RU2112891C1

RU2112891C1 - Telescope joint

Info

Publication number: RU2112891C1
Application number: RU94004600A
Authority: RU
Inventors: Борис Абрамович Зон; Александр Николаевич Лихолет; Анатолий Николаевич Ивакин
Original assignee: Борис Абрамович Зон; Александр Николаевич Лихолет; Анатолий Николаевич Ивакин
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1994-02-08
Publication date: 1998-06-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: telescope joint has outer and inner tubes, fixing device in form of a bush enveloping tubes, and a ring component located between bush and inner tube for mating with external surface of inner tube and internal surface of first end face of bush, whose second end face has a shoulder facing outer tube, and its internal lateral surface has a shaped annular groove, whose one of lateral surfaces is matched with shoulder internal surface. End face of outer tube has a shoulder located in shaped annular groove of bush. External surface of inner tube has a shaped annular groove. Ring component is cut in parallel with its generating line at least into two parts and installed for placement in annular groove of inner tube. Precompressed spring is located in bush annular groove between shoulders of bush and outer tube. Shape of second end face of ring component may correspond to shape of annular groove of inner tube. External surface of inner tube may have a number of additional annular grooves. EFFECT: improved design. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для телескопического соединения цилиндрических труб с фиксацией их в промежуточных положениях. The invention relates to mechanical engineering and can be used for telescopic connection of cylindrical pipes with their fixation in intermediate positions.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является телескопическое соединение, содержащее наружную и внутреннюю трубы и фиксирующее устройство в виде втулки, охватывающей трубы, с кольцевым элементом, размещенным между втулкой и внутренней трубой с возможностью сопряжения его с наружной поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью соответствующего торца втулки. Втулка составлена из двух, связанных резьбовым соединением, частей, между которыми установлен эластичный кольцевой элемент. Фиксация пары труб при этом происходит за счет силы трения указанного эластичного кольцевого элемента с поверхностью внутренней трубы. Для этого эластичный кольцевой элемент зажимается между связанными резьбой частями втулки. The closest in technical essence and the achieved result is a telescopic connection containing the outer and inner pipes and a fixing device in the form of a sleeve covering the pipe, with an annular element placed between the sleeve and the inner pipe with the possibility of pairing it with the outer surface of the inner pipe and the inner surface of the corresponding end of the sleeve. The sleeve is composed of two parts connected by a threaded connection, between which an elastic ring element is installed. The fixation of the pair of pipes in this case occurs due to the frictional force of the specified elastic ring element with the surface of the inner pipe. For this, the elastic ring element is clamped between the thread-connected parts of the sleeve.

Недостаток известного решения заключается в низкой надежности работы телескопического соединения. Это является следствием того, что действие его основано на фрикционном сцеплении зажатого эластичного кольцевого элемента с гладкой поверхностью внутренней трубы. Очевидно, что соединение функционирует исправно лишь при воздействии внешней нагрузки, по абсолютной величине не превышающей указанную выше силу фрикционного сцепления. При этом уже небольшой износ фрикционного элемента лишает устройство работоспособности и практически выводит его из строя. Кроме того, перевод указанного телескопического соединения из одного состояния в другое осуществляется посредством сложных и длительных манипуляций по разжатию и последующему зажатию эластичного кольцевого элемента путем развинчивания и завинчивания связанных резьбой частей фиксирующего устройства, что создает соответствующие неудобства в его использовании и требует соответствующих затрат времени на осуществление указанных манипуляций. A disadvantage of the known solution is the low reliability of the telescopic connection. This is a consequence of the fact that its action is based on frictional adhesion of a clamped elastic ring element with a smooth surface of the inner pipe. Obviously, the connection functions properly only when exposed to an external load, the absolute value of which does not exceed the friction clutch force indicated above. Moreover, already a small wear of the friction element deprives the device of operability and practically puts it out of order. In addition, the transfer of the indicated telescopic connection from one state to another is carried out by means of complex and lengthy manipulations to unclench and then clamp the elastic ring element by unscrewing and screwing the parts of the fixing device connected by a thread, which creates the corresponding inconvenience in its use and requires corresponding time expenditures for implementation specified manipulations.

