Соединение гибкого шланга с жестким элементом
Владельцы патента RU 2450200:
Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) (RU)
Изобретение относится к области машиностроения, а конкретно к устройствам для соединения гибких эластичных шлангов с корпусными деталями конструкций глубоководных подводных технических средств. Технический результат - повышение герметичности, надежности и технологичности соединения гибкого шланга с жестким элементом. В отверстие корпуса жесткого элемента вставляются штуцер с утолщением трапецеидальной формы в продольном сечении с надетым на него шлангом, уплотнительное кольцо из мягкого эластичного материала и шайбу в виде плоского кольца из жесткого материала. Снаружи размещена прижимная гайка. 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а конкретно к устройствам для соединения гибких эластичных шлангов с корпусными деталями конструкций глубоководных подводных технических средств, и предназначено преимущественно для забортных электрических соединений, выполненных отдельными кабелями (проводниками), помещенными в герметичные шланговые магистрали, заполненные диэлектрической жидкостью.
Известно соединение шланга с корпусной деталью с наружной заделкой шлангов (Подводные роботы и их системы, г.Владивосток ДВО АН СССР, 1987 г., с.48, вариант II). Соединение содержит корпус с резьбовым отверстием, штуцер с наружной резьбой и фланцем, в кольцевом пазу которого размещено уплотнительное кольцо, а оконечность штуцера выполнена конической для надевания шланга, который закрепляется и герметизируется на штуцере наружной накидной гайкой.
Недостатками данного соединения являются:
- необходимость дополнительной герметизации фланца самого штуцера относительно корпуса жесткого элемента;
- невысокая степень герметизации соединения вследствие деформации шланга за счет прижатия его накидной гайкой.
Известно соединение шланга с корпусной деталью с внутренней заделкой шланга (Подводные роботы и их системы, г.Владивосток ДВО АН СССР, 1987 г., с.48, вариант I). Соединение содержит корпус жесткого элемента с отверстием под штуцер, штуцер с наружной резьбой на корпусе и утолщением сегментной формы в продольном сечении, на которое надевается конец заправляемого шланга, и прижимную гайку со стороны внутреннего пространства корпуса.
К недостаткам известного соединения гибкого шланга с жестким элементом следует отнести низкую степень герметичности, надежности и технологичности соединения в процессе его эксплуатации в глубоководных технических средствах. Указанные недостатки соединения непосредственно связаны с конструктивными особенностями соединения и, в первую очередь, с креплением штуцера прижимной гайкой к корпусу со стороны его внутреннего пространства, что в значительной степени усложняет выполнение сборочно-монтажных работ как при сборке соединения, так и в процессе эксплуатации. Кроме того, в процессе крепления прижимной гайкой штуцера к корпусу со стороны его внутреннего пространства конец шланга имеет возможность стягиваться (вытягиваться) со стороны штуцера, что отрицательно влияет на качество соединения. Таким образом указанные выше конструктивные и технологические особенности известного соединения в значительной степени снижают герметичность, надежность и технологичность этого соединения.
Известно также соединение гибкого шланга с жестким элементом (патент РФ №1750328, МПК F16L 33/00, действующий с 04.02.1993 г., опубликован 30.08.1994 г.). Соединение содержит полый корпус жесткого элемента с отверстием под штуцер, выполненный с утолщением в средней части и размещенным на нем шлангом, и прижимную гайку. Утолщение на штуцере выполнено с коническими торцевыми поверхностями и имеет трапециевидную форму продольного сечения, а отверстие под штуцер выполнено ступенчатым и со стороны полости корпуса имеет диаметр, равный заходному диаметру штуцера со шлангом, а также имеет конический переход на диаметр, равный диаметру утолщенной части штуцера со шлангом на нем. Со стороны ввода шланга, т.е. с наружной стороны корпуса, ввернута прижимная гайка, прижимающий торец которой выполнен конусным по форме задней конусной части штуцера.
К недостаткам данного соединения следует отнести:
- невысокая степень герметизации соединения вследствие образования остаточной деформации шланга за счет прижатия его накидной гайкой;
- возможность самозаклинивания сопрягаемых поверхностей корпуса и штуцера, с надетым на него гибким шлангом, между собой вследствие образования остаточной деформации шланга на этих поверхностях не только под воздействием прижимной гайки, но и в процессе эксплуатации соединения на подводных аппаратах в море на различных глубинах, а стало быть под воздействием различных давлений и температур.
В целом перечисленные недостатки известного соединения гибкого шланга с жестким элементом не обеспечивают необходимую степень герметизации, надежности и технологичности соединения, а его использование в глубоководных технических средствах не исключает затекание забортной воды в прочные корпуса контейнеров с аппаратурой.
