Быстроразъемное шарнирное соединение для турбопроводов, содержащее запорное средство, установленное с возможностью вращения по отношению к охватывающей детали

Изобретение относится к быстроразъемному шарнирному соединению для непроницаемого для жидкости соединения трубопроводов под высоким давлением. Охватываемая деталь соединения содержит цилиндрическую часть, вставляемую в охватывающую деталь, огибающая поверхность которой содержит канавку определенной ширины, в которой размещено кольцо, перемещаемое по оси между двумя стенками выемки и имеющее по существу толщину, равную глубине канавки. Охватывающая деталь содержит цилиндрическую зону для размещения цилиндрической части охватываемой детали, огибающая поверхность упомянутой зоны снабжена по меньшей мере канавкой для размещения запорного средства, упруго перемещаемого из цилиндрической части и в цилиндрическую часть, взаимодействующую в положении запирания с краем канавки, расположенным наиболее близко к внешнему концу охватываемой детали. Запорное средство охватывающей детали размещено в установленном с возможностью вращения средстве, выполненном с возможностью вращения относительно охватывающей детали посредством подшипника. Изобретение повышает надежность соединения. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к быстроразъемному соединителю для непроницаемого для жидкости соединения трубопроводов под высоким давлением, содержащему охватывающую деталь в форме муфты и охватываемую деталь, вставляемую в охватывающую деталь, при этом охватываемая деталь, относящаяся к охватывающей детали, содержит цилиндрическую часть, вставляемую в охватывающую деталь, огибающая поверхность которой содержит канавку определенной ширины, в которой размещено кольцо, перемещаемое по оси между двумя стенками выемки, имеющее по существу толщину, равную глубине канавки, а охватывающая деталь содержит цилиндрическую зону для размещения цилиндрической части охватываемой детали, огибающая поверхность упомянутой зоны снабжена по меньшей мере канавкой для размещения запорного средства, упруго перемещаемого из цилиндрической части и в цилиндрическую часть, взаимодействующую в положении запирания с краем канавки, расположенным наиболее близко к внешнему концу охватываемой детали, и перемещающуюся из своего положения запирания посредством перемещения кольца к краю внешнего конца, которое обеспечивается путем вжатия охватываемой детали в охватывающую деталь до введения запорного средства в сцепление силами трения с внешним краем кольца. В частности, изобретение относится к охватывающей детали такого быстроразъемного соединителя.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Вышеописанный быстроразъемный соединитель известен из Европейского патента №0375674 и снабжен кольцом из пружинной стали. Такое кольцо из пружинной стали обеспечивает необходимое запирание при нормальном применении в гидравлике, но есть риск, что оно деформируется при очень высоких гидравлических давлениях. Если запирающее кольцо имеет большие размеры для выдерживания более высоких нагрузок, установка кольца в его канавке внутри охватывающей детали соединителя становится более сложной.

В заявке PCT/SE 96/00593 раскрыт быстроразъемный соединитель указанного выше типа, в котором фланец в форме кольца коаксиально расположен на внешней стороне канавки, огибающей поверхности для размещения запорного средства, упруго перемещаемого из цилиндрической зоны и в цилиндрическую зону, и в котором запорное средство содержит по меньшей мере три дугообразных сегмента, размещенных в канавке, которые вводятся в угловое положение посредством упругого элемента для того, чтобы занять положение запирания по отношению к симметричной продольной оси охватывающей детали, в этом угловом положении сегменты вместе принимают форму усеченного конуса, который своим широким основанием служит опорой внешней стороне канавки охватывающей детали, радиально на внешней стороне фланца.

Эти известные быстроразъемные соединители для обеспечения непроницаемости являются устойчивыми к кручению, что означает, что те гибкие трубопроводы, которые подсоединены к соединителю, имеют преимущества от дополнительных вращательных движений, таких, как, например, в гидравлически управляемых устройствах для рубки леса, в которых передняя режущая головка вращается в нескольких различных плоскостях для содействия распиливанию, обрезке сучьев и распределению пиломатериалов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание быстроразъемного соединителя, обладающего функцией шарнирного соединения, но с сохраненными свойствами непроницаемости, т.е. в котором охватывающая и охватываемая детали способны индивидуально вращаться по отношению друг к другу.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение отличается тем, что запорное средство размещено в установленном, с возможностью вращения средстве, которое выполнено с возможностью вращения по отношению к охватывающей детали посредством подшипника, такого как шарикоподшипник или подшипник скольжения.