Задача изобретения заключается в разработке надежного, долговечного и оперативного в работе телескопического устройства. Для этого телескопическое соединение, содержащее наружную и внутреннюю трубы, фиксирующее устройство в виде втулки, охватывающей указанные трубы и кольцевого элемента, размещенного между втулкой и внутренней трубой с возможностью сопряжения с наружной поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью первого торца втулки, снабжено предварительно сжатой пружиной, втулка выполнена с буртиком на втором торце, обращенным к наружной трубе и на внутренней поверхности с профилированной кольцевой проточкой, одна из боковых поверхностей которой совмещена с внутренней поверхностью буртика, на торце наружной трубы выполнен буртик, расположенный в профилированной кольцевой проточке втулки, на наружной поверхности внутренней трубы выполнена кольцевая проточка, кольцевой элемент разрезан параллельно его образующей по крайней мере на две части и установлен с возможностью размещения его в кольцевой проточке внутренней трубы, а пружина размещена в профилированной кольцевой проточке втулки между буртиками втулки и наружной трубы. Кроме того, форма второго торца кольцевого элемента может соответствовать профилю кольцевой проточки на внутренней трубе, а на наружной поверхности внутренней трубы выполнен ряд дополнительных кольцевых проточек. The objective of the invention is to develop a reliable, durable and efficient telescopic device. For this, a telescopic connection containing the outer and inner pipes, a fixing device in the form of a sleeve, covering these pipes and an annular element placed between the sleeve and the inner pipe with the possibility of interfacing with the outer surface of the inner pipe and the inner surface of the first end of the sleeve, is equipped with a pre-compressed spring, the sleeve is made with a shoulder on the second end facing the outer pipe and on the inner surface with a profiled annular groove, one of the side surfaces which is aligned with the inner surface of the bead, on the end of the outer pipe there is a bead located in the profiled annular groove of the sleeve, on the outer surface of the inner tube there is an annular groove, the annular element is cut parallel to its generatrix into at least two parts and installed with the possibility of placing it in the annular groove of the inner pipe, and the spring is placed in the profiled annular groove of the sleeve between the collars of the sleeve and the outer pipe. In addition, the shape of the second end of the annular element may correspond to the profile of the annular groove on the inner pipe, and a number of additional annular grooves are made on the outer surface of the inner pipe.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого телескопического соединения в свернутом состоянии; на фиг. 2 - то же, в развернутом состоянии; на фиг. 3 - конфигурация и взаимосвязь элементов телескопического соединения в соответствии с вторым вариантом его исполнения, находящегося в одном из развернутых состояний; на фиг. 4 - вид кольцевого элемента, разрезанного на три части. In FIG. 1 shows the design of the proposed telescopic connection in a folded state; in FIG. 2 - the same, in the expanded state; in FIG. 3 - configuration and interconnection of the elements of the telescopic connection in accordance with the second embodiment, located in one of the expanded states; in FIG. 4 is a view of an annular element cut into three parts.

