу, а также фиксатор, возвратная пружина и стопорное кольцо.
В расстыкованном состоянии внутренние торцевые поверхности полумуфт образовывают внешнюю закрытую плоскость.
Кроме того, клапан охватываемой муфты содержит ловитель, а стержень охватывающей втулки содержит глухое отверстие для ловителя.
На фиг. 1 представлен общий вид в разрезе быстроразъемного соединения в соединенном состоянии.
На фиг. 2 представлена охватываемая полумуфта.
На фиг. 3 - охватывающая полумуфта.
Быстроразъемное соединение, пример которого приведен на фиг. 1, содержит установленные на концах линий жидкостных или воздушных связей - трубопроводов, рукавов (не показаны), концентрично друг другу охватываемую 1 и охватывающую 2 полумуфты и уплотнительное кольцо 3 между их сопряженными поверхностями. Средство для соединения и разъединения полумуфт выполнено в виде шарикового замкового устройства, содержащего фиксатор 4 с пружиной 5, стопорным кольцом 6 и шариками 7, которые размещаются в конических отверстиях фиксатора 4 и проточке охватываемой полумуфты 1 (на фиг. 1 не обозначены) в соединенном состоянии.
Охватываемая полумуфта (фиг. 2) содержит штуцер 8, снабженный присоединительной частью для жидкостных или воздушных линий связи 9. Штуцер выполнен в виде тела вращения, внешние поверхности которого содержат шестигранник для свинчивания гаечным ключом (не обозначен). Внутренняя часть штуцера содержит цилиндрические ступенчатые полости для размещения элементов конструкции полумуфты и протекания рабочей жидкости или воздуха.
Штуцер 8 свинчивается по резьбе с корпусом 10, между ними устанавливается герметизирующее полумуфту уплотнительное кольцо 11. Корпус 10 выполнен в виде тела вращения с внутренними цилиндрическими ступенчатыми полостями для размещения элементов конструкции полумуфты и протекания рабочей жидкости или воздуха. Так же, корпус 10 имеет шестигранник под ключ, аналогично штуцеру 8, на внешней поверхности. Сторона корпуса 10, противоположная резьбовой части для свинчивания со штуцером 8, снаружи содержит круговую полусферическую проточку 12 для сцепления с охватывающей полумуфтой. Во внутреннюю проточку корпуса устанавливается уплотнительное кольцо 3.
Внутри полумуфты, устанавливается втулка 13 с отверстиями 14, а так же с центральным отверстием 15, которые предназначены для прохода жидкости или воздуха. Во внутреннюю часть втулки, концентрично, устанавливается пружина 16, которая одним концом упирается на дно втулки 13. Другим концом пружина 16 упирается в клапан 17, с цилиндрическим затворным элементом полумуфты. В клапан 17 запрессован хвостовик 18, так же входящий во внутреннее отверстие втулки 13. Он предназначен для предотвращения осевого смещения клапана 17. Наружная торцевая сторона клапана 17 оснащена ловителем 19, предназначенным для удобства соединения двух полумуфт.
Охватывающая полумуфта (фиг. 3) содержит штуцер 20, снабженный присоединительной частью для жидкостных или воздушных линий связи 9. Штуцер выполнен в виде тела вращения, внешние поверхности которого содержат шестигранник для свинчивания гаечным ключом (не обозначен). Внутренняя часть штуцера содержит цилиндрические ступенчатые полости для размещения элементов конструкции полумуфты и протекания рабочей жидкости или воздуха. К внутренней плоской части штуцера 20 примыкает держатель 21 в виде ступенчатого тела вращения с внутренними полостями и установленным в торцевой проточке уплотнительным кольцом 22. На противоположной стороне держателя имеется радиальная проточка, в которую устанавливается уплотнительное кольцо 23. На держателе имеются отверстия 24, расположенные радиально, которые предназначены для прохода жидкости или воздуха. Так же, на держателе, имеется выступ с отверстием 25 для крепления средства предохранения от самоотвинчивания стержня 26, который ввинчивается в осевое резьбовое отверстие держателя (не обозначено). Стержень 26 имеет отверстия 27 для средства предохранения от самоотвинчивания со стороны, обращенной к держателю 21. С противоположной стороны стержень имеет утолщение, по внешней стороне которого проходит проточка с установленным уплотнительным кольцом 28. В утолщении стержня, в торце, имеется глухое отверстие 29 для ловителя 19. Штуцер 20 свинчивается с корпусом 30, выполненным в виде тела вращения, один конец которого при свинчивании давит на держатель 21, который за счет этого, плотно прилегает к штуцеру 20, герметизируя полумуфту через уплотнительное кольцо 22. Корпус 30 содержит внешний шестигранник для свинчивания гаечным ключом (не обозначен). Внешняя сторона корпуса так же содержит проточку с установленным стопорным кольцом 6 и упор для возвратной пружины 5. С внешней стороны корпуса имеются радиально расположенные конические отверстия 31. для размещения в них шариков 7. Во внутреннюю часть корпуса вставляется гильза 32, один конец которой упирается в пружину 33. Второй конец пружины 33 упирается в дальний выступ (не обозначен) держателя 21. Гильза предназначена для удержания шариков и закрытия внешней части полумуфты. Во внутреннюю часть держателя 21 входит стакан 34 с упором 35, к которому примыкает пружина 36, другой конец которой упирается в ближний выступ (не обозначен) держателя 21. Один конец стакана удерживается в держателе 21 через уплотнительное кольцо 23, другой - заходит на уплотнительное кольцо 28, расположенное на утолщении стержня. На внешнюю часть корпуса 30 надевается сдвижной фиксатор 4, удерживаемый на корпусе 30 стопорным кольцом 6 и имеющий возвратную пружину 5, которая одним концом упирается во внутренний прилив фиксатора 4, а другим - в буртик (не обозначен) корпуса 30. Внутренняя часть фиксатора снабжена радиальной трапециевидной проточкой 37 для размещения в ней шариков 7.
