быстроразъемное соединение трубопроводов высокого давления

Формула изобретения

Быстроразъемное соединение трубопроводов высокого давления, содержащее соединенные запорной втулкой полумуфты, включающие два клапана и два дифференциально подвижных седла, отличающееся тем, что одна из полумуфт выполнена в виде присоединительного штуцера и неподвижного соединения с клапаном, на котором установлено подвижное подпружиненное дифференциальное седло, а вторая выполнена одновременно дифференциальным подвижным седлом и в ней расположен подвижный клапан, выполненный в виде присоединительного штуцера, при этом конфигурация стыкуемых поверхностей выполнена взаимно ответно и с пересечением этих поверхностей по линии в момент стыковки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственному, химическому, авиационному машиностроению, в частности к быстроразъемным соединениям гибких трубопроводов, которые могут быть использованы, например для подсоединения раздаточных рукавов технологического оборудования и зарядки систем или емкостей, находящихся под давлением.

Известно быстроразъемное соединение трубопроводов (патент США N 2854259, кл. 285 19, 1955), содержащее два стыкуемых между собой полуразъема с подпружиненными клапанами, снабженными хвостовиками.

Недостатком известного соединения является пролив рабочей жидкости из-за наличия хвостовика на клапанах, вследствие чего при стыковке разъединенных частей соединения хвостовики двух клапанов соединяются, но не происходит сопряжения клапанов по всей поверхности, в результате образуется полость между клапанами, которая заполняется рабочей жидкостью до закрытия клапанов, а после закрытия клапанов из разъединенных частей соединения происходит утечка рабочей жидкости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является быстроразъемное соединение трубопроводов высокого давления (авт.св. N 423975, кл. F 16 L 37/00, 1974), содержащее две соединенные между собой запорной втулкой полумуфты, два клапана, на каждом из которых установлено дифференциальное подвижное седло.

Недостатком прототипа является то, что с целью уменьшения усилий оператора при соединении разъединенных частей трубопровода усложнена конструкция устройства: введены дополнительные клапаны-пилоты. Вторым существенным недостатком прототипа является пролив рабочей жидкости при расстыковке частей соединения из-за наличия хвостовиков на клапанах-пилотах, в результате чего между основными клапанами образуется полость, что ведет к утечке рабочей жидкости и особенно вредно при работе с агрессивными жидкостями. Еще один недостаток известного устройства это нестабильность прохода рабочей жидкости в случае пульсации давления в системе из-за того, что клапан относительно муфты подвижен, а полное открытие клапанов осуществляется за счет давления жидкости на торцы подвижных дифференциальных седел.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в том, чтобы исключить пролив рабочей жидкости при расстыковке частей соединения и добиться уменьшения усилия, необходимого для стыковки разъединенных частей трубопровода путем изменения конструкции устройства и взаимосвязи элементов соединения, а также обеспечить стабильность прохода рабочей жидкости при пульсации давления в системе.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предложенном соединении левая полумуфта выполнена одновременно дифференциальным подвижным седлом и в ней расположен подвижный клапан в виде присоединительного штуцера. Правая полумуфта выполнена в виде присоединительного штуцера и неподвижно соединена с клапаном, на котором установлено подвижное подпружиненное дифференциальное седло, причем конфигурация сопрягаемых поверхностей клапанов и полумуфт выполнена взаимно ответно с пересечением этих поверхностей по линии в момент стыковки. Такая конфигурация сопрягаемых поверхностей клапанов и полумуфт обеспечивает пересечение в момент стыковки по линии, что исключает образование объема жидкости, проливаемой при расстыковке частей соединения, а уменьшение усилия, необходимого для стыковки разъединенных частей трубопровода, происходит вследствие того, что клапан левой полумуфты выполнен присоединительным штуцером, что дает осевую компенсацию усилий, возникающих от давления жидкости на клапан, а площадь S₁ дифференциального подвижного седла (левой полумуфты) незначительно больше S₂, что дает незначительное дополнительное усилие поджатия клапана к седлу. В правой полумуфте усилие, возникающее от давления жидкости на торец подвижного седла, также невелико, так как площадь S₃ мала. Конструкция соединения упрощена путем исключения клапанов-пилотов. Вследствие того, что подвижный клапан левой полумуфты открывается только неподвижным клапаном правой полумуфты, которая фиксируется в левой полумуфте, и закрытие клапанов невозможно, так как проточная часть имеет жесткую конфигурацию, при пульсации давления в системе это обеспечивает стабильность прохода рабочей среды.

