Самоуплотняющееся неподвижное соединение

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

tO

СР

СР

4:

ОО

Ф

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4917608/29 (22) 11.03.91 (46) 15.1293 Бюл. М 45 — 46 (76) Мендельсон Давид Аронович; Герман Михаил

Иосифович (54) САМОУПЛОТНЯЮЩЕЕСЯ НЕПОДВИЖНОЕ СОЕДИНЕНИЕ (57) Использование; в пневмогидравлических устройствах и трубопроводах Сущность изобретения: корпус и крышка сопряжены между собой по цилиндрической поверхности, s кольцевом зазоре между ними размещены неметаллическое уплотнение и по обе стороны от него — распорные неметаллические кольца. Кольца ограничены в осевом направлении с возможностью самоуплотнения со стороны полости давления кольцевым буртом крышки, имеющим наружную коническую торцевую (в) RU (и) 2004866 Cl (51) 5 Г 16 Л 15 OZ поверхность, с которой сопряжено первое распорное кольцо, с внешней по отношению к давлению стороны — опорное кольцо. Опорное кольцо удерживается в зазоре с помощью скрепленных с корпусом элементом и имеет внутреннюю торцевую коническую поверхность, с которой сопряжено второе распорное кольцо. Распорные металлические кольца имеют в сечении форму косоугольной трапеции, большее основание которой обращено у первого кольца к корпусу, у второго кольца — в крышке. Неметалпическое уплотнение выполнено в виде кольца, которое имеет наружную и внутреннюю цилиндрические поверхности, сопряженные соответственно с корпусом и крышкой. Конические торцевые поверхности сопряжены с соответствующими им поверхностями распорных колец. 1 ип.

2004866 затрудняет разборку и возможность ремонта всего устройства, где установлено такое соединение, ограничивает эксплуатационные 55 возможности по давлению и диаметру.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей по давлению среды, диаметру соединения и увеличение срока службы за счет повыше!

1зобретение относится к уплотнительной технике, может быть использовано в пневмогидравлических устройствах и трубопроводах, Известны конструкции неподвижных соединений деталей и сосудов, аппаратов, трубопроводной арматуры, работающих при избыточном давлении рабочей среды, преимущественно высоких давлений и больших диаметров, в которых осуществляется самоуплотнение соединения давлением рабочей среды.

Наиболее близким к заявляемому решению является авт, св. СССР f+ 1630424, принятое в качестве прототипа, В прототипе самоуплотняющееся соединение образовано между корпусом и крышкой; сопряженными между собой по цилиндрической поверхности. Между сопряженными деталями имеется кольцевой зазор, в котором размещено неметаллическое уплотнение в виде двух колец, имеющих в сечении форму прямоугольных треугольников, сопряженных между собой по конической поверхности, по обе стороны от него расположены металлические распорные кольца, которые ограничены в осевом направлении со стороны полости давления кольцевым буртом крышки, а с внешней по отношению к полости давления стороны опорными деталями, закрепленными в корпусе. Кольцевой бурт крышки имеет наружную коническую торцевую поверхность, а торец опорной детали имеет внутреннюю коническую поверхность и с этими коническими поверхностями сопряжены распорные кольца, которые сами имев-: в сечении форму прямоугольных тр-...угольников, ориентированных в противоположные стороны, Осевов перемещение крышки под воздействием давления среды ограничено лишь величиной деформации распорных колец и уплотнения, чем обеспечивается эффект самоуплотнения.

