Быстроразъемное трубное соединение

 

Изобретение относится к космической технике, в частности к агрегатам гидравлических систем, и может быть использовано в машиностроении. Конструкция быстроразъемного соединения состоит из стационарного и сменного корпусов, снабженных встроенными запорными клапанами, шарикового замка, содержащего шарики и подпружиненную пружиной втулку. В подпружиненной втулке выполнен радиальный паз на угол 14-20^o, внутри которого размещен штифт, установленный в сменном корпусе. На внутреннем торце подпружиненной втулки выполнен паз, отклоненный относительно штифта в одну сторону, а в торце сменного корпуса выполнен паз, отклоненный относительно штифта в противоположную сторону. Пазы образуют между собой угол 70-90^o. С пазами взаимодействуют усы пружины. Усы пружины отогнуты вдоль оси и выполнены в одной плоскости. В подпружиненной втулке выполнены продольные канавки глубиной, превышающей величину выступания шариков над сменным корпусом, и радиусом, превышающим радиус шарика. Ось отверстия под шарик в сменном корпусе расположена в одной плоскости с осью отверстия под штифт. Ось продольной канавки подпружиненной втулки смещена относительно оси отверстия под шарик в сменном корпусе на угол 12-18^o. Предложенная конструкция обеспечивает возможность расстыковки быстроразъемного соединения при нахождении магистрали под давлением. 7 ил.

Изобретение относится к космической технике, в частности к агрегатам гидравлических систем, и может быть использовано в машиностроении.

Известно разъемное соединение трубопроводов, содержащее две полумуфты с установленными в них подпружиненными клапанами, соединенные посредством фиксирующего элемента и фиксаторной втулки (см. авт. св. 1043412, кл. F 16 L 37/28).

Недостатком данной конструкции является необходимость прилагать большие усилия при расстыковке, а иногда и невозможность ее проведения из-за силы, которая появляется при нахождении магистрали под давлением и действует через шарики на фиксаторную втулку в разъемном направлении, создавая противодействие силе, приложенной к фиксаторной втулке для ее осевого перемещения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является быстроразъемное трубное соединение, состоящее из стационарного и сменного корпусов, снабженных встроенными запорными клапанами, сменный корпус удерживается в стационарном с помощью шарикового замка, содержащего шарики и подпружиненную втулку (патент США 4222411, F 16 L 37/28, F 16 L 29/00).

Недостатком данной конструкции является необходимость прилагать большие усилия при расстыковке, а иногда и невозможность ее проведения из-за силы, которая появляется при нахождении магистрали под давлением и действует через шарики на подпружиненную втулку в радиальном направлении, создавая противодействие силе, приложенной к подпружиненной втулке для ее осевого перемещения.

Техническим результатом предлагаемой конструкции является возможность расстыковки быстроразъемного трубного соединения при нахождении магистрали под давлением, прилагая при этом очень небольшие усилия.

Необходимость такой расстыковки может возникнуть при создании нештатной аварийной ситуации, требующей разъединения трубопроводов.

Сущность изобретения заключается в том, что в быстроразъемном трубном соединении, состоящем из стационарного и сменного корпусов, снабженных встроенными запорными клапанами, шарикового замка, содержащего шарики и подпружиненную втулку, в последней выполнен радиальный паз на угол 14-20^o, внутри которого размещен установленный в сменном корпусе штифт, и паз на ее внутреннем торце, взаимодействующем с торцем пружины, имеющей два уса, отогнутых вдоль оси и выполненных в одной плоскости, при этом один ус установлен в пазу, выполненном в торце сменного корпуса и отклоненном относительно штифта, причем паз на внутреннем торце подпружиненной втулки отклонен относительно штифта в противоположную сторону и указанные пазы образуют между собой угол 70-90^o, кроме того, в подпружиненной втулке выполнены продольные канавки глубиной, превышающей величину выступания шариков над сменным корпусом, и радиусом, превышающим радиус шарика, причем ось отверстия под шарик в сменном корпусе расположена в одной плоскости в осью отверстия под штифт, а ось продольной канавки подпружиненной втулки смещена относительно оси отверстия под шарик в сменном корпусе на угол 12-18^o.

На фиг.1 изображен общий вид быстроразъемного трубного соединения.

На фиг.2 изображен вид по сечению А-А на фиг.1.

На фиг.3 изображен вид по сечению Б-Б на фиг.1.

На фиг.4 изображен вид по сечению В-В на фиг.1.

На фиг.5 изображен вид по сечению Г-Г на фиг.1.

На фиг.6 изображена пружина.

На фиг.7 изображен быстроразъемное трубное соединение в положении - шариковый замок открыт.

Конструкция быстроразъемного трубного соединения состоит из стационарного 1 и сменного 2 корпусов, снабженных встроенными запорными клапанами 3 и 4, шарикового замка, содержащего шарики 5 и подпружиненную пружиной 6 втулку 7.

В подпружиненной втулке 7 выполнен радиальный паз 8 на угол α₁ = 14-20°, внутри которого размещен штифт 9, установленный в сменном корпусе 2. На внутреннем торце подпружиненной втулки 7 выполнен паз 10, отклоненный на угол β₁ относительно штифта 9 в одну сторону, а в торце сменного корпуса 2 выполнен паз 11, отклоненный относительно штифта 9 в противоположную сторону на угол β₂. Пазы 10 и 11 образуют между собой угол β₁+β₂ = 70-90°. С пазом 10 взаимодействует ус 12, а с пазом 11 взаимодействует ус 13 пружины 6.

