Способ герметизации разборного соединения и герметичное разборное соединение для его реализации



Способ герметизации разборного соединения и герметичное разборное соединение для его реализации
Способ герметизации разборного соединения и герметичное разборное соединение для его реализации

 


Владельцы патента RU 2615886:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения разборных неподвижных соединений. В способе герметизации разборного соединения, включающем установку между частями разборного соединения уплотнительного элемента в виде металлического кольца с последующим приложением к нему усилия до его деформации, металлическое кольцо устанавливают в кольцевую посадочную канавку, которую предварительно выполняют на одной из частей разборного соединения, а другую часть помещают в металлическое кольцо, при этом формируют усилие не менее 100 Н/м, которое прикладывают к его свободному торцу, и одновременно с этим осуществляют поджатие по периметру свободного торца части разборного соединения, размещенного в металлическом кольце. В герметичном разборном соединении, включающем кольцевой уплотнительный элемент, установленный в полости стыка в кольцевой канавке, выполненной в одной из частей разборного соединения, при этом другая часть размещена в кольцевом уплотнительном элементе, кольцевой уплотнительный элемент выполнен из свинца и покрыт защитным слоем меди, причем та часть разборного соединения, которая размещена в металлическом кольце, установлена с частичным заходом в кольцевую канавку другой части соединения, дополнительно содержит устройство нагружения уплотнительного металлического кольца, выполненное с цилиндрической поверхностью и круговым фланцем, в котором сформированы отверстия под поджимающие и стягивающие элементы, для последних выполнены ответные отверстия на одной из частей разборного соединения, в устройстве выполнена выемка для образования соосной уплотнительному металлическому кольцу кольцевой давящей поверхности, размер которой соответствует размеру торца уплотнительного металлического кольца, при этом давящая поверхность выполнена с выступом, представляющим собой в продольном сечении равнобедренный треугольник, вершиной обращенный к середине торца. Изобретение обеспечивает возможность его использования внутри корпуса и для герметизации оптических элементов, при этом герметичное разборное соединение повышает надежность герметичного соединения за счет сохранения свойств кольцевого уплотнительного элемента при термоциклировании. 2 н.п. ф-лы., 1 ил.

 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения разборных неподвижных соединений, в частности для уплотнения стыков стекло - стальной корпус лазерной кюветы газовых лазеров с диодной накачкой.

Лазерная кювета является одним из ключевых элементов лазера и предназначена для создания нужной концентрации активной среды и прокачки этой среды через область генерации. Поэтому задачей изобретения является необходимость обеспечения высокой степени герметизации лазерной кюветы на стыках стального корпуса и стекла в условиях воздействия агрессивной среды.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа герметизации разборного соединения выбран способ герметизации фланцевого вакуумно-герметичного разборного соединения (Авторское свидетельство СССР №1221428, МПК: F16J 15/08, опубл. 30.03.1986 г., авторы: А.П. Аксенов, В.Ф. Еремеев, А.Д. Трушков и др.), который включает в себя установку между фланцами полого уплотнительного элемента, закрепления его на одном из фланцев и предварительного поджатия, а в качестве уплотнительного элемента используют металлическое кольцо в виде замкнутой трубы, которое обжимают между сопрягаемыми фланцами до образования на нем пластически деформированных участков, эквидистантных поверхности ответного фланца.

Данный способ обеспечивает герметизацию металлических корпусов больших размеров с визуальным контролем при затягивании его крепежных элементов, и не предназначен для использования внутри корпуса и для герметизации оптических элементов.

Наиболее близким аналогом герметичного разборного соединения является герметичное разъемное соединение двух деталей (Авторское свидетельство СССР №696229, МПК: F16J 15/02, опубл. 05.11.1979 г., авторы: Н.С. Баранов, Н.Е. Богорад, Р.К. Гимаев и др.), в полостях стыка которых последовательно установлены два уплотнительных элемента, первый из которых по ходу утечки выполнен в виде резиновой прокладки, а второй - из фторопластового кольца. Уплотнительные поверхности контакта деталей выполнены взаимно перпендикулярными, причем канавка под фторопластовое кольцо выполнена на той поверхности детали, стык которой со смежной поверхностью нормален к воспринимающему усилие затяжки стыку, а сопряженные поверхности, в канавке одной из которых установлено заподлицо фторопластовое кольцо, выполнены с зазором. При этом объем фторопластового кольца равен объему канавки.

