RU2283452C1

RU2283452C1 - Pipeline quick-release coupling

Info

Publication number: RU2283452C1
Application number: RU2005106451/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Горохов (RU); Сергей Юрьевич Горохов; Дмитрий Николаевич Загайнов (RU); Дмитрий Николаевич Загайнов; Алексей Валентинович Молокин (RU); Алексей Валентинович Молокин
Original assignee: Сергей Юрьевич Горохов; Дмитрий Николаевич Загайнов; Алексей Валентинович Молокин
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to quick-acting devices for connecting and disconnected of high-pressure flexible hoses with sealed hydraulic and pneumatic consumers. Proposed pipeline quick-release coupling consists of two coupling members connected by ball lock hermetically connected to pipelines, each containing shutoff valve seat and shutoff valve with seal arranged in axial direction. When coupling members are connected, heads of valves thrust against one another providing opening of valves. Device is provided also with two additional valves. Diameter of each said valve is less than diameter of shutoff valve. Additional valve is furnished with non-sealed pusher. Additional valves are arranged coaxially inside shutoff valves, and each pusher thrusts by of end against head of ball of additional valve, and other end of pusher projects from head of shutoff valve by value exceeding half of maximum displacement of additional valve.

EFFECT: improved reliability of coupling.

2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к быстродействующим устройствам для соединения и разъема гибких шлангов высокого давления с герметичными гидравлическими и пневматическими потребителями.The invention relates to mechanical engineering, namely to high-speed devices for connecting and connecting flexible high-pressure hoses with sealed hydraulic and pneumatic consumers.

Известно техническое решение, обеспечивающее быстрое и надежное соединение ответной и приемной частей трубопроводов посредством разновидности байонетного замка поворотного действия с уплотнениями охватываемой и охватывающей деталей резиновыми кольцами (патент RU №2158873). Недостатком данного устройства, ограничивающим его применимость в машиностроении, является негерметичность соединяемых частей в расстыкованном состоянии и невозможность осуществлять стыковку и расстыковку гидролиний при наличии хотя бы в одной из них технологического или остаточного давления.A technical solution is known that provides quick and reliable connection of the reciprocal and receiving parts of pipelines by means of a variation of a bayonet lock of rotary action with seals of male and female parts using rubber rings (patent RU No. 2158873). The disadvantage of this device, limiting its applicability in mechanical engineering, is the leakage of the connected parts in the undocked state and the inability to connect and disconnect the hydraulic lines in the presence of at least one of them technological or residual pressure.

Известно техническое решение, сущность которого заключается в использовании оригинальной конструкции запирающего замка (патент RU №203566634). Названной конструкции присущи все недостатки и ограничения предыдущего аналога.A technical solution is known, the essence of which is to use the original design of a locking lock (patent RU No. 203566634). The named design has all the disadvantages and limitations of the previous analogue.

Известно быстроразъемное трубное соединение, состоящее из стационарного и сменного корпусов, снабженных встроенными запорными клапанами и шариковым замком, содержащим шарики и подпружиненную втулку (патент RU №2187739). Соединение обеспечивает герметичность гидравлических полостей при их расстыковке и возможность осуществлять расстыковку под давлением. Недостатком устройства является невозможность осуществлять стыковку трубопроводов при наличии в них технологического или остаточного давления.Known quick-disconnect pipe connection, consisting of a stationary and removable housing, equipped with built-in shut-off valves and ball lock containing balls and a spring-loaded sleeve (patent RU No. 2187739). The connection ensures the tightness of the hydraulic cavities when they are undocked and the ability to undock under pressure. The disadvantage of this device is the inability to dock pipelines in the presence of technological or residual pressure.