Исходное положение усов 12 и 13 пружины 6 - отогнуты вдоль оси и лежат в одной плоскости. Для того чтобы установить в сменный корпус 2 штифт 9, необходимо вставить в паз 11 сменного корпуса 2 ус 12, а в паз 10 подпружиненной втулки 7 - ус 13 пружины 6 и перемещать вокруг сменного корпуса 2 подпружиненную втулку 7 до момента, когда в радиальном пазу 8 появится отверстие 14 под штифт 9. Установить туда штифт 9 и с ним начнет взаимодействовать правый край радиального паза 8 (фиг.2). В этом положении пружина 6 за усы 12 и 13 скручена на угол 70-90^o (фиг.3, 4) и имеет определенную энергию кручения, которая удерживает подпружиненную втулку 7 поджатой правым торцем радиального паза 8 к штифту 9.

Оси 18 продольных канавок 15, выполненных в подпружиненной втулке 7, в этом положении оказываются смещенными относительно осей отверстий 16, в которых размещены шарики 5, на угол α₂ = 12-18° и шарики 5 взаимодействуют с поверхностью 17 подпружиненной втулки 7.

Глубина продольных канавок 15 h₁ превышает величину выступания шариков 5 над сменным корпусом 2 h₂, а радиус продольной канавки 15 R1 превышает радиус R2 шарика 5.

Ось отверстия 16 под шарик 5 в сменном корпусе 2 расположена в одной плоскости с осью отверстия 14 под штифт 9.

Расстыковка быстроразъемного трубного соединения осуществляется следующим образом: перемещают подпружиненную втулку 7 вокруг сменного корпуса 2 вдоль радиального паза 8 относительно штифта 9 до упора в штифт левым краем радиального паза 8, при этом преодолевается сила закрутки пружины 6, созданная скручиванием пружины с помощью усов 12 и 13, размещенных в пазу 10 на внутреннем торце подпружиненной втулки 7 и в пазу 11 в торце сменного корпуса 2 соответственно, на угол α₁+β₁+β₂ = 82-108°, и сила трения шариков 5 на поверхности 17 подпружиненной втулки 7, возникающая от действия на шарики сил, создаваемых рабочим давлением и пружинами встроенных запорных клапанов 3 и 4.

В этом положении шарики 5 выходят из взаимодействия с поверхностью 17 подпружиненной втулки 7 и попадают в продольные канавки 15, выполненные глубиной h₁=h₂+0,5 мм, где h₂ - величина выступания шариков 5 над сменным корпусом 2 в рабочем положении, и радиусом R1=R2+1 мм, где R2 - радиус шарика, под действием силы с которой коническая поверхность стационарного корпуса 1 взаимодействует с шариками 5.

Корпуса стационарный 1 и сменный 2 начинают перемещаться в разные стороны под воздействием силы, возникающей от действия рабочего давления и пружин встроенных запорных клапанов 3 и 4. Расстыковка произошла.

Отпустив подпружиненную втулку 7, последняя вернется в исходное положение под действием скручивающего усилия, созданного с помощью усов 12 и 13 пружины 6, перемещаемая усом 13 пружины 6, взаимодействующим с пазом 10 на внутреннем торце подпружиненной втулки 7.

Так как угол вращения подпружиненной втулки 7 вокруг сменного корпуса 2 невелик (14-20^o) то время срабатывания оказывается в пределах 1 сек, что позволяет почти мгновенно расстыковать трубное соединение.

Использование шарикового замка, в котором шарики имеют возможность катиться по опорным поверхностям, так как направление качения перпендикулярно силе, действующей на шарики, позволяет открывать шариковый замок с усилием до 5 кг, что существенно облегчает работу космонавта.

Формула изобретения

Быстроразъемное трубное соединение, состоящее из стационарного и сменного корпусов, снабженных встроенными запорными клапанами, шарикового замка, имеющего шарики и подпружиненную втулку, отличающееся тем, что в подпружиненной втулке выполнен радиальный паз на угол 14-20^o, внутри которого размещен установленный в сменном корпусе штифт, и паз на ее внутреннем торце, взаимодействующем с торцом пружины, имеющей два уса, отогнутых вдоль оси и выполненных в одной плоскости, при этом один ус установлен в пазу на внутреннем торце подпружиненной втулки, а другой ус установлен в пазу, выполненном в торце сменного корпуса и отклоненном относительно штифта, причем паз на внутреннем торце подпружиненной втулки отклонен относительно штифта в противоположную сторону и указанные пазы образуют между собой угол 70-90^o, кроме того, в подпружиненной втулке выполнены продольные канавки глубиной, превышающей величину выступания шариков над сменным корпусом, и радиусом, превышающим радиус шарика, причем ось отверстия под шарик в сменном корпусе расположена в одной плоскости с осью отверстия под штифт, а ось продольной канавки подпружиненной втулки смещена относительно оси отверстия под шарик в сменном корпусе на угол 12-18^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7