Недостатком известного соединения двух деталей с помощью представленных уплотнительных элементов является то, что после нескольких циклов срабатываний данного вида уплотнения требуется подтяжка болтов во фланцевом соединении, что вызывает текучесть фторопласта, которая сопровождается нарушением герметичности и ведет к низкой долговечности и сокращению срока службы без замены, а также при термоциклировании может произойти разгерметизация.

Технический результат способа заключается в обеспечении возможности его использования внутри корпуса и для герметизации оптических элементов.

Техническим результатом герметичного разборного соединения является повышение надежности герметичного соединения за счет сохранения свойств кольцевого уплотнительного элемента при термоциклировании, а также за счет оптимального выбора размеров и расположения частей разборного соединения и устройства нагружения.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе герметизации разборного соединения, включающем установку между частями разборного соединения уплотнительного элемента в виде металлического кольца с последующим приложением к нему усилия до его деформации, новым является то, что металлическое кольцо устанавливают в кольцевую посадочную канавку, которую предварительно выполняют на одной из частей разборного соединения, а другую часть помещают в металлическое кольцо, при этом формируют усилие не менее 100 Н/м, которое прикладывают к его свободному торцу и одновременно с этим осуществляют поджатие по периметру свободного торца части разборного соединения, размещенного в металлическом кольце.

Указанный технический результат достигается также тем, что в герметичном разборном соединении, включающем кольцевой уплотнительный элемент, установленный в полости стыка в кольцевой канавке, выполненной в одной из частей разборного соединения, при этом другая часть размещена в кольцевом уплотнительном элементе, новым является то, что кольцевой уплотнительный элемент выполнен из свинца и покрыт защитным слоем меди, причем та часть разборного соединения, которая размещена в металлическом кольце, установлена с частичным заходом в кольцевую канавку другой части соединения, дополнительно содержит устройство нагружения уплотнительного металлического кольца, выполненное с цилиндрической поверхностью и круговым фланцем, в котором сформированы отверстия под поджимающие и стягивающие элементы, для последних выполнены ответные отверстия на одной из частей разборного соединения, в устройстве выполнена выемка для образования соосной уплотнительному металлическому кольцу кольцевой давящей поверхности, размер которой соответствует размеру торца уплотнительного металлического кольца, при этом давящая поверхность выполнена с выступом, представляющим собой в продольном сечении равнобедренный треугольник, вершиной обращенный к середине торца.

Влияние отличительных признаков патентной формулы способа на технический результат.

Установка металлического кольца в кольцевую посадочную канавку, предварительно выполненного на одной из частей разборного соединения, а другой части разборного соединения - в металлическое кольцо, обеспечивает уплотнение образованного между частями разборного соединения стыка, размещенного внутри корпуса.

Прикладывание к свободному торцу металлического кольца сформированного усилия не менее 100 Н/м и одновременно с этим осуществление поджатия по периметру свободного торца части разборного соединения, размещенного в металлическом кольце, обеспечивает деформацию кольцевого уплотнительного элемента и создает возможность герметизации стыка стекло - стальной корпус, расположенного в замкнутом объеме.

Влияние отличительных признаков патентной формулы устройства на технический результат.

Выполнение кольцевого уплотнительного элемента из свинца и покрытие его защитным слоем меди позволяет при его деформации изменять форму и при дальнейшем термоциклировании не приводит к ее «текучести» и «ползучести», что влияет на надежность герметизации.

Размещение части разборного соединения в металлическом кольце с частичным заходом в кольцевую канавку другой части соединения позволяет правильно разместить части разборного соединения для обеспечения надежной герметизации стыка.