В основу изобретения поставлена задача разработать соединение гибкого шланга с жестким элементом, обладающее повышенной герметичностью соединения, технологичностью и надежностью.
Поставленная задача решается тем, что в соединении гибкого шланга с жестким элементом, содержащем полый корпус жесткого элемента с отверстием под штуцер, штуцер с утолщением в средней части и размещенным на нем шлангом, прижимную гайку, причем утолщение на штуцере выполнено с коническими торцевыми поверхностями и имеет трапециевидную форму продольного сечения, а отверстие под штуцер выполнено ступенчатым и со стороны полости корпуса имеет диаметр, равный заходному диаметру штуцера со шлангом, а также имеет конический переход на диаметр, равный диаметру утолщенной части штуцера со шлангом на нем, утолщение на штуцере выполнено в виде равнобочной трапеции с углом при основании от 45° до 50°, поверх трубки на неутолщенной части штуцера со стороны прижимной гайки установлено уплотнительное кольцо из мягкого эластичного материала, прилегающее к наружной поверхности трубки на конической части утолщения штуцера, между уплотнительным кольцом и прижимной гайкой установлена шайба в виде плоского кольца из жесткого материала, а торцевая поверхность прижимной гайки выполнена плоской по форме шайбы.
В заявленном соединении гибкого шланга с жестким элементом общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:
- полый корпус жесткого элемента с отверстием под штуцер;
- отверстие под штуцер выполнено ступенчатым и со стороны полости корпуса имеет диаметр, равный заходному диаметру штуцера со шлангом, а также имеет конический переход на диаметр, равный диаметру утолщенной части штуцера со шлангом на нем;
- штуцер с утолщением в средней части и размещенным на нем шлангом;
- утолщение на штуцере выполнено с коническими торцевыми поверхностями и имеет трапециевидную форму продольного сечения;
- прижимная гайка.
Сопоставительный анализ существенных признаков заявленного соединения гибкого шланга с жестким элементом и прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие отличительные признаки:
- утолщение на штуцере, имеющее в продольном сечении трапециевидную форму, выполнено в виде равнобочной трапеции с углом при основании от 45° до 50°;
- поверх трубки на неутолщенной части штуцера со стороны прижимной гайки установлено уплотнительное кольцо из мягкого эластичного материала, прилегающее к наружной поверхности трубки на конической части утолщения штуцера;
- между уплотнительным кольцом и прижимной гайкой установлена шайба в виде плоского кольца из жесткого материала;
- торцевая поверхность передней прижимной гайки выполнена плоской по форме шайбы.
Данная совокупность общих и отличительных существенных признаков обеспечивает получение технического результата. Именно такая совокупность существенных признаков заявленного соединения гибкого шланга с жестким элементом позволила существенно повысить герметичность, надежность и технологичность соединения. Установленные поверх трубки на неутолщенной части штуцера со стороны прижимной гайки уплотнительное кольцо из мягкого эластичного материала и шайба, в виде плоского кольца, не продавливают (не деформируют) и не рвут гибкий шланг, обеспечивая дополнительную герметичность и надежность соединения в целом. Утолщение на штуцере, имеющее в продольном сечении трапециевидную форму, выполненное в виде равнобочной трапеции с углом при основании от 45° до 50°, обеспечивает технологичность сборочно-монтажных работ и исключает возможность самозаклинивания сопрягаемых конических поверхностей корпуса и утолщения штуцера вследствие устранения остаточной деформации шланга на этих поверхностях. Кроме того, выполнение торцевой поверхности передней прижимной части прижимной гайки плоской по форме шайбы и наличие уплотнительного кольца также исключают возможность самозаклинивания поверхности прижимной гайки и сопрягаемой конической поверхности штуцера, обеспечивая дополнительную герметизацию.
На основе изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом. Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем, т.е. оно явным образом не следует из уровня техники и пригодно для использования.
Изобретение поясняется чертежами: где на фиг.1 представлено продольное сечение соединения гибкого шланга с жестким элементом; на фиг.2 - представлено продольное сечение штуцера.
