Самоуплотняющееся неподвижное соединение

САНИЕ ИЗОБРЕТЕН К ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(54) САМОУПЛОТНЯЮЩЕЕСЯ НЕПОДВНОЕ СОЕДИНЕНИЕ(57) Использование; в пневмогидравлическройствах и трубопроводах Сущность изобкорпус и крышка сопряжены между собойлиндрической поверхности, в кольцевоммежду ними размещены неметаллическоение и по обе стороны от него - распорныталлические кольца, Кольца ограничены внаправлении с возможностью самоуппотнстороны полости давления кольцевымкрышки, имеющим наружную коническую то их устретения:по цизазоре уплотне- немеосевом ния со буртом рцевую(51) 5 Г 16 Л 15 02 поверхность, ное кольцо, с стороны - оп живается в з пусом злеме коническую п рое распорно кольца имеют пеции, больш первого коль крышке. Нем виде кольца, нюю цилинд соответственн торцевые пов щими им лове с которои сопряжено первое распорвнешней по отношению к давлению орное кольцо. Опорное кольцо удеразоре с помощью скрепленных с корнтом и имеет внутреннюю торцевую оверхность, с которой сопряжено втое кольцо. Распорные металлические в сечении форму косоугольной траее основание которой обращено у ца к корпусу, у второго кольца - в етаплическое уплотнение выполнено в которое имеет наружную и внутренрические поверхности, сопряженные о с корпусом и крышкой. Конические ерхности сопряжены с соответствуюрхностями распорных колец. 1 ип.1 зобретение 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 В 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 имеот в сечении форму прямоугольных треугольников, 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 чрезмерно большие на 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 пряжения и пластические деформации, Это 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 повышения 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 неметаллицеского уплотнения в виде одиночного кольца, которое имеет конические торцевые поверхности сопряжения с распорными кольцами,Наличие совокупности указанных существенных поизнаков о сравнении с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии 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 коитерию "существенные отличия".Г 1 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.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 Р кольцевым буртом 4 крышки 2, а с внешней стороны - опорным кольцом 8, 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. Распорные металлические кольца 6 и 7 имеют в сечении форму косоугольной трапеции, большее основание которой обращено у первого распорного 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 соответственно с цилиндрической поверхностью 3 корпуса 1 и поверхностью 14 крышки 2, Торцевые поверхности уплотнительного кольца 5 выполнены коническими и сопряжены с соответствующими им торцевыми коническими поверхностями распорных колец 6 и 7, между которыми заключено уплотнительное кольцо 5,При сборке соединения производится поджатие 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 Р его воздействие на крышку 2 вызывает осевое сжатие набора колец 5, 6 и 7 между буртом 4 и опорным кольцом 8. Это осевое сжатие вызывает радиальную деформацию распорных колец благодаря их скольжению по коническим поверхностям сопряжения. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Распорное кольцо 6 в результате скольжения по торцевой конической поверхности 12 бурта 4 и наружной кочической 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 по торцевой конической поверхности 13 опорного кольца 8 и внутренней конической поверхности уплотнительного кольца 5 сжимается и прижимается плотно без зазором 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 до упора в цилиндрическу:о поверхность 9 3 корпуса 1. Осевое сжатие уплотнительного неметаллического кольца 5 вызывает его радиальную деформацию растяжения и плотное прижатие одновременно к поверхностям 3 и 14, чем обеспечивается герметичность всего соединения. Перекрытие зазоров распорными кольцами 6 и 7, а также краем опорного кольца 8 исключает экструзию материала уплотнительного кольца 5 и обеспечивает его всестороннее сжатие,Форма сечения рэспорных колец в виде косоугольной трапеции и возможность управления благодаря этому размерами поверхности контакта позволяет исключить возникновение на них чрезмерных напряжений и пластических деформаций, препятствующих разборке,Технико-экономический эффект изобретения состоит в повышении надежности и ремонтоспособности неподвижного самоуплотняющего соединения высокого давления благодаря улучшению условий раооты ргспорных колец простыми средствами - увеличением площади контакта и соответственно уменьшением контактного давления без увеличения диаметра соединения, повышения требований к контактной прочности материала деталей при уменьшении числа деталей,Одновременно изобретение позволяет расширить эксплуатационные возможности соединения за счет увеличения давления среды и диаметра соединения,Успешно проведены испытания соединений при давлении среды 200 МПа и температуре до 200"С с уплотнительным кольцом из фторопласта,(56) Авторское свидетельство СССР М 1630424, кл, Р 16 Л 1502, 1987.2004866 Формула изобретения Составитель М, Гермаедорова Техред М,Моргентал Корректор А. Мотыл Редактор Н Заказ 3393 дпис Тираж По ное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 САМОУПЛОТНЯЮЩЕЕСЯ НЕПОДВИЖНОЕ СОЕДИНЕНИЕ высокого давле- . ния. содержащее сопряженные между собой по цилиндрической поверхности корпус и крышку, размещенные в кольцевом э,.оре, 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 - опорным 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 не- металлическое 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,