Предложенное быстроразъемное соединение трубопроводов высокого давления обладает новизной по сравнению с известными соединениями, а по сравнению с прототипом изобретательским замыслом.

Изменение взаимосвязи частей соединения и их конструкции, а также ее упрощение позволяют получить дополнительное компенсирующее усилие за счет давления рабочей жидкости, что значительно снижает усилие, необходимое оператору для стыковки частей соединения, исключить образование полости между частями соединения при расстыковке до полного закрытия клапанов, что обеспечивает беспроливную работу, и, наконец, обеспечивает жесткую конфигурацию проточной части, что дает стабильный проход жидкости при пульсации давления в системе.

За счет такого эффекта улучшаются условия труда оператора особенно при работе с агрессивными жидкостями.

На фиг.1 показано предложенное быстроразъемное соединение трубопроводов в разомкнутом положении, осевой разрез; на фиг.2 то же при соединении трубопроводов, при полном открытии клапанов.

Быстроразъемное соединение трубопроводов высокого давления содержит левую 1 и правую 2 полумуфты. Левая полумуфта 1 совместно с крышкой 3 служит одновременно дифференциальным подвижным седлом (площадь седла S₁ больше S₂), в корпусе которого находятся пружина 4 и подвижный клапан 5, выполненный в виде присоединительного штуцера левой полумуфты. Клапан имеет радиальные отверстия 6, сообщающие полость V₁ c проточной частью, и "окна" 7 (для прохода рабочей жидкости) с общей площадью не менее площади проходного сечения, определяемого условным диаметром соединения. Правая полумуфта 2 выполнена в виде присоединительного штуцера и неподвижно соединена с клапаном 8, на котором смонтировано подвижное седло 9, при этом площадь торца S₃ клапана мала. В корпусе правой полумуфты находится пружина 10. Клапан правой полумуфты имеет также радиальные отверстия 11, сообщающие полость V₂ с проточной частью, и "окна" 12 (для прохода рабочей жидкости) с общей площадью не менее площади проходного сечения, определяемого условным диаметром соединения. Фиксация обеих половин соединения осуществляется общеизвестным способом с помощью шариков 13 и подпружиненной запорной втулки 14.

Устройство работает следующим образом. В расстыкованном состоянии левая полумуфта закрыта клапаном 5 под действием пружины 4. При наличии давления в трубопроводе создается дополнительное усилие, направленное на закрытие, за счет того, что площадь седла S₁ больше S₂, что обеспечивает более плотное прилегание клапана к седлу. Так как разница площадей незначительная, то и дополнительное усилие невелико. Правая полумуфта 2 закрыта подвижным седлом 9 под действием пружины 10. При наличии давления возникает незначительное усилие от давления жидкости дополнительно к усилию пружины. Радиальные отверстия, расположенные в клапанах, служат для выравнивания давления в полостях V₁ и V₂ и в проточной части. При стыковке правая полумуфта 2 входит в левую 1 до соприкосновения контуров клапанов 5 и 8 и седел 1 и 9, при этом происходит пересечение поверхностей седел 1 и 9 по линии и все это обеспечивает герметичность соединения в целом и каждой закрытой части в отдельности. При дальнейшем перемещении полумуфты с клапаном происходит одновременно открытие правой и левой частей (слева - клапан 5 полумуфта 1, справа седло 9 клапан 8) до фиксации правой полумуфты 2 в левой 1 шариковым замком в момент полного открытия клапанов. При этом образуется проточная часть жесткой конфигурации.

Таким образом, изобретение применимо, в частности в системах трубопроводов, находящихся под давлением.