Соединение содержит корпус 1 жесткого элемента, в котором выполнено отверстие 2 под штуцер 3 с надетым на него шлангом 4 и прижимную гайку 5. Средняя часть штуцера 3 выполнена с утолщением, имеющим в продольном сечении форму равнобочной трапеции с углом α при основании от 45° до 50° (см. фиг.2). Поверх трубки на неутолщенной части штуцера 3 со стороны прижимной гайки 5 установлено для обеспечения дополнительной герметизации уплотнительное кольцо 6 из мягкого эластичного материала, прилегающее к наружной поверхности трубки на конической части утолщения штуцера 3. Между уплотнительным кольцом 6 и прижимной гайкой 5 установлена шайба 7 из жесткого материала в виде плоского кольца. Отверстие 2 со стороны полой части корпуса 1 имеет диаметр d1, равный диаметру передней части штуцера 3 с надетым шлангом 4, с коническим переходом его к диаметру d2, равному диаметру утолщенной части штуцера 3 с надетым шлангом 4. Со стороны ввода шланга 4, т.е. с наружной стороны корпуса 1, ввернута прижимная гайка 5, прижимающий торец которой выполнен по форме шайбы 7. Соотношение диаметров d1 и d2 отверстия 2 и соответственно размеров штуцера 3 выбираются в зависимости от толщины стенок и вида материала шланга 4.
Соединение жесткого элемента с гибким шлангом работает следующим образом.
Сборка соединения производится в следующей последовательности. Шланг 4 надевают с натягом на штуцер 3 и вставляют в отверстие 2 корпуса 1 до упора. Затем между корпусом 1 и шлангом 4 вставляют уплотнительное кольцо 6 и шайбу 7 и завертывают прижимную гайку 5 в снабженное резьбой отверстие 2 корпуса 1. Заявленное соединение жесткого элемента с гибким шлангом используется в забортных соединениях (сетях), выполненных отдельными кабелями (проводами), помещенными в герметичные шланговые магистрали, заполненные диэлектрической жидкостью. Шланговые магистрали забортных электрических сетей обычно снабжены компенсаторами внешних давлений. Поэтому с увеличением глубины погружения гидростатическое давление забортной воды воздействует на компенсатор внешних давлений и таким образом осуществляется выравнивание давлений забортной воды и диэлектрической жидкости в герметичной шланговой магистрали. Следовательно, соединение жесткого элемента с гибким шлангом испытывает равное давление как внешнее, так и внутреннее. За счет деформации уплотнительного кольца 6 и шланга 4 на сопрягаемых конических поверхностях штуцера 3, корпуса 1, кольца 7 и гайки 5 осуществляется герметизация соединения по всем контактирующим поверхностям сопрягаемых элементов. Наличие уплотнительного кольца 6 и шайбы 7 исключает продавливание (деформирование) и порыв шланга 4 прижимной гайкой 5. Забортная вода, которая все же проникает (просачивается) между корпусом 1 и прижимной гайкой 5, достигает только уплотнительного кольца 6 и не проникает к коническим поверхностям штуцера 3 и корпуса 1. Вода не может проникнуть далее внутрь корпуса 1, поскольку ею оказывается или нулевое, или минимальное давление на соединение вследствие работы компенсатора внешних давлений. Выполнение средней части штуцера 3 с утолщением, имеющем в продольном сечении форму равнобочной трапеции с углом при основании от 45° до 50°, исключает самозаклинивание сопрягаемых поверхностей в связи с устранением причин образования остаточной деформации и повышает технологичность сборочно-монтажных работ.
Технический результат изобретения заключается в том, что создано герметичное, надежное и технологичное соединение гибкого шланга с жестким элементом, а его использование в глубоководных подводных технических средствах, преимущественно в автономных необитаемых подводных аппаратах, полностью исключило затекание забортной воды в прочные корпуса контейнеров с аппаратурой.
Соединение гибкого шланга с жестким элементом, содержащее полый корпус жесткого элемента с отверстием под штуцер, штуцер с утолщением в средней части и размещенным на нем шлангом, прижимную гайку, причем утолщение на штуцере выполнено с коническими торцевыми поверхностями и имеет трапециевидную форму продольного сечения, а отверстие под штуцер выполнено ступенчатым и со стороны полости корпуса имеет диаметр, равный заходному диаметру штуцера со шлангом, а также имеет конический переход на диаметр, равный диаметру утолщенной части штуцера со шлангом на нем, отличающееся тем, что утолщение на штуцере, имеющее в продольном сечении трапециевидную форму, выполнено в виде равнобочной трапеции с углом при основании от 45° до 50°, поверх трубки на неутолщенной части штуцера со стороны прижимной гайки установлено уплотнительное кольцо из мягкого эластичного материала, прилегающее к наружной поверхности трубки на конической части утолщения штуцера, а между уплотнительным кольцом и прижимной гайкой установлена шайба в виде плоского кольца из жесткого материала, а торцевая поверхность прижимной гайки выполнена плоской по форме шайбы.