Телескопическое соединение (фиг. 1) содержит наружную 1 и внутреннюю 2 трубы и фиксирующее устройство, включающее в себя охватывающую указанные трубы втулку 3 с выполненной в ее полости профилированной кольцевой проточкой 4. Указанная проточка образована с торцевых сторон обращенными вовнутрь буртиками 5 и 6, а цилиндрическая ее часть образована ломаной образующей, два крайних участка 7 и 8 которой параллельны осевой линии втулки, а средний 9 - направлен под тупым углом и двум первым. Наружная труба 1 на входящем во втулку конце содержит расположенный в проточке 7 втулки 3 и обращенный во внешнюю сторону буртик 10. На внешней поверхности внутренней трубы 2 выполнена кольцевая проточка 11, образующая одной из стенок 12 которой со стороны исходящего из втулки конца трубы с образующей дна 13 составляет тупой угол. В профильной кольцевой проточке 4 втулки 3 по разные стороны от буртика 10 наружной трубы 1 размещены сжатая в осевом направлении пружина 14 и кольцевой элемент 15, одна из торцевых сторон 16 которого соответствует профилю боковой стенки 12 проточки 11 на внутренней трубе 2, а с внешней стороны - профиль 17, соответствующий профилю 9 ступеньки в кольцевой проточке 4 втулки 3. При этом выполняется возможность указанного выше сопряжения элементов кольца и проточек на внутренней трубе и в полости втулки. Кольцевидное тело элемента 15 разрезано по радиусу плоскостями. параллельными образующей на две или большее число частей (фиг. 4). The telescopic connection (Fig. 1) contains an outer 1 and an inner 2 pipes and a fixing device, including a sleeve 3 enclosing the said pipes with a profiled annular groove 4 made in its cavity. The specified groove is formed from the end faces with inward flanges 5 and 6, and its cylindrical part is formed by a broken generatrix, the two extreme sections 7 and 8 of which are parallel to the axial line of the sleeve, and the middle 9 is directed at an obtuse angle and the first two. The outer pipe 1 at the end entering the sleeve comprises a shoulder 10 located in the groove 7 of the sleeve 3 and facing the outside. An annular groove 11 is formed on the outer surface of the inner pipe 2, which forms one of its walls 12 from the pipe end with the bottom 13 makes an obtuse angle. In the profile annular groove 4 of the sleeve 3 on opposite sides of the flange 10 of the outer pipe 1, an axially compressed spring 14 and an annular element 15 are placed, one of the end faces 16 of which corresponds to the profile of the side wall 12 of the groove 11 on the inner pipe 2, and from the outside - a profile 17 corresponding to the profile 9 of the step in the annular groove 4 of the sleeve 3. In doing so, the above-mentioned pairing of the ring and groove elements on the inner tube and in the cavity of the sleeve is possible. The ring-shaped body of the element 15 is cut radially by planes. parallel generatrix into two or more parts (Fig. 4).

Телескопическое соединение по п.2 формулы изобретения (фиг. 3) содержит на внутренней трубе 2 группу проточек 11. При этом образующие 18 вторых стенок указанных проточек, так же, как и описанных выше стенок 12, направлены под тупым углом к образующим донных частей 13, а на втором торце кольцевого элемента выполнен соответствующий конический участок 19 с возможностью сопряжения его с ответной поверхностью 18 на стенках проточек 11 на внутренней трубе 2 (фиг. 4). The telescopic connection according to claim 2 of the claims (Fig. 3) contains a group of grooves 11 on the inner pipe 2. At the same time, the 18 second walls of these grooves, as well as the walls 12 described above, are directed at an obtuse angle to the generatrices of the bottom parts 13 and at the second end of the annular element a corresponding conical section 19 is made with the possibility of pairing it with the counter surface 18 on the walls of the grooves 11 on the inner pipe 2 (Fig. 4).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В свернутом состоянии (фиг. 1) внутренняя труба 2 введена в полость наружной трубы 1. Разрезанный на дугообразные части кольцевой элемент 15 под действием передающейся через тело втулки 3 силы

сжатой пружины 14 и ее нормальной составляющей

от разложения

на сопрягающихся конических поверхностях 9 и 17 прижимается к внешней поверхности трубы 2. Возникающая при этом сила трения f_тр = kf, где k - коэффициент трения пары металлов кольцевого элемента и внутренней трубы, удерживает трубу 2 внутри в неподвижном состоянии. Для перевода последней в другое, развернутое, состояние к трубе 2 необходимо приложить усилие, превышающее указанную выше силу трения f_тр между кольцевым элементом и поверхностью трубы 2. Последняя при этом выводится из полости трубы 1 с втулкой 3 до момента совмещения кольцевой канавки 11 с разрезным кольцевым элементом 15. При этом в момент совмещения нормально направленная сила

проталкивает дуги кольцевого элемента 15 в проточку 11, после чего втулка 3 под действием силы