Дополнительное содержание устройства нагружения уплотнительного металлического кольца, выполненного с цилиндрической поверхностью и круговым фланцем, позволяет сформировать необходимое усилие для его деформации, ведущее также к надежной герметизации.

Формирование в круговом фланце отверстий под поджимающие и стягивающие элементы, а для последних - ответных отверстий на одной из частей разборного соединения позволяет закручивать крепежные элементы для создания усилия.

Выполнение в устройстве нагружения выемки для образования соосной уплотнительному металлическому кольцу кольцевой давящей поверхности, размер которой соответствует размеру торца уплотнительного металлического кольца, и выполнение давящей поверхности с выступом, представляющим собой в продольном сечении равнобедренный треугольник, вершиной обращенный к середине торца, позволяет заглубить фланец устройства нагружения в уплотнительное металлическое кольцо на необходимую глубину, обеспечив при этом надежную герметизацию.

Рассмотрим реализацию предлагаемого способа герметизации разборного соединения с помощью устройства его обеспечения, схематично представленного на чертеже, где позициями обозначены:

1 - стальная часть разборного соединения;

2 - устройство нагружения;

3 - кольцо для поджимания оптической части разборного соединения;

4 - свинцовая прокладка;

5 - кольцевой уплотнительный элемент;

6 - свинцовая прокладка;

7 - оптическая часть разборного соединения;

8 - поджимающие элементы;

9 - стягивающие элементы;

10 - отверстие для загрузки щелочных металлов;

11 - заглушка;

12 - выступ устройства нагружения;

13 - отверстие для подключения к системе вакуумирования;

14 - медное зеркало;

А - герметизируемый объем;

Н - зазор между поверхностями стальной части разборного соединения и устройством нагружения.

Герметичное разборное соединение выполнено из двух частей разборного соединения - стальной 1, являющейся корпусом, и оптической 7. Оптическая часть выполнена из стекла КИ. В полости стыка в кольцевой канавке, выполненной на стальной части разборного соединения, установлен кольцевой уплотнительный элемент 5 размером 6 мм. Оптическая часть разборного соединения 7 соосно размещена в кольцевом уплотнительном элементе 5 и частично заходит в кольцевую канавку стальной части разборного соединения 1. Кольцевой уплотнительный элемент 5 выполнен из свинца и покрыт защитным слоем меди толщиной 0,05 мм. Также герметичное разборное соединение содержит устройство нагружения 2 уплотнительного металлического кольца 5, выполненное с цилиндрической поверхностью и круговым фланцем. Для стягивания частей разборного соединения в круговом фланце устройства нагружения 2 сформированы отверстия под стягивающие элементы 9, и ответные отверстия - на стальной части разборного соединения 1. В качестве стягивающих элементов 9 использовались восемь болтов с резьбой M16. Для поджатия оптической части разборного соединения 7 в круговом фланце устройства нагружения 2 также сформированы отверстия под поджимающие элементы 8, в качестве которых использовались шесть болтов с резьбой М6. В месте соприкосновения оптической части разборного соединения 7 с кольцевой частью стального разборного соединения 1 размещена свинцовая прокладка 6, а в месте соприкосновения с поджимающими элементами 8 - кольцо 3 со свинцовой прокладкой 4. В устройстве нагружения 2 выполнена выемка для образования соосной уплотнительному металлическому кольцу 5 кольцевой давящей поверхности, размер которой соответствует размеру торца уплотнительного металлического кольца, при этом давящая поверхность выполнена с выступом 12 в виде «зуба», представляющим собой в продольном сечении равнобедренный треугольник, вершиной (угол 60°) обращенный к середине торца. Зазор Н между поверхностями стальной части разборного соединения 1 и устройством нагружения 2 без кольцевого уплотнительного элемента 5 составил 4 мм, а с установленным - 10,5 мм. Контроль герметичности соединений определялся методом «вакуумирования» с применением воздушно-гелиевого течеискателя при испытательном давлении 2 АТИ. Для этого в стальной части разборного соединения 1 предусмотрено отверстие для подключения к системе вакуумирования 13 и отверстие для загрузки паров щелочных металлов 10 с заглушкой 11. Для контролирования наличия паров щелочных металлов в герметизируемом объеме А используется медное зеркало 14.