В предпочтительном варианте осуществления охватывающая деталь содержит заднюю часть для размещения гибкого трубопровода, которая содержит трубчатую проходную втулку для прохода среды.

В другом, предпочтительном, варианте осуществления проходная втулка имеет на одном конце канавку, имеющую больший диаметр, чем проходная втулка как таковая.

В другом, предпочтительном, варианте осуществления часть для размещения трубопровода имеет на своей внешней стороне первую часть с резьбой, предназначенную для присоединения гибкого трубопровода к шарнирной части.

В другом, предпочтительном, варианте осуществления шарнирная часть состоит из, в основном, цилиндрической трубчатой части, имеющей на своем заднем конце внутреннюю вторую резьбу, предназначенную для взаимодействия с первой резьбой для соединения, части для размещения гибкого трубопровода и шарнирной части.

В другом, предпочтительном, варианте осуществления в шарнирной части на одном ее конце размещают кольцеобразный фланец, который служит опорной плоскостью, частично, для скользящего уплотнения, частично для, в основном, цилиндрического наружного кольца подшипника, опирающегося на него.

В другом, предпочтительном, варианте осуществления изобретения, в основном, цилиндрическое трубчатое наружное кольцо подшипника имеет второй кольцеобразный фланец, который является противодействующей поверхностью для запорного средства.

В другом, предпочтительном, варианте осуществления подшипник представляет собой подшипник скольжения.

В другом, предпочтительном, варианте осуществления подшипник представляет собой шарикоподшипник.

В следующем, предпочтительном, варианте осуществления наружное кольцо подшипника имеет выемку на своей внешней стороне и в одном из своих углов, эта выемка предназначена для размещения и взаимодействия с шариками, размещенными в шарикоподшипнике шарнирного соединения.

В другом, предпочтительном, варианте соединения наружное кольцо подшипника имеет кольцеобразную полусферическую выемку на своей внутренней стороне для размещения сегментов запорного средства.

В другом, предпочтительном, варианте осуществления край полусферической выемки по отношению к центральному отверстию является опорным краем сегментов.

В другом, предпочтительном, варианте осуществления шарнирная часть имеет полусферическую канавку в одном из своих внутренних углов для размещения шарикоподшипника.

В следующем, предпочтительном, варианте осуществления между полусферической канавкой и центральным отверстием шарнирной части расположена опорная плоскость, предназначенная для размещения упомянутого скользящего уплотнения.

В другом, предпочтительном, варианте осуществления скользящее уплотнение является в основном плоским, выполненным кольцеобразно, и снабжено рядом U-образных выемок, предназначенных для размещения и удерживания ряда шариков, находящихся в шарикоподшипнике.

Другие признаки очевидны из сопровождающих чертежей.

Посредством настоящего изобретения в быстроразъемном соединении может быть обеспечено полное вращение. На чертежах показано следующее:

фиг.1 изображает перспективный вид нового соединителя в соответствии с настоящим изобретением в перспективе;

фиг.2 - быстроразъемный соединитель в соответствии с настоящим изобретением в поперечном сечении по его продольной оси;

фиг.3 - первую деталь изобретения в поперечном сечении по ее продольной оси;

фиг.4 - вторую деталь изобретения в поперечном сечении по ее продольной оси;

фиг.5 - третью деталь охватывающей детали в поперечном сечении по ее продольной оси;

фиг.6 - вид сверху объединенных кольцевой прокладки и сферической шайбы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.7 - вид сверху объединенных кольцевой прокладки и шайбы подшипника скольжения в соответствии с настоящим изобретением.

Охватывающая деталь 1 содержит заднюю часть 2 для размещения гибкого трубопровода (не показан), которая содержит трубчатую проходную втулку для прохода среды, такой как гидравлическая жидкость. Проходная втулка 3 имеет на одном своем конце, называемом здесь передним концом, канавку 4, имеющую больший диаметр, чем сама втулка. Часть 2 для размещения гибкого трубопровода имеет участок с резьбой 5 на своей внешней стороне, предназначенный для присоединения части 2 к шарнирной части 6.

