Уплотнительное соединение

 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в клапанных, фланцевых, ниппельных и других соединениях. Уплотнительное соединение содержит запорный орган, установленный с возможностью взаимодействия с тонкостенной оболочкой, упругодеформирующейся при их контакте. На не контактирующей с запорным органом поверхности тонкостенной оболочки со стороны торца выполнена выборка с образованием участка стенки, работающего при взаимодействии с запорным органом как в упругой, так и в упругопластической зоне деформации. Предложенное изобретение позволяет повысить надежность уплотнительного соединения при возможных изменениях условий эксплуатации. 3 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике, может быть использовано, например, в клапанных, фланцевых, ниппельных и других герметичных соединениях, используемых в авиакосмической, химической, газовой и других отраслях промышленности.

Известна конструкция уплотнительного соединения /см. заявка Франции N 2459928 A1, кл. F 10 K 1/38, 1980 г./, содержащая запорный орган, контактирующий с тонкостенным оболочечным элементом, на торце которого с рабочей стороны выполнено утонение. В этой конструкции повышение несущей способности оболочечного элемента достигается за счет нагружения последнего не по линии, а по поверхности. При этом достигается двоякий эффект. Во-первых, нагружение оболочечного элемента по поверхности позволяет воспринимать значительно большие усилия, действующие со стороны затвора, которые могут быть связаны с динамическим характером нагружения, пульсацией давления герметизируемой среды, неисправностями в приводной системе, ошибками оператора и т.д. Во-вторых, уточнение торца оболочечного элемента создает благоприятные условия для плотного прилегания оболочечного элемента к затвору при меньших усилиях, чем при отсутствии утонения, т. к. торец с утонением более податлив, чем без него.

Недостатком этой конструкции является чувствительность уплотнительного соединения к изменению условий эксплуатации, т.к. форма оболочечного элемента зависит от величины воспринимаемого усилия и давления герметизируемой среды. В случае изменения либо давления среды, либо усилия со стороны затвора, контакт по поверхности перейдет в контакт по линии, что связано с неизбежной деформацией оболочечного элемента, уплотнительное соединение лишится преимуществ, описанных выше.

Известно также уплотнительное соединение /см. книгу Кармугин Б.В., Стратиевский Г.Т., Мендельсон Д.А. Клапанные уплотнения пневмогидроагрегатов. - М.: Машиностроение, 1983 г., стр. 9, рис. 2/, принятое за прототип, представляющее собой тонкостенный оболочечный элемент, в торец которого вдавливается конический затвор. Тонкостенный оболочечный элемент, деформируясь, принимает форму затвора, обеспечивая плотное прилегание оболочечного элемента к затвору, а тем самым - герметичный стык. В процессе герметизации возможна перегрузка оболочечного элемента, что приводит к его разрушению, поэтому иногда используют ограничители деформации оболочечного элемента осевого или радиального типов. Однако, использование ограничителей связано с невозможностью компенсации износа уплотнительного стыка /оболочечный элемент изнашивается, а ограничитель практически нет/, технологическими сложностями обеспечения требуемого зазора между оболочечным элементом и ограничителем.

В некоторых случаях для ограничения деформации оболочечного элемента используют ужесточающий бурт, но при этом с повышением несущей способности оболочечного элемента происходит его ужесточение, поэтому для обеспечения герметичного стыка необходимо прикладывать значительно большие усилия.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении надежности уплотнительного соединения при возможном изменении условий эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в уплотнительном соединении, содержащем запорный орган, установленный с возможностью взаимодействия с тонкостенной оболочкой, упругодеформирующейся при их контакте, согласно изобретению на неконтактирующей с запорным органом поверхности тонкостенной оболочки со стороны торца выполнена выборка с образованием участка стенки, работающего при взаимодействии с запорным органом как в упругой, так и в упругопластической зоне деформации.

В данном устройстве изначально профиль утоненного торца не связан с формой затвора, он формируется в ходе нагружения. При изменении условий эксплуатации /герметизирующего усилия или давления среды/ в предлагаемой конструкции уплотнительного соединения происходит изменение ширины уплотнительной поверхности, что принципиально не изменяет характер нагружения тонкостенной оболочки, переход от контакта по поверхности к контакту по линии не происходит /разумеется, при соблюдении определенного диапазона изменения условий эксплуатации/.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена конструкция уплотнительного соединения, на фиг. 2 показан момент контакта запорного органа с тонкостенной оболочкой в начале нагружения, на фиг. 3 показан контакт запорного органа с тонкостенной оболочкой в нагруженном состоянии.

Уплотнительное соединение состоит из тонкостенной оболочки 1 и запорного органа 2. Со стороны торца тонкостенной оболочки выполнена выборка, образующая утонченную часть стенки 3.

Уплотнительное соединение работает следующим образом. После касания запорным органом 2 тонкостенной оболочки 1 последняя своей утонченной частью 3 плотно прилегает к поверхности запорного органа 2, образуя контакт по поверхности.

При изменении условий эксплуатации тонкостенная оболочка 2 деформируется, а утонченный конец 3 обеспечивает контакт по поверхности. Варьируя размеры утонченного торца 3, добиваются его работы как в упругой, так и в упругопластической зоне, изменяют допускаемый диапазон условий эксплуатации Предлагаемая конструкция уплотнительного соединения не чувствительна к перекосам при посадке затвора, т.к. утоненный торец легко принимает овальную форму. Уплотнительное соединение не нуждается в приработке, т.к. требуемый контакт по поверхности формируется сразу в ходе первого нагружения.

Формула изобретения

Уплотнительное соединение, содержащее запорный орган, установленный с возможностью взаимодействия с тонкостенной оболочкой, упругодеформирующейся при их контакте, отличающийся тем, что на не контактирующей с запорным органом поверхности тонкостенной оболочки со стороны торца выполнена выборка с образованием участка стенки, работающего при взаимодействии с запорным органом как в упругой, так и в упругопластической зоне деформации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3