Способ герметизации разборного соединения осуществляют следующим образом. Кольцевой уплотнительный элемент 5 размещают в кольцевую посадочную канавку, которую предварительно выполняют в стальной части разборного соединения 1, затем в кольцевой уплотнительный элемент 5 на свинцовую прокладку 6 помещают оптическую часть разборного соединения 7. Далее, с помощью затяжки стягивающих элементов 9 устройства нагружения 2, формируют усилие 200 Н/м, которое с помощью выступа 12 прикладывают на свободный торец металлического кольца и одновременно с этим с помощью затяжки поджимающих элементов 8 осуществляют поджатие по периметру свободного торца оптической части разборного соединения 7. Поджатие оптической части разборного соединения 7 осуществляют через кольцо 3 и свинцовую прокладку 4. Герметизация происходит в результате деформации кольцевого уплотнительного элемента 5.

На предприятии был изготовлен макет и проведены предварительные исследования стойкости свинца, покрытого медью, которые показали принципиальную возможность его применения в конструкциях, где имеются пары щелочных металлов. После герметизации производили вакуумирование макета и проверяли степень герметизации по времени сохранения значения вакуума в макете. Моменты затяжки болтов в опыте начинались с 3,5 кгс⋅м и закончились моментом затяжки свыше 20 кгс⋅м, герметичность макета была обеспечена. Величина заглубления фланца в прокладку в конце опыта составила ≈5 мм.

Отвакуумированный макет был помещен в нагретую до 160°C муфельную печь и выдерживался в ней 25 минут. Герметичность после нагрева сохранилась. Натекания воздуха в макет в течение суток не обнаружено. Контроль вакуума осуществлялся по вакуумметру модель 11201 класс точности 0,4.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает надежную герметизацию лазерной кюветы на стыке стекло - стальной корпус в замкнутом объеме и выдерживает термоциклирование от +20 до +160°C без потери герметичности, которая составила 1×10-8 м3⋅Па/с.

1. Способ герметизации разборного соединения, включающий установку между частями разборного соединения уплотнительного элемента в виде металлического кольца с последующим приложением к нему усилия до его деформации, отличающийся тем, что металлическое кольцо устанавливают в кольцевую посадочную канавку, которую предварительно выполняют на одной из частей разборного соединения, а другую часть помещают в металлическое кольцо, при этом формируют усилие не менее 100 Н/м, которое прикладывают к его свободному торцу, и одновременно с этим осуществляют поджатие по периметру свободного торца части разборного соединения, размещенного в металлическом кольце.

2. Герметичное разборное соединение, включающее кольцевой уплотнительный элемент, установленный в полости стыка в кольцевой канавке, выполненной в одной из частей разборного соединения, при этом другая часть размещена в кольцевом уплотнительном элементе, отличающееся тем, что кольцевой уплотнительный элемент выполнен из свинца и покрыт защитным слоем меди, причем та часть разборного соединения, которая размещена в металлическом кольце, установлена с частичным заходом в кольцевую канавку другой части соединения, дополнительно содержит устройство нагружения уплотнительного металлического кольца, выполненное с цилиндрической поверхностью и круговым фланцем, в котором сформированы отверстия под поджимающие и стягивающие элементы, для последних выполнены ответные отверстия на одной из частей разборного соединения, в устройстве выполнена выемка для образования соосной уплотнительному металлическому кольцу кольцевой давящей поверхности, размер которой соответствует размеру торца уплотнительного металлического кольца, при этом давящая поверхность выполнена с выступом, представляющим собой в продольном сечении равнобедренный треугольник, вершиной обращенный к середине торца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к уплотнительной технике. Предлагается расположение кольцевой прокладки (22), имеющей сечение лежащей V-образной формы, в кольцевой канавке (24), имеющей сечение в форме трапеции, в которой малое основание (30) трапеции соответствует цилиндрическому дну канавки (24) и которая радиально раскрыта внутрь на уровне большого основания (32) трапеции, в котором прокладка (22) содержит радиально внешнюю кольцевую пяту (28) и две в целом конические кольцевые ветви (26), радиально вытянутые внутрь от пяты (28).