сжатой пружины 14 переходит в крайнее левое положение и защемляет составные части кольцевого элемента 15 в полости, образованной с внутренней стороны стенками проточки 11, а с внешней - выступом 8 в проточке 4 втулки 3 (фиг. 2). Защемленное тело кольцевого элемента 15 фиксирует при этом развернутое состояние соединения.In the rolled state (Fig. 1), the inner tube 2 is inserted into the cavity of the outer tube 1. The annular element 15 cut into arched parts under the action of the force transmitted through the body of the sleeve 3

compressed spring 14 and its normal component

from decomposition

on the mating conical surfaces 9 and 17 it is pressed against the outer surface of the pipe 2. The friction force arising from this f _tr = kf, where k is the friction coefficient of the metal pair of the ring element and the inner pipe, keeps the pipe 2 inside stationary. To translate the latter into a different, expanded, state, it is necessary to exert a force on the pipe 2 that exceeds the above friction force f _tr between the annular element and the surface of the pipe 2. The latter is then removed from the cavity of the pipe 1 with the sleeve 3 until the ring groove 11 is combined with the split ring element 15. In this case, at the moment of alignment, the normally directed force

pushes the arcs of the annular element 15 into the groove 11, after which the sleeve 3 under the action of force

the compressed spring 14 goes into the extreme left position and pinches the components of the annular element 15 in the cavity formed on the inside by the walls of the groove 11, and with the outer protrusion 8 in the groove 4 of the sleeve 3 (Fig. 2). The clamped body of the annular element 15 captures the unfolded state of the connection.

Для перевода устройства в первоначальное, свернутое, состояние необходимо к втулке 3 приложить усилие, превышающее силу

сжатой пружины, и перевести втулку в правое (фиг. 2) положение. Затем, удерживая в указанном положении втулку, приложить к трубе 2 перемещающее ее внутрь усилие

. Перевод втулки 3 вправо при этом освобождает составляющие кольцевого элемента 15 от защемления, поскольку суженный участок 8 проточки 4 втулки смещается вправо, совмещая с кольцевым элементом расширенный участок 7 проточки. При этом нормальная составляющая φ от взаимодействия силы

на сопрягающихся конических поверхностях 12 и 16 выталкивает дуги кольцевого элемента 15 из проточки 11 и освобождает от фиксации трубу 2. После вывода трубы 2 из состояния фиксации, осуществляемого перемещением ее относительно втулки 3 до момента вывода кольцевого элемента 15 из проточки 11, можно освободить втулку 3 от приложенного к ней усилия

, а дальнейшее введение трубы 2 в полость трубы 1 осуществить приложением к паре труб 1 и 2 усилия, превышающие силу трения f_тр между кольцевым элементом 15 и внутренней трубой 2 до приведения соединения в первоначальное состояние.To transfer the device to its original, folded state, it is necessary to apply a force exceeding the force to the sleeve 3

compressed spring, and move the sleeve to the right (Fig. 2) position. Then, while holding the sleeve in the indicated position, apply a force moving it inward to the pipe 2

. The translation of the sleeve 3 to the right at the same time frees the components of the annular element 15 from being pinched, since the narrowed section 8 of the groove 4 of the sleeve is shifted to the right, combining the extended section 7 of the groove with the ring element. Moreover, the normal component φ of the interaction of forces

on the mating

conical surfaces

12 and 16, pushes the arcs of the annular element 15 from the groove 11 and releases the pipe 2 from fixing. After the pipe 2 is released from the fixing state by moving it relative to the sleeve 3 until the ring element 15 is withdrawn from the groove 11, the sleeve 3 can be released from the effort put to her

and the further introduction of the pipe 2 into the cavity of the pipe 1 is carried out by applying to the pair of pipes 1 and 2 forces exceeding the friction force f _tr between the annular element 15 and the inner pipe 2 until the connection is restored to its original state.

Безотказная работа устройства обеспечивается при фиксирующем кольцевом элементе 15, состоящем из дугообразных составляющих частей. Очевидно, что тело кольцевого элемента при этом должно быть разрезано не менее, чем на две части, а оптимально число это составляет три (фиг. 4). The failure-free operation of the device is ensured with the fixing ring element 15, consisting of arched constituent parts. It is obvious that the body of the annular element should be cut into at least two parts, and the optimum number is three (Fig. 4).