Шарнирная часть 6 состоит из, в основном, цилиндрической трубчатой части, имеющей внутреннюю резьбу 7 на своем заднем конце, которая предназначена для взаимодействия с резьбой 5 для соединения двух элементов 2 и 6. Шарнирная часть 6 имеет на одном из своих концов, называемом здесь передним концом, кольцеобразный фланец 8, предназначенный быть опорной подушкой частично для скользящего уплотнения 9, частично для, в основном, цилиндрического трубчатого наружного кольца 10 подшипника, опирающегося на него.

Между шарнирной частью 6 и цилиндрическим трубчатым наружным кольцом 10 подшипника, кроме скользящего уплотнения 9, размещен шарикоподшипник 11. Шарикоподшипник в данном варианте осуществления скрепляется скользящим уплотнением 9, являющимся также сепаратором подшипника. Скользящее уплотнение 9 будет более подробно описано ниже.

По существу цилиндрическое трубчатое наружное кольцо 10 подшипника имеет второй кольцеобразный фланец 12, являющийся противодействующей поверхностью запорным элементам в форме дугообразных сегментов 13, имеющих полусферическую опорную поверхность 14, и снабженную крючком воспринимающую поверхность 15. Дугообразные сегменты 15 опираются друг на друга и удерживаются друг с другом посредством упругого кольца 16, которое сжимает сегменты 13 вперед-назад. Дугообразные сегменты 13 предназначены для контактирования с канавками в охватываемой детали, вводимой в охватывающую деталь для удержания охватываемой детали в охватывающей детали.

В кольцевой канавке 4 предусмотрено уплотнительное кольцо 17, размещенное вместе с уплотнительной шайбой 18. Они предназначены для взаимодействия с охватываемой деталью (не показана), вводимой в соединение.

На фиг.4 подробно показано устройство наружного кольца 10 подшипника. Как видно из чертежа, наружное кольцо 10 подшипника имеет на своей внешней стороне в одном из своих углов, называемом здесь передним углом, выемку 19, предназначенную для размещения шариков шарикоподшипника 11, размещенного в шарнирном соединении, и взаимодействия с ними. На своей внутренней стороне в соответствующем углу наружное кольцо 10 подшипника имеет кольцеобразную полусферическую выемку 20 для размещения сегментов 13 запорного средства. Край 21 полусферической выемки 20 по отношению к центральному отверстию 22 является опорным краем для сегментов 13.

На фиг.5 подробно показана шарнирная часть 6, которая в одном своем углу, называемом здесь передним внутренним углом, имеет полусферическую канавку 23 для размещения шарикоподшипника 1. Между полусферической канавкой 23 и центральным отверстием шарнирной части 6 размещена опорная плоскость 24, предназначенная для размещения скользящего уплотнения 9.

На фиг.6 более подробно показано упомянутое скользящее уплотнение 9. Как видно из чертежа, скользящее уплотнение 9 является в основном плоским, выполненным кольцеообразно, и снабжено большим количеством U-образных выемок 25, предназначенных для размещения и удержания шариков шарикоподшипника 11. Материалом скользящего уплотнения может быть стойкий к давлению полимер, такой как выполненный из TEFLON®. Используемый полимер должен иметь хорошие скользящие свойства для того, чтобы исключить или ограничить трение между наружным кольцом 10 подшипника и шарнирной частью 6.

На фиг.7 показан альтернативный вариант осуществления подшипника 11 в форме подшипника скольжения, в котором кольцевой прокладкой и шайбой подшипника скольжения является скользящее уплотнение 9. Скользящее уплотнение 9 при этом выполнено из прочного полимерного материала.

Задняя часть 2 для размещения трубопровода, шарнирная часть 6, наружное кольцо 10 подшипника и дугообразные сегменты 13 выполнены из металла, в то время как уплотнительные кольца выполнены из устойчивой к нефти и к гидравлической жидкости резины и/или полимерных материалов.

Быстроразъемное шарнирное соединение предназначено для соединения по гидравлической жидкости при очень высоких давлениях, таких как вплоть до 500 бар, чаще от 100 до 500 бар, еще чаще от 250 до 400 бар. Быстроразъемное шарнирное соединение часто используется в оборудовании различного типа, а также в корабельных конструкциях и в промышленности для гидравлической передачи различных усилий и движений.

1. Быстроразъемное шарнирное соединение для непроницаемого для жидкости соединения трубопроводов под высоким давлением, содержащее охватывающую деталь в форме муфты и охватываемую деталь, вставляемую в охватывающую деталь, при этом охватываемая деталь, относящаяся к охватывающей детали, содержит цилиндрическую часть, вставляемую в охватывающую деталь, огибающая поверхность которой содержит канавку определенной ширины, в которой размещено кольцо, перемещаемое по оси между двумя стенками выемки и имеющее по существу толщину, равную глубине канавки, а охватывающая деталь содержит цилиндрическую зону для размещения цилиндрической части охватываемой детали, огибающая поверхность цилиндрической зоны снабжена по меньшей мере канавкой для размещения запорного средства, упруго перемещаемого из цилиндрической части и в цилиндрическую часть, взаимодействующего в положении запирания с краем канавки, расположенным наиболее близко к внешнему концу охватываемой детали, и перемещающегося из своего положения запирания посредством перемещения кольца к краю внешнего конца, которое обеспечивается вжатием охватываемой детали в охватывающую деталь до введения запорного средства в сцепление силами трения с внешним краем кольца, отличающееся тем, что запорное средство (13) охватывающей детали размещено в установленном с возможностью вращения средстве (10), выполненном с возможностью вращения относительно шарнирной части (6) посредством подшипника (11).

2. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.1, в котором охватывающая деталь (1) содержит заднюю часть (2) для размещения трубопровода, имеющую трубчатую проходную втулку (3) для прохода среды.

3. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.1, в котором проходная втулка (3) имеет на одном конце канавку (4) большего диаметра, чем проходная втулка (3) как таковая.

4. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.1, в котором часть (2) для размещения трубопровода имеет на своей внешней стороне первый участок (5) с резьбой, предназначенный для присоединения этой части (2) для размещения трубопровода к шарнирной части(6).

5. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.1, в котором шарнирная часть (6) состоит из в основном цилиндрической трубчатой части, имеющей внутреннюю вторую резьбу (7) на своем заднем конце, предназначенную для взаимодействия с первой резьбой (5) для соединения части (2) для размещения трубопровода и шарнирной части (6).

6. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.1, в котором в шарнирной части (6) на одном ее конце размещен кольцеобразный фланец (8), являющийся опорной плоскостью частично для скользящего уплотнения (9), частично для в основном цилиндрического наружного кольца (10) подшипника, опирающегося на него.

7. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.1, в котором по существу цилиндрическое трубчатое наружное кольцо (10) подшипника имеет второй кольцеобразный фланец (12), который является противодействующей поверхностью для запорного средства (13).

8. Быстроразъемное шарнирное соединение по одному или более пп.1-7, в котором подшипник представляет собой подшипник скольжения (9, 11).

9. Быстроразъемное шарнирное соединение по одному или более пп.1-7, в котором подшипник представляет собой шарикоподшипник (9, 11).

10. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.7, в котором наружное кольцо (10) подшипника имеет выемку (19) на своей внешней стороне и в одном из своих углов, предназначенную для размещения и взаимодействия с шариками, размещенными в шарикоподшипнике (11) шарнирного соединения.

11. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.10, в котором наружное кольцо (10) подшипника имеет кольцеобразную полусферическую выемку (20) на своей внутренней стороне для размещения запорного средства (13).

12. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.11, в котором край (21) полусферической выемки (20) по отношению к центральному отверстию (22) является опорным краем запорного средства (13).

13. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.4, в котором шарнирная часть (6) имеет полусферическую канавку (23) в одном из своих внутренних углов для размещения шарикоподшипника (11).

14. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.6, в котором между полусферической канавкой (23) и центральным отверстием (22) шарнирной части (6) расположена опорная плоскость (24), предназначенная для размещения скользящего уплотнения (9).

15. Быстроразъемное шарнирное соединение по п.1, в котором скользящее уплотнение (9) является в основном плоским, выполненным кольцеобразно, и снабжено рядом U-образных выемок (25), предназначенных для размещения и удерживания ряда шариков, находящихся в шарикоподшипнике (11).