Известно также быстроразъемное соединение трубопроводов, содержащее два соединяемых элемента с клапанами для прохода рабочей среды и механизмом фиксации (шариковым замком) (патент RU №2066016). В устройстве один из элементов выполнен с хвостовиком цилиндрической формы, а запорный элемент выполнен с глухой торцевой расточкой, взаимодействующей с хвостовиком с образованием полости, сообщенной через дополнительно установленный запорный клапан, установленный в основном, с внутренней полостью корпуса, охватывающего соединяемые элементы. Данный аналог позволяет осуществлять стыковку и расстыковку трубопроводов при наличии в них давления. При всех несомненных достоинствах данной конструкции она имеет ряд недостатков, в числе которых следующие: наличие большого количества подвижных эластичных уплотнений, что снижает надежность и долговечность устройства, сложная конфигурация проточного русла потока, обусловленная многократным его поворотом из радиальных каналов в осевой и, наоборот, что увеличивает гидравлическое сопротивление соединения.Also known is a quick-disconnect connection of pipelines, containing two connected elements with valves for the passage of the working medium and the locking mechanism (ball lock) (patent RU No. 2066016). In the device, one of the elements is made with a shank of cylindrical shape, and the locking element is made with a blind end bore, interacting with the shank with the formation of a cavity communicated through an additionally installed shut-off valve installed mainly with the internal cavity of the housing covering the connected elements. This analogue allows connecting and undocking pipelines in the presence of pressure in them. With all the undoubted advantages of this design, it has several disadvantages, including the following: the presence of a large number of movable elastic seals, which reduces the reliability and durability of the device, the complex configuration of the flow channel of the stream due to its multiple rotation from radial channels to axial and vice versa, which increases the hydraulic resistance of the connection.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является техническое решение по патенту RU №2062939. Устройство состоит из двух полумуфт, каждая из которых содержит подпружиненный запорный клапан с уплотнительным элементом. В корпусах выполнены седла клапанов. Полумуфты соединяются посредством шарикового замка. В расстыкованном состоянии клапаны герметически заперты. При соединении полумуфт наконечники клапанов упираются один в другой, чем осуществляется их взаимное перемещение, в результате чего открываются проходы между клапанами и седлами. Недостатком устройства является невозможность осуществлять соединение трубопроводов, если хотя бы один из которых находится под давлением: во-первых, в связи со значительным усилием, которое необходимо приложить для осуществления стыковки и, во-вторых, в связи с тем, что при наличии значительного давления в одной из линий и нулевом давлении в другой линии не гарантируется открытие клапана, запирающего линию высокого давления, даже при осуществлении стыковки и запирании шарикового замка.The closest set of essential features to the invention is the technical solution according to patent RU No. 2062939. The device consists of two coupling halves, each of which contains a spring-loaded shut-off valve with a sealing element. Valve seats are made in the housings. The coupling halves are connected by means of a ball lock. When undocked, the valves are hermetically sealed. When connecting the coupling halves, the valve tips abut one another, which is their mutual movement, as a result of which openings pass between the valves and seats. The disadvantage of this device is the inability to connect pipelines, if at least one of which is under pressure: firstly, due to the significant effort that must be applied to make the connection and, secondly, due to the fact that in the presence of significant pressure in one of the lines and zero pressure in the other line, the opening of the valve blocking the high pressure line is not guaranteed, even when docking and locking the ball lock.

Изобретение имеет своей целью усовершенствование гидравлической и пневматической соединительной арматуры. При использовании изобретения достигаются следующие технические результаты.The invention aims to improve the hydraulic and pneumatic fittings. When using the invention, the following technical results are achieved.

1. Обеспечивается возможность стыковки трубопроводов, находящихся под остаточным давлением.1. The possibility of joining pipelines under residual pressure.

2. Уменьшается гидравлическое сопротивление соединения.2. The hydraulic resistance of the connection is reduced.

3. Повышается надежность устройства.3. Increases the reliability of the device.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в быстроразъемное соединение трубопроводов, состоящее из двух соединяемых посредством шарикового замка полумуфт, герметично присоединенных к трубопроводам, каждая из которых содержит седло запорного клапана и расположенный в осевом направлении запорный клапан с уплотнительным элементом, причем головки клапанов в соединенном состоянии полумуфт упираются одна в другую, обеспечивая отпирание клапанов, дополнительно введено два дополнительных клапана, каждый из которых имеет диаметр, меньший диаметра запорного клапана, и снабжен неуплотненным толкателем, причем дополнительные клапаны расположены соосно внутри запорных клапанов, а каждый толкатель одним концом упирается в головку или шарик дополнительного клапана, а другим концом выступает из головки запорного клапана на величину, превышающую половину размера максимального перемещения дополнительного клапана.These technical results are achieved by the fact that in the quick-disconnect connection of pipelines, consisting of two half-couplings connected by means of a ball lock, hermetically connected to pipelines, each of which contains a valve seat and an axially located shut-off valve with a sealing element, the valve heads being connected half-couplings abut one another, providing unlocking of valves, two additional valves are additionally introduced, each of which has a diameter tr, which is smaller than the diameter of the shut-off valve, and is equipped with an unsealed pusher, with additional valves located coaxially inside the shut-off valves, and each pusher abuts against the head or ball of the additional valve with one end, and protrudes from the shut-off valve head with the other end exceeding half the maximum displacement size additional valve.