Телескопическое соединение по п.2 формулы изобретения помимо указанного одного обеспечивает дополнительный ряд фиксированных положений внутренней трубы 2 относительно наружной 1, определяемый числом и положением проточек 11 (фиг. 3) из группы их на внутренней трубе. Геометрия профиля указанных проточек при этом отличается тем, что образующие вторых их стенок 18, так же, как и первых 12, направлены под тупым углом к образующим 13 донной части проточек. Соответствующие участки 19 на втором торце кольцевого элемента 15 (фиг. 4), выполнены коническими, имея при этом возможность сопряжения с ответными поверхностями 18 вышеуказанных боковых стенок проточек 11 на трубе 2. Указанное коническое сопряжение боковых стенок кольцевого элемента и проточек 19 и 18 позволяет выводить кольцевой элемент 15 из канавок 11 при смещении трубы 2 относительно втулки 3 внутрь и переводить трубу 2 относительно фиксирующего устройства теперь в ту или другую сторону. Перевод при этом осуществляют так же, т.е. предварительным нажатием на втулку 3 усилием, преодолевающим силу

сжатой пружины и последующим перемещением трубы 2 в нужную сторону.The telescopic connection according to claim 2, in addition to the specified one, provides an additional series of fixed positions of the inner pipe 2 relative to the outer 1, determined by the number and position of the grooves 11 (Fig. 3) from their group on the inner pipe. The geometry of the profile of these grooves is different in that the generators of their second walls 18, like the first 12, are directed at an obtuse angle to the generatrices 13 of the bottom of the grooves. The corresponding sections 19 at the second end of the annular element 15 (Fig. 4) are made conical, while being able to mate with the mating surfaces 18 of the above side walls of the grooves 11 on the pipe 2. The conical conjugation of the side walls of the annular element and the

grooves

19 and 18 allows you to display the annular element 15 of the grooves 11 when the pipe 2 is displaced relative to the sleeve 3 inward and the pipe 2 is moved relative to the fixing device in one direction or another. The translation is carried out in the same way, i.e. by preliminary pressing the sleeve 3 with force overcoming force

compressed spring and the subsequent movement of the pipe 2 in the right direction.

Предлагаемое решение позволит повысить надежность телескопического соединения, поскольку нагрузочная способность его определяется прочностью используемых материалов. Износ деталей соединения при этом минимален. Упростился также перевод трубчатого соединения в рабочее состояние, которое в данном случае сводится к натяжению на втулку для преодоления усилия с деформированной пружины и перемещения внутренней трубы в нужную сторону. The proposed solution will improve the reliability of the telescopic connection, since its load capacity is determined by the strength of the materials used. The wear of the connection details is minimal. The transfer of the tubular connection to the operating state has also been simplified, which in this case is reduced to tensioning the sleeve to overcome the force from the deformed spring and move the inner pipe to the desired side.

Claims

1. Telescopic connection containing the outer and inner pipes, a fixing device in the form of a sleeve, covering the pipe, and an annular element placed between the sleeve and the inner pipe with the possibility of pairing with the outer surface of the inner pipe and the inner surface of the first end of the sleeve, characterized in that it equipped with a pre-compressed spring, the sleeve is made on the second end with a shoulder facing the outer pipe, and on the inner side surface with a profiled annular groove, one of the of the new surfaces of which is aligned with the inner surface of the bead, on the end of the outer tube there is a bead located in the profiled annular groove of the sleeve, on the outer surface of the inner tube there is a profiled annular groove, the annular element is cut parallel to its at least two parts and installed with the possibility placement in the profiled annular groove of the inner pipe, and the spring is placed in the profiled annular groove of the sleeve between the collars of the sleeve and the outer th pipe.

2. The compound according to claim 1, characterized in that the shape of the second end of the annular element corresponds to the profile of the annular groove of the inner pipe, and a number of additional annular grooves are made on the outer surface of the inner pipe.