Недостатком конструкции прототипа является то, что при высоких давлениях или больших диаметрах соединения распорные кольца треугольного сечения легко деформируются и на узких площадках их контакта с цилиндрическими поверхностями корпуса и крышки возникают черезмерно большие напряжения и пластические деформации. Это

i5

50 ния ремонтоспособности и одновременно упрощение конструкции, Это достигается тем, что распорные металлические кольца имеют в сечении форму косоугольной трапеции. большее основание которой обращено у кольца, расположенного со стороны полости давления, к внутренней цилиндрической поверхности корпуса, у второго кольца — к наружной цилиндрической поверхности крышки, длина поверхностей сопряжения определена из условий сохранения контактной прочности, а уплотнительное кольцо выполнено цельным, имеет наружную и внутреннюю цилиндрические поверхности, сопряженные соответственно с корпусом и крышкой и конические торцевые поверхности, сопряженные с соответствующими им поверхностями распорных колец, Существенными признаками предлагаемого технического решения являются: выполнение распорных колец с сечением в форме косоугольной трапеции; расположение распорных колец таким образом, что у первого кольца, сопряженного с,кольцевым буртом крышки, большее основание обращено к внутренней цилиндрической поверхности корпуса, а у второго кольца — к наружной цилиндрической поверхности крышки; как следствие трапецеидальной формы сечения — возможность управления длиной поверхностей сопряжения распорных колец с корпусом и крышкой и определения ее из условий сохранения контактной прочности; выполнение неметаллического уплотнения в виде одиночного кольца, которое имеет конические торцевые поверхности сопряжения с распорными кольцами.

Наличие совокупности указанных существенных признаков о сравнении с прототипом позволяет сделать вывод о соо-ветствии заявляемого технического решения критерию изобретения "новизна".

В известных науке и технике технических решениях не выявлены признаки. позволяющие обеспечить такой же эффект, который достигается заявляемым техническим решением, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "существенные отличия".

Г оложительный эффект изобретения состоит в повышении надежности и ремонтоспособности неподвижного самоуплотняющегося соединения высокого давления, а также его упрощении. Одновременно изобретение позволяет расширить эксплуатационные возможности соединения за счет увеличения давления среды и диаметра соединения.

На чертеже показан осевой разрез соединения.

2004866

Соединение содержит корпус 1 и крышку 2, сопряженные между собой по цилиндрической поверхности 3. Крышка 2 имеет кольцевой бурт 4 со стороны, обращенной к полости давления Р. Над буртом 4 между корпусом и крышкой 1 и 2 образован кольцевой зазор, в котором размещен набор колец, включающий уплотнительное неметаллическое кольцо 5 и по обе стороны от него распорные металлические кольца 6 и 7, Набор колец 5,6 и 7 ограничен в осевом направлении со стороны полости давления

P кольцевым буртом 4 крышки 2, а с внешней стороны — опорным кольцом В, которое удерживается в кольцевом пазу с помощью элементов, скрепленных с корпусом 1, например фланца 9, шпилек 10 и гаек 11. Кольцевой бурт 4 крышки 2 обращен к полости кольцевого зазора торцом, выполненным с наружной конической поверхностью 12, а обращенный к этой полости торец опорного кольца 8 выполнен с внутренней конической поверхностью 13. Распарные металлические кольца 6 и 7 имеют s сечении форму косоугольной трапеции, большее основание которой обращена у первого распорнаго кольца 6 к внутренней цилиндрической поверхности 3 корпуса 1, а у второго распорного кольца 7 — к наружной цилиндрической поверхности 14 крышки 2, Длина указанных поверхностей сопряжения определена из условий сохранения контактной прочности, Уплотнительное кольцо 5 из неметаллического материала имеет наружную и внутреннюю цилиндрические поверхности, сопряженные соответственна с цилиндрической поверхностью 3 корпуса 1 и поверхностью 14 крышки 2, Торцевые поверхности уплатнительнаго кольца 5 выполнены коническими и сопряжены с соответствующими им торцевыми коническими поверхностями распорных колец 6 и 7, между которыми заключено уплотнительнае кольцо 5, При сборке соединения производится паджатие крышки 2 к бурту 15 корпуса 1, который определяет их взаимное начальное положение, Поджатие осуществляется с помощью гаек 11 через фланец 9, опорное кольцо 8 и набор колец 5, 6 и 7 предварительным усилием. достаточным для выборки зазоров между деталями, но не предназначенным для обеспечения герметичности.