Обозначенная сущность изобретения связана с заявленными техническими результатами следующим образом соответственно.The essence of the invention is associated with the claimed technical results as follows, respectively.

1. При стыковке полумуфт происходит сначала взаимное перемещение выступающих из головок запорных клапанов толкателей и, следовательно, отпирание связанных с ними дополнительных клапанов, за счет чего осуществляются дренаж соединяемых гидролиний и снижение в них остаточного давления до нуля. Отпирание запорных клапанов далее осуществляется уже при разгруженных от давления гидролиниях. Поскольку диаметр дополнительных клапанов меньше диаметра запорных клапанов, то усилие, необходимое для перемещения толкателей, меньше усилия, потребного для перемещения запорных клапанов при тех же давлениях в соединяемых гидролиниях. В том случае, если под остаточным давлением находится только одна из соединяемых гидролиний, то толкатель дополнительного клапана, запирающего эту гидролинию при соединении полумуфт, погружается в канал толкателя, запирающего другую гидролинию, в результате чего дополнительный клапан последней доходит до упора и через толкатели отпирает дополнительный клапан, запирающий гидролинию, находящуюся под давлением, после чего осуществляется ее дренаж и сброс давления.1. When connecting the coupling halves, the pushers protruding from the heads of the shut-off valves first move together and, therefore, the additional valves are unlocked, due to which the connected hydraulic lines are drained and the residual pressure in them is reduced to zero. Unlocking of the shut-off valves is then carried out already when the pressure lines are unloaded from the pressure. Since the diameter of the additional valves is less than the diameter of the shutoff valves, the force required to move the pushers is less than the effort required to move the shutoff valves at the same pressures in the connected hydraulic lines. In the event that only one of the connected hydraulic lines is under residual pressure, then the pusher of the additional valve locking this hydraulic line when connecting the coupling halves is immersed in the channel of the pusher locking the other hydraulic line, as a result of which the additional valve reaches the stop and unlocks the additional one through the pushers a valve that locks the hydraulic line under pressure, after which it is drained and depressurized.

2. Гидравлическое сопротивление соединения уменьшается благодаря дополнительному проходу, образуемому дополнительными клапанами и негерметичными толкателями.2. The hydraulic resistance of the connection is reduced due to the additional passage formed by additional valves and leaky pushers.

3. Надежность устройства повышается благодаря тому, что в случае поломки пружины запирающего клапана в одной из полумуфт и связанным с этим запиранием клапана ответной полумуфты, благодаря наличию дополнительных клапанов, обеспечивается сохранение гидравлического соединения гидролиний.3. The reliability of the device is increased due to the fact that in the event of a breakdown of the spring of the locking valve in one of the coupling halves and the associated locking of the valve of the response coupling, due to the presence of additional valves, the hydraulic connection of the hydraulic lines is maintained.

На Фиг.1 изображено быстроразъемное соединение трубопроводов в стыкованном состоянии.Figure 1 shows the quick connection of pipelines in a docked state.

На Фиг.2 изображено быстроразъемное соединение в расстыкованном состоянии.Figure 2 shows the quick disconnect in the undocked state.

Быстроразъемное соединение трубопроводов состоит из двух полумуфт 1 и 2, герметично присоединенных к трубопроводам. В одной из полумуфт выполнен шариковый замок, содержащий шарики 3, расположенные в радиальных каналах стенки полумуфты и запирающую их подпружиненную втулку 4, сдвиг которой обеспечивает возможность погружения шариков в каналы без их выпадения наружу. Выпадению шариков внутрь полумуфты 1 препятствует геометрия радиальных каналов. На наружной поверхности ответной полумуфты 2 выполнена канавка 5, которая в совокупности с системой шариков образует шариковый замок. Каждая из полумуфт содержит запорный клапан 6 с уплотнительным элементом 7. Кроме того, полумуфта 1 содержит торцевое эластичное уплотнение 8. Внутри запорного клапана 6 соосно ему расположены дополнительный клапан 9 и неуплотненный толкатель 10, который упирается одним концом в шарик дополнительного клапана 9, а другим концом выступает из головки запорного клапана 6 на величину, превышающую половину размера максимального перемещения дополнительного клапана.The quick coupling of the pipelines consists of two coupling halves 1 and 2, hermetically connected to the pipelines. A ball lock is made in one of the half-couplings, containing balls 3 located in the radial channels of the half-coupling wall and a spring-loaded sleeve 4 locking them, the shift of which allows the balls to be immersed in the channels without falling out. The loss of balls inside the coupling half 1 is prevented by the geometry of the radial channels. On the outer surface of the mating coupling half 2, a groove 5 is made, which together with the system of balls forms a ball lock. Each of the half-couplings contains a shut-off valve 6 with a sealing element 7. In addition, the half-clutch 1 contains an end elastic seal 8. Inside the shut-off valve 6, an additional valve 9 and an unsealed pusher 10, which abuts against the ball of the additional valve 9 by one end and the other by one protrudes from the head of the shutoff valve 6 by an end exceeding half the size of the maximum movement of the additional valve.