Изобретение может быть использовано для уплотнения газового стыка между втулкой и крышкой цилиндра со стороны камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания. Уплотнение камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания содержит кольцевую уплотнительную прокладку (3), установленную в проточки неподвижных относительно друг друга уплотняемых поверхностей втулки цилиндра (1) и крышки (2) цилиндра.

Изобретение относится к герметизации разъемных соединений. Деформация уплотнителя сопровождается локальным сдвигом поверхностных слоев уплотнителя и его сжатием на стыке двух наклонных поверхностей в зоне герметизации.

Изобретение относится к уплотнительным устройствам для фланцевых торцевых соединений и, в частности, к турбинам авиационных двигателей и газотурбинным установкам, работающим как в нормальных условиях, так и в условиях высоких температур, где поверхности узлов конструкции прогреваются до температуры более 1000°С.

Группа изобретений относится к уплотнительным устройствам для неподвижных фланцевых торцевых соединений. Уплотнительное металлическое пружинящее кольцо имеет в поперечном сечении U-образный профиль, уплотнение стыка осуществляется по ненаклоненной сплошной стенке профиля.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит блок цилиндров, чугунную втулку (1) цилиндра, чугунную крышку (2) цилиндра, стальную прокладку (3) газового стыка между втулкой (1) и крышкой (2) цилиндра, скрепленные при помощи силовых шпилек крепления цилиндрового комплекта к блоку цилиндров.

Изобретение относится к уплотнению разъемного соединения. .

Изобретение относится к уплотнительное технике. .

Изобретение относится к прокладкам головки цилиндров. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при производстве водонабухающих пакеров. Техническим результатом является повышение изолирующей способности пакера.

Изобретение относится к конструкции уплотнений фланцевых соединений большого диаметра и может быть применено в энергетических установках, например в ядерных, а также в аппаратах химических производств, работающих при высоких температурах и давлениях..

Изобретение может быть использовано в качестве закрывающего устройства для блока клапанов электрогидравлической системы управления клапанами двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к барьерному уплотнению и оборудованию устья скважины, включающему данное барьерное уплотнение. Оборудование устья скважины содержит выпускную трубу, оснащенную контрольно-измерительным оборудованием колонны, содержащую первый патрубок, образующий уплотняющий профиль, второй патрубок, образующий уплотняющий профиль, барьерное уплотнение, расположенное между первым патрубком и вторым патрубком и содержащее перегородку, имеющую первый конец, второй конец и поверхность, проходящую между первым концом и вторым концом, и ребро, проходящее радиально наружу от поверхности перегородки и образующее первый уплотняющий профиль, проходящий от первой стороны ребра, и второй уплотняющий профиль, проходящий от второй стороны ребра, и хомут, находящийся в зацеплении с первым патрубком и вторым патрубком для отклонения первого уплотняющего профиля в уплотненное зацепление с уплотняющим профилем первого патрубка и для отклонения второго уплотняющего профиля в уплотненное зацепление с уплотняющим профилем второго патрубка.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации неподвижных разъемных соединений, в частности, эксплуатируемых в средах с переменной магнитной проницаемостью.

Изобретение относится к капоту решетчатого реверсора тяги, снабженному уплотнением для отклоняющей кромки. .

Изобретение относится к уплотнителю, предназначенному для расположения между турбореактивным двигателем и гондолой воздушного судна. .

Изобретение относится к уплотнителю, предназначенному для изоляции пожароопасной области в силовой установке летального аппарата. .

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для бурения скважин, а именно к вращающимся противовыбросовым превенторам. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, в частности, в двигателестроении в неподвижных соединениях пластмассовой и металлической деталей, работающих в газовых или жидких средах с высокой температурой и/или высоким давлением.
Наверх