Внутренние торцевые поверхности обеих полумуфт в расстыкованном состоянии быстроразъемного соединения трубопроводов образуют закрытые плоскости 38.
Порядок работы муфты.
Рабочая жидкость или воздух подается в полумуфты через трубопроводы или рукава, к которым крепятся полумуфты. В расстыкованном состоянии обе полумуфты закрыты, рабочая жидкость или воздух, находящаяся внутри полумуфт не выходит наружу.
При этом в охватываемой полумуфте уплотнительное кольцо 11 не позволяет просачиваться рабочей жидкости или воздуху из внутреннего объема полумуфты наружу, так как штуцер 8 и корпус 10 плотно свинчены. Клапан 17 под действием пружины 16 находится в крайнем положении в уплотнительном кольце 3 (см. фиг. 2). Таким образом, полумуфта предохраняет от потери рабочей жидкости или воздуха в расстыковнаном состоянии.
В охватывающей полумуфте в расстыкованном состоянии (см. фиг. 3) уплотнительное кольцо 22 не позволяет просачиваться рабочей жидкости или воздуху из внутреннего объема полумуфты наружу, когда штуцер 20 и корпус 30 плотно свинчены и прижимают держатель 21 к штуцеру 20. Стакан 34 под воздействием пружины 36 находится в крайнем положении на уплотнительном кольце 28 стержня 26. Второй конец стакана 34 заходит в держатель 21 и охватывается уплотнительным кольцом 23. Таким образом, полумуфта предохраняет от потери рабочей жидкости или воздуха в расстыковнаном состоянии. Гильза 32 под действием пружины 33 находится в крайнем левом положении (см. фиг. 3) не позволяя шарикам 7 опускаться из радиальной трапециевидной проточкой 37 ниже, в конические отверстия 31. Так же, такое положение гильзы устраняет паразитную полость для заполнения рабочей жидкостью при расстыковке полумуфт и предохраняет внутренности полумуфты от попадания грязи и мелких посторонних предметов. Фиксатор 4, являющийся частью шарикового замкового механизма, под воздействием пружины 5 находится в крайнем левом положении (см. фиг. 3) и удерживается от соскакивания с корпуса 30 стопорным кольцом 6.
При соединении двух полумуфт (см. фиг. 1) ловитель 19 клапана 17 входит в глухое отверстие 29, упрощая центрирование для правильного совмещения двух полумуфт. Корпус 10 производит сдвиг гильзы 32 внутрь охватываемой полумуфты. Шарики 7 проваливаются в круговую полусферическую проточку 12, радиальная трапециевидная проточка 37 фиксатора 4 при этом сдвигается вперед. Шарики 7, при этом, запираются цилиндрической частью (не обозначена) фиксатора 4. Таким образом, происходит срабатывание шарикового замкового устройства и, соответственно сцепление, приводящее к фиксации двух соединенных полумуфт. Стержень 26 толкает клапан 17, открывая канал для протекания рабочей жидкости или воздуха в охватываемой полумуфте, хвостовик 18 клапана 17 входит во втулку 13. Клапан 17 сдвигается почти до касания с втулкой 13. При этом, одновременно, корпус 10 входит во внутреннюю полость корпуса 30 и своей торцевой частью толкает гильзу 32 по направлению к держателю 21. Внутренняя часть корпуса 10, содержащая уплотнительное кольцо 3 охватывает стакан 34. Гильза 32, приводимая в движение корпусом 10 при сочленении двух полумуфт, толкает стакан 34. Стакан 34 сходит с уплотнительного кольца 28, открывая канал для протекания жидкости в охватывающей полумуфте между стержнем 26 и стаканом 34.
Для расстыковки полумуфт фиксатор 4 сдвигают по направлению к штуцеру 20. Радиальная трапециевидная проточка 37 оказывается точно над шариками 7, освобождаю возможность возврата шариков в исходное состояние. Под действием пружин происходит взаимное отталкивание двух полумуфт и обратное перемещение всех составных частей полумуфт. Все детали возвращаются в состояние, предшествующее соединению двух полумуфт. За счет упругости пружин происходит моментальное закрытие канала с рабочей жидкостью обоих полумуфт посредством уплотнительных колец.
Таким образом, предлагаемая конструкция быстроразъемного соединения трубопроводов позволяет исключить протекание рабочей жидкости при расстыковки.