При подаче давления в полость P его воздействие на крышку 2 вызывает осевое сжатие набора колец 5, 6 и 7 между буртом 4 и опорным кольцом 8. Эта осевое сжатие вызывает радиальную деформацию распарных колец благодаря их скольжению по .коническим поверхностям сопряжения.

Распарное кольцо 6 в реэульта е скольжения па торцевой конической поверхности 12 бурта 4 и наружной кочическай поверхности уплотнительного кольца 5 растягивается и прижимается плотно беэ зазоров большим основанием к внутренней цилиндрической поверхности 3 корпуса 1, а распорное кольцо 7 в результате скольжения па торцевой конической поверхности 13 опорного кольца 8 и внутренней конической поверхности уплотнительного кольца 5 сжимается и прижимается плотно без зазорам большим основанием к наружной цилиндрической поверхности 14 крышки 2. Одновременно со сжатием кольца 7 деформируется в противоположную сторону. т.е. растягивается взаимодействующий с ним конец опорного кольца 8 да упора в цилиндрическу:о поверхность 9 3 корпуса 1. Осевое сжатие уплотнительнога неметаллического кольца 5 вызывает его радиальную деформацию растяжения и плотное прижатие одновременно к поверхностям 3 и 14, чем обеспечивается герметичность всего соединения. Перекрытие зазоров распарными кольцами 6 и 7, а также краем опорного кольца 8 исключает экструзию материала уплотнительного кольца 5 и обеспечивает ега всестороннее сжатие, Форма сечения рэспарных колец в виде косоугольной трапеции и возможность управления благодаря этому размерами поверхности контакта позволяет исключить возникновение на них черезмерных напряжений и пластических деформаций, препятствующих разборке, Технико-экономический эффект изобретения состоит в повышении надежности и ремантаспособнасти непадвижнага самсуплатняющега соединения высокого давления благодаря улучшению условий работы ргспорных колец простыми средствами— увеличением площади контакта и соответственно уменьшением контактнага давления без увеличения диаметра соединения, повышения требований к контактной прочности материала деталей при уменьшении числа деталей, Одновременно изобретение позволяет расширить эксплуатационные вазможности соединения за счет увеличения давления среды и диаметра соединения.

Успешно проведены испытания соединений при давлении среды 200 МПа и температуре да 200"С с уплотнительным кольцом из фтаропласта, (56) Авторское свидетельства СССР

М 1630424, кл. F 16 J 15/02, 1987.

2004866

Формула изобретения

Составитель М, Герман

Редактор Н. Федорова Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор А. Мотыль

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3393

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, ipi

САМОУПЛОТНЯЮЩЕЕСЯ -НЕПОДВИЖНОЕ СОЕДИНЕНИЕ высокого давле- . ния. содержащее .сопряженные между собой по цилиндрической поверхности корпус и крышку, размещенные в кольцевом э, >ops, между ними неметэллическое 10 уплотнение и по обе стороны от него распорные металлические кольца, которые ограничены в осевом направлении с возможностью самоуплотнения со стороны полости давления кольцевым буртом 15 крышки, имеющим наружную коническую торцевую поверхность, с которой сопряже-, но первое рэспорное кольцо, а с внешней; по отношению к давлению стороны - опор- ным кольцом, удерживаемым в кольцевом зазоре с помощью скрепленных с корпусом элементов и имеющим внутреннюю торцевую коническую поверхность, с которой сопряжено второе распорное кольцо, отличающееся тем, что распорные металлические кольца имеют в сечении форму косоугольной трапеции, большее основание которой обращено у первого кольца к корпусу, у второго кольца - к крышке, а неметаллическое уплотнение выполнено в виде кольца, которое имеет наружную и внутреннюю цилиндрические поверхности, сопряженные соответственно с корпусом и крышкой, и конические торцевые поверхности, сопряженные с соответствующими им поверхностями распорных колец,