Быстроразъемное соединение трубопроводов функционирует следующим образом. Предварительно вручную сдвигается втулка 4 полумуфты 1, освобождая шарики 3 для погружения в радиальные каналы. При соединении устройства толкатели 10 дополнительных клапанов 9 упираются один в другой, чем обеспечиваются открытие дополнительных клапанов 9 и дренаж соединяемых гидролиний, в результате чего остаточное давление в них снижается до нуля. В том случае, если под давлением находится только одна из соединяемых гидролиний, то толкатель 10 дополнительного клапана 9, запирающего эту гидролинию при соединении полумуфт, погружается в канал толкателя, запирающего другую гидролинию, в результате чего дополнительный клапан последней доходит до упора, и силовым воздействием через толкатели отпирается дополнительный клапан, запирающий гидролинию, находящуюся под давлением. Для обеспечения такой возможности каждый толкатель 10 выступает из головки запорного клапана 6 на величину, превышающую половину размера максимального перемещения (перемещение "до упора") дополнительного клапана 9. С целью уменьшения гидравлического сопротивления на неуплотненных толкателях 10 могут быть выполнены лыской или продольные каналы. Далее, при погружении толкателей 10 внутрь запорных клапанов 6 в силовое взаимодействие приходят головки этих клапанов и осуществляется их отпирание. Торец корпуса полумуфты 2 при этом упирается в торцевое эластичное уплотнение 8, шарики 3 западают в канавку 4, а возвратный сдвиг втулки 4 обеспечивает надежное запирание шарикового замка. Расстыковка устройства осуществляется в обратной последовательности.The quick connection of pipelines operates as follows. Pre-manually moves the sleeve 4 of the coupling half 1, freeing the balls 3 for immersion in the radial channels. When the device is connected, the pushers 10 of the additional valves 9 abut one another, which ensures the opening of the additional valves 9 and the drainage of the connected hydraulic lines, as a result of which the residual pressure in them decreases to zero. In the event that only one of the connected hydraulic lines is under pressure, then the pusher 10 of the additional valve 9, which locks this hydraulic line when connecting the coupling halves, is immersed in the channel of the pusher, which closes the other hydraulic line, as a result of which the additional valve reaches the stop, and by force an additional valve is unlocked through the pushers, blocking the pressurized hydraulic line. To ensure this, each pusher 10 protrudes from the head of the shut-off valve 6 by an amount exceeding half the size of the maximum displacement (moving "to the stop") of the additional valve 9. In order to reduce hydraulic resistance, flat or longitudinal channels can be made on unsealed pushers 10. Further, when the plungers 10 are immersed inside the shut-off valves 6, the heads of these valves come into force interaction and are unlocked. The end face of the housing of the coupling half 2 then abuts against the end elastic seal 8, the balls 3 fall into the groove 4, and the reverse shift of the sleeve 4 ensures reliable locking of the ball lock. The undocking of the device is carried out in the reverse order.

Claims

A quick coupling of pipelines, consisting of two half-couplings connected by means of a ball lock, tightly connected to the pipelines, each of which contains a shut-off valve seat and an axially located shut-off valve with a sealing element, and the valve heads in the connected state of the half-couplings abut one another, providing unlocking valves, characterized in that it additionally introduced two additional valves, each of which has a diameter smaller than the diameter of the shut-off It is equipped with an unsealed pusher, the additional valves being located coaxially inside the shut-off valves, and each pusher abuts against the head or ball of the additional valve with one end and protrudes from the shut-off valve head with the other end exceeding half the size of the maximum